JP5434957B2 - マトリクスコンバータ - Google Patents
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Description
まず、実施例に係るマトリクスコンバータの全体構成について、図1を参照して説明する。図1は、実施例に係るマトリクスコンバータ1の構成を示す図である。図1に示すように、実施例に係るマトリクスコンバータ1は、交流電源2と負荷3との間に設けられる。
次に、マトリクスコンバータ1の動作モードについて説明する。マトリクスコンバータ1は、以下に示すように、Aモード、Bモード、CモードおよびDモードの4つの動作モードを有する。
次に、マトリクスコンバータ1による昇圧動作について説明する。昇圧動作は、上記表2に示すようにBモードおよびDモードにおいて実行される。ここでは、昇圧動作としてBモードの動作を挙げて説明する。なお、以下においては、理解を容易にするために、まず、基本的な昇圧動作について説明した後、具体的な昇圧動作を説明する。
以下、マトリクスコンバータ1の制御部20の構成について具体的に説明する。図10は、図1に示す制御部20の構成を示す図である。図10に示すように、制御部20は、入力電圧検出部21と、出力電圧検出部22と、電圧指令生成部23と、昇圧降圧切替部24と、PWM信号発生部25とを備える。
(Ton1+Toff1)/Ton1=Vin1/Vohigh* ・・・(1)
(Ton2+Toff2)/Ton2=Vin2/Vomid* ・・・(2)
Ton1:最大出力相間電圧Vohighを生成する際のオン期間Ton
Toff1:最大出力相間電圧Vohighを生成する際のオフ期間Toff
Ton2:中間出力相間電圧Vomidを生成する際のオン期間Ton
Toff2:中間出力相間電圧Vomidを生成する際のオフ期間Toff
Toff3/(Ton3+Toff3)=Vihigh/Vo1* ・・・(3)
Toff4/(Ton4+Toff4)=Vimid/Vo2* ・・・(4)
Ton3:最大入力相間電圧Vihighを生成する際のオン期間Ton
Toff3:最大入力相間電圧Vihighを生成する際のオフ期間Toff
Ton4:中間入力相間電圧Vimidを生成する際のオン期間Ton
Toff4:中間入力相間電圧Vimidを生成する際のオフ期間Toff
PWM信号発生部25は、入力区間が切り替わる場合には、切り替え前の区間における双方向スイッチSの接続状態のうち切り替え後における双方向スイッチSの接続状態と一致する状態から行う。
また、上述においては、入力区間が切り替わる場合の例を説明したが、出力区間が切り替わる場合も、同様に、区間a〜区間eのうち昇圧動作への影響が少ない区間を選択してスイッチ制御処理の変更を行う。
上述においては、Bモードにおいて、入力区間や出力区間が切り替わる場合において、スイッチ制御処理の変更を所定のタイミングで行うことについて説明したが、降圧動作から昇圧動作へ移行する際も、スイッチ制御処理の変更を所定のタイミングで行うことができる。以下、この点について具体的に説明する。
2 交流電源
3 負荷
4 設定器
10 電力変換部
11 入力側リアクトル群
12 入力側コンデンサ群
13 入力側スイッチ(第1スイッチ)
14 出力側リアクトル群
15 出力側コンデンサ群
16 出力側スイッチ(第2スイッチ)
20 制御部
C1r,C1s,C1t,C1 第1コンデンサ
C2u,C2v,C2w,C2 第2コンデンサ
L1r,L1s,L1t,L1 第1リアクトル
L2u,L2v,L2w,L2 第2リアクトル
Sru,Ssu,Stu,Srv,Ssv,Stv,Srw,Ssw,Stw,S 双方向スイッチ
Claims (9)
- 交流電源の各相と負荷の各相とを接続する複数の双方向スイッチを備えた電力変換部と、
前記複数の双方向スイッチを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
負荷側相間電圧のうち最大の相間電圧を、前記最大の相間電圧に対する相と交流電源側相間電圧のうち最大の相間電圧が入力される相との接続を行う前記双方向スイッチを制御することによって生成し、前記負荷側相間電圧のうち中間の相間電圧を、前記中間の相間電圧に対する相と前記交流電源側相間電圧のうち中間の相間電圧が入力される相との接続を行う前記双方向スイッチを制御することによって生成することを特徴とするマトリクスコンバータ。 - 前記制御部は、
前記交流電源側の相電圧間の大小関係および前記交流電源側の中間の相電圧の正負に応じて前記双方向スイッチの接続制御処理の変更を行い、かつ、前記接続制御処理の変更を、前記変更前における前記双方向スイッチの接続状態のうち前記変更後における前記双方向スイッチの接続状態と一致する状態から行うことを特徴とする請求項1に記載のマトリクスコンバータ。 - 前記制御部は、
前記負荷側の相電圧間の大小関係および前記負荷側の中間の相電圧の正負に応じて前記双方向スイッチの接続制御処理の変更を行い、かつ、前記接続制御処理の変更を、前記変更前における前記双方向スイッチの接続状態のうち前記変更後における前記双方向スイッチの接続状態と一致する状態から行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のマトリクスコンバータ。 - 前記交流電源の各相と前記電力変換部との間にそれぞれ接続される複数の第1リアクトルと、
前記負荷の各相と前記電力変換部との間にそれぞれ接続された複数の第2リアクトルと、
前記電力変換部の交流電源側の各相間を、第1スイッチを介して接続する複数の第1コンデンサと、
前記電力変換部の負荷側の各相間を、第2スイッチを介して接続する複数の第2コンデンサと、
を備え、
前記制御部は、
前記第1スイッチ、前記第2スイッチおよび前記双方向スイッチを制御して、前記交流電源側と前記負荷側との間の昇圧動作および降圧動作を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のマトリクスコンバータ。 - 前記制御部は、
前記負荷側の相電圧間の大小関係に応じて前記双方向スイッチの接続制御処理の変更を行い、かつ、前記接続制御処理の変更を、前記変更前における前記双方向スイッチの接続状態のうち前記変更後における前記双方向スイッチの接続状態と一致する状態から行うか、又は前記双方向スイッチの接続状態を負荷側に電圧を出力しない状態から電圧を出力する状態に変更するときに行うか、又は前記双方向スイッチの接続状態を負荷側に電圧を出力する状態から電圧を出力しない状態に変更するときに行うことを特徴とする請求項4に記載のマトリクスコンバータ。 - 前記制御部は、
前記第1スイッチおよび前記第2スイッチのうち、昇圧側に接続されたスイッチをオンし、降圧側に接続されたスイッチをオフすることを特徴とする請求項4又は5に記載のマトリクスコンバータ。 - 前記制御部は、
前記昇圧動作および前記降圧動作のうち一方の動作から他方の動作への変更を、前記双方向スイッチの接続状態を前記負荷側に電圧を出力する状態から電圧を出力しない状態に変更するときに行うことを特徴とする請求項4に記載のマトリクスコンバータ。 - 前記制御部は、
前記交流電源側相間電圧のうち最大の相間電圧および前記交流電源側相間電圧のうち中間の相間電圧を、前記交流電源側の相電圧の位相に、所定の位相差を加算した位相に基づき選択することを特徴とする請求項1に記載のマトリクスコンバータ。 - 前記制御部は、
前記交流電源側の相電圧間の大小関係および中間の相電圧の正負を、前記交流電源側の相電圧の位相に、所定の位相差を加算した位相に基づき判定することを特徴とする請求項2又は4に記載のマトリクスコンバータ。
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