JP4893151B2 - Space vector modulation method for AC-AC direct conversion device - Google Patents

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Description

本発明は、多相の交流電源から任意の電圧または周波数に変換した多相出力を得る交流−交流直接変換装置(マトリックスコンバータ)に係り、特に時々刻々と大きさ・位相が変化する空間ベクトルを入力/出力それぞれで表現し、使用する基本ベクトルを選択してデューティ演算する空間ベクトル変調方法に関する。   The present invention relates to an AC-AC direct conversion device (matrix converter) that obtains a multi-phase output converted into an arbitrary voltage or frequency from a multi-phase AC power source, and particularly, a space vector whose size and phase change from moment to moment. The present invention relates to a space vector modulation method that expresses each input / output and selects a basic vector to be used and calculates a duty.

従来から存在するこの種の交流−交流直接変換装置は、自己消弧形の半導体素子を用いた双方向スイッチを高速に切換え、単相または多相の交流入力を任意の電圧または周波数の電力に変換する変換装置であり、図1に基本構成を示す。三相交流電源1のR、S、Tの各相に入力フィルタ(InputFilter)2と双方向スイッチS1〜S9構成の交流−交流直接変換回路3を介挿し、制御装置(コントローラ)4によって各双方向スイッチを電源周波数よりも十分高い周波数でPWM制御することにより、入力電圧をモータなどの負荷Loadに直接に印加しながら任意の電圧または周波数に制御したU、V、Wの交流出力を得る。なお、双方向スイッチは、図示のように単方向スイッチを複数用いて構成する場合もある。   This type of AC-AC direct conversion device that has existed in the past switches a bidirectional switch using a self-extinguishing semiconductor element at high speed, and converts a single-phase or multi-phase AC input to power of an arbitrary voltage or frequency. FIG. 1 shows a basic configuration of a conversion device for conversion. An input filter (InputFilter) 2 and an AC-AC direct conversion circuit 3 having bidirectional switches S1 to S9 are inserted in the R, S, and T phases of the three-phase AC power source 1, and both are controlled by a controller (controller) 4. By performing PWM control of the direction switch at a frequency sufficiently higher than the power supply frequency, an AC output of U, V, and W controlled to an arbitrary voltage or frequency is obtained while directly applying an input voltage to a load Load such as a motor. The bidirectional switch may be configured by using a plurality of unidirectional switches as shown in the figure.

ここで、交流−交流直接変換装置の制御法には、大きく分けて仮想DCリンク形(間接変換法)と直接AC−AC変換形との2つの方式がある。仮想DCリンク方式では、仮想的に直流リンクを考えて仮想入力コンバータと仮想出力インバータを独立に制御できるように工夫したもので、従来の電流形PWMコンバータ+電圧形PWMインバータの構成に似ており、制御の考え方が容易になる。一方で、入力側と出力側の各相が1:1で全て異なる相に結線するような6つのスイッチングパターンが発生しないという制約条件がある。直接AC−AC変換形では、上記のスイッチングパターンに制約条件が無い。   Here, the control method of the AC-AC direct conversion device is roughly divided into two systems, a virtual DC link type (indirect conversion method) and a direct AC-AC conversion type. The virtual DC link system is devised so that the virtual input converter and the virtual output inverter can be controlled independently considering a virtual DC link, and is similar to the configuration of a conventional current source PWM converter + voltage source PWM inverter. , The idea of control becomes easier. On the other hand, there is a constraint that six switching patterns in which the phases on the input side and the output side are all 1: 1 and are connected to different phases do not occur. In the direct AC-AC conversion type, there is no restriction on the above switching pattern.

また、PWM制御するスイッチングパターンを生成する変調方式としては、主にキャリア比較方式と空間ベクトル方式がある。キャリア比較方式は三角波キャリアと正弦波との大小比較によりスイッチングパターンを生成するもので、仮想DCリンク方式に適用したキャリア比較方式としては、仮想コンバータのキャリア及び仮想PWMパルスから仮想インバータキャリアを生成することで、PWM制御のスイッチング回数を少なくかつ同数にしてスイッチング損失やノイズを低減し、出力電圧の制御精度を向上させるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In addition, as a modulation method for generating a switching pattern for PWM control, there are mainly a carrier comparison method and a space vector method. The carrier comparison method generates a switching pattern by comparing the size of a triangular wave carrier and a sine wave. As a carrier comparison method applied to the virtual DC link method, a virtual inverter carrier is generated from a virtual converter carrier and a virtual PWM pulse. Thus, there has been proposed a technique in which the number of times of PWM control switching is reduced to the same number to reduce switching loss and noise and improve the output voltage control accuracy (see, for example, Patent Document 1).

仮想DCリンク形でキャリア比較による変調方式とする交流−交流直接変換装置で、仮想コンバータの仮想直流電圧の大きさをPAM(Pulse Amplitude Modulation)方式で制御することで出力電圧の大きさを調整し、仮想インバータでは出力周波数のみを制御する方法も提案されている(例えば、非特許文献1参照)。この制御方法では、出力電圧が低出力領域の時に、電圧高低差の少ないパルスを用いるため、電圧高低差が大きいパルスに比べて、パルス幅を広くできる。また、コモンモード電圧が入力中間相電圧を基準にして変動する。これらによって、出力電圧の高調波低減やコモンモード電圧を低減できる。   This is an AC-AC direct conversion device that uses a virtual DC link type modulation method based on carrier comparison, and adjusts the magnitude of the output voltage by controlling the magnitude of the virtual DC voltage of the virtual converter using the PAM (Pulse Amplitude Modulation) method. In the virtual inverter, a method of controlling only the output frequency has also been proposed (for example, see Non-Patent Document 1). In this control method, when the output voltage is in a low output region, a pulse with a small voltage height difference is used, so that the pulse width can be made wider than a pulse with a large voltage height difference. Also, the common mode voltage varies with reference to the input intermediate phase voltage. As a result, harmonics of the output voltage and common mode voltage can be reduced.

空間ベクトル方式は、交流−交流直接変換装置の出力電圧指令値に応じて瞬時空間ベクトルを選択する方式であり、この選択によりスイッチングパターンが決定される。この空間ベクトル方式を採用した交流−交流変換装置も提案されている(例えば、非特許文献2参照)。この空間ベクトル方式においては、時間積分した磁束鎖交数ベクトルの指令値軌跡に近づくように、回転ベクトル、最大単振動ベクトルおよび零ベクトルとを組み合わせて出力電圧の空間ベクトルを選ぶことにより、高調波成分の小さい出力電圧波形を得ると共に、高電圧出力時に誘導電動機駆動時の磁気騒音、トルクリップルを低減することができる。   The space vector method is a method of selecting an instantaneous space vector according to the output voltage command value of the AC-AC direct conversion device, and the switching pattern is determined by this selection. An AC-AC converter that employs this space vector method has also been proposed (see, for example, Non-Patent Document 2). In this space vector method, a harmonic vector is selected by combining the rotation vector, maximum single vibration vector, and zero vector so as to approach the command value locus of the magnetic flux linkage number vector integrated over time. An output voltage waveform with a small component can be obtained, and magnetic noise and torque ripple when driving an induction motor can be reduced during high voltage output.

さらに、変調方式が空間ベクトルではないが、直接AC/AC変換形の交流−交流直接変換装置で、空間ベクトルを用いて27つあるスイッチングパターンを適切に選ぶことで波形歪みを低減している(例えば、非特許文献3参照)。
特開2005−168198号公報 仮想AC/DC/AC変換方式に基づいたマトリックスコンバータのPAM制御法、平成17年電気学会産業応用部門大会、1−43、1−203〜1−206 石黒章夫、 古橋武、 石田宗秋、 大熊繁、 内川嘉樹:「空間ベクトルを用いたPWM制御サイクロコンバータの出力電圧制御法」、電学論D、 Vol.110、 No.6、 pp.655−663 (1990) P.Mutschler、M.Marcks:”A Direct Control Method for Matrix Converters” IEEE trans. on Industrial Electronics. Vol49、No.2、p362−(2002)
Furthermore, although the modulation method is not a space vector, the direct current AC / AC conversion type AC-AC direct conversion device reduces the waveform distortion by appropriately selecting 27 switching patterns using the space vector ( For example, refer nonpatent literature 3).
JP 2005-168198 A PAM control method of matrix converter based on virtual AC / DC / AC conversion system, 2005 IEEJ Industrial Application Conference, 1-43, 1-203-1-206 Akio Ishiguro, Takeshi Furuhashi, Muneaki Ishida, Shigeru Okuma, Yoshiki Uchikawa: “Method of controlling the output voltage of a PWM controlled cycloconverter using a space vector”, Electrical Theory D, Vol. 110, no. 6, pp. 655-663 (1990) P. Mutschler, M.M. Marks: “A Direct Control Method for Matrix Converters” IEEE trans. on Industrial Electronics. Vol 49, No. 2, p362- (2002)

例えば、特許文献1や非特許文献1では、変調方式がキャリア比較方式で出力電圧の制御精度の向上、または出力電圧の高調波低減やコモンモード電圧の低減を行っているが、スイッチングによる位相、大きさの遷移を空間ベクトルの挙動によって把握することができる空間ベクトル方式ではスイッチングパターンを生成するプロセスが異なり、適用できない。   For example, in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, the modulation method is the carrier comparison method, which improves the control accuracy of the output voltage, or reduces the harmonics of the output voltage or the common mode voltage. The process of generating a switching pattern is different in the space vector method in which the transition of the size can be grasped by the behavior of the space vector, and cannot be applied.

また、非特許文献2においては、出力電圧の高調波低減と高出力時のモータ負荷のトルクリップルを低減できるが、入力電流を任意の正弦波に制御することができないため、装置入力側の高調波が非常に大きくなる。したがって、この手法は、入力が系統電源に接続されないような用途に限定されてしまう。また、コモンモード電圧の低減はできない。   In Non-Patent Document 2, although the output voltage harmonics can be reduced and the torque ripple of the motor load at high output can be reduced, the input current cannot be controlled to an arbitrary sine wave. The waves become very big. Therefore, this method is limited to applications where the input is not connected to the system power supply. Also, the common mode voltage cannot be reduced.

一方、非特許文献3は、直接トルク制御/直接電力制御/切り換え制御則等を用いているが、入出力電流を直接切り換え制御するため、出力電流だけでなく入力電流も検出する必要がある。また、基本ベクトルの電圧誤差や位相差が大きくなるスイッチングパターンもあり、この場合には制御が遅くなることやスイッチング回数、スイッチング順序に無駄が生じ、高速な制御に不向きであることやコモンモード電圧の低減ができない。   On the other hand, although Non-Patent Document 3 uses direct torque control / direct power control / switching control rule, etc., it is necessary to detect not only the output current but also the input current in order to perform direct switching control of the input / output current. In addition, there are switching patterns in which the voltage error and phase difference of the basic vector become large. In this case, the control is slow, the number of times of switching and the switching sequence are wasted, and it is not suitable for high-speed control. Cannot be reduced.

本発明の目的は、キャリア比較方式とスイッチングパターンを生成するプロセスが異なる空間ベクトル方式による変調方式で、入出力電圧の高調波低減およびコモンモード電圧の低減を図ることができ、または入出力の磁束ベクトルの脈動抑制を図ることができる交流−交流直接変換装置の空間ベクトル変調方法を提供することにある。   An object of the present invention is to use a space vector type modulation method in which a process for generating a switching pattern is different from the carrier comparison method, and can reduce harmonics of an input / output voltage and a common mode voltage, or an input / output magnetic flux. An object of the present invention is to provide a space vector modulation method for an AC-AC direct conversion device capable of suppressing pulsation of vectors.

前記の課題を解決するための本発明は、以下の方法を特徴とする。   The present invention for solving the above problems is characterized by the following method.

(1)多相の交流電源から交流−交流直接変換器の双方向スイッチを直接AC/AC変換形の空間ベクトルによる変調でPWM制御する交流−交流直接変換装置の空間ベクトル変調方法であって、
多相交流出力の線間電圧を2相の静止αβ軸上に展開したベクトルの状態を、出力電圧指令値ベクトルVo*が存在するセクターの位相が遅れている単振動ベクトル軸をX軸、進んでいる単振動ベクトル軸をY軸と定義して、それぞれの軸で最大のベクトルVXmax、VYmaxと、中間のベクトルVXmid、VYmidと、最小のベクトルVXmin、VYminと、相電圧の中間電圧となる零ベクトルVzと、セクター内に1つ存在する回転ベクトルVrotを基本ベクトルとし、このうち出力線間電圧指令値Vol*が低出力電圧領域に存在するときには4つの単振動ベクトルVXmid、VXmin、VYmid、VYminと1つの零ベクトルVzとを選択し、出力線間電圧指令値Vol*が高出力電圧領域に存在するときには4つの単振動ベクトルVXmax、VXmid、VYmax、VYmidと1つの零ベクトルVzとを選択し、
前記選択した5つの基本ベクトルと、入力電流指令値Ii*および出力線間電圧指令値Vol*を静止αβ軸上に展開した入力電流指令値Iiα*、Iiβ*、出力線間電圧指令値Volα*、Volβ*および入力電圧検出値Vi、出力電流検出値Ioから、該5つの基本ベクトルのデューティを求めて入力と出力の波形を同時に正弦波化することを特徴とする。
(1) A space vector modulation method for an AC-AC direct conversion device that PWM-controls a bidirectional switch of an AC-AC direct converter from a multiphase AC power supply by modulation using a direct AC / AC conversion type space vector,
The vector state in which the line voltage of the polyphase AC output is expanded on the two-phase stationary αβ axis, the single vibration vector axis in which the phase of the sector where the output voltage command value vector Vo * exists is delayed on the X axis The simple vibration vector axis is defined as the Y axis, and the maximum vectors VXmax and VYmax, the intermediate vectors VXmid and VYmid, the minimum vectors VXmin and VYmin, and the zero that is the intermediate voltage of the phase voltages. The vector Vz and one rotation vector Vrot existing in the sector are used as basic vectors, and when the output line voltage command value Vol * exists in the low output voltage region, four simple vibration vectors VXmid, VXmin, VYmid, VYmin And one zero vector Vz are selected, and the output line voltage command value Vol * exists in the high output voltage region. Select four simple vibration vectors VXmax, VXmid, VYmax, VYmid and one zero vector Vz,
The selected five basic vectors, the input current command value Ii * and the output line voltage command value Vol * on the stationary αβ axis, are input current command values Iiα * and Iiβ *, and the output line voltage command value Volα *. , Volβ *, the input voltage detection value Vi, and the output current detection value Io, the duty of the five basic vectors is obtained and the input and output waveforms are simultaneously converted into a sine wave.

(2)前記線間電圧指令値Vol*が高出力電圧領域に存在するとき、
・入力波形と出力波形を同時に正弦波化することができること、
・スイッチング遷移に最大相と最小相間の直接転流がないこと、
・1相ごとのスイッチング遷移が可能なこと、
の3つの条件を満たすことができる組み合わせの7パターンを決定し、この7パターンの中から前記5つの基本ベクトルを選択することを特徴とする。
(2) When the line voltage command value Vol * exists in the high output voltage region,
・ The input waveform and output waveform can be converted into sine waves at the same time.
-There is no direct commutation between the maximum and minimum phases in the switching transition,
・ Switching transitions for each phase are possible,
7 patterns of combinations that can satisfy these three conditions are determined, and the five basic vectors are selected from these seven patterns.

(3)前記デューティの演算は、Moore−Penroseの一般化逆行列を用いて演算することを特徴とする。   (3) The duty is calculated using a Moore-Penrose generalized inverse matrix.

(4)前記デューティの演算は、Moore−Penroseの一般化逆行列の解が、ひとつでも負となる場合、または5つの基本ベクトルのデューティの加算値が1とならない場合に、正当な解が得られるまで基本ベクトルの選択を切り換えることを特徴とする。   (4) The duty is calculated when a solution of the generalized inverse matrix of Moore-Penrose is negative or when the sum of the duties of the five basic vectors is not 1. The selection of the basic vector is switched until it is determined.

(5)前記デューティの演算は、前記7パターンのうち、予め入力・出力セクターの位相情報だけから、その任意の入出力セクター状態で発生し得ないパターンを除外して演算することを特徴とする。   (5) The duty is calculated by excluding a pattern that cannot be generated in an arbitrary input / output sector state from the input / output sector phase information in advance among the seven patterns. .

(6)前記デューティの演算は、前記出力電流検出値Ioに代えて、該出力電流検出値Ioと入力電流指令値Iiα*、Iiβ*との係数比較によって計算的に該入力電流指令値Iiα*、Iiβ*を求めることを特徴とする。   (6) The duty is calculated by calculating the input current command value Iiα * by comparing the output current detection value Io with the input current command values Iiα * and Iiβ * instead of the output current detection value Io. , Iiβ * is obtained.

(7)前記デューティ演算は、システムに不安定な挙動を与える想定外の指令値が入力されたとき、フェールセーフモードとして仮想DCリンク方式と同様のベクトルを選択し、デューティ解を必ず得ることを特徴とする。   (7) In the duty calculation, when an unexpected command value that gives unstable behavior to the system is input, a vector similar to the virtual DC link method is selected as the fail-safe mode, and a duty solution is always obtained. And

以上のとおり、本発明によれば、入力・出力波形を正弦波に制御でき、出力線間電圧指令値が高出力および低出力電圧領域に存在するときにも入出力電圧の高調波低減およびコモンモード電圧の低減、脈動抑制を図ることができる効果がある。   As described above, according to the present invention, the input / output waveform can be controlled to a sine wave, and even when the output line voltage command value exists in the high output and low output voltage regions, the input / output voltage harmonics can be reduced and the common. There is an effect that mode voltage can be reduced and pulsation can be suppressed.

図1の3相入力、3相出力の交流−交流直接変換装置を例に挙げ、以下に説明する。入力電源の短絡と出力電流の不連続を起こさないスイッチング条件を考えると、9つの双方向スイッチは表1に示す27(33)パターンの組み合わせに限定される。 The three-phase input and three-phase output AC-AC direct conversion device shown in FIG. 1 will be described as an example. Considering the switching condition that does not cause short circuit of the input power supply and discontinuity of the output current, the nine bidirectional switches are limited to the combination of 27 (3 3 ) patterns shown in Table 1.

Figure 0004893151
Figure 0004893151

この表1中、空間ベクトル上に存在する個々のベクトル(以下、基本ベクトル)について説明すると、S1,S2,S3は3相のうち2相のみを使ったスイッチングになる単振動ベクトルのグループ、R1は反時計方向回転ベクトルのグループ、R2は時計方向回転ベクトルのグループ、Zは出力電圧が常に零になる零ベクトルのグループである。   In Table 1, each vector (hereinafter referred to as a basic vector) existing on a space vector will be described. S1, S2, and S3 are groups of simple vibration vectors that are switched using only two phases out of three phases, R1. Is a group of counterclockwise rotation vectors, R2 is a group of clockwise rotation vectors, and Z is a group of zero vectors whose output voltage is always zero.

したがって、図1の交流−交流直接変換装置を正常に動作させるには、この27パターンの中から任意の状態を選択して制御する必要がある。そこで、これら27のスイッチングパターンを、3相/2相変換により3相交流から2相の静止αβ軸上に展開すると、出力電圧の空間ベクトルは図2のように表現でき(図2は、入力相電圧位相θ=15度の例)、以下に本発明に適用する直接AC−AC変換形の空間ベクトルによる変調方式を簡単に説明する。。   Therefore, in order to operate the AC-AC direct conversion device of FIG. 1 normally, it is necessary to select and control an arbitrary state from the 27 patterns. Therefore, when these 27 switching patterns are developed on a stationary αβ axis of two phases from three-phase AC by three-phase / two-phase conversion, the space vector of the output voltage can be expressed as shown in FIG. Example of phase voltage phase θ = 15 degrees), a modulation method using a direct AC-AC conversion type space vector applied to the present invention will be briefly described below. .

交流−交流直接変換装置の出力UV間の線間電圧Vuvを静止α軸方向として基準にし、図2のような出力電圧の空間ベクトルを構成する。図2は、入力相電圧位相θが15度の例で、交流−交流直接変換装置はその瞬時の入力電圧の位相状態や大きさにより27つある基本ベクトルが変動し、入力電圧が3相交流電源であれば、電源周波数(例えば50Hz/60Hz)に同期して空間ベクトルも変動することになる。この点が、通常のインバータ制御と異なる点である(通常のインバータで用いられる空間ベクトルは、入力電圧が直流のため、長さや位相が固定された6角形となる)。   With reference to the line voltage Vuv between the outputs UV of the AC-AC direct conversion device as a stationary α-axis direction, a space vector of the output voltage as shown in FIG. 2 is constructed. FIG. 2 shows an example in which the input phase voltage phase θ is 15 degrees. In the AC-AC direct conversion device, 27 basic vectors fluctuate depending on the phase state and magnitude of the instantaneous input voltage, and the input voltage is three-phase AC. In the case of a power supply, the space vector also fluctuates in synchronization with the power supply frequency (for example, 50 Hz / 60 Hz). This point is different from normal inverter control (the space vector used in the normal inverter is a hexagon having a fixed length and phase because the input voltage is DC).

また、交流−交流直接変換装置において仮想的に直流リンクを考えて制御する方式では、仮想コンバータと仮想インバータに分離して考えることができるため、入力側と出力側で個別に6角形の固定長・固定位相の空間ベクトルを用いることができる。したがって、制御が従来通りに単純化して容易になるが、仮想直流リンクは仮想上2本の線で入力相と出力相を結線する必要があるので、入力3相と出力3相のすべてを用いて接続する状態(表1におけるSTATE19〜24の6つのスイッチング状態)が表現できない。そこで、本発明ではこの6つのスイッチング状態を有効活用するために、直接AC/AC変換形の空間ベクトルによる変調方式で制御を考えていく。   Further, in the method of virtually controlling the direct current link in the alternating current to alternating current direct conversion device, it can be considered separately from the virtual converter and the virtual inverter, so the hexagonal fixed length is individually set on the input side and the output side. A fixed phase space vector can be used. Therefore, although the control is simplified and facilitated as before, the virtual DC link needs to connect the input phase and the output phase with virtually two lines, so all three input phases and three output phases are used. The connection states (six switching states of STATEs 19 to 24 in Table 1) cannot be expressed. Therefore, in the present invention, in order to make effective use of these six switching states, control is considered by a direct AC / AC conversion type modulation method using a space vector.

先述した基本ベクトルについて、表1に示すように6つのグループに分け、位相角30度の方向を正軸とした単振動ベクトルのグループを単振動ベクトルS1、位相角150度方向を正軸とした単振動ベクトルS2、位相角270度方向を正軸とした単振動ベクトルS3、長さは最大一定で反時計方向に回転する回転ベクトルR1、同じく長さ一定で時計方向に回転する回転ベクトルR2、および6角形の中心零点で固定された零ベクトルZ、以上6つのグループに分ける。これら各々の基本ベクトルは、入力電圧の位相θに依存、つまり入力電圧の角速度ωiに同期して変動する。また、ベクトルの長さ(6角形の大きさ)は入力線間電圧の大きさに対応する。 The basic vectors described above are divided into six groups as shown in Table 1, and the group of simple vibration vectors with the phase angle of 30 degrees as the positive axis is the simple vibration vector S1, and the phase angle of 150 degrees as the positive axis. A single vibration vector S2, a single vibration vector S3 having a phase angle of 270 degrees as a positive axis, a rotation vector R1 having a maximum length and rotating counterclockwise, and a rotation vector R2 having a constant length and rotating clockwise And the zero vector Z fixed at the hexagonal center zero, divided into the above six groups. Each of these basic vectors depends on the phase θ of the input voltage, that is, varies in synchronization with the angular velocity ω i of the input voltage. The length of the vector (hexagonal size) corresponds to the magnitude of the input line voltage.

一方、入力電流の空間ベクトルについても同様の考え方で定義することができる。図3は、出力電流位相φ=15度のときの入力電流の空間ベクトルを示しており、入力R相電流を静止α軸基準としている。交流−交流直接変換装置(マトリックスコンバータのような電源周波数より十分高い周波数でスイッチの切り替え制御するもの)は、出力電圧制御は入力電圧を切り刻んでPWM制御する電圧形インバータの要領で行い、入力電流制御は誘導性負荷を想定した出力電流(負荷電流)を切り刻んでPWM制御する電流形コンバータと同様になる。したがって、入力電流の空間ベクトルは出力電流位相φ、つまり出力電流の角速度ωoに依存して変動する基本ベクトルによって表現される。また、ベクトルの長さはそのときの負荷(出力電流の大きさ)に依存する。 On the other hand, the space vector of the input current can be defined in the same way. FIG. 3 shows a space vector of the input current when the output current phase φ = 15 degrees, and the input R-phase current is based on the stationary α axis. AC-AC direct conversion devices (such as matrix converters that control switching of switches at a frequency sufficiently higher than the power supply frequency) perform output voltage control in the manner of a voltage-type inverter that performs PWM control by chopping up the input voltage. The control is similar to a current source converter that performs PWM control by chopping an output current (load current) assuming an inductive load. Accordingly, the space vector of the input current is expressed by a basic vector that varies depending on the output current phase φ, that is, the angular velocity ω o of the output current. Further, the length of the vector depends on the load (the magnitude of the output current) at that time.

ここで、図2の出力電圧の空間ベクトルと、図3の入力電流の空間ベクトルの違いに着目する。表1で示したグループ分けは、図2の出力電圧の空間ベクトルを形成する基本ベクトルの種類に対応しており、図3の入力電流には対応していない。図4は、入力電流の空間ベクトル(左)と、出力電圧の空間ベクトル(右)を比較した例である(入力電圧位相θ=15度、出力電流位相φ=15度の場合)。図4(b)の出力電圧の空間ベクトルで単振動する基本ベクトルのグループは、図4(a)の入力電流の空間ベクトルでは同じ長さの基本ベクトルに展開される。図4の負荷条件/位相条件で例えると、出力電圧の基本ベクトルで30度方向の単振動ベクトルS1軸は、入力側では6方向の軸それぞれにおける最大長の基本ベクトルに展開されている(図中のiRTT,iSTT,iSRR,iTRR,iTSS,iRSS)。また、回転ベクトルに関しては、出力電流位相に従って回転し、軸の基準がずれているものの出力側と同様に、固定長ベクトルで表現される。   Here, attention is paid to the difference between the space vector of the output voltage in FIG. 2 and the space vector of the input current in FIG. The grouping shown in Table 1 corresponds to the types of basic vectors forming the output voltage space vector of FIG. 2, and does not correspond to the input current of FIG. FIG. 4 shows an example in which the space vector (left) of the input current is compared with the space vector (right) of the output voltage (when the input voltage phase θ = 15 degrees and the output current phase φ = 15 degrees). The group of basic vectors that oscillate with the output voltage space vector in FIG. 4B is expanded into the same length of the basic vector in the input current space vector in FIG. 4A. In the load condition / phase condition of FIG. 4, the simple vector S1 axis in the direction of 30 degrees in the basic vector of the output voltage is expanded to the maximum length basic vector in each of the six directions on the input side (see FIG. 4). IRTT, iSTT, iSRR, iTRR, iTSS, iRSS). The rotation vector is represented by a fixed-length vector as in the output side although it rotates according to the output current phase and the axis reference is shifted.

以下、本発明の実施形態になる直接AC−AC変換形の空間ベクトル変調方式について述べる。   A direct AC-AC conversion type space vector modulation system according to an embodiment of the present invention will be described below.

(実施形態1)
非特許文献2のような手法を用いて出力線間電圧波形の改善およびスイッチング回数とコモンモード電圧の低減を制御目的とした場合、スイッチング回数低減により高調波が抑制されるものの入力電流は正弦波とならずに高調波を発生して、系統連系システムであれば電力系統に悪影響を与える。したがって、前記手法は系統連系システムでない用途や、別途高調波を減少させる何らかの装置を要するシステムに限定される。
(Embodiment 1)
When a technique such as Non-Patent Document 2 is used to control the improvement of the output line voltage waveform and the switching frequency and the common mode voltage, the input current is a sine wave although the harmonics are suppressed by the switching frequency reduction. If it is a grid interconnection system, it will adversely affect the power system. Therefore, the method is limited to an application that is not a grid-connected system or a system that requires some device that reduces harmonics separately.

本実施形態では、直接AC/AC変換形の空間ベクトル変調法により、制御的に入力と出力の波形を同時に正弦波化する手法を提案する。   In the present embodiment, a method is proposed in which the input and output waveforms are simultaneously converted into a sine wave by the direct AC / AC conversion type space vector modulation method.

非特許文献2では、3つの基本ベクトルを用いて出力のみ空間ベクトル変調している。3つの出力電圧の基本ベクトルを調整することで、出力電圧の静止α軸方向、β軸方向の成分抽出、および3つの基本ベクトルのパルス出力時間(デューティ加算値)が演算周期時間Tに等しくなるように制御している。   In Non-Patent Document 2, only the output is subjected to space vector modulation using three basic vectors. By adjusting the basic vectors of the three output voltages, the components of the output voltage in the static α-axis direction and β-axis direction are extracted, and the pulse output time (duty addition value) of the three basic vectors becomes equal to the calculation cycle time T. So that it is controlled.

一方で、入力電流も制御するためには、入力側のα軸とβ軸方向を制御する2つの自由度がさらに必要と考える。したがって、入出力両方の波形を任意に制御するためには、合計5つの基本ベクトルの制御が最低でも必要である。図5に示す入力および出力空間ベクトルのセクター領域分けの定義において、入力位相指令値θIi*の存在するセクターが「1」、かつ、出力線間電圧指令値Vol*の存在するセクターが「1」のときを代表例として以下に説明する。   On the other hand, in order to control the input current, two degrees of freedom for controlling the α-axis direction and the β-axis direction on the input side are further necessary. Therefore, in order to arbitrarily control both input and output waveforms, it is necessary to control a total of five basic vectors. In the definition of sector division of the input and output space vectors shown in FIG. 5, the sector where the input phase command value θIi * exists is “1”, and the sector where the output line voltage command value Vol * exists is “1”. This will be described below as a representative example.

図6は、出力側空間ベクトルセクター「1」について、単振動ベクトルと回転ベクトル、および零ベクトルの合計8つを定義したものである。図に示すように単振動ベクトルX軸とY軸を定義し、回転ベクトル方向軸をR軸とする。X軸、Y軸に関しては、1セクター内にそれぞれ3つのベクトルが存在するので、瞬時値の大きい順にmax、mid、minの添え字を与えて表現する(VXmax、VXmid、VXmin、VYmax、VYmid、VYmin)。回転ベクトル方向軸(R軸)は1セクター内に必ず1つのみ存在し、Vrotとおく。零ベクトルVzは、入力相電圧の中間相を用いて表現し(例:入力相電圧の大きさの関係がR>S>Tの関係であるならば、S相が中間相なので表1のスイッチングステートZ2:双方向スイッチの接続状態がSSSを用いる)、零ベクトルVzに用いる中間相は入力位相指令値θIi*が存在する入力セクター「1〜12」の判別で自動的に決定される(入力セクター3、4、9、10→RRR、1、2、7、8→SSS、5、6、11、12→TTT)。入力相電圧の中間相を零ベクトルとすることにより、出力側の波形制御の電圧基準となる相が常に中間相となることから、コモンモード電圧の低減が可能となる。また、単振動ベクトルと回転ベクトルは、入力位相指令値θIi*が存在する入力セクターの領域とその位相状態から、スイッチングステートとそのベクトルの大きさ・位相が決定される。   FIG. 6 defines a total of eight simple vibration vectors, rotation vectors, and zero vectors for the output-side space vector sector “1”. As shown in the figure, a single vibration vector X axis and a Y axis are defined, and a rotation vector direction axis is an R axis. With respect to the X axis and the Y axis, there are three vectors in one sector, so the subscripts of max, mid, and min are given in descending order of instantaneous values (VXmax, VXmid, VXmin, VYmax, VYmid, VYmin). Only one rotation vector direction axis (R axis) exists in one sector and is set to Vrot. The zero vector Vz is expressed using an intermediate phase of the input phase voltage (for example, if the relationship of the magnitude of the input phase voltage is a relationship of R> S> T, the switching of Table 1 is performed because the S phase is the intermediate phase). State Z2: The connection state of the bidirectional switch uses SSS), and the intermediate phase used for the zero vector Vz is automatically determined by determining the input sector “1-12” where the input phase command value θIi * exists (input) Sectors 3, 4, 9, 10 → RRR, 1, 2, 7, 8 → SSS, 5, 6, 11, 12 → TTT). By setting the intermediate phase of the input phase voltage to the zero vector, the phase serving as the voltage reference for the waveform control on the output side is always the intermediate phase, so that the common mode voltage can be reduced. In addition, for the simple vibration vector and the rotation vector, the switching state and the magnitude / phase of the vector are determined from the input sector region where the input phase command value θIi * exists and its phase state.

ところで、入出力波形を正弦波化するためには、図6で定義した基本ベクトル8つの中から5つを選択して空間ベクトル変調する必要がある。1セクター内における基本ベクトルの選択パターンは、85=56パターン存在することになり、この中から適宜、制御方針に沿った最適パターンを選択して変調制御する。 Incidentally, in order to convert the input / output waveform into a sine wave, it is necessary to select five out of the eight basic vectors defined in FIG. 6 and perform space vector modulation. 8 C 5 = 56 patterns exist as basic vector selection patterns within one sector, and an optimum pattern in accordance with the control policy is appropriately selected from these, and modulation control is performed.

この選択手法として、回転ベクトル1つ、零ベクトル1つ、単振動ベクトル3つを用いて制御する手法を本願出願人は提案している。この手法では、入力空間ベクトルも出力空間ベクトルも60度位相差内の5つの基本ベクトルで構成されており、入出力波形の正弦波化とスイッチング回数低減、最大相と最小相間の直接転流防止を実現できる。   As the selection method, the applicant of the present application has proposed a control method using one rotation vector, one zero vector, and three simple vibration vectors. In this method, both the input space vector and the output space vector are composed of 5 basic vectors within a phase difference of 60 degrees, and the sine wave of the input / output waveform is reduced, the number of times of switching is reduced, and direct commutation between the maximum and minimum phases is prevented. Can be realized.

本実施形態は、上記の選択手法と同様に、入出力波形の正弦波化を図りながら、出力電圧のPWMパルス落差を低減する手法を提案する。まず、出力線間電圧指令値Vol*が低出力電圧領域に存在する事例について説明する。   The present embodiment proposes a technique for reducing the PWM pulse drop of the output voltage while making the input / output waveform sine wave like the above selection technique. First, a case where the output line voltage command value Vol * exists in the low output voltage region will be described.

電圧誤差低減について説明する。図7は、出力側空間ベクトルにおいて低出力電圧領域と高出力電圧領域を定義したものである。出力線間電圧指令値Vol*が、境界線BLの内側のとき(つまり境界よりも絶対値の小さい領域)は低出力電圧領域、境界線BLより外側の領域は高出力電圧領域とする。また、境界線BL上の場合は、低出力領域、高出力領域のどちらとするかは、任意に定めるものとする。   The voltage error reduction will be described. FIG. 7 defines a low output voltage region and a high output voltage region in the output side space vector. When the output line voltage command value Vol * is inside the boundary line BL (that is, a region having an absolute value smaller than the boundary), the region outside the boundary line BL is a high output voltage region. In addition, in the case of the boundary line BL, it is arbitrarily determined whether the low output area or the high output area is set.

本実施形態での空間ベクトル変調は、5つの基本ベクトルのデューティを決定してPWM制御を行うことにより、入力・出力ともに1制御周期内で積分的に電圧指令値に一致させる手法である。ここで、出力側の空間ベクトル変調の高調波について着目する。図8は、入力位相θ=15°の時の出力セクター「1」について示したものである。図9は、図8の状態において、1制御周期内における出力線間電圧指令値Vuv*とPWMパルスの関係をUV線間について示したものである。どちらも同じ電圧指令値が入力されており、1制御周期内のPWMパルスの積分値は電圧指令値の大きさに一致している。   The space vector modulation in the present embodiment is a method in which the duty of five basic vectors is determined and PWM control is performed so that both the input and output are integrated with the voltage command value within one control cycle. Here, attention is paid to the harmonics of the space vector modulation on the output side. FIG. 8 shows the output sector “1” when the input phase θ = 15 °. FIG. 9 shows the relationship between the output line voltage command value Vuv * and the PWM pulse within one control cycle in the state of FIG. In both cases, the same voltage command value is input, and the integrated value of the PWM pulse within one control cycle matches the magnitude of the voltage command value.

図8において、従来の仮想DCリンクPWM方式では、電圧利用率も最も良い単振動ベクトルの最大値と2番目に大きな単振動ベクトルを用いて制御していた。図8の例では、RTR、RSR、RTT、RSS、および零電圧SSSを用いることになるので、図9のように、出力線間電圧指令値Vuv*に対して入力線間電圧VrtとVrsのパルスを出力することになる。入力線間電圧Vrtはその瞬時における最大の入力線間電圧であり、これを用いると電圧利用率を高めることができるものの、低出力電圧領域では電圧指令値に対して大きな差をもつパルスとなる。また、偏差の大きいパルスを出力することでパルス幅も狭くなるため、デッドタイム等でパルス出力の削られる割合が大きくなり、電圧誤差に影響を与えやすい。   In FIG. 8, in the conventional virtual DC link PWM system, control is performed using the maximum value of the single vibration vector having the best voltage utilization factor and the second largest single vibration vector. In the example of FIG. 8, RTR, RSR, RTT, RSS, and zero voltage SSS are used. Therefore, as shown in FIG. 9, the input line voltages Vrt and Vrs are compared with the output line voltage command value Vuv *. A pulse is output. The input line voltage Vrt is the maximum input line voltage at that moment. When this is used, the voltage utilization rate can be increased, but in the low output voltage region, the pulse has a large difference with respect to the voltage command value. . Further, since the pulse width is narrowed by outputting a pulse with a large deviation, the ratio of the pulse output being reduced due to dead time or the like is increased, and the voltage error is easily affected.

そこで、本実施形態では、電圧指令値が小さい領域においては、単振動ベクトルの最大値(つまり図8におけるRTRやRTT)の代わりに、単振動ベクトルの最小値(図8におけるSTTやSTS)を用いることで、より電圧指令値に近い値のパルスを出力させる。図9は、そのときのパルス出力の様子を示したものであるが、従来方式の入力線間電圧Vrtを出力することなく、出力線間電圧指令値Vuv*に近い値である入力線間電圧Vstを出力することで、従来方式よりも全体的にパルス出力時間が増加している(パルスの出力されない時間:零電圧出力時間が減少している)。これにより、デッドタイムによるパルス出力の削られる割合が少なくなり、電圧誤差に対する影響度を低減することができるため、より高精度な制御が可能となる。特に、極低電圧領域では、最小オンパルス幅(パルス欠け)の改善が期待できる。   Therefore, in the present embodiment, in a region where the voltage command value is small, instead of the maximum value of the simple vibration vector (that is, RTR or RTT in FIG. 8), the minimum value of the simple vibration vector (STT or STS in FIG. 8) is used. By using this, a pulse having a value closer to the voltage command value is output. FIG. 9 shows the state of the pulse output at that time. The input line voltage which is close to the output line voltage command value Vuv * without outputting the conventional input line voltage Vrt. By outputting Vst, the pulse output time is generally increased as compared with the conventional method (time when no pulse is output: zero voltage output time is reduced). As a result, the rate at which the pulse output is reduced due to the dead time is reduced, and the degree of influence on the voltage error can be reduced, thereby enabling more accurate control. In particular, in the extremely low voltage region, improvement of the minimum on-pulse width (pulse missing) can be expected.

以上のように、出力側の空間ベクトルから選択すべき5つの基本ベクトルを優先的に決定し、入力側空間ベクトルはそれに対応するものを利用する。5つの基本ベクトルのデューティ演算に関しては、三角公式等を用いて幾何学的に解く手法や、逆行列を演算する手法で計算できるが、本実施形態ではMoore−Penroseの一般化逆行列を用いて演算し、入力・出力波形ともに正弦波化する例を以下に説明する。   As described above, five basic vectors to be selected from the output-side space vectors are preferentially determined, and the input-side space vectors are used correspondingly. The duty calculation of the five basic vectors can be calculated by a geometrically solving method using a trigonometric formula or the like or a method of calculating an inverse matrix. In this embodiment, a generalized inverse matrix of Moore-Penrose is used. An example of calculating and making both input and output waveforms sine waves will be described below.

上述のように5つの基本ベクトルを選択した上で、入力電流指令値Ii*および出力線間電圧指令値Vol*を静止αβ軸上に展開した値Iiα*、Iiβ*、およびVolα*、Volβ*を与える。また、便宜上、5つの基本ベクトル「VXmid、VXmin、VYmid、VYmin、Vz」を出力側で「V1、V2、V3、V4、V5」、入力側で「I1、I2、I3、I4、I5」と定義し直す(例:図10)。入出力それぞれで、5つの基本ベクトルを静止αβ軸に分解し、「I1α、I2α、I3α、I4α、I5α」「I1β、I2β、I3β、I4β、I5β」、「V1α、V2α、V3α、V4α、V5α」「V1β、V2β、V3β、V4β、V5β」とする。求めるべき5つの基本ベクトルのデューティを「d1、d2、d3、d4、d5」とし、これらの加算値はd1+d2+d3+d4+d5=1となるから、以上より数式(1)を導くことができる。   After selecting the five basic vectors as described above, the input current command value Ii * and the output line voltage command value Vol * are developed on the stationary αβ axis, Iiα *, Iiβ *, and Volα *, Volβ *. give. For convenience, the five basic vectors “VXmid, VXmin, VYmid, VYmin, Vz” are “V1, V2, V3, V4, V5” on the output side and “I1, I2, I3, I4, I5” on the input side. Redefine (example: FIG. 10). For each input / output, the five basic vectors are decomposed into stationary αβ axes, and “I1α, I2α, I3α, I4α, I5α”, “I1β, I2β, I3β, I4β, I5β”, “V1α, V2α, V3α, V4α, V5α. “V1β, V2β, V3β, V4β, V5β”. The duty of the five basic vectors to be obtained is “d1, d2, d3, d4, d5”, and these added values are d1 + d2 + d3 + d4 + d5 = 1. Therefore, the equation (1) can be derived from the above.

Figure 0004893151
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ここで、出力線間電圧指令値Vol*に関しては駆動したい負荷に合わせて任意に与えればよいが、入力電流指令値Ii*に関しては、交流−交流直接変換装置の原理上、その大きさは出力する負荷電流に依存して決定される。したがって、入力電流指令値Ii*の大きさについては出力電圧指令値Vol*の大きさと独立に制御することはできない。そこで、交流−交流直接変換装置の入力−出力間の三相瞬時有効電力は等しいという関係と、入力位相指令θ*で入力無効電力を調整する条件から、(2)式のようにIiα*、Iiβ*に関する連立方程式を導く。   Here, the output line voltage command value Vol * may be arbitrarily given according to the load to be driven, but the input current command value Ii * is output in accordance with the principle of the AC-AC direct conversion device. It depends on the load current to be determined. Therefore, the magnitude of the input current command value Ii * cannot be controlled independently of the magnitude of the output voltage command value Vol *. Therefore, from the relationship that the three-phase instantaneous active power between the input and output of the AC-AC direct conversion device is equal, and the condition for adjusting the input reactive power by the input phase command θ *, Iiα *, The simultaneous equations for Iiβ * are derived.

Figure 0004893151
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なお、Viは入力相電圧、Vo*は出力電圧指令の相電圧、Ioは出力電流検出値で、それぞれαβ軸変換している。また、無効電力調整用の入力位相指令θ*は、入力相電圧位相に対する入力電流位相の差(θIi−θVi)である。   Note that Vi is an input phase voltage, Vo * is a phase voltage of an output voltage command, Io is an output current detection value, and each is subjected to αβ axis conversion. The reactive power adjustment input phase command θ * is a difference in input current phase with respect to the input phase voltage phase (θIi−θVi).

(2)式を解くと、(3)式のようになり、入力相電圧検出値Vi、出力電圧指令値Vol*、出力電流検出値Ioの情報を用いて、(1)式左辺のIiα*、Iiβ*を計算的に求めることができる。   Solving equation (2) yields equation (3). Information on input phase voltage detection value Vi, output voltage command value Vol *, and output current detection value Io is used to obtain Iiα * on the left side of equation (1). , Iiβ * can be calculated computationally.

Figure 0004893151
Figure 0004893151

なお、Vilは入力線間電圧である。   Vil is an input line voltage.

5つの基本ベクトルのデューティd1〜d5は、(1)式の逆行列を演算することで、(4)式のように求めることができる。   The duties d1 to d5 of the five basic vectors can be obtained as shown in equation (4) by calculating the inverse matrix of equation (1).

Figure 0004893151
Figure 0004893151

以上、本実施形態では、図7で定義する低出力電圧領域において、4つの単振動ベクトルVXmid、VXmin、VYmid、VYmin、および零ベクトルVzの5つの基本ベクトルを選択し、出力電流検出値Ioと(1)〜(4)式のデューティ演算式から5つの基本ベクトルの出力時間を決定する。   As described above, in the present embodiment, in the low output voltage region defined in FIG. 7, five basic vectors of four simple vibration vectors VXmid, VXmin, VYmid, VYmin, and zero vector Vz are selected, and the output current detection value Io and The output times of the five basic vectors are determined from the duty calculation formulas (1) to (4).

本実施形態によれば、入出力波形を同時に正弦波化して、低出力電圧領域において出力電圧のPWMパルス落差を最小限として出力電圧高調波を低減することができる手段を備えた直流AC−AC変換形の交流−交流直接変換装置となる。また、極低電圧領域において、デッドタイムによるパルス欠けの影響を低減し、より高精度な電圧出力が得られる。   According to this embodiment, a DC AC-AC having means capable of simultaneously reducing the output voltage harmonic by minimizing the PWM pulse drop of the output voltage in the low output voltage region by simultaneously converting the input / output waveform into a sine wave. It becomes a conversion type AC-AC direct conversion device. Further, in the extremely low voltage region, the influence of the missing pulse due to the dead time is reduced, and a more accurate voltage output can be obtained.

(実施形態2)
実施形態1では、(3)式において出力電流検出値Ioを用いて入力電流指令値Ii*を計算している。したがって、出力電流の検出が必須となり、電流センサ等の検出手段を用いる必要がある。そこで、本実施形態では出力電流を検出することなく、5つの基本ベクトルのデューティ(出力時間)を演算できる手法を提案する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the input current command value Ii * is calculated using the output current detection value Io in the equation (3). Therefore, it is essential to detect the output current, and it is necessary to use detection means such as a current sensor. Therefore, this embodiment proposes a method that can calculate the duty (output time) of five basic vectors without detecting the output current.

デューティ演算までの手順は実施形態1と同様であるが、(3)式における出力電流検出値Ioα、Ioβを使用しない点が異なる。まず、(1)式の係数行列中の「I1α、I2α、I3α、I4α、I5α」「I1β、I2β、I3β、I4β、I5β」を、すべてIoα、Ioβの関係式に変換して係数比較する。例えば、(1)式の3行目Ioαに関する式に着目して、図11の空間ベクトルの状態(I1=RSS、I2=RSR、I3=RTT、I4=RTR、I5=SSS)を代表して説明する。この状態における(1)式を展開すると、(5)式のように表現できる。   The procedure up to the duty calculation is the same as that in the first embodiment, except that the output current detection values Ioα and Ioβ in the equation (3) are not used. First, “I1α, I2α, I3α, I4α, I5α” and “I1β, I2β, I3β, I4β, I5β” in the coefficient matrix of the equation (1) are all converted into relational expressions of Ioα and Ioβ, and the coefficients are compared. For example, paying attention to the expression related to the third row Ioα in the expression (1), the state of the space vector in FIG. 11 (I1 = RSS, I2 = RSR, I3 = RTT, I4 = RTR, I5 = SSS) is represented. explain. When formula (1) in this state is expanded, it can be expressed as formula (5).

Figure 0004893151
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なお、本例以外のスイッチング状態(I1〜I5に適用されるスイッチング状態がどのような場合)でも、(5)式のようにIoα、Ioβの係数で表現できる。また、I1α〜I5αのデューティ係数は、全てテーブル展開すれば、基本ベクトルに応じて選択するだけでよい。   It should be noted that any switching state other than this example (whatever the switching state is applied to I1 to I5) can be expressed by the coefficients of Ioα and Ioβ as shown in equation (5). Moreover, if all the duty factors I1α to I5α are developed in a table, it is only necessary to select them according to the basic vector.

(5)式の左辺Iiα*に、(3)式のIiα*を代入すると、左辺と右辺がIoα、Ioβでそれぞれ係数比較できるため、Ioα、Ioβの出力電流検出値を消去できる。すなわち、係数比較の必要十分条件から、(6)式を導くことができる。   By substituting Iiα * in equation (3) for the left side Iiα * in equation (5), the left and right sides can be compared with coefficients of Ioα and Ioβ, respectively, so that the output current detection values for Ioα and Ioβ can be eliminated. That is, equation (6) can be derived from the necessary and sufficient conditions for coefficient comparison.

Figure 0004893151
Figure 0004893151

Iiβ*についても同様に係数比較で任意のデューティの関係式が導かれる。以上から、Vo1*とデューティの関係式も含めて行列形式で一般化表現すると(7)式となる。   Similarly for Iiβ *, an arbitrary duty relational expression is derived by coefficient comparison. From the above, when generalized in matrix form including the relational expression of Vo1 * and duty, equation (7) is obtained.

Figure 0004893151
Figure 0004893151

ここで、Kva1〜Kva5は、それぞれKvaan(係数:n=1〜5)・Vi1a+Kvabn(係数:n=1〜5)・Vi1bである。Kvb1〜Kvb5は、それぞれKvban(係数:n=1〜5)・Vi1a+Kvbbn(係数:n=1〜5)・Vi1bである。nはベクトル番号1〜5、d1〜d5は5つの基本ベクトルを用いた空間ベクトルのデューティ、Volα*とVolβ*は出力線間電圧指令、Iixx(Iiaa:Iiα*を求める式のIoαの項に掛ける係数、Iiab:Iiα*を求める式のIoβの項に掛ける係数、Iiba:Iiβ*を求める式のIoαの項に掛ける係数、Iibb:Iiβ*を求める式のIoβの項に掛ける係数)は入力電流指令計算値((3)式より代入)、Kixx1〜Kixx5(xxはaa,ab,ba,bb)は係数である。   Here, Kva1 to Kva5 are Kvaan (coefficient: n = 1 to 5) · Vi1a + Kvabn (coefficient: n = 1 to 5) · Vi1b, respectively. Kvb1 to Kvb5 are Kvban (coefficient: n = 1 to 5) · Vi1a + Kvbbn (coefficient: n = 1 to 5) · Vi1b, respectively. n is a vector number 1 to 5, d1 to d5 are space vector duties using five basic vectors, Volα * and Volβ * are output line voltage commands, and Iixx (Iia: Ioα in the equation for obtaining Iiα *) The coefficient to be multiplied, Iiab: the coefficient to be multiplied by the Ioβ term of the expression for obtaining Iiα *, Iiba: the coefficient to be multiplied by the Ioα term of the expression for obtaining Iiβ *, and Iibb: the coefficient to be multiplied to the Ioβ term of the expression for obtaining Iiβ *) The current command calculated value (substitute from equation (3)), Kixx1 to Kixx5 (xx is aa, ab, ba, bb) are coefficients.

(7)式に示すように、デューティ係数行列は7×5の非正方行列となるので、Moore−Penroseの一般化逆行列の計算手法を用いて(8)式のようにデューティd1〜d5を演算する。   As shown in the equation (7), the duty factor matrix is a 7 × 5 non-square matrix, and therefore, using the Moore-Penrose generalized inverse matrix calculation method, the duties d1 to d5 are expressed as in the equation (8). Calculate.

Figure 0004893151
Figure 0004893151

なお、デューティ係数逆行列の「+」は、Moore−Penroseの一般化逆行列を意味する。   Note that “+” in the duty factor inverse matrix means a generalized inverse matrix of Moore-Penrose.

以上がデューティ演算(空間ベクトル変調)の手順である。本実施形態によれば、出力電流を検出することなく、入出力波形を任意に正弦波化できるとともに、低出力電圧領域における出力電圧誤差(PWMパルスの高さ)も可能な限り低減できる手段を備えた直流AC−AC変換形の交流−交流直接変換装置となる。また、出力電流の大きさを高精度に検出する必要が無くなるため、デューティ制御のための出力電流センサが不要となり、低コスト化や、簡易的なオープンループ制御が可能となる。   The above is the procedure of duty calculation (space vector modulation). According to the present embodiment, the input / output waveform can be arbitrarily sine wave without detecting the output current, and the output voltage error (PWM pulse height) in the low output voltage region can be reduced as much as possible. The direct-current AC-AC conversion type AC-AC direct conversion device is provided. Further, since it is not necessary to detect the magnitude of the output current with high accuracy, an output current sensor for duty control is not required, and cost reduction and simple open loop control are possible.

本実施形態のシミュレーション結果を図13(a)に示す。比較のため、図12(a)に、従来の仮想DCリンク方式のシミュレーション結果も示す。図13(a)は、図12(a)の出力線間電圧と比べて、最大相を出力していないことが分かる。   The simulation result of this embodiment is shown in FIG. For comparison, FIG. 12A also shows a simulation result of a conventional virtual DC link method. It can be seen that FIG. 13A does not output the maximum phase as compared to the output line voltage of FIG.

(実施形態3)
本実施形態は、図7で定義するところの高出力電圧領域の5ベクトル選択手法とそのデューティ演算に関するものである。高出力電圧領域では、実施形態1、2の低出力電圧領域と異なり、出力線間電圧指令値が大きいので、零電圧ベクトルとの電圧差が大きくなる。したがって、指令値の大きさと近い電圧ベクトルのみでPWMパルスを構成するには、落差の大きい零ベクトルVzは使用しない方が、出力電圧の高調波低減(電圧誤差低減)ができる。
(Embodiment 3)
The present embodiment relates to a 5-vector selection method in the high output voltage region and its duty calculation as defined in FIG. In the high output voltage region, unlike the low output voltage region of the first and second embodiments, the voltage command value between the output lines is large, so that the voltage difference from the zero voltage vector is large. Therefore, in order to construct a PWM pulse only with a voltage vector close to the magnitude of the command value, harmonics of the output voltage (voltage error reduction) can be reduced without using the zero vector Vz having a large drop.

図6で定義するところの零電圧ベクトルVz以外の7ベクトルの中から5ベクトルを選択する手法としては、75=21パターン存在する。このうち、制約条件としては、以下のものとする。 As a method for selecting 5 vectors from 7 vectors other than the zero voltage vector Vz defined in FIG. 6, there are 7 C 5 = 21 patterns. Among these, the constraint conditions are as follows.

(1)入力波形と出力波形を同時に正弦波化することができること(デューティ解が存在すること)。   (1) The input waveform and the output waveform can be made sinusoidal at the same time (the duty solution exists).

(2)スイッチング遷移に最大相と最小相間の直接転流がないこと。   (2) There is no direct commutation between the maximum and minimum phases in the switching transition.

(3)1相ごとのスイッチング遷移が可能なこと。   (3) A switching transition for each phase is possible.

以上の3つの条件を満たすことができる組み合わせは、21パターン中、表2に示す7パターンに限られる。   The combinations that can satisfy the above three conditions are limited to 7 patterns shown in Table 2 out of 21 patterns.

Figure 0004893151
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そこで、本実施形態では、高出力電圧領域においてこの7パターンの中から条件に合う組み合わせを選択して5つの基本ベクトルを決定する。デューティの演算手法に関しては、実施形態1と同様に、(1)〜(4)式を用いて演算する。このとき、上述の7つのベクトルの中から5つの基本ベクトルを選択するパターンすべてについて、正当なデューティ解が得られるまで繰り返し演算する。上記(1)〜(3)の条件を満たしていれば、7つの組み合わせの中から必ず1つはデューティ解が得られるため、その組み合わせとデューティを最終的な出力に適用する。   Therefore, in the present embodiment, the five basic vectors are determined by selecting combinations that meet the conditions from the seven patterns in the high output voltage region. As with the first embodiment, the duty calculation method is calculated using equations (1) to (4). At this time, the calculation is repeatedly performed until a valid duty solution is obtained for all the patterns for selecting the five basic vectors from the above seven vectors. If the above conditions (1) to (3) are satisfied, a duty solution can be obtained for one of the seven combinations. Therefore, the combination and the duty are applied to the final output.

本実施形態では、以上の手順で5つの基本ベクトルとその出力時間を演算することにより、高出力電圧領域で落差の大きい零電圧ベクトルVzを出力することなく入出力波形を制御することができる手段を備えた直流AC−AC変換形の交流−交流直接変換装置となる。さらに、実施形態1と組み合わせることで全領域で出力高調波を低減することができる。   In the present embodiment, by calculating the five basic vectors and their output times in the above procedure, the input / output waveform can be controlled without outputting the zero voltage vector Vz having a large drop in the high output voltage region. A direct-current AC-AC conversion type AC-AC direct conversion device having Furthermore, by combining with the first embodiment, output harmonics can be reduced in the entire region.

(実施形態4)
本実施形態は、実施形態3と同様に、高出力電圧領域で、表2の7パターンのうちいずれかを選択する。ただし、デューティを演算する際に、出力電流検出値Ioを用いない点が、実施形態3と異なる。このプロセスは実施形態2と同様で、(5)〜(7)式で示したように、係数比較により出力電流値Ioα*、Ioβ*を消去する。デューティ演算行列の係数行列は、(7)式で示すように7×5の非正方行列となるため、(8)式のようにMoore−Penroseの一般化逆行列演算からデューティ解を計算する。以後は、実施形態3と同様に、デューティ解が必ず1つは得られるため、繰り返し演算により正当な解を導く。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, as in the third embodiment, one of the seven patterns in Table 2 is selected in the high output voltage region. However, it differs from the third embodiment in that the output current detection value Io is not used when calculating the duty. This process is the same as in the second embodiment, and the output current values Ioα * and Ioβ * are deleted by coefficient comparison as shown in the equations (5) to (7). Since the coefficient matrix of the duty calculation matrix is a 7 × 5 non-square matrix as shown in Expression (7), the duty solution is calculated from the Moore-Penrose generalized inverse matrix calculation as shown in Expression (8). Thereafter, as in the third embodiment, since one duty solution is always obtained, a valid solution is derived by repeated calculation.

本実施形態によれば、実施形態3の効果に加えて、出力電流値を検出することなく実現できる手段を備えた直流AC−AC変換形の交流−交流直接変換装置となる。   According to the present embodiment, in addition to the effects of the third embodiment, a direct current AC-AC conversion type AC-AC direct conversion device including means that can be realized without detecting an output current value is obtained.

シミュレーション結果例を図13(b)に示す。比較のため、従来の仮想DCリンク方式の波形も図12(b)に示す。出力線間電圧を比較すると、本実施形態は出力電圧が高いときに指令値との落差の大きい零電圧を出力していないことが分かる。したがって、従来方式よりも出力電圧の高調波の低減が期待できる。   An example of the simulation result is shown in FIG. For comparison, the waveform of the conventional virtual DC link system is also shown in FIG. Comparing the output line voltage, it can be seen that this embodiment does not output a zero voltage having a large drop from the command value when the output voltage is high. Therefore, it is possible to expect a reduction in harmonics of the output voltage as compared with the conventional method.

(実施形態5)
実施形態3、実施形態4の手法では、高出力電圧領域におけるスイッチング状態のうち、実施形態3で示す3つの制約条件を満たす7パターンすべてについて、Moore−Penroseの一般化逆行列を用いたデューティ解を常時求めていた。その中から最終的にデューティが負とならず、かつデューティ解の加算値が1となるような条件を満たす正当解を導いて適用するわけであるが、この手順であると7パターンすべてを求めるための演算時間を必要とする。また、7パターンから瞬時に解を一意に決定するためには、入出力空間のセクター情報(指令値位相・大きさも含めて)を更に細分化する必要があり、交流−交流直接変換装置のような空間ベクトル自体が時々刻々と変化する状態にあっては大変難解な判別式となる。
(Embodiment 5)
In the methods of the third and fourth embodiments, the duty solution using the Moore-Penrose generalized inverse matrix for all seven patterns that satisfy the three constraints shown in the third embodiment among the switching states in the high output voltage region. Always wanted. Among them, a correct solution that satisfies the condition that the duty does not finally become negative and the added value of the duty solution is 1 is derived and applied. In this procedure, all 7 patterns are obtained. Requires computation time. In addition, in order to uniquely determine the solution instantaneously from the seven patterns, it is necessary to further subdivide the sector information in the input / output space (including the command value phase and size), as in an AC-AC direct conversion device. This is a very difficult discriminant when the space vector itself changes every moment.

そこで、本実施形態では、実施形態3、4の手法をベースとし、予め入力・出力セクターの位相情報だけから、その任意の入出力セクター状態で発生し得ないパターン情報をテーブル化しておき、常時演算するパターン数を7パターンよりも少なくする手段を備えた直流AC−AC変換形の交流−交流直接変換装置となる。   Therefore, in the present embodiment, pattern information that cannot be generated in an arbitrary input / output sector state is tabulated in advance from only the phase information of the input / output sectors based on the methods of the third and fourth embodiments, and the table is always displayed. This is a direct current AC-AC conversion type AC-AC direct conversion device provided with means for reducing the number of patterns to be calculated to less than 7.

例えば、図5のセクター定義を図14のように再定義して、入力セクター「1」、出力セクター「1」の場合を考えると、表2におけるHigh−mode3と、High−mode6は、このセクター内で常に制約条件を満たすことができないため、演算処理から除外することができる。   For example, when the sector definition in FIG. 5 is redefined as shown in FIG. 14 and the case of the input sector “1” and the output sector “1” is considered, High-mode 3 and High-mode 6 in Table 2 are In this case, the constraint condition cannot always be satisfied, so that it can be excluded from the arithmetic processing.

したがって、Moore−Penroseの一般化逆行列演算を2回分短縮できる。他のセクター条件についても同様に、必ずこのような条件が存在するので、これらを予め除外して演算することができる。   Therefore, the Moore-Penrose generalized inverse matrix operation can be shortened twice. Similarly for other sector conditions, such conditions always exist, and can be calculated by excluding them in advance.

以上から、実施形態3、4よりも演算処理を少なくしてその高速化ができる効果がある。   From the above, there is an effect that the arithmetic processing can be reduced and the speed can be increased as compared with the third and fourth embodiments.

(実施形態6)
実施形態3〜5では、Moore−Penroseの一般化逆行列の演算処理を、特異値分解法等によってリアルタイム処理しているが、(8)式に示す7×5の係数行列が最大列階数(rank=5)であるとすると、Moore−Penrose条件から(9)式が成り立つことはすでに証明されているので、これを用いて(10)式に変換する。
(Embodiment 6)
In Embodiments 3 to 5, the Moore-Penrose generalized inverse matrix is processed in real time by the singular value decomposition method or the like, but the 7 × 5 coefficient matrix shown in the equation (8) has a maximum column rank ( rank = 5), it has already been proved that the equation (9) holds from the Moore-Penrose condition, and is converted into the equation (10) using this.

Figure 0004893151
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なお、Aはデューティ係数行列、ATはAの転置行列、A+はAのMoore−Penrose一般化逆行列である。   A is a duty factor matrix, AT is a transpose matrix of A, and A + is a Moore-Penrose generalized inverse matrix of A.

Figure 0004893151
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入出力セクター情報から、高出力電圧領域における7パターンのそれぞれにおいて、5つの基本ベクトルの選択状況が予め分かるため、その状態における(10)式を展開すれば、複雑な行列演算も展開された形でデューティ演算式が与えられる。例えば、図14の入出力セクター定義において、入力セクター「1」、出力セクター「1」であり、表2のHigh−mode1の場合を例に挙げると、5ベクトル選択状況は「RSR、STS、RSS、STT、RTS」となる。これら5つの基本ベクトルを静止αβ軸上に展開した際のデューティ係数行列は(11)式となる。   From the input / output sector information, the selection status of the five basic vectors is known in advance in each of the seven patterns in the high output voltage region. Therefore, by developing equation (10) in that state, a complicated matrix operation is also developed. Gives the duty equation. For example, in the input / output sector definition of FIG. 14, the input sector “1” and the output sector “1”, and taking the case of High-mode 1 in Table 2 as an example, the 5-vector selection situation is “RSR, STS, RSS” , STT, RTS ". The duty factor matrix when these five basic vectors are expanded on the stationary αβ axis is expressed by equation (11).

Figure 0004893151
Figure 0004893151

上記行列の階数は5(最大列階数)であるので、(10)式に代入すると(12)式のように、各デューティを演算できる。   Since the rank of the matrix is 5 (maximum column rank), each duty can be calculated by substituting into the equation (10) as in the equation (12).

Figure 0004893151
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他のベクトル状態についても同様の数式を導いてテーブル化することにより、逆行列演算をリアルタイムに処理する必要が無くなる。   For other vector states, it is not necessary to process the inverse matrix operation in real time by deriving a table by deriving similar mathematical expressions.

以上より、本実施形態では(10)式に基づく演算式によって演算自体を簡素化し、処理を高速化することができる手段を備えた直流AC−AC変換形の交流−交流直接変換装置となる。   As described above, in the present embodiment, the direct current AC-AC conversion type AC-AC direct conversion device including means capable of simplifying the calculation itself by the calculation formula based on the formula (10) and speeding up the processing is obtained.

(実施形態7)
上述までの実施形態の手法を組み合わせて空間ベクトル変調することで、入出力波形を正弦波化するとともに出力電圧の高調波低減を全電圧領域で実現できる。本実施形態では、図7の低出力電圧領域と高出力電圧領域の定義で実施形態1〜6の手段を用いた際に、全領域で制約条件を満たす正当なデューティ解が得られるようにフェールセーフの考えを適用する。
(Embodiment 7)
By combining the methods of the embodiments described above and performing space vector modulation, the input / output waveform can be converted into a sine wave and the harmonics of the output voltage can be reduced in the entire voltage range. In this embodiment, when the means of the first to sixth embodiments are used in the definition of the low output voltage region and the high output voltage region in FIG. Apply safe ideas.

表3は、全領域で考えられる基本ベクトルの選択パターンをまとめたものである。フェールセーフモードとして、従来の仮想DCリンク方式と同様のVXmax、VXmid、VYmax、VYmid、Vzの5つのベクトルを選択することで、想定外の指令値入力であっても必ず正当なデューティ解を得る。すなわち、図15のような手順で処理する。   Table 3 summarizes the selection patterns of basic vectors that can be considered in all areas. By selecting five vectors VXmax, VXmid, VYmax, VYmid, and Vz as in the conventional virtual DC link method as the fail-safe mode, a valid duty solution is always obtained even if an unexpected command value is input. That is, processing is performed according to the procedure shown in FIG.

Figure 0004893151
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図15の手順は、図7に基づき低出力電圧領域と高出力電圧領域を判別し(S1)、高電圧領域ならば7パターンベクトル選択処理へ移行し、低電圧領域ならベクトルが1つに決定されるのでそのままデューティ演算へ移行し(S2)、高電圧モードでは7つの組み合わせのうち、正当な解が得られるまでループを繰り返し(S3、S4)、高電圧モードで正当解がない場合は低電圧モードの処理へ移行し(S5)、低電圧モードの処理でも正当な解が得られない想定外の場合はフェールセーフモードへ移行する(S6〜S8)。   The procedure of FIG. 15 discriminates the low output voltage region and the high output voltage region based on FIG. 7 (S1). If it is the high voltage region, the process proceeds to 7 pattern vector selection processing. If it is the low voltage region, one vector is determined. Therefore, the process proceeds to the duty calculation as it is (S2), and in the high voltage mode, among the seven combinations, the loop is repeated until a valid solution is obtained (S3, S4), and low when there is no valid solution in the high voltage mode. The process shifts to the voltage mode process (S5), and the process shifts to the fail-safe mode when a valid solution cannot be obtained even in the low voltage mode process (S6 to S8).

本実施形態によれば、入力・出力指令値が想定外の範囲のものであっても、何らかしらのデューティ指令を導いて、システム制御への不安定な挙動を防止することができる手段を備えた直流AC−AC変換形の交流−交流直接変換装置となる。   According to the present embodiment, even if the input / output command value is in an unexpected range, there is provided a means capable of deriving some duty command and preventing unstable behavior to system control. It becomes a direct current AC-AC conversion type AC-AC direct conversion device.

交流−交流直接変換装置の基本構成図。The basic block diagram of an alternating current-alternating current direct conversion apparatus. 出力電圧の基本空間ベクトル図。The basic space vector diagram of output voltage. 入力電流の基本空間ベクトル図。The basic space vector diagram of input current. 入力側空間ベクトル図(a)と出力側空間ベクトル図(b)。Input side space vector diagram (a) and output side space vector diagram (b). 空間ベクトルの「入力側」セクターと「出力側」セクターの定義例。Definition example of “input side” sector and “output side” sector of space vector. 出力セクター「1」における基本空間ベクトルの状態図。The state diagram of the basic space vector in the output sector “1”. 出力側空間ベクトルの低出力電圧領域と高出力電圧領域の定義例。Definition example of low output voltage region and high output voltage region of output side space vector. 出力セクター「1」における基本空間ベクトルの状態図。The state diagram of the basic space vector in the output sector “1”. 1制御周期内における出力電圧指令値とPWMパルスの関係図。The relationship diagram of the output voltage command value and PWM pulse within one control cycle. 入力側と出力側の空間ベクトルの定義し直し例。An example of redefining the space vector on the input and output sides. 入力側と出力側の空間ベクトルの状態図。The state diagram of the space vector on the input side and output side. 仮想DCリンク方式のシミュレーション結果。Simulation result of virtual DC link method. 実施形態のシミュレーション結果。The simulation result of embodiment. 入出力セクターの再定義例。An example of redefining I / O sectors. デューティ演算手順例。Example of duty calculation procedure.

符号の説明Explanation of symbols

1 交流電源
2 入力LCフィルタ
3 交流−交流直接変換回路
4 制御装置
1 AC power supply 2 Input LC filter 3 AC-AC direct conversion circuit 4 Control device

Claims (7)

多相の交流電源から交流−交流直接変換器の双方向スイッチを直接AC/AC変換形の空間ベクトルによる変調でPWM制御する交流−交流直接変換装置の空間ベクトル変調方法であって、
多相交流出力の線間電圧を2相の静止αβ軸上に展開したベクトルの状態を、出力電圧指令値ベクトルVo*が存在するセクターの位相が遅れている単振動ベクトル軸をX軸、進んでいる単振動ベクトル軸をY軸と定義して、それぞれの軸で最大のベクトルVXmax、VYmaxと、中間のベクトルVXmid、VYmidと、最小のベクトルVXmin、VYminと、相電圧の中間電圧となる零ベクトルVzと、セクター内に1つ存在する回転ベクトルVrotを基本ベクトルとし、このうち出力線間電圧指令値Vol*が低出力電圧領域に存在するときには4つの単振動ベクトルVXmid、VXmin、VYmid、VYminと1つの零ベクトルVzとを選択し、出力線間電圧指令値Vol*が高出力電圧領域に存在するときには4つの単振動ベクトルVXmax、VXmid、VYmax、VYmidと1つの零ベクトルVzとを選択し、
前記選択した5つの基本ベクトルと、入力電流指令値Ii*および出力線間電圧指令値Vol*を静止αβ軸上に展開した入力電流指令値Iiα*、Iiβ*、出力線間電圧指令値Volα*、Volβ*および入力電圧検出値Vi、出力電流検出値Ioから、該5つの基本ベクトルのデューティを求めて入力と出力の波形を同時に正弦波化することを特徴とする交流−交流直接変換装置の空間ベクトル変調方法。
A space vector modulation method for an AC-AC direct conversion device that PWM-controls a bidirectional switch of an AC-AC direct converter from a polyphase AC power source by modulation with a direct AC / AC conversion type space vector,
The vector state in which the line voltage of the polyphase AC output is expanded on the two-phase stationary αβ axis, the single vibration vector axis in which the phase of the sector where the output voltage command value vector Vo * exists is delayed on the X axis The simple vibration vector axis is defined as the Y axis, and the maximum vectors VXmax and VYmax, the intermediate vectors VXmid and VYmid, the minimum vectors VXmin and VYmin, and the zero that is the intermediate voltage of the phase voltages. The vector Vz and one rotation vector Vrot existing in the sector are used as basic vectors, and when the output line voltage command value Vol * exists in the low output voltage region, four simple vibration vectors VXmid, VXmin, VYmid, VYmin And one zero vector Vz are selected, and the output line voltage command value Vol * exists in the high output voltage region. Select four simple vibration vectors VXmax, VXmid, VYmax, VYmid and one zero vector Vz,
The selected five basic vectors, the input current command value Ii * and the output line voltage command value Vol * on the stationary αβ axis, are input current command values Iiα * and Iiβ *, and the output line voltage command value Volα *. , Volβ *, input voltage detection value Vi, and output current detection value Io, the duty of the five basic vectors is obtained, and the input and output waveforms are simultaneously converted into a sine wave. Space vector modulation method.
前記線間電圧指令値Vol*が高出力電圧領域に存在するとき、
・入力波形と出力波形を同時に正弦波化することができること、
・スイッチング遷移に最大相と最小相間の直接転流がないこと、
・1相ごとのスイッチング遷移が可能なこと、
の3つの条件を満たすことができる組み合わせの7パターンを決定し、この7パターンの中から前記5つの基本ベクトルを選択することを特徴とする請求項1に記載の交流−交流直接変換装置の空間ベクトル変調方法。
When the line voltage command value Vol * exists in the high output voltage region,
・ The input waveform and output waveform can be converted into sine waves at the same time.
-There is no direct commutation between the maximum and minimum phases in the switching transition,
・ Switching transitions for each phase are possible,
The space of the AC-AC direct conversion device according to claim 1, wherein seven patterns of combinations that can satisfy the three conditions are determined, and the five basic vectors are selected from the seven patterns. Vector modulation method.
前記デューティの演算は、Moore−Penroseの一般化逆行列を用いて演算することを特徴とする請求項1または2に記載の交流−交流直接変換装置の空間ベクトル変調方法。   3. The space vector modulation method for an AC / AC direct conversion device according to claim 1, wherein the duty is calculated using a generalized inverse matrix of Moore-Penrose. 前記デューティの演算は、Moore−Penroseの一般化逆行列の解が、ひとつでも負となる場合、または5つの基本ベクトルのデューティの加算値が1とならない場合に、正当な解が得られるまで基本ベクトルの選択を切り換えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の交流−交流直接変換装置の空間ベクトル変調方法。   The calculation of the duty is basically performed until a valid solution is obtained when one of the solutions of the Moore-Penrose generalized inverse matrix is negative, or when the added value of the duties of the five basic vectors is not 1. 4. The space vector modulation method for an AC-AC direct conversion device according to claim 1, wherein selection of vectors is switched. 前記デューティの演算は、前記7パターンのうち、予め入力・出力セクターの位相情報だけから、その任意の入出力セクター状態で発生し得ないパターンを除外して演算することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の交流−交流直接変換装置の空間ベクトル変調方法。   2. The duty is calculated by excluding a pattern that cannot be generated in an arbitrary input / output sector state from the phase information of the input / output sectors in advance among the seven patterns. The space vector modulation method of the alternating current-alternating current direct conversion apparatus of any one of -4. 前記デューティの演算は、前記出力電流検出値Ioに代えて、該出力電流検出値Ioと入力電流指令値Iiα*、Iiβ*との係数比較によって計算的に該入力電流指令値Iiα*、Iiβ*を求めることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の交流−交流直接変換装置の空間ベクトル変調方法。   The calculation of the duty is performed by calculating the input current command values Iiα * and Iiβ * by comparing the output current detection value Io and the input current command values Iiα * and Iiβ * instead of the output current detection value Io. The space vector modulation method for an AC-AC direct conversion device according to any one of claims 1 to 5, wherein: 前記デューティ演算は、システムに不安定な挙動を与える想定外の指令値が入力されたとき、フェールセーフモードとして仮想DCリンク方式と同様のベクトルを選択し、デューティ解を必ず得ることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の交流−交流直接変換装置の空間ベクトル変調方法。
In the duty calculation, when an unexpected command value that gives unstable behavior to the system is input, a vector similar to the virtual DC link method is selected as the fail-safe mode, and a duty solution is always obtained. Item 7. A space vector modulation method for an AC-AC direct conversion device according to any one of Items 1 to 6.
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