JP5003649B2 - Direct AC power converter and control method thereof - Google Patents
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Description
この発明は、いわゆる直接形交流電力変換器において、いわゆる零電流転流を行う技術に関する。 The present invention relates to a technique for performing so-called zero current commutation in a so-called direct AC power converter.
インバータの主回路構成としては、間接形交流電力変換器が一般に用いられている。間接形交流電力変換器では、整流回路によって商用交流を直流に変換し、更に平滑回路を経て電圧形変換器に電力が供給され、当該電圧形変換器から交流出力が得られる。 As a main circuit configuration of the inverter, an indirect AC power converter is generally used. In an indirect AC power converter, commercial AC is converted to DC by a rectifier circuit, and further, power is supplied to the voltage source converter via a smoothing circuit, and an AC output is obtained from the voltage source converter.
一方、マトリックスコンバータのように、平滑回路を用いずに交流−交流変換を行う、直接形交流電力変換器も知られている。マトリックスコンバータは、スイッチング素子群における転流を用いることにより、交流−交流変換を行う。 On the other hand, a direct AC power converter that performs AC-AC conversion without using a smoothing circuit, such as a matrix converter, is also known. The matrix converter performs AC-AC conversion by using commutation in the switching element group.
但し、マトリックスコンバータは下掲の特許文献1,2に紹介されているとおり、平滑回路を伴わない直流リンクを介して、仮想的な交流−直流変換器と、仮想的な直流−交流変換器とが結合された構成の動作に基づいて、上記スイッチング素子群の転流を制御することができる。
However, as introduced in
また、非特許文献1に紹介されているように、平滑回路を伴わない直流リンクを介して、交流−直流変換器と直流−交流変換器とが結合された構成も、マトリックスコンバータの一態様として提案されている。
In addition, as introduced in Non-Patent
よって形式上で直流リンクを有しているか否かを問わず、実質的な平滑回路を介することなく交流電力変換を行う回路を、本願では直接形交流電力変換器と称する。 Therefore, a circuit that performs AC power conversion without passing through a substantially smoothing circuit regardless of whether or not it has a DC link in form is referred to as a direct AC power converter in the present application.
かかる直接形交流電力変換器では、商用周波数による電圧脈動を平滑する大型のコンデンサ、リアクトルが不要となることから、変換器の小型化が期待でき、次世代の電力変換器として近年注目されつつある。 Such direct AC power converters do not require large capacitors and reactors that smooth out voltage pulsations due to commercial frequencies, and therefore can be expected to be smaller, and are attracting attention as next-generation power converters in recent years. .
特許文献3では、コンバータとインバータを接続し、当該インバータを零ベクトルに基づいて動作させて、インバータに電流が入力しないときにコンバータを転流させる技術(以下では「零電流転流」とも表現する)が採用された直接形交流電力変換器が紹介されている。またコンバータとインバータとでキャリアを共用できる技術も紹介されている。また、非特許文献2ではコンバータの能動素子の個数を減らした直接形交流電力変換器構成が紹介されている。
In
図6及び図7は、それぞれ非特許文献2においてFig.5(a)(b)として紹介された、従来の直接形交流電力変換器の構成を示す回路図である。図6及び図7で附加された符号はFig.5(a)(b)で使用されたものを、添字の大きさを変更したものの、そのまま記載している。よってこれらの符号が後述される実施の形態の符号とは、必ずしも整合するものではない。 6 and 7 are circuit diagrams each showing the configuration of a conventional direct AC power converter introduced in FIGS. 5 (a) and 5 (b) in Non-Patent Document 2. FIG. The reference numerals added in FIGS. 6 and 7 are the same as those used in FIGS. 5 (a) and 5 (b), although the size of the subscripts is changed. Therefore, these codes do not necessarily match those of the embodiments described later.
図6に示された構成では、コンバータは6個のトランジスタSap,Sbp,Scp,San,Sbn,Scn及びダイオード6個で構成されている。そして一つの相についての線電流が電源側から入力される場合、当該電流は二つの素子(トランジスタ一つとダイオード一つ)を流れる。図7に示された構成では、コンバータは3個のトランジスタSa,Sb,Sc及び12個のダイオードで構成されている。一つの相についての線電流が電源側から入力される場合、当該電流は3つの素子(トランジスタ一つとダイオード二つ)を流れる。 In the configuration shown in FIG. 6, the converter is composed of six transistors Sap, Sbp, Scp, San, Sbn, Scn and six diodes. When a line current for one phase is input from the power supply side, the current flows through two elements (one transistor and one diode). In the configuration shown in FIG. 7, the converter comprises three transistors Sa, Sb, Sc and 12 diodes. When a line current for one phase is input from the power supply side, the current flows through three elements (one transistor and two diodes).
よって電力ロスの観点では図6に示された構成の方が、図7に示された構成よりも望ましい。 Therefore, from the viewpoint of power loss, the configuration shown in FIG. 6 is more preferable than the configuration shown in FIG.
しかしながら、図6に示された構成では、コンバータにおける転流を実現するのに、その上アームのトランジスタSap,Sbp,Scpのそれぞれを駆動するゲート駆動電源の他、下アームのトランジスタSan,Sbn,Scnを駆動するゲート駆動電源が必要となる。これに対して図7に示された構成ではコンバータにおける転流を実現するのに、3個のトランジスタSa,Sb,Scのそれぞれを駆動するゲート駆動電源で足りる。よってゲート駆動電源の個数の観点からは図7に示された構成の方が、図6に示された構成よりも望ましい。 However, in the configuration shown in FIG. 6, in order to realize commutation in the converter, in addition to the gate drive power source for driving each of the upper-arm transistors Sap, Sbp, Scp, the lower-arm transistors San, Sbn, A gate drive power supply for driving Scn is required. On the other hand, in the configuration shown in FIG. 7, a gate drive power source for driving each of the three transistors Sa, Sb, and Sc is sufficient to realize commutation in the converter. Therefore, from the viewpoint of the number of gate drive power supplies, the configuration shown in FIG. 7 is more preferable than the configuration shown in FIG.
そこで本願は、コンバータにおける転流を実現するのに必要なゲート駆動電源の数及び電流が流れる経路において導通する素子の数を低減し、更に擬似的ではあるが零電流転流を実現する技術を提供することを目的とする。 Therefore, the present application reduces the number of gate drive power sources necessary to realize commutation in the converter and the number of elements that are conducted in the current flow path, and further realizes a technique that realizes zero current commutation although it is pseudo. The purpose is to provide.
この発明にかかる直接形交流電力変換装置の第1の態様は、一対の直流電源線(Lp,Ln)と、コンバータ(8)と、電圧形インバータ(5)とを備える。前記コンバータは、第1乃至第Nの双方向スイッチ(Sr,Ss,St)と、ダイオードブリッジ(4)とを有する。前記第1乃至第Nの双方向スイッチのいずれもが、オン制御されて転流ターンオフ形である。前記ダイオードブリッジは、前記第1乃至第Nの双方向スイッチのそれぞれに接続された第1乃至第Nの入力端(Pr,Ps,Pt)を有し、前記第1乃至第Nの入力端に流れる入力電流(Ir,Is,It)を転流して前記一対の直流電源線間に整流電流(Idc)を出力する。前記電圧形インバータは、空間ベクトル変調を用いたパルス幅変調に基づくスイッチングを行って、前記一対の直流電源線の間の電圧(Vdc)からM相の交流電圧(Vu,Vv,Vw)を生成する。 A first aspect of a direct AC power converter according to the present invention includes a pair of DC power supply lines (Lp, Ln), a converter (8), and a voltage source inverter (5). The converter includes first to Nth bidirectional switches (Sr, Ss, St) and a diode bridge (4). Any of the first to N-th bidirectional switches is on-controlled and is a commutation turn-off type. The diode bridge has first to Nth input terminals (Pr, Ps, Pt) connected to each of the first to Nth bidirectional switches, and is connected to the first to Nth input terminals. The flowing input current (Ir, Is, It) is commutated to output a rectified current (Idc) between the pair of DC power supply lines. The voltage source inverter performs switching based on pulse width modulation using space vector modulation to generate an M-phase AC voltage (Vu, Vv, Vw) from the voltage (Vdc) between the pair of DC power supply lines. To do.
この発明にかかる直接形交流電力変換装置の第2の態様は、その第1の態様であって、前記双方向スイッチ(Sr,Ss,St)は、フォトトライアック(M2)と、前記フォトトライアックと光結合する発光ダイオード(M3)と、前記フォトトライアックによって駆動されるトライアック(M1)とを有する。 A second aspect of the direct AC power converting apparatus according to the present invention is the first aspect, wherein the bidirectional switch (Sr, Ss, St) includes a photo triac (M2), the photo triac, A light emitting diode (M3) that is optically coupled and a triac (M1) that is driven by the phototriac.
この発明にかかる直接形交流電力変換装置の制御方法の第1の態様は、直接形交流電力変換装置の第1の態様を制御する方法である。そして前記電圧形インバータ(5)の零ベクトル(V0)に基づく動作の終了前から継続して、前記第1乃至第Nの双方向スイッチ(Sr,Ss,St)のいずれか二つをターンオンさせるためのトリガを与える。 A first aspect of the method for controlling the direct AC power converter according to the present invention is a method for controlling the first aspect of the direct AC power converter. Then, two of the first to Nth bidirectional switches (Sr, Ss, St) are turned on continuously before the operation based on the zero vector (V0) of the voltage source inverter (5). Give a trigger for.
この発明にかかる直接形交流電力変換装置の制御方法の第2の態様は、その第1の態様であって、前記電圧形インバータ(5)ではキャリア(C)と信号波との比較によって前記パルス幅変調に基づくスイッチングが行われ、活性化した前記トリガは前記キャリアが極値を採るまで活性化し続ける。 A second aspect of the control method for the direct AC power converting apparatus according to the present invention is the first aspect, and in the voltage source inverter (5), the pulse is obtained by comparing the carrier (C) with the signal wave. Switching based on width modulation is performed, and the activated trigger continues to be activated until the carrier takes an extreme value.
この発明にかかる直接形交流電力変換装置の第1の態様によれば、電圧形インバータが零ベクトルで動作するときには整流電流は実質的には零となる。整流電流が実質的に流れなければ入力電流が実質的に流れず、転流ターンオフ形の第1乃至第Nの双方向スイッチは外部からの制御を必要とせずにターンオフする。よって従来の電流形コンバータと比較して、転流のための回路構成が簡単となり、また電流が流れる経路において導通する素子の数が低減される。 According to the first aspect of the direct AC power converting apparatus of the present invention, when the voltage source inverter operates with a zero vector, the rectified current is substantially zero. If the rectified current does not flow substantially, the input current does not flow substantially, and the commutation turn-off type first to N-th bidirectional switches are turned off without requiring external control. Therefore, compared with the conventional current source converter, the circuit configuration for commutation is simplified, and the number of elements that conduct in the path through which the current flows is reduced.
また、双方向スイッチがオンからオフへとスイッチングする時点では殆ど電流が流れていないので、当該スイッチングに伴うロスは小さい。 Further, since almost no current flows when the bidirectional switch switches from on to off, the loss associated with the switching is small.
この発明にかかる直接形交流電力変換装置の第2の態様によれば、双方向スイッチを駆動するための電源を準備する必要がない。 According to the second aspect of the direct AC power converting apparatus according to the present invention, it is not necessary to prepare a power source for driving the bidirectional switch.
この発明にかかる直接形交流電力変換装置の制御方法の第1の態様によれば、電圧形インバータが零ベクトルから零ベクトル以外の電圧ベクトルへと遷移することを契機として、第1乃至第Nの双方向スイッチには入力電流が流れてターンオンする。よって、零ベクトル以外の電圧ベクトルで動作する期間の最初から整流電流が出力される。 According to the first aspect of the control method of the direct AC power converting apparatus according to the present invention, the first to Nth items are triggered by the transition of the voltage source inverter from the zero vector to a voltage vector other than the zero vector. The bidirectional switch is turned on when input current flows. Therefore, the rectified current is output from the beginning of the period in which the voltage vector other than the zero vector is operated.
この発明にかかる直接形交流電力変換装置の制御方法の第2の態様によれば、電圧形インバータで零ベクトルが採用される期間における自動的なターンオフを避けて、双方向スイッチがターンオンする。 According to the second aspect of the control method of the direct AC power converting apparatus according to the present invention, the bidirectional switch is turned on while avoiding automatic turn-off during the period in which the zero vector is employed in the voltage source inverter.
図1は、本発明が適用可能な直接形電力変換器9の構成を示す回路図である。直接形電力変換器9は、コンバータ8とインバータ5と、両者を接続する一対の直流電源線Lp,Lnとを有している。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a
コンバータ8は電流形整流回路として機能し、交流電源1から得られる三相(ここではR相、S相、T相とする)交流電圧Vr,Vs,Vtを整流し、一対の直流電源線Lp,Lnに対して整流電圧Vdcを出力する。コンバータ8の整流の対象は三相電圧に限定されず、他の多相電圧であってもよい。
The
コンバータ8は双方向スイッチ群3とダイオードブリッジ4とを有する。双方向スイッチ群3は双方向スイッチSr,Ss,Stで構成される。ダイオードブリッジ4は入力端Pr,Ps,Ptを有し、これらはそれぞれ双方向スイッチSr,Ss,Stの一端に接続される。
The
双方向スイッチSr,Ss,Stはいずれも外部からのゲート信号でターンオンし、ゲート信号によってターンオフするのではなく、自身に流れる電流が保持電流以下となってターンオフする。つまり双方向スイッチSr,Ss,Stはオン制御され、かつ転流ターンオフ形であり、例えば逆方向に並列に接続された一対のサイリスタ、あるいは双方向サイリスタが採用される。以下、双方向スイッチSr,Ss,Stをそれぞれターンオンさせるゲート信号をSr*,Ss*,St*とする。 The bidirectional switches Sr, Ss, and St are all turned on by an external gate signal and are not turned off by the gate signal, but are turned off because the current flowing through the bidirectional switches Sr, Ss, and St is less than the holding current. That is, the bidirectional switches Sr, Ss, St are on-controlled and are commutation turn-off types. For example, a pair of thyristors connected in parallel in the opposite direction or a bidirectional thyristor is employed. Hereinafter, gate signals for turning on the bidirectional switches Sr, Ss, and St will be referred to as Sr * , Ss * , and St * , respectively.
図2は双方向サイリスタの特性を模式的に示すグラフである。双方向サイリスタの両端に印加される電圧Vfが大きくても、双方向サイリスタのゲートに供給される電流Igが小さいと、双方向サイリスタに流れる電流Ifは非常に小さい。電流Igが大きい程、小さな電圧Vfでターンオンして電流Ifが急激に流れだす。他方、電流Ifが保持電流Ih1,Ih2以下になれば電圧Vfが大きくてもターンオフする。図2には、電流Igが零であっても電流Ifが保持電流Ih1(又はIh2)以上となる電圧Vfであって最も零に近い値であるブレークアウト電圧VBO1(又はVBO2)も併記した。 FIG. 2 is a graph schematically showing the characteristics of the bidirectional thyristor. Even if the voltage Vf applied across the bidirectional thyristor is large, if the current Ig supplied to the gate of the bidirectional thyristor is small, the current If flowing through the bidirectional thyristor is very small. The larger the current Ig, the more it turns on with a smaller voltage Vf, and the current If starts to flow more rapidly. On the other hand, if the current If becomes the holding currents Ih1 and Ih2 or less, even if the voltage Vf is large, the current is turned off. FIG. 2 also shows the breakout voltage VBO1 (or VBO2), which is the voltage Vf at which the current If is equal to or higher than the holding current Ih1 (or Ih2) even when the current Ig is zero, and is the value closest to zero.
図3は双方向スイッチSr,Ss,Stに採用できる構成を示す回路図である。双方向スイッチSjには端子J1〜J4が設けられる。端子J1,J2の間には第1双方向サイリスタM1と第2双方向サイリスタM2が設けられ、端子J3,J4の間には発光ダイオードM3が設けられる。第1双方向サイリスタM1は第2双方向サイリスタM2によって駆動される。具体的には第1双方向サイリスタM1のターンオンは、第2双方向サイリスタM2がオンすることによって発生する。第2双方向サイリスタM2はフォトサイリスタであり、これに発光ダイオードM3が光結合する。第2双方向サイリスタM2は発光ダイオードM3による光トリガでターンオンする。 FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration that can be adopted for the bidirectional switches Sr, Ss, St. The bidirectional switch Sj is provided with terminals J1 to J4. A first bidirectional thyristor M1 and a second bidirectional thyristor M2 are provided between the terminals J1 and J2, and a light emitting diode M3 is provided between the terminals J3 and J4. The first bidirectional thyristor M1 is driven by the second bidirectional thyristor M2. Specifically, the turn-on of the first bidirectional thyristor M1 is generated when the second bidirectional thyristor M2 is turned on. The second bidirectional thyristor M2 is a photothyristor, to which the light emitting diode M3 is optically coupled. The second bidirectional thyristor M2 is turned on by an optical trigger by the light emitting diode M3.
よって端子J3から端子J4へと電流を流すことにより、端子J1,J2間がターンオンする。また端子J1,J2間に流れる電流が所定値(双方向サイリスタの保持電流に相当)よりも小さくなれば、端子J1,J2間がターンオフする。 Therefore, by passing a current from the terminal J3 to the terminal J4, the terminals J1 and J2 are turned on. When the current flowing between the terminals J1 and J2 becomes smaller than a predetermined value (corresponding to the holding current of the bidirectional thyristor), the terminal J1 and J2 are turned off.
図1に戻って説明を続ける。ダイオードブリッジ4は入力端Pr,Ps,Ptのそれぞれに流れる入力電流Ir,Is,Itを転流し、直流電源線Lp,Ln間に整流電流Idcを出力する。具体的には添字r,s,tを代表して添字jを用い、添字p,nを代表して添字kを用いれば、入力端Pjと直流電源線Lkとの間にダイオードDjkが設けられている。いずれのダイオードDjkのカソードも直流電源線Lp側に、アノードも直流電源線Ln側に、それぞれ配置される。つまりダイオードブリッジ4自体には能動素子は含まれず、自然転流が行われる。
Returning to FIG. 1, the description will be continued. The
双方向スイッチ群3は三相電源1に接続され、双方向スイッチSr,Ss,Stの他端(ダイオードブリッジ4と反対側)には三相電圧が印加される。双方向スイッチ群3は三相電源1との間には、図示されるように、コンデンサとインダクタで構成されたフィルタ2が介在してもよい。
The
インバータ5は例えば電圧形インバータであり、直流電源線Lp,Ln間の電圧Vdcを入力し、三相(ここではU相、V相、W相とする)交流電圧Vu,Vv,Vwを出力する。インバータ5の出力は三相電圧に限定されず、他の多相電圧であってもよい。ここではインバータ5は負荷6に対して上記交流電圧を出力する。 The inverter 5 is, for example, a voltage source inverter, which receives a voltage Vdc between the DC power supply lines Lp and Ln and outputs three-phase (here, U-phase, V-phase, and W-phase) AC voltages Vu, Vv, and Vw. . The output of the inverter 5 is not limited to a three-phase voltage, and may be another multiphase voltage. Here, the inverter 5 outputs the AC voltage to the load 6.
インバータ5は瞬時空間ベクトル制御(以下、単に「ベクトル制御」と称す)に従ったパルス幅変調で動作する。 The inverter 5 operates by pulse width modulation according to instantaneous space vector control (hereinafter simply referred to as “vector control”).
負荷6は例えば誘導性負荷であって、Y結線されて交流電圧Vu,Vv,Vwが印加される三相コイルを有するモータである。回路図上は三相コイルの各々の抵抗成分が、当該コイルに直列接続される抵抗として記載されている。 The load 6 is an inductive load, for example, and is a motor having a three-phase coil that is Y-connected and to which AC voltages Vu, Vv, and Vw are applied. On the circuit diagram, each resistance component of the three-phase coil is described as a resistor connected in series to the coil.
インバータ5は、直流電源線Lp,Ln間で並列に接続された複数の電流経路を有する。 Inverter 5 has a plurality of current paths connected in parallel between DC power supply lines Lp and Ln.
インバータ5の電流経路のうちU相に対応するものは、直流電源線Lp,Ln間で直列に接続された一対のスイッチング素子Sup,Sunを含む。スイッチング素子Sup,Sun同士の接続点からは出力電圧Vuが得られる。インバータ5の電流経路のうちV相に対応するものは、直流電源線Lp,Ln間で直列に接続された一対のスイッチング素子Svp,Svnを含む。スイッチング素子Svp,Svn同士の接続点からは出力電圧Vv1が得られる。インバータ5の電流経路のうちW相に対応するものは、直流電源線Lp,Ln間で直列に接続された一対のスイッチング素子Swp,Swnを含む。スイッチング素子Swp,Swn同士の接続点からは出力電圧Vwが得られる。 The current path of the inverter 5 corresponding to the U phase includes a pair of switching elements Sup and Sun connected in series between the DC power supply lines Lp and Ln. An output voltage Vu is obtained from a connection point between the switching elements Sup and Sun. The current path of inverter 5 corresponding to the V phase includes a pair of switching elements Svp and Svn connected in series between DC power supply lines Lp and Ln. An output voltage Vv1 is obtained from a connection point between the switching elements Svp and Svn. The current path of inverter 5 corresponding to the W phase includes a pair of switching elements Swp and Swn connected in series between DC power supply lines Lp and Ln. An output voltage Vw is obtained from a connection point between the switching elements Swp and Swn.
スイッチング素子Sup,Svp,Swpは直流電源線Lp側に接続される。以下ではこれらのスイッチング素子を上アーム側のスイッチング素子として把握する。スイッチング素子Sun,Svn,Swnは直流電源線Ln側に接続される。以下ではこれらのスイッチング素子を下アーム側のスイッチング素子として把握する。 The switching elements Sup, Svp, Swp are connected to the DC power supply line Lp side. Hereinafter, these switching elements are grasped as switching elements on the upper arm side. The switching elements Sun, Svn, Swn are connected to the DC power supply line Ln side. Hereinafter, these switching elements will be grasped as switching elements on the lower arm side.
上述のスイッチング素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swn自体の構成は公知であって、例えば非特許文献1にも例示されている。図1ではこれらのスイッチング素子の構成として、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)及び還流ダイオードの並列接続が例示されている。
The configuration of the switching elements Sup, Svp, Swp, Sun, Svn, and Swn itself is known and exemplified in
インバータ5はベクトル制御の下で動作する。スイッチング素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnは制御信号たるゲート信号Sup*,Svp*,Swp*,Sun*,Svn*,Swn*によってその動作が制御され、これらのゲート信号が論理値“1”/“0”を採るときに対応するスイッチング素子がそれぞれ導通/非導通するとして説明する。いわゆるデッドタイムを除いて考えれば、ゲート信号Sup*,Svp*,Swp*は、ゲート信号Sun*,Svn*,Swn*と相補的な値を採る。即ち添字u,v,wを代表して添字qを用いれば、信号Sqp*,Sqn*の排他的論理和は“1”である。 The inverter 5 operates under vector control. The operation of the switching elements Sup, Svp, Swp, Sun, Svn, Swn is controlled by the gate signals Sup * , Svp * , Swp * , Sun * , Svn * , Swn * as control signals, and these gate signals are logical values. It is assumed that the switching elements corresponding to “1” / “0” are turned on / off. If the so-called dead time is excluded, the gate signals Sup * , Svp * , Swp * take complementary values to the gate signals Sun * , Svn * , Swn * . That is, if the subscript q is used to represent the subscripts u, v, and w, the exclusive OR of the signals Sqp * and Sqn * is “1”.
このようなベクトル制御において採用されるベクトルVx(x=0〜7の整数)の添字xは、4・Sup*+2・Svp*+Swp*で与えられる。例えば上アーム側のスイッチング素子Sup,Svp,Swpが全て非導通であれば下アーム側のスイッチング素子Sun,Svn,Swnの全てが導通する。この場合x=0であり、インバータ5はベクトルV0という零ベクトルの一つの状態にあることになる。 The subscript x of the vector Vx (x = 0 to 7) employed in such vector control is given by 4 · Sup * + 2 · Svp * + Swp * . For example, if the switching elements Sup, Svp, Swp on the upper arm side are all non-conductive, all the switching elements Sun, Svn, Swn on the lower arm side are conductive. In this case, x = 0, and the inverter 5 is in one state of a zero vector called the vector V0.
逆に上アーム側のスイッチング素子Sup,Svp,Swpが全て導通すれば下アーム側のスイッチング素子Sun,Svn,Swnの全てが非導通である。この場合x=7であり、インバータ5はベクトルV7という、ベクトルV0とは異なる零ベクトルの状態にあることになる。 Conversely, if the switching elements Sup, Svp, Swp on the upper arm side are all turned on, all the switching elements Sun, Svn, Swn on the lower arm side are turned off. In this case, x = 7, and the inverter 5 is in a state of a zero vector different from the vector V0, ie, the vector V7.
図4はゲート信号生成回路6の構成を示すブロック図である。ゲート信号生成回路6はコンバータ制御部60、インバータ制御部61を備えている。 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the gate signal generation circuit 6. The gate signal generation circuit 6 includes a converter control unit 60 and an inverter control unit 61.
コンバータ制御部60は、電源同期信号として電圧Vrの位相を示す角度θrを入力し、ゲート信号Sr*,Ss*,St*を出力する。 Converter control unit 60 receives angle θr indicating the phase of voltage Vr as a power supply synchronization signal, and outputs gate signals Sr * , Ss * , St * .
インバータ制御部61は、角度θrと、インバータ4の運転周波数の指令値f*、電圧指令値v*、位相指令値φ*(これらを「インバータ指令値」と総称する)とを入力し、上述のゲート信号Sup*,Svp*,Swp*,Sun*,Svn*,Swn*を出力する。
The inverter control unit 61 inputs the angle θr, the command value f * of the operation frequency of the
コンバータ制御部60及びインバータ制御部61の構成には、特許文献3で「制御部3」として示された構成を採用することができる。
As the configuration of the converter control unit 60 and the inverter control unit 61, the configuration shown as “
コンバータ制御部60は台形状電圧指令生成部601と、中間相検出部602と、比較部603と、キャリア生成部604と、電流形ゲート論理変換部609とを備えている。これらはそれぞれ特許文献3にいう「台形状電圧指令信号生成部11」、「中間相検出部14」、「比較部12」、「キャリア信号生成部15」、「電流形ゲート論理変換部13」と同じ機能を果たす。
Converter control unit 60 includes trapezoidal voltage command generation unit 601, intermediate
台形状電圧指令生成部601は、角度θrに基づき、電圧Vrを基準としてコンバータ8の電圧指令Vr*,Vs*、Vt*を生成する。これらの電圧指令はいずれも360度周期で台形波状の波形を呈し、相互に120度の位相でずれる。当該台形波状の波形は、120度で連続する平坦区間の一対と、これら一対の平坦区間をつなぐ60度の傾斜領域の一対を有する台形波を呈する。傾斜領域は、例えばその中央を位相の基準に採り、当該波形の最小値、最大値(これらは平坦区間で現れる)をそれぞれ値0,1として、(1−√3tanθ)/2あるいは(1+√3tanθ)/2として表される。かかる傾斜領域の求め方及びその利点は特許文献3に紹介されており、かつ本願とは直接の関連は無いため、詳細は省略する。
The trapezoidal voltage command generation unit 601 generates voltage commands Vr * , Vs * , and Vt * for the
中間相検出部602は電圧指令Vr*,Vs*,Vt*のうち、最大値を採る最大相でもなく、最小値を採る最小相でもない、換言すれば傾斜領域を呈するものを選択する。コンバータ8は電流形整流器であるので、原則的には最大相に対応する上アーム側ダイオードと、最小相に対応する下アーム側ダイオードに電流が流れ、中間相に対応する上アーム側ダイオードと下アーム側ダイオードとに交互に電流が流れて動作する。
The intermediate
例えば電圧指令Vr*,Vt*がそれぞれ最大値及び最小値を呈する平坦区間を採り、電圧指令Vs*が傾斜領域を採る場合を想定する。なお、以下では特に断らない限り、直接形電力変換器9及びゲート信号生成回路6はかかる状況で動作している場合を想定する。電圧指令Vr*,Vs*,Vt*は位相のずれを除けば同一の波形を呈するので、このような想定を行っても、一般性を失わない。
For example, it is assumed that the voltage commands Vr * and Vt * take a flat section in which the maximum value and the minimum value are taken, and the voltage command Vs * takes a slope region. In the following description, it is assumed that the
このような場合、中間相検出部602は電圧指令Vs*を選択する。そして値Vr*−Vs*(=1−Vs*)と値Vs*−Vt*(=Vs*)の比が、ダイオードDrpが導通する期間とダイオードDspが導通する期間の比となる。即ちコンバータ8のS相についての通流比は、中間相検出部602が選択した電圧指令Vs*によって決定される。ダイオードDrpが導通する期間とダイオードDspが導通する期間との比を、drt:dst(drt+dst=1)で表すことにする。中間相検出部602は値drt,dstを出力する。
In such a case, the intermediate
キャリア生成部604は電圧指令Vr*,Vs*,Vt*の最小値及び最大値(上述の例では、それぞれ0,1)を採るキャリアCを出力する。例えばキャリアCは三角波である。
The
比較器603は電圧指令Vr*,Vs*,Vt*とキャリアCとを比較する。この比較結果及び後述する半周期選択回路608の出力に基づいて、電流形信号論理変換部609がゲート信号Sr*,Ss*,St*を出力する。
The
インバータ制御部61は変調波形生成部611、演算部612,613、比較部614,615、論理和演算部619を備える。これらはそれぞれ特許文献3にいう「出力電圧指令信号生成部21」、「演算部22,23」、「比較部24」、「論理和演算部25」と同じ機能を果たす。
The inverter control unit 61 includes a modulation
変調波形生成部611は第1指令値と角度θrとに基づいて相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*を出力する。これらは出力電圧Vu,Vv,Vwの指令値である。
The
演算部612,613は相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に対して値drt,dstに基づいて、キャリアと比較されるべき信号波を生成する。当該信号波の生成については後に概説する。
The
比較部614は演算部612の結果をキャリアCと比較し、比較部615は演算部613の結果をキャリアCと比較する。これらの比較結果に基づいて、論理和演算部619がゲート信号Sup*,Svp*,Swp*,Sun*,Svn*,Swn*を出力する。
The
図5はゲート信号Sr*,Ss*,St*,Sup*,Svp*,Swp*の生成を説明するグラフである。簡単のためにデッドタイムを無視すると、ゲート信号Sun*,Svn*,Swn*はゲート信号Sup*,Svp*,Swp*と相補的に求められるので、ここでは示していない。 FIG. 5 is a graph for explaining generation of the gate signals Sr * , Ss * , St * , Sup * , Svp * , and Swp * . If the dead time is ignored for simplicity, the gate signals Sun * , Svn * , Swn * are not shown here because they are obtained complementarily to the gate signals Sup * , Svp * , Swp * .
キャリアCの一周期tsは転流比を示す値dst,drtで内分されて期間dst・tsと期間dst・tsとに区分される。その区分されるタイミングでコンバータ8の転流が行われる。上述のようにキャリアCの最小値及び最大値をそれぞれ0,1とし、dst+drt=1としているので、コンバータ8の転流は具体的には、キャリアCが値drtを採るタイミングで行われる。
One period ts of the carrier C is internally divided by values dst and drt indicating the commutation ratio, and is divided into a period dst · ts and a period dst · ts. The commutation of the
コンバータ8の転流は実際には双方向スイッチSr,Ss,Stのスイッチングで行われる。そして転流動作のうち、ターンオンはゲート信号Sr*,Ss*,St*が活性化しなければ発生しない。よって零電流転流を実現するためには、ゲート信号Sr*,Ss*,St*の活性化するタイミングを含む期間においてインバータ5が零ベクトルV0,V7を採ることが要求される。換言すればキャリアCが値drtを採るタイミングを含む期間においてインバータ5が零ベクトルV0,V7を採ることが要求される。
The commutation of the
より正確には、インバータ5の零ベクトルV0に基づく動作の終了前から継続して、双方向スイッチSr,Ss,Stのいずれか二つをターンオンさせるためのトリガとしてゲート信号Sr*,Ss*,St*を活性化させる。インバータ5がこのような動作を行うべく、後述するような信号波とキャリアCとの比較が行われる。 More precisely, the gate signals Sr * , Ss * ,... Are used as triggers for turning on any two of the bidirectional switches Sr, Ss, St continuously before the end of the operation based on the zero vector V0 of the inverter 5. Activate St * . In order for the inverter 5 to perform such an operation, a signal wave and a carrier C as described later are compared.
他方、ターンオフは自身に流れる電流が保持電流以下となって発生するため、擬似的ではあるが零電流転流が実現される。つまり、キャリアCが値drtを採るタイミングにおいてインバータ5が零ベクトルV0,V7を採れば、零電流転流のうちのターンオフも自ずと実現される。 On the other hand, since turn-off occurs when the current flowing through itself is less than the holding current, pseudo-current commutation is realized although it is pseudo. That is, if the inverter 5 adopts the zero vectors V0 and V7 at the timing when the carrier C takes the value drt, the turn-off of the zero current commutation is naturally realized.
厳密には、保持電流以下の電流が流れている時点でターンオフするため、零電流転流ではない。しかし保持電流は一般に小さく、換言すれば双方向スイッチSr,Ss,Stがオンからオフへとスイッチングする時点では殆ど電流が流れていない。よって当該スイッチングに伴うロスは小さい。 Strictly speaking, it is not zero current commutation because it turns off when a current equal to or lower than the holding current flows. However, the holding current is generally small, in other words, almost no current flows when the bidirectional switches Sr, Ss, St are switched from on to off. Therefore, the loss accompanying the switching is small.
図5ではキャリアCが値drtを採るタイミングにおいてインバータ5が零ベクトルV0を採用する場合が例示されている。通常、インバータ5における電圧ベクトルの遷移は、三相のうちのいずれか一つの相において上アーム側スイッチング素子Sqpと下アーム側スイッチング素子Sqnとの導通/非導通が切り替わることによって行われる。 FIG. 5 illustrates the case where the inverter 5 adopts the zero vector V0 at the timing when the carrier C takes the value drt. Normally, the transition of the voltage vector in the inverter 5 is performed by switching conduction / non-conduction between the upper arm side switching element Sqp and the lower arm side switching element Sqn in any one of the three phases.
今、零ベクトルV7は採用されないので、W相の上アーム側スイッチング素子Swpが非導通であるとすると、零ベクトルV0以外で取り得る電圧ベクトルはV2,V4,V6のいずれかである。電圧ベクトルV2,V4の間の遷移は、一つの相において上アーム側スイッチング素子Sqpと下アーム側スイッチング素子Sqnとの導通/非導通が切り替わることによって実現することができない。よってここでは電圧ベクトルは零ベクトルV0の他、電圧ベクトルV4,V6が採用される場合が例示されている。 Since the zero vector V7 is not adopted now, if the W-phase upper arm side switching element Swp is non-conductive, the voltage vector other than the zero vector V0 can be any one of V2, V4 and V6. The transition between the voltage vectors V2 and V4 cannot be realized by switching between conduction / non-conduction between the upper arm side switching element Sqp and the lower arm side switching element Sqn in one phase. Therefore, here, the case where the voltage vectors V4 and V6 are employed in addition to the zero vector V0 is illustrated.
もちろん、電圧ベクトルとしてV0,V2,V6を採用するパターンであってもよい。インバータ5がこれらの電圧ベクトルのパターンのいずれを取り得るかは、出力電圧指令Vu*,Vv*,Vw*の大小関係に依存する。簡単のため、以下では出力電圧指令Vu*,Vv*,Vw*の大小関係は変動しない期間を考える。 Of course, a pattern employing V0, V2, and V6 as the voltage vector may be used. Which of these voltage vector patterns the inverter 5 can take depends on the magnitude relationship of the output voltage commands Vu * , Vv * , Vw * . For simplicity, a period in which the magnitude relationship between the output voltage commands Vu * , Vv * , and Vw * does not change will be considered below.
上述のように電圧ベクトルV0,V4,V6を採用するパターンでは、電圧ベクトルV0→V4→V6→V4→V0と遷移する。これらの電圧ベクトルV0,V4,V6のそれぞれがキャリアCの一周期において採用される期間をd0:d4:d6(但しd0+d4+d6=1)とする。 As described above, in the pattern employing the voltage vectors V0, V4 and V6, the voltage vector V0 → V4 → V6 → V4 → V0 is changed. The period in which each of these voltage vectors V0, V4, V6 is adopted in one cycle of carrier C is d0: d4: d6 (where d0 + d4 + d6 = 1).
電圧ベクトルV0,V4,V6が採用される期間を期間dst・ts,drt・tsで按分し、かつキャリアCが値drtを採るタイミングが電圧ベクトルV0に含まれるべく、信号波として次の値が採用される:drt+dst,drt+dst(d0+d4),drt+dst・d0,drt,drt(1−d0),drt(1−d0−d4)。 The period when the voltage vectors V0, V4, V6 are adopted is prorated by the periods dst · ts, drt · ts, and the timing at which the carrier C takes the value drt is included in the voltage vector V0. Adopted: drt + dst, drt + dst (d0 + d4), drt + dst · d0, drt, drt (1-d0), drt (1-d0-d4).
電圧ベクトルV0,V4,V6がそれぞれ値d0,d4,d6に対応するため、演算部612,613において行われる値drt,dstと相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*とに基づいた演算は、それぞれdrt+dst・V*,drt(1−V*)で代表的に示されている。ここで符号V*は電圧ベクトルを代表的に示している。
Since the voltage vectors V0, V4, V6 correspond to the values d0, d4, d6, respectively, the calculations based on the values drt, dst and the phase voltage commands Vu * , Vv * , Vw * performed in the
電圧ベクトルV0が採用される期間ではゲート信号Sup*,Svp*,Swp*のいずれもが活性化せず、電圧ベクトルV4が採用される期間ではゲート信号Sup*が活性化してゲート信号Svp*,Swp*は活性化せず、電圧ベクトルV6が採用される期間ではゲート信号Sup*,Svp*が活性化してゲート信号Swp*は活性化しない。よって電圧ベクトルV0,V4,V6を採用するパターンでは、相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*はそれぞれ値1−d0,1−d0−d4(=d6),0に選定される。 The gate signal Sup * is a period in which the voltage vector V0 is employed, Svp *, any Swp * of not activate, the gate signal is a gate signal Sup * activated during a period in which the voltage vector V4 is employed Svp *, Swp * is not activated, and the gate signals Sup * and Svp * are activated and the gate signal Swp * is not activated during the period when the voltage vector V6 is employed. Therefore, in the pattern employing the voltage vectors V0, V4, V6, the phase voltage commands Vu * , Vv * , Vw * are selected as values 1-d0, 1-d0-d4 (= d6), 0, respectively.
そしてキャリアCの値をC0とすると、drt+dst・d0≦C0≦drt+dst=1及び0≦C0≦drt(1−d0)のいずれかが満足されるときにゲート信号Sup*が活性化し、drt+dst(d0+d4)≦C0≦drt+dst=1及び0≦C0≦drt(1−d0−d4)のいずれかが満足されるときにゲート信号Svp*が活性化する。そしてゲート信号Swp*は非活性のままである。これにより、電圧ベクトルV0,V4,V6のそれぞれがキャリアCの一周期において採用される期間の比がd0:d4:d6となる。 When the value of the carrier C is C0, the gate signal Sup * is activated when either drt + dst · d0 ≦ C0 ≦ drt + dst = 1 and 0 ≦ C0 ≦ drt (1−d0) is satisfied, and drt + dst (d0 + d4 ) ≦ C0 ≦ drt + dst = 1 and 0 ≦ C0 ≦ drt (1−d0−d4) are satisfied, the gate signal Svp * is activated. The gate signal Swp * remains inactive. Thereby, the ratio of the periods in which each of the voltage vectors V0, V4, V6 is adopted in one cycle of the carrier C is d0: d4: d6.
キャリアCが値drt(1−d0)〜drt〜drt+dst・d0を採る間においてはインバータ5は零ベクトルV0に基づいて動作する。よって零ベクトルV0に基づく動作の終了前に、双方向スイッチSr,Ss,Stのいずれか二つをターンオンさせるためのトリガが双方向スイッチSr,Ss,Stに与えられる。 The inverter 5 operates based on the zero vector V0 while the carrier C takes the values drt (1-d0) to drt to drt + dst · d0. Therefore, before the operation based on the zero vector V0 ends, a trigger for turning on any two of the bidirectional switches Sr, Ss, St is given to the bidirectional switches Sr, Ss, St.
上述のように電圧指令Vr*,Vt*がそれぞれ最大値及び最小値を呈する平坦区間を採り、電圧指令Vs*が傾斜領域を採る場合を想定するので、双方向スイッチStは転流の有無に拘わらずに導通し、双方向スイッチSs,Stは交互に導通する。キャリアCの一周期tsをダイオードDrpが導通する期間とダイオードDspが導通する期間との比drt:dstで内分して、二つの期間drt・ts,dst・tsが規定される。 As described above, it is assumed that the voltage commands Vr * and Vt * take a flat section in which the maximum value and the minimum value respectively take place, and the voltage command Vs * takes an inclined region. Regardless of this, the bidirectional switches Ss and St are alternately conducted. Two periods drt · ts and dst · ts are defined by dividing one period ts of the carrier C by a ratio drt: dst between a period in which the diode Drp is conductive and a period in which the diode Dsp is conductive.
期間drt・tsではダイオードDrpが導通すべく双方向スイッチSrを導通させ、期間dst・tsではダイオードDspが導通すべく双方向スイッチSsを導通させる。但し、ゲート信号Sr*,Ss*は、それぞれ期間drt・ts,dst・tsの開始時から、それぞれの期間の半分以上活性化することが望ましい。 In the period drt · ts, the bidirectional switch Sr is turned on so that the diode Drp is turned on, and in the period dst · ts, the bidirectional switch Ss is turned on so that the diode Dsp is turned on. However, it is desirable that the gate signals Sr * and Ss * are activated more than half of each period from the start of the periods drt · ts and dst · ts, respectively.
例えばゲート信号Sr*が活性化する期間が、期間drt・tsの開始時から当該期間の半分未満しか活性化しなければ、双方向スイッチSrがターンオンしない可能性がある。零ベクトルV0が期間drt・tsの開始時からdrt・ts/2未満の期間まで採用される可能性があり、零ベクトルV0が採用される期間では電流Idcが流れないからである。つまりゲート信号Sr*,Ss*は、それぞれ期間drt・ts,dst・tsの開始時から、それぞれの期間の半分以上活性化することで、インバータ5で零ベクトルV0が採用される期間における自動的なターンオフを避けて、双方向スイッチSr,Ss,Stがターンオンする。 For example, if the period during which the gate signal Sr * is activated is activated less than half of the period from the start of the period drt · ts, the bidirectional switch Sr may not be turned on. This is because the zero vector V0 may be employed from the start of the period drt · ts to a period less than drt · ts / 2, and the current Idc does not flow during the period in which the zero vector V0 is employed. That is, the gate signals Sr * and Ss * are automatically activated during the period in which the zero vector V0 is adopted by the inverter 5 by activating more than half of the periods from the start of the periods drt · ts and dst · ts, respectively. The bidirectional switches Sr, Ss, and St are turned on while avoiding unnecessary turn-off.
半周期選択部608は値drt,dstとキャリアCとを入力し、期間drt・ts/2,dst・ts/2とを電流形ゲート論理変換部609へ出力する。但し値drt,dstのいずれか一方は他方から容易に求まり、通常、キャリアCの周期tsは一定に設定される。よって半周期選択部608には値drt(あるいは値dst)を入力し、キャリアCの周期tsはあらかじめ記憶させておくこともできる。
The half
電流形ゲート論理変換部609は、比較器603においてキャリアCが値drt未満から値drtに達した時にゲート信号Ss*の活性化を開始し、少なくとも期間dst・ts/2以上で当該活性化を維持する。また比較器603においてキャリアCが値drt以上から値drt未満となった時にゲート信号Sr*の活性化を開始し、少なくとも期間drt・ts/2以上で当該活性化を維持する。
The current-type gate
ここで例示されている状況、すなわち電圧指令Vr*,Vt*がそれぞれ最大値及び最小値を呈する平坦区間を採る場合、ゲート信号St*はキャリアCの値に依存せずに活性化してもよい。あるいはゲート信号St*はゲート信号Sr*,Ss*の論理和として求めてもよい。電流Ir,Isのいずれか一方が流れていれば電流Itは流れるので、双方向スイッチStがターンオフしない。 In the situation illustrated here, that is, when the voltage commands Vr * and Vt * take a flat section where the maximum value and the minimum value are respectively taken, the gate signal St * may be activated without depending on the value of the carrier C. . Alternatively, the gate signal St * may be obtained as a logical sum of the gate signals Sr * and Ss * . If either one of the currents Ir and Is flows, the current It flows, so the bidirectional switch St does not turn off.
より簡単には半周期選択部608はキャリアCのみを入力してもよい。そしてゲート信号Sr*,Ss*のいずれであってもキャリアCの値が極値(ピークもしくはバレー)を採るまではこれらを活性させ続ける。これにより、上述のようなゲート信号Sr*,Ss*,St*をより簡易に生成することができる。
More simply, the half
つまり双方向スイッチSr,Ss,Stをターンオンさせるトリガは、インバータ5の零ベクトルV0に基づく動作の終了前からターンオンし、インバータ5のパルス幅制御で用いられるキャリアCが極値を採るまで、活性化し続けることが望ましい。 In other words, the trigger for turning on the bidirectional switches Sr, Ss, St is turned on before the operation based on the zero vector V0 of the inverter 5 is completed, and is activated until the carrier C used in the pulse width control of the inverter 5 takes an extreme value. It is desirable to continue.
なお、零ベクトルV7をも採用するパターンでは、電圧ベクトルV0→V4→V6→V7→V6→V4→V0と遷移する。このようなパターンでは、期間drt・ts,dst・tsのいずれにおいても、これらの期間内に零ベクトルV7が採用される。但しこれらの期間内において零ベクトルV7が採用されることにより、電流Idcが流れず、双方向スイッチSr,Ssがターンオフしてしまう。よってコンバータ8が転流するタイミングを含まない期間でインバータ5が零ベクトルを採用することは望ましくない。
In the pattern that also employs the zero vector V7, the voltage vector V0 → V4 → V6 → V7 → V6 → V4 → V0 changes. In such a pattern, the zero vector V7 is adopted in these periods in both the periods drt · ts and dst · ts. However, by adopting the zero vector V7 within these periods, the current Idc does not flow, and the bidirectional switches Sr and Ss are turned off. Therefore, it is not desirable for the inverter 5 to adopt the zero vector in a period not including the timing at which the
図5では電流Ir,Is,It,Idcの絶対値を示している。これらを示すグラフにおいてハッチングが示された領域は、インバータ5に電流が流れないために、電流が流れない領域を示している。 FIG. 5 shows the absolute values of the currents Ir, Is, It, Idc. In the graph showing these, hatched areas indicate areas where no current flows because no current flows through the inverter 5.
このように、コンバータ8の動作(より正確には双方向スイッチSr,Ss,Stのそれぞれのターンオン)を制御するゲート信号Sr*,Ss*,St*を求めるに際して、台形波状の電圧指令Vr*,Vs*,Vt*とキャリアCとを比較する。そしてインバータ5を制御するゲート信号Sup*,Svp*,Swp*,Sun*,Svn*,Swn*を生成するに際しては、値drt,dstをインバータ5の相電圧指令との演算結果をキャリアCと比較する。 Thus, when obtaining the gate signals Sr * , Ss * , St * for controlling the operation of the converter 8 (more precisely, the turn-on of the bidirectional switches Sr, Ss, St), the trapezoidal voltage command Vr * is obtained. , Vs * , Vt * and carrier C are compared. When generating the gate signals Sup * , Svp * , Swp * , Sun * , Svn * , Swn * for controlling the inverter 5, the values drt and dst are calculated with the carrier C as the calculation result of the phase voltage command of the inverter 5. Compare.
これによりコンバータ8の転流をインバータ5の零ベクトルの期間において行いつつ(すなわち零電流転流を行いつつ)、直接変換を行うことができる。そしてコンバータ8において電流が流れる経路において導通する素子は(添字r,s,tを代表して添字jを用いて)一相あたり双方向スイッチSjのうちのいずれか一つと、ダイオードDjkのうちのいずれか一つの二つとなる。しかも、双方向スイッチSjを駆動するための電源は相数分で足りる。よって図6、図7に示された従来の電流形コンバータと比較して、転流のための回路構成が簡単となり、また電流が流れる経路において導通する素子の数が低減される。
Thus, direct conversion can be performed while performing commutation of the
更に、図3に示された構成を双方向スイッチSjとして採用することにより、双方向スイッチSjを駆動するための電源を準備する必要はない。端子J3,J4間に流す電流は小さくて足りるので、ゲート信号Sr*,Ss*,St*をそのまま採用できるからである。 Furthermore, by adopting the configuration shown in FIG. 3 as the bidirectional switch Sj, it is not necessary to prepare a power source for driving the bidirectional switch Sj. This is because the gate signals Sr * , Ss * and St * can be used as they are because the current flowing between the terminals J3 and J4 is small.
4 ダイオードブリッジ
5 インバータ
8 コンバータ
9 直接形交流電力変換装置
C キャリア
Idc 整流電流
Ir,Is,It 入力電流
Lp,Ln 直流電源線
Pr,Ps,Pt 入力端
Sr,Ss,St 双方向スイッチ
Vdc 電圧
Vu,Vv,Vw 交流電圧
4 Diode Bridge 5
Claims (4)
いずれもが、オン制御されて転流ターンオフ形である、第1乃至第Nの双方向スイッチ(Sr,Ss,St)と、前記第1乃至第Nの双方向スイッチのそれぞれに接続された第1乃至第Nの入力端(Pr,Ps,Pt)を有し、前記第1乃至第Nの入力端に流れる入力電流(Ir,Is,It)を転流して前記一対の直流電源線間に整流電流(Idc)を出力するダイオードブリッジ(4)とを有するコンバータ(8)と、
空間ベクトル変調を用いたパルス幅変調に基づくスイッチングを行って、前記一対の直流電源線の間の電圧(Vdc)からM相の交流電圧(Vu,Vv,Vw)を生成する電圧形インバータ(5)と
を備える直接形交流電力変換装置(9)。 A pair of DC power supply lines (Lp, Ln);
Any one of the first to Nth bidirectional switches (Sr, Ss, St) and the first to Nth bidirectional switches connected to each of the first to Nth bidirectional switches, which are on-controlled and are commutation turn-off types. 1 to Nth input terminals (Pr, Ps, Pt), and commutates input currents (Ir, Is, It) that flow through the first to Nth input terminals between the pair of DC power supply lines. A converter (8) having a diode bridge (4) for outputting a rectified current (Idc);
A voltage source inverter (5) that performs switching based on pulse width modulation using space vector modulation to generate an M-phase AC voltage (Vu, Vv, Vw) from a voltage (Vdc) between the pair of DC power supply lines. A direct AC power converter (9).
前記電圧形インバータ(5)の零ベクトル(V0)に基づく動作の終了前から継続して、前記第1乃至第Nの双方向スイッチ(Sr,Ss,St)のいずれか二つをターンオンさせるためのトリガを与える、直接形交流電力変換装置の制御方法。 A method for controlling a direct AC power converter according to claim 1, comprising:
In order to turn on any two of the first to Nth bidirectional switches (Sr, Ss, St) continuously before the end of the operation based on the zero vector (V0) of the voltage source inverter (5). A control method for a direct AC power conversion device that gives a trigger.
活性化した前記トリガは前記キャリアが極値を採るまで活性化し続ける、請求項3記載の直接形交流電力変換装置の制御方法。 In the voltage source inverter (5), switching based on the pulse width modulation is performed by comparing the carrier (C) and the signal wave,
4. The control method for a direct AC power converting apparatus according to claim 3, wherein the activated trigger continues to be activated until the carrier takes an extreme value.
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