JP5937373B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置に関し、特に、電力変換装置のデッドタイムの設定に関する。 The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to setting a dead time of the power conversion device.
インバータに代表される電力変換装置は、一般に、直流電源の正極と負極との間に直列に接続された2つのスイッチング素子を有する。2つのスイッチング素子は相補的に動作する。しかしながらスイッチング素子の特性に起因して、そのスイッチング素子がオフするタイミングが遅れることがある。 A power converter represented by an inverter generally has two switching elements connected in series between a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply. The two switching elements operate in a complementary manner. However, due to the characteristics of the switching element, the timing at which the switching element is turned off may be delayed.
2つのスイッチング素子がともにオン状態である場合、直流電源の正極と負極とが短絡される。このような問題を回避するために、両方のスイッチング素子がオフ状態である期間が設けられる。一般に、この期間はデッドタイムと呼ばれる。 When both of the two switching elements are in the on state, the positive electrode and the negative electrode of the DC power supply are short-circuited. In order to avoid such a problem, a period in which both switching elements are in the OFF state is provided. In general, this period is called dead time.
たとえば、特開2005−12857号公報(特許文献1)は、電圧型インバータの制御において、デッドタイムが設定されることを開示する。たとえば特開平8−205548号公報(特許文献2)は、電力変換装置の制御方法を開示する。電力変換装置はPWM(パルス幅変調)制御に従って直流を交流に変換する。電流がブリッジから流れ出る場合には、PWM信号の立上がり時間が短絡防止時間分早められる。一方、電流がブリッジに流入する場合には、PWM信号の立下がり時間が短絡防止時間分早められる。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-12857 (Patent Document 1) discloses that a dead time is set in control of a voltage type inverter. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-205548 (Patent Document 2) discloses a method for controlling a power converter. The power converter converts direct current into alternating current according to PWM (pulse width modulation) control. When current flows out of the bridge, the rise time of the PWM signal is advanced by the short-circuit prevention time. On the other hand, when the current flows into the bridge, the fall time of the PWM signal is advanced by the short-circuit prevention time.
PWM制御では、一般に、搬送波(一般に三角波)と基本波(正弦波)との比較によってPWM信号が生成される。PWM信号の時間幅を変化させることによって、スイッチング素子がオン状態である期間が変化する。スイッチング周期は一定であるので、スイッチング素子のオン期間を変化することによって、スイッチング素子のオフ期間も変化する。 In PWM control, a PWM signal is generally generated by comparing a carrier wave (generally a triangular wave) and a fundamental wave (sine wave). By changing the time width of the PWM signal, the period during which the switching element is on changes. Since the switching period is constant, changing the ON period of the switching element also changes the OFF period of the switching element.
デッドタイムの長さが固定された場合、PWM信号によって指定されたスイッチング素子のオフ期間が設定されたデッドタイムよりも短くなる可能性がある。この場合、スイッチング素子の実際のオフ期間の長さが、PWM信号によって指定されたオフ期間の長さよりも長くなる可能性がある。したがって、たとえばインバータの出力電圧の精度が低下することが起こりうる。 When the length of the dead time is fixed, there is a possibility that the OFF period of the switching element designated by the PWM signal is shorter than the set dead time. In this case, the actual length of the off period of the switching element may be longer than the length of the off period specified by the PWM signal. Therefore, for example, the accuracy of the output voltage of the inverter may be reduced.
なお、このような問題はインバータに限定されるものでない。直流電源の正極および負極間に直列に接続された2つのスイッチング素子を備えた電力変換回路を、PWM制御によって動作させる際に同様の問題が起こりうる。このような電力変換回路の他の例としては、交流を直流に変換するAC/DCコンバータ、直流を直流に変換するDC/DCコンバータなどが挙げられる。 Such a problem is not limited to the inverter. A similar problem may occur when a power conversion circuit including two switching elements connected in series between a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply is operated by PWM control. Other examples of such a power conversion circuit include an AC / DC converter that converts alternating current into direct current, and a DC / DC converter that converts direct current into direct current.
本発明の目的は、直流電源の正極および負極間に直列に接続された2つのスイッチング素子を備えた電力変換装置をPWM制御により動作させる際に、その電力変換装置の出力電圧の精度を向上させることである。 An object of the present invention is to improve the accuracy of the output voltage of a power conversion device that is operated by PWM control including two switching elements connected in series between a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply. That is.
この発明のある局面に係る電力変換装置は、直流電源の正極および負極間に直列に接続された第1および第2のスイッチング素子と、第1および第2のスイッチング素子の接続点における交流電圧を制御するための電圧指令信号を発生させる電圧指令信号発生部と、基準波信号を発生させる基準波信号発生部と、電圧指令信号と基準波信号との比較により、PWM指令信号を発生させるPWM指令信号発生部と、PWM指令信号のエッジを検出するエッジ検出回路と、エッジ検出回路がPWM指令信号のエッジを検出したことをトリガとして、指定されたデッドタイムをカウントするカウンタと、第1および第2のスイッチング素子の両方を、カウンタが前記指定されたデッドタイムをカウントする間オフに制御するための信号を生成するゲート制御信号生成部と、カウント値設定部とを備える。カウント値設定部は、カウンタが指定されたデッドタイムをカウントしている途中にエッジ検出回路がPWM指令信号のエッジを検出した場合に、カウンタがカウントすべきカウント値を、指定されたデッドタイムに対応するカウント値よりも小さい値に設定する。 A power conversion device according to an aspect of the present invention provides an AC voltage at a connection point between first and second switching elements connected in series between a positive electrode and a negative electrode of a DC power source, and the first and second switching elements. A voltage command signal generator for generating a voltage command signal for control, a reference wave signal generator for generating a reference wave signal, and a PWM command for generating a PWM command signal by comparing the voltage command signal and the reference wave signal A signal generation unit; an edge detection circuit that detects an edge of the PWM command signal; a counter that counts a designated dead time triggered by the edge detection circuit detecting an edge of the PWM command signal; A signal that generates a signal for controlling both of the two switching elements off while the counter counts the specified dead time. Comprising a preparative control signal generating unit, the count value setting unit. When the edge detection circuit detects the edge of the PWM command signal while the counter is counting the designated dead time, the count value setting unit sets the count value to be counted by the counter to the designated dead time. Set to a value smaller than the corresponding count value.
本発明によれば、直流電源の正極および負極間に直列に接続された2つのスイッチング素子を備えた電力変換装置をPWM制御により動作させる際に、その電力変換装置の出力電圧の精度を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when operating the power converter device provided with the two switching elements connected in series between the positive electrode and negative electrode of DC power supply by PWM control, the precision of the output voltage of the power converter device is improved. be able to.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置の一例であるインバータ装置の概略構成図である。図1を参照して、インバータ装置100は、三相インバータ回路101およびインバータ制御装置102を備える。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inverter device that is an example of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1,
三相インバータ回路101は、U相アーム101Uと、V相アーム101Vと、W相アーム101Wと、正極端子103と、負極端子104と、コンデンサ105と、U相端子106Uと、V相端子106Vと、W相端子106Wとを備える。
The three-
U相アーム101Uと、V相アーム101Vと、W相アーム101Wとは、正極端子103と負極端子104との間に並列に接続される。コンデンサ105は、正極端子103と負極端子104との間に接続される。正極端子103と負極端子104との間には直流電力が供給される。
U相アーム101Uは、上側素子108Uと、下側素子108Lとを備える。上側素子108Uと下側素子108Lとは、正極端子103と負極端子104との間に直列に接続される。U相端子106Uは上側素子108Uと下側素子108Lとの中点に接続される。
V相アーム101VおよびW相アーム101Wの各々は、U相アーム101Uと同じ構成を有する。V相アーム101Vは、上側素子109Uと、下側素子109Lとを備える。上側素子109Uと下側素子109Lとは、正極端子103と負極端子104との間に直列に接続される。V相端子106Vは上側素子109Uと下側素子109Lとの中点に接続される。W相アーム101Wは、上側素子110Uと、下側素子110Lとを備える。上側素子110Uと下側素子110Lとは、正極端子103と負極端子104との間に直列に接続される。V相端子106Wは上側素子110Uと下側素子110Lとの中点に接続される。
Each of V-
上記の上側素子および下側素子は、半導体スイッチング素子により実現可能である。半導体スイッチング素子は、一例ではIGBTであるが、その種類は特に限定されるものではない。 The upper element and the lower element can be realized by a semiconductor switching element. The semiconductor switching element is an IGBT in one example, but the type is not particularly limited.
インバータ制御装置102は、U相制御部102Uと、V相制御部102Vと、W相制御部102Wとを有する。U相制御部102Uと、V相制御部102Vと、W相制御部102Wとは、U相アーム101Uと、V相アーム101Vと、W相アーム101Wとをそれぞれ制御する。
正極端子103と負極端子104との間に直流電力が供給される。インバータ制御装置102は、U相アーム101Uと、V相アーム101Vと、W相アーム101WとをPWM制御に従って動作させる。これにより、直流電力が三相交流に変換される。各相の交流電力は、U相端子106Uと、V相端子106Vと、W相端子106Wとのうちの対応する端子から出力される。
DC power is supplied between the
U相制御部102Uと、V相制御部102Vと、W相制御部102Wとは互いに同一の構成を有する。以下、代表的にU相制御部102Uの構成について説明し、V相制御部102VおよびW相制御部102Wの構成については詳細な説明を繰り返さない。
The
以下では、発明者によるU相制御部102Uの構成の検討例と、実施の形態1に係るU相制御部102Uの構成とを対比する。この対比によって、実施の形態1に係るU相制御部102Uの特徴が明確化される。
Hereinafter, an example of the configuration of the
図2は、発明者によるU相制御部102Uの構成の検討例を示したブロック図である。図2を参照して、U相制御部102UAは、電圧指令信号発生部111と、三角波信号発生部112と、比較回路113と、反転回路116と、パルス遅延回路122A,122Bと、AND回路117A,117Bとを備える。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the
電圧指令信号発生部111は電圧指令信号を発生させる。電圧指令信号は、U相端子106U(すなわち上側素子108Uと下側素子108Lとの接続点)における交流電圧を制御するための電圧指令値を表わす。電圧指令信号の波形は、U相端子106から出力される交流電圧の波形、すなわち正弦波である。この正弦波は、PWM制御において基本波として用いられる。
The voltage
三角波信号発生部112は、三角波信号を生成する。三角波はPWM制御において搬送波として用いられる。
The triangular
比較回路113は、電圧指令信号と三角波信号とを比較して、PWM指令信号を発生させる。反転回路116は、PWM指令信号を受けて、そのPWM指令信号の論理値と反対の論理値を有する信号を出力する。
The
パルス遅延回路122Aは、比較回路113から出力されたPWM指令信号を遅延させて、イネーブル信号を出力する。同様に、パルス遅延回路122Bは、反転回路116から出力された信号を遅延させて、イネーブル信号を出力する。
The
AND回路117Aは、PWM指令信号と、パルス遅延回路122Aから出力されたイネーブル信号との間の論理積により、ゲート制御信号GUを出力する。ゲート制御信号GUは上側素子108Uのゲートに与えられる。上側素子108Uはゲート制御信号GUに応答してオンおよびオフされる。
The AND
AND回路117Bは、反転回路116の出力信号と、パルス遅延回路122Bから出力されたイネーブル信号との間の論理積により、ゲート制御信号GLを出力する。ゲート制御信号GLは下側素子108Lのゲートに与えられる。下側素子108Lはゲート制御信号GLに応答してオンおよびオフされる。
The AND
図3は、図2に示したU相制御部102UAおよびU相アーム101Uの動作を説明するための信号波形図である。図2および図3を参照して、電圧指令信号が三角波信号よりも大きいときには、PWM指令信号の論理値は「1」である。一方、電圧指令信号が三角波信号よりも小さいときには、PWM指令信号の論理値は「0」である。
FIG. 3 is a signal waveform diagram for explaining operations of U-phase control unit 102UA and
時刻t1において、電圧指令信号が三角波信号より小さくなる。したがって時刻t1においてPWM指令信号の論理値が「1」から「0」へと切り換わる。さらに、パルス遅延回路122Aから出力されるイネーブル信号(図3において「イネーブル(1)」と示す)も立ち下がる。したがって時刻t1においてゲート制御信号GUの論理値は「1」から「0」に切り換わる。ゲート制御信号GUの変化に応じて、上側素子108Uの状態はオン(ON)状態からオフ(OFF)状態へと変化する。ただし、上側素子108Uの特性のため、上側素子108Uは時刻t1よりも後にオフする。
At time t1, the voltage command signal becomes smaller than the triangular wave signal. Therefore, at time t1, the logical value of the PWM command signal is switched from “1” to “0”. Further, the enable signal (shown as “enable (1)” in FIG. 3) output from the
一方、反転回路116の出力(図3において「PWM指令信号(反転)」と示す)は、時刻t1において「0」から「1」へと切り換わる。これによりパルス遅延回路122Bから出力されるイネーブル信号(図3において「イネーブル(2)」と示す)が立ち上がる。時刻t2においてイネーブル(2)の論理値が「1」に達する。これにより、ゲート制御信号GLの論理値は「0」から「1」に切り換わる。ゲート制御信号GLの変化に応じて、下側素子108Lの状態はオフ状態からオン状態へと変化する。
On the other hand, the output of the inverting circuit 116 (shown as “PWM command signal (inverted)” in FIG. 3) switches from “0” to “1” at time t1. As a result, an enable signal (shown as “enable (2)” in FIG. 3) output from the
時刻t1から時刻t2までの間の期間には、上側素子108Uおよび下側素子108Lがともにオフ状態である期間Dが含まれる。この期間Dは実際のデッドタイムである。
The period from time t1 to time t2 includes a period D in which both the
続いて時刻t3において電圧指令信号が三角波信号より大きくなる。したがって時刻t3においてPWM指令信号の論理値が「0」から「1」へと切り換わる。応じてイネーブル(1)が立ち上がる。しかしながら立上がりの時定数のため、イネーブル(1)は時刻t4において論理値「1」に達する。この結果、時刻t4において、ゲート制御信号GUが「0」から「1」へと変化する。 Subsequently, at time t3, the voltage command signal becomes larger than the triangular wave signal. Therefore, at time t3, the logical value of the PWM command signal is switched from “0” to “1”. In response, enable (1) rises. However, because of the rising time constant, enable (1) reaches the logical value “1” at time t4. As a result, at time t4, the gate control signal GU changes from “0” to “1”.
一方、時刻t3において、PWM指令信号(反転)の論理値が「1」から「0」へと変化する。さらにイネーブル(2)が立ち下げる。ゲート制御信号GLは時刻t3において「1」から「0」へと変化する。しかしながら下側素子108Lの特性のため、下側素子108Lは時刻t3よりも後にオフする。時刻t3から時刻t4までの間の期間には、上側素子108Uおよび下側素子108Lがともにオフ状態である期間D(実際のデッドタイム)が含まれる。
On the other hand, at time t3, the logical value of the PWM command signal (inverted) changes from “1” to “0”. Furthermore, enable (2) falls. The gate control signal GL changes from “1” to “0” at time t3. However, due to the characteristics of the
時刻t1から時刻t3までの期間は、PWM指令信号の論理値が「0」である期間である。この期間はデッドタイムに比べて十分に大きい。したがって、上側素子108Uと下側素子108Lとを相補的に動作させることができるとともに、デッドタイムを設定することができる。
The period from time t1 to time t3 is a period in which the logical value of the PWM command signal is “0”. This period is sufficiently longer than the dead time. Therefore, the
時刻t5から時刻t6までの期間は、PWM指令信号の論理値が「0」である期間である。この期間はデッドタイムに比べて著しく短い。時刻t1における動作と同じく、パルス遅延回路122A,122Bは、時刻t5において、イネーブル信号(1)およびイネーブル信号(2)をそれぞれ変化させる。しかしながらイネーブル信号(1)およびイネーブル信号(2)の時定数のため、時刻t6以後のイネーブル信号(1)の立ち上がりおよび時刻t5以後のイネーブル信号(2)の立ち上がりが不十分となる。
A period from time t5 to time t6 is a period in which the logical value of the PWM command signal is “0”. This period is significantly shorter than the dead time. Similar to the operation at time t1,
このため、ゲート制御信号GUは、時刻t5において「1」から「0」に変化するが、時刻t6においては、変化せずに「0」のままである。時刻t7においてイネーブル信号(1)が論理値「1」に達すると、それによりゲート制御信号GUが「0」から「1」へと変化する。また、時刻t5から時刻t6までの間の期間にはイネーブル信号(2)の立ち上がりが不十分であるので、ゲート制御信号GLは、時刻t5から時刻t6の間の期間において「0」のままである。 Therefore, the gate control signal GU changes from “1” to “0” at time t5, but remains “0” without changing at time t6. When the enable signal (1) reaches the logical value “1” at time t7, the gate control signal GU changes from “0” to “1”. Further, since the rise of the enable signal (2) is insufficient during the period from time t5 to time t6, the gate control signal GL remains “0” during the period from time t5 to time t6. is there.
時刻t5から時刻t7までの間の期間には、上側素子108Uの実際のオフ期間がPWM指令信号に従って決定されたオフ期間よりも長くなる。このためにインバータ回路の出力電圧の精度が低下することが起こりうる。実施の形態1によれば、このような課題を解決することができる。
In the period from time t5 to time t7, the actual off period of the
図4は、実施の形態1に係るU相制御部102Uの構成を示したブロック図である。図2および図4を参照して、U相制御部102Uは、パルス遅延回路122A,122Bに代えて、エッジ検出回路114およびカウンタ115Aを備える点においてU相制御部102UAと異なる。また、U相制御部102Uは、リセット回路118をさらに備える点においてU相制御部102UAと異なる。U相制御部102Uの他の部分の構成は、U相制御部102UAの対応する部分の構成と同じであるので以後の説明は繰り返さない。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of
エッジ検出回路114は、PWM指令信号のエッジを検出して、ロード信号Loadを発生させる。カウンタ115は、ロード信号Loadを受けると、デッドタイム指令値Tdをロードして、そのデッドタイム指令値Tdをカウントする。カウンタ115がデッドタイム指令値Tdをカウントする間、カウンタ115は「0」のイネーブル信号を出力する。カウンタ115からのイネーブル信号は、AND回路117A,117Bに入力される。一方、カウンタ115がデッドタイム指令値Tdをカウントしない間には、イネーブル信号の論理値は「1」である。
The
リセット回路118は、反転回路119Aと、AND回路119Bとを備える。反転回路119Aはイネーブル信号を受けて、そのイネーブル信号の論理値と反対の論理値を有する信号を出力する。AND回路119Bは、ロード信号Loadと反転回路119Aの出力信号との論理積により、リセット信号Resetを出力する。カウンタ115Aがリセット信号Resetを受けると、カウンタ115は残りのカウント値を0に設定する。すなわち、リセット回路118は、カウンタ115がデッドタイムをカウントしている途中にエッジ検出回路114がPWM指令信号のエッジを検出した場合に、カウンタ115がカウントすべき残りのカウント値を、指定されたデッドタイムに対応するカウント値(デッドタイム指令値Td)よりも小さい値に設定する。残りのカウント値が0になることにより、カウンタ115がデッドタイムのカウントを終了する。したがってイネーブル信号の論理値が「0」から「1」へと変化する。
The
図5は、図4に示したU相制御部102UおよびU相アーム101Uの動作を説明するための信号波形図である。図5に示された時刻t1〜t6は、図3に示された時刻t1〜t6にそれぞれ対応する。
FIG. 5 is a signal waveform diagram for explaining operations of
時刻t1においてPWM指令信号の論理値が「1」から「0」へと切り換わる。これによりエッジ検出回路114はロード信号Loadを出力する。ロード信号Loadに応じて、カウンタ115は、デッドタイムのカウントを開始する。具体的には、カウンタ115は、一定の割合でカウント値をTdから0へと減少させる。時刻t2においてカウント値が0に到達する。したがって、時刻t1から時刻t2までの間の期間の長さがデッドタイム指令値Tdによって指定された長さに等しい。
At time t1, the logical value of the PWM command signal is switched from “1” to “0”. As a result, the
時刻t1から時刻t2までの間、カウンタ115が動作しているため、イネーブル信号の論理値は「0」である。したがって時刻t1から時刻t2までの間、ゲート制御信号GU,GLの各々の論理値は「0」である。
Since the
時刻t2においてイネーブル信号の論理値が「0」から「1」へと変化する。時刻t2においてPWM指令信号の論理値は「0」である。したがって、時刻t2において反転回路116の出力信号の論理値は「1」である。反転回路116の出力信号の論理値とイネーブル信号の論理値とがともに「1」であるので、ゲート制御信号GLの論理値は「1」である。
At time t2, the logical value of the enable signal changes from “0” to “1”. At time t2, the logical value of the PWM command signal is “0”. Therefore, the logical value of the output signal of the inverting
時刻t3においてPWM指令信号の論理値が「0」から「1」へと切り換わる。応じてエッジ検出回路114は信号Loadを出力する。信号Loadに応じて、カウンタ115は、時刻t3からデッドタイム指令値Tdのカウントを開始する。時刻t4においてカウント値が0に到達する。時刻t3から時刻t4までの間の期間はデッドタイム指令値Tdに等しい。
At time t3, the logical value of the PWM command signal is switched from “0” to “1”. In response, the
時刻t3から時刻t4までの間には、イネーブル信号の論理値は「0」である。したがって時刻t3から時刻t4までの間、ゲート制御信号GU,GLの各々の論理値は「0」である。 Between time t3 and time t4, the logical value of the enable signal is “0”. Therefore, the logical values of the gate control signals GU and GL are “0” from time t3 to time t4.
時刻t1から時刻t4までの間、ゲート制御信号GUの論理値は「0」である。上側素子108Uは、時刻t1から遅れてオン状態からオフ状態へと変化し、時刻t4においてオフ状態からオン状態へと変化する。一方、ゲート制御信号GLは、時刻t2において「0」から「1」へと変化し、時刻t3において、「1」から「0」へと変化する。下側素子108Lは、時刻t2においてオフ状態からオン状態へと変化し、時刻t3から遅れてオン状態からオフ状態へと変化する。
From time t1 to time t4, the logical value of the gate control signal GU is “0”.
時刻t1から時刻t3までの期間は、PWM指令信号の論理値が「0」である期間である。この期間はデッドタイム指令値Tdに対応する期間に比べて十分に大きい。したがって、期間Dをデッドタイムとして設けることができる。ここまで説明した動作は、図3に示された動作と同じである。 The period from time t1 to time t3 is a period in which the logical value of the PWM command signal is “0”. This period is sufficiently longer than the period corresponding to the dead time command value Td. Therefore, the period D can be provided as a dead time. The operation described so far is the same as the operation shown in FIG.
時刻t5から時刻t6までの期間は、PWM指令信号の論理値が「0」である期間である。時刻t5において、エッジ検出回路114は、ロード信号Loadを発生させる。ロード信号Loadに応じて、カウンタ115は、デッドタイム指令値Tdをロードするとともに、カウント値をTdから一定の割合で減少させる。一方、時刻t6においてPWM指令信号の論理値が「0」から「1」に変化する。
A period from time t5 to time t6 is a period in which the logical value of the PWM command signal is “0”. At time t5, the
時刻t5から時刻t6までの期間の長さはaである。時刻t6におけるカウント値は(Td−a)であり、0に達していない。しかしながら、時刻t6においてもロード信号Loadが発生する。時刻t6において、イネーブル信号の論理値は「0」であるので反転回路119Aの出力信号の論理値は「1」である。さらに、時刻t6では、ロード信号Loadの論理値も「1」である。したがって時刻t6においてリセット信号Resetが発生する。カウント値は、リセット信号Resetに応じて、時刻t6において(Td−a)から0へと変化する。すなわち、カウンタ115のカウント動作が強制的に終了する。
The length of the period from time t5 to time t6 is a. The count value at time t6 is (Td−a) and has not reached 0. However, the load signal Load is also generated at time t6. At time t6, since the logical value of the enable signal is “0”, the logical value of the output signal of the inverting
カウント値が0になるため、時刻t6においてイネーブル信号の論理値は「1」になる。さらに時刻t6においてPWM指令信号の論理値も「1」である。このため、ゲート制御信号GUの論理値は「1」となる。ゲート制御信号GUの論理値が「1」になることで、上側素子108Uの状態はオフ状態からオン状態へと変化する。
Since the count value becomes 0, the logical value of the enable signal becomes “1” at time t6. Further, at time t6, the logical value of the PWM command signal is also “1”. For this reason, the logical value of the gate control signal GU is “1”. When the logical value of the gate control signal GU becomes “1”, the state of the
このように実施の形態1によれば、PWM指令信号によって設定された上側素子のオフ期間がデッドタイムの設定値よりも短い場合に、上側素子のオフ指令が発生した時点からのデッドタイムの計測を上側素子のオン指令の発生時点で停止する。これにより、上側素子108Uのオフ状態がPWM指令信号に従って決定されたオフ期間よりも大幅に長くなることを防止できる。したがって、インバータ回路の出力電圧の精度の低下をできるだけ抑えることが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, when the off period of the upper element set by the PWM command signal is shorter than the set value of the dead time, the dead time is measured from the time when the off command of the upper element is generated. Is stopped when the upper element ON command is generated. This can prevent the off state of the
[実施の形態2]
図6は、実施の形態2に係るU相制御部102UBの構成を示したブロック図である。図4および図6を参照して、U相制御部102UBは、リセット回路118に代えて減算回路121を備える点でU相制御部102Uと異なる。U相制御部102UBは、カウンタ115に代えてカウンタ115Aを備える点でU相制御部102Uと異なる。U相制御部102UBの他の部分の構成は、U相制御部102Uの対応する部分の構成と同じであるので以後の説明は繰り返さない。
[Embodiment 2]
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of U-phase control unit 102UB according to the second embodiment. 4 and 6, U-phase control unit 102UB is different from
減算回路121は、デッドタイム指令値Tdから、カウンタ115Aのカウント値を減算する。その減算の結果はカウンタ115Aに与えられる。カウンタ115Aは、ロード信号Loadに応じて、減算回路121の減算結果をロードする。そして、カウンタ115Aは、その減算結果から一定の割合でカウント値を減少させる。
The
図7は、図6に示したU相制御部102UBおよびU相アーム101Uの動作を説明するための信号波形図である。図5および図7を参照して、時刻t6以前では、U相制御部102Uの動作は、U相制御部102Uの動作と同じである。時刻t6において、PWM指令信号の論理値が「0」から「1」に変化する。これによりロード信号Loadが発生する。時刻t5から時刻t6までの間に、カウント値はTdから(Td−a)へと減少する。したがって、減算回路121による減算の結果は、{Td−(Td−a)}=aとなる。時刻t6において、図6に示したカウンタ115Aに、減算結果であるカウント値aがロードされる。時刻t6以後、カウンタ115Aは、カウント値を「a」から一定の割合で減少させる。これによりカウント値は時刻t8において0に達する。
FIG. 7 is a signal waveform diagram for explaining operations of U-phase control unit 102UB and
時刻t6においてカウント値にTdがロードされた場合には、カウント値は時刻t7において0に達する。しかしながら、実施の形態2によれば、カウント値は時刻t7よりも前の時刻(時刻t8)に0に達する。 If Td is loaded into the count value at time t6, the count value reaches 0 at time t7. However, according to the second embodiment, the count value reaches 0 at time (time t8) before time t7.
時刻t8においてカウント値が0になるため、イネーブル信号の論理値は「1」になる。さらに時刻t8においてPWM指令信号の論理値も「1」である。このため、ゲート制御信号GUの論理値は「1」となる。ゲート制御信号GUの論理値が「1」になることで、上側素子108Uの状態はオフ状態からオン状態へと変化する。
Since the count value becomes 0 at time t8, the logical value of the enable signal becomes “1”. Further, at time t8, the logical value of the PWM command signal is also “1”. For this reason, the logical value of the gate control signal GU is “1”. When the logical value of the gate control signal GU becomes “1”, the state of the
したがって実施の形態2によれば、実施の形態1と同様に、上側素子108Uのオフ状態がPWM指令信号に従って決定されたオフ期間よりも大幅に長くなることを防止できる。これによりインバータ回路の出力電圧の精度の低下をできるだけ抑えることが可能となる。
Therefore, according to the second embodiment, as in the first embodiment, it is possible to prevent the off state of
なお、上記の実施の形態1,2では、本発明に係る電力変換装置の一つの実施形態として三相インバータを示した。しかしながら、本発明に係る電力変換装置は、三相コンバータであってもよい。一般に、三相コンバータも、直流電源の正極と負極との間に直列に接続された2つのスイッチング素子を有し、2つのスイッチング素子はPWM制御に従って相補的に動作する。さらに、2つのスイッチングが同時にオンしないようにデッドタイムが設定される。したがって、本発明に係る電力変換装置は、三相コンバータでもよい。同様に、本発明に係る電力変換装置は、直流電源の正極と負極との間に直列に接続された2つのスイッチング素子を有するDC/DCコンバータであってもよい。 In the first and second embodiments, a three-phase inverter is shown as one embodiment of the power conversion device according to the present invention. However, the power converter according to the present invention may be a three-phase converter. Generally, a three-phase converter also has two switching elements connected in series between a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply, and the two switching elements operate complementarily according to PWM control. Further, the dead time is set so that the two switchings are not turned on simultaneously. Therefore, the power converter according to the present invention may be a three-phase converter. Similarly, the power converter according to the present invention may be a DC / DC converter having two switching elements connected in series between a positive electrode and a negative electrode of a DC power supply.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
100 インバータ装置、101 三相インバータ回路、101U U相アーム、101V V相アーム、101W W相アーム、102 インバータ制御装置、102U,102UA,102UB U相制御部、102V V相制御部、102W W相制御部、103 正極端子、104 負極端子、105 コンデンサ、106U U相端子、106V V相端子、106W W相端子、108L,109L,110L 下側素子、108U,109U,110U 上側素子、111 電圧指令信号発生部、112 三角波信号発生部、113 比較回路、114 エッジ検出回路、115,115A カウンタ、116,119A 反転回路、117A,117B,119B AND回路、118 リセット回路、121 減算回路、122A,122B パルス遅延回路。
100 inverter device, 101 three-phase inverter circuit, 101U U-phase arm, 101V V-phase arm, 101W W-phase arm, 102 inverter control device, 102U, 102UA, 102UB U-phase control unit, 102V V-phase control unit, 102W W-phase control Part, 103 positive terminal, 104 negative terminal, 105 capacitor, 106U U-phase terminal, 106V V-phase terminal, 106W W-phase terminal, 108L, 109L, 110L lower element, 108U, 109U, 110U upper element, 111 voltage
Claims (1)
前記第1および第2のスイッチング素子の接続点における交流電圧を制御するための電圧指令信号を発生させる電圧指令信号発生部と、
基準波信号を発生させる基準波信号発生部と、
前記電圧指令信号と前記基準波信号との比較により、PWM指令信号を発生させるPWM指令信号発生部と、
前記PWM指令信号のエッジを検出するエッジ検出回路と、
前記エッジ検出回路が前記PWM指令信号のエッジを検出したことをトリガとして、指定されたデッドタイムをカウントするカウンタと、
前記第1および第2のスイッチング素子の両方を、前記カウンタが前記指定されたデッドタイムをカウントする間オフに制御するための信号を生成するゲート制御信号生成部と、
前記カウンタが前記指定されたデッドタイムをカウントしている途中に前記エッジ検出回路が前記PWM指令信号のエッジを検出した場合に、前記カウンタがカウントすべきカウント値を、前記指定されたデッドタイムに対応するカウント値よりも小さい値に設定するカウント値設定部とを備え、
前記カウント値設定部は、前記カウントすべきカウント値を、前記指定されたデッドタイムに対応するカウント値と、前記エッジ検出回路が前記PWM指令信号のエッジを検出した時点でのカウント値との差分に設定する、電力変換装置。 First and second switching elements connected in series between a positive electrode and a negative electrode of a DC power source;
A voltage command signal generator for generating a voltage command signal for controlling an AC voltage at a connection point of the first and second switching elements;
A reference wave signal generator for generating a reference wave signal;
A PWM command signal generator for generating a PWM command signal by comparing the voltage command signal and the reference wave signal;
An edge detection circuit for detecting an edge of the PWM command signal;
A counter that counts a designated dead time triggered by the edge detection circuit detecting an edge of the PWM command signal;
A gate control signal generator for generating a signal for controlling both the first and second switching elements to be off while the counter counts the designated dead time;
When the edge detection circuit detects an edge of the PWM command signal while the counter is counting the designated dead time, the count value to be counted by the counter is set to the designated dead time. A count value setting unit for setting a value smaller than the corresponding count value ,
The count value setting unit sets the count value to be counted as a difference between a count value corresponding to the designated dead time and a count value at the time when the edge detection circuit detects an edge of the PWM command signal The power converter set to
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