JP6015800B1 - DC / AC system interconnection device - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な構成で、直流電力と交流電力との間の電力変換を相互、かつ、直接に行うことができること。【解決手段】双方向スイッチ回路10と、3相交流電力における各相の電圧の大小関係に応じて区分された複数のモードに応じて所定スイッチング周期で前記3相交流電力のうち2相を選択する複数の線間電圧発生区間を求める仮想AC/DC変換処理を行い、前記複数のモードに応じた第2のキャリア波形パターンCW2と出力側の相に対応したP相の信号レベルG1とから、複数の線間電圧発生区間に対応して仮想DC/AC変換処理を行うように、双方向スイッチ回路10のスイッチングパターンを生成する制御部20と、電力線LUに流れる電流の電流方向と電流量とを入力する電流設定部50と、電力線LUの電流方向と電流量とを検出する電流検出部51と、入力した電流方向と電流量とになるように信号レベルG1を増減する電流調整部52と、を備える。【選択図】図1[PROBLEMS] To perform direct and mutual power conversion between DC power and AC power with a simple configuration. Two phases are selected from the three-phase AC power at a predetermined switching period in accordance with a bidirectional switch circuit and a plurality of modes divided according to the magnitude relationship of the voltage of each phase in the three-phase AC power. A virtual AC / DC conversion process for obtaining a plurality of line voltage generation sections to be performed, and from the second carrier waveform pattern CW2 corresponding to the plurality of modes and the P-phase signal level G1 corresponding to the phase on the output side, A control unit 20 that generates a switching pattern of the bidirectional switch circuit 10 so as to perform virtual DC / AC conversion processing corresponding to a plurality of line voltage generation sections, a current direction and a current amount of a current flowing through the power line LU, and Current setting unit 50, current detection unit 51 for detecting the current direction and current amount of power line LU, and signal level G1 is increased or decreased so that the current direction and current amount are input. It comprises a flow adjustment unit 52, a. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、簡易な構成で、直流電力と交流電力との間の電力変換を相互、かつ、直接に行うことができる直流/交流系統連系装置に関する。   The present invention relates to a DC / AC system interconnection device that can directly and directly perform power conversion between DC power and AC power with a simple configuration.

一般的に、直流電力と交流電力とを相互に変換するDC/AC変換器は、IGBTなどのスイッチング素子を用いた三相フルブリッジが用いられる。この三相フルブリッジは、PWMコンバータとして用いられる。   In general, a three-phase full bridge using a switching element such as an IGBT is used as a DC / AC converter that mutually converts DC power and AC power. This three-phase full bridge is used as a PWM converter.

一方、マトリクスコンバータを用いて交流電力と直流電力との変換を行うものとして、例えば、特許文献1には、3相−3相マトリクスコンバータを直流モータ駆動用に適用するものが記載されている。具体的には、一般的な3相−3相マトリクスコンバータの2つの出力が直流モータの電機子に供給され、3相−3相マトリクスコンバータの第3の出力が直流モータの界磁回路に接続され、さらに、相が対応したダイオードを介して入力電力ラインの各相に接続されている。   On the other hand, as what converts AC power and DC power using a matrix converter, for example, Patent Document 1 discloses a technique in which a three-phase to three-phase matrix converter is applied to drive a DC motor. Specifically, two outputs of a general three-phase / three-phase matrix converter are supplied to the armature of the DC motor, and a third output of the three-phase / three-phase matrix converter is connected to the field circuit of the DC motor. In addition, the phase is connected to each phase of the input power line via a corresponding diode.

特開2003−88174号公報JP 2003-88174 A

一方、DC/AC変換器としてのPWMコンバータは、直流電圧を系統電圧よりも高くする必要がある。したがって、直流電圧、例えば蓄電池電圧が系統電圧よりも高い場合には、直流電圧を系統電圧に変換が可能であるが、蓄電池電圧が系統電圧よりも低い場合には、蓄電池電圧を昇圧し、PWMコンバータの直流を高くして使用するための双方向DC/DCチョッパを接続する必要がある。このため、従来のDC/AC変換器は、双方向の電力変換を行う場合には、双方向DC/DCチョッパなどを設ける必要があり、部品点数が多くなるとともにコストアップにつながる。   On the other hand, the PWM converter as the DC / AC converter needs to make the DC voltage higher than the system voltage. Therefore, when the DC voltage, for example, the storage battery voltage is higher than the system voltage, the DC voltage can be converted into the system voltage, but when the storage battery voltage is lower than the system voltage, the storage battery voltage is boosted and PWM It is necessary to connect a bidirectional DC / DC chopper for use with a high direct current of the converter. For this reason, in the conventional DC / AC converter, when bidirectional power conversion is performed, it is necessary to provide a bidirectional DC / DC chopper or the like, which increases the number of parts and increases the cost.

なお、マトリクスコンバータを用いて、蓄電池電力と3相電力とを相互、かつ、直接に電力変換できることが要望されているが、現時点では、実現されていない。すなわち、マトリクスコンバータを用いて、直流電力と交流電力との間の系統連系を直接に行うことができるものはなかった。   Although it is desired that the battery power and the three-phase power can be directly and mutually converted using a matrix converter, this is not realized at the present time. That is, there is no one that can directly perform grid interconnection between DC power and AC power using a matrix converter.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、直流電力と交流電力との間の電力変換を相互、かつ、直接に行うことができる直流/交流系統連系装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and provides a DC / AC system interconnection device capable of mutually and directly performing power conversion between DC power and AC power with a simple configuration. The purpose is to provide.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる直流/交流系統連系装置は、3相交流電力と直流電力との間の電力変換を相互、かつ、直接に行うことができる直流/交流系統連系装置であって、3相交流電源と直流電源との間に設けられ、前記3相交流電源と前記直流電源との間をON/OFFする双方向スイッチ回路と、前記3相交流電力における各相の電圧の大小関係に応じて区分された複数のモードに応じて各モードごとに異なるパターンをもつ第1のキャリア波形パターンを所定スイッチング周期で生成し、前記所定スイッチング周期内で前記第1のキャリア波形パターンと前記3相交流電力のの電圧に基づいて生成された第1の制御信号とから、前記3相交流電力のうち2相を選択する複数の線間電圧発生区間を求める仮想AC/DC変換処理を行い、該仮想AC/DC変換処理によって求められた前記複数の線間電圧発生区間に対応して前記複数のモードに応じて異なる第2のキャリア波形パターンを生成し、前記複数の線間電圧発生区間で選択された2相の線間電圧に対し、生成された前記第2のキャリア波形パターンと前記直流電力の相に対応した第2の制御信号とから、前記複数のモードに応じた異なる仮想DC/DC変換処理を行うように、前記双方向スイッチ回路のスイッチングパターンを生成する制御部と、前記直流電源と前記双方向スイッチ回路との間を流れる電流の電流方向と電流量とを示す電流設定値を入力する電流設定部と、前記直流電源と前記双方向スイッチ回路との間を流れる電流の電流方向と電流量とを検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した電流方向と電流量とが前記電流設定値となるように信号レベルを増減した前記第2の制御信号を生成する電流調整部と、を備えたことを特徴とする直流/交流系統連系装置。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the DC / AC system interconnection apparatus according to the present invention can perform power conversion between three-phase AC power and DC power directly and directly. A DC / AC system interconnection device capable of being provided between a three-phase AC power source and a DC power source, and a bidirectional switch circuit for turning ON / OFF between the three-phase AC power source and the DC power source, A first carrier waveform pattern having a different pattern for each mode is generated at a predetermined switching period according to a plurality of modes divided according to the magnitude relationship of the voltages of each phase in the three-phase AC power, and the predetermined switching period and a first control signal generated based on the voltage of the first carrier waveform pattern and the three-phase AC power each phase of the inner, among a plurality of lines for selecting two phases among the three-phase AC power Voltage generation area A virtual AC / DC conversion process is performed to generate a second carrier waveform pattern that differs depending on the plurality of modes corresponding to the plurality of line voltage generation sections obtained by the virtual AC / DC conversion process. Then, for the two-phase line voltage selected in the plurality of line voltage generation sections, the generated second carrier waveform pattern and the second control signal corresponding to the DC power phase, A controller that generates a switching pattern of the bidirectional switch circuit, and a current flowing between the DC power source and the bidirectional switch circuit so as to perform different virtual DC / DC conversion processing according to the plurality of modes; A current setting unit for inputting a current setting value indicating a current direction and a current amount; and a current for detecting a current direction and a current amount of a current flowing between the DC power supply and the bidirectional switch circuit And a current adjustment unit that generates the second control signal in which the signal level is increased or decreased so that the current direction and current amount detected by the current detection unit become the current set value. Characteristic DC / AC system interconnection device.

また、本発明にかかる直流/交流系統連系装置は、上記の発明において、前記電流調整部は、前記3相交流電力を前記直流電力へ変換する場合、前記直流電力の相間電圧に比して前記制御部での前記仮想DC/DC変換処理によって生成される前記所定スイッチング周期での平均直流電圧を大きくするとともに前記直流電力の相間電圧と前記平均直流電圧との差電圧の大きさによって電流量を調整する前記第2の制御信号を生成し、前記直流電力を前記3相交流電力へ変換する場合、前記直流電力の相間電圧に比して前記平均直流電圧を小さくするとともに前記直流電力の相間電圧と前記平均直流電圧との差電圧の大きさによって電流量を調整する前記第2の制御信号を生成することを特徴とする。 Further, in the DC / AC system interconnection device according to the present invention, in the above invention, when the current adjusting unit converts the three-phase AC power into the DC power, the DC / AC system interconnection device is compared with an interphase voltage of the DC power. The amount of current is increased according to the magnitude of the difference voltage between the interphase voltage of the DC power and the average DC voltage while increasing the average DC voltage in the predetermined switching period generated by the virtual DC / DC conversion processing in the control unit. When generating the second control signal for adjusting the DC power and converting the DC power into the three-phase AC power, the average DC voltage is made smaller than the phase voltage of the DC power and the phase of the DC power The second control signal that adjusts the amount of current according to the magnitude of the voltage difference between the voltage and the average DC voltage is generated.

また、本発明にかかる直流/交流系統連系装置は、上記の発明において、前記第2の制御信号を正の第2の制御信号とし、前記正の第2の制御信号を反転した負の第2の制御信号を生成する反転部を備え、前記平均直流電圧の大きさは、前記正の第2の制御信号の信号レベルと前記負の第2の制御信号の信号レベルとの差に対応することを特徴とする。   In the DC / AC system interconnection device according to the present invention, the second control signal is a positive second control signal, and the negative second control signal is inverted by inverting the positive second control signal. And the magnitude of the average DC voltage corresponds to the difference between the signal level of the positive second control signal and the signal level of the negative second control signal. It is characterized by that.

また、本発明にかかる直流/交流系統連系装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記3相交流電力における最大電圧相、最小電圧相、及び中間電圧相を認識し、前記複数の線間電圧発生区間を、中間電圧相及び最小電圧相に対応した第1の区間と、最大電圧相及び最小電圧相に対応した第2の区間と、最大電圧相及び中間電圧相に対応した第3の区間とに分けて求めることを特徴とする。   In the DC / AC system interconnection device according to the present invention, in the above invention, the control unit recognizes the maximum voltage phase, the minimum voltage phase, and the intermediate voltage phase in the three-phase AC power, and The line voltage generation interval includes a first interval corresponding to the intermediate voltage phase and the minimum voltage phase, a second interval corresponding to the maximum voltage phase and the minimum voltage phase, and a second interval corresponding to the maximum voltage phase and the intermediate voltage phase. It is obtained by dividing into three sections.

また、本発明にかかる直流/交流系統連系装置は、上記の発明において、前記第2のキャリア波形パターンは、前記複数の線間電圧発生区間のうち連続する2つの区間に跨って山型にレベルが変化するパターンを有することを特徴とする。   In the DC / AC system interconnection device according to the present invention, the second carrier waveform pattern may have a mountain shape across two consecutive sections of the plurality of line voltage generation sections. It has a pattern in which the level changes.

また、本発明にかかる直流/交流系統連系装置は、上記の発明において、前記第2のキャリア波形パターンは、前記複数の線間電圧発生区間のそれぞれにおける2つの電圧相のうち電圧値の大きい電圧相を+側相とし電圧値の小さい電圧相を−側相とするとき、前記線間電圧発生区間が切り換わる際に+側相または−側相に共通する相がある場合、切り換わる2つの前記線間電圧発生区間に跨って山型にレベルが連続するパターンを有し、前記線間電圧発生区間が切り換わる際に+側相と−側相との間で反転する相がある場合、切り換わる2つの前記線間電圧発生区間の境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有することを特徴とする。   Further, in the DC / AC system interconnection device according to the present invention, in the above invention, the second carrier waveform pattern has a large voltage value among two voltage phases in each of the plurality of line voltage generation sections. When the voltage phase is the + side phase and the voltage phase having a small voltage value is the-side phase, when the line voltage generation section is switched, the phase is switched if there is a phase common to the + side phase or the-side phase. When there is a pattern in which the level continues in a mountain shape across the two line voltage generation sections, and there is a phase that reverses between the + side phase and the − side phase when the line voltage generation section switches , And having a pattern in which the level changes in a sawtooth shape at the boundary between the two line voltage generation sections to be switched.

本発明によれば、3相交流電力と直流電力との間の電力変換を相互、かつ、直接に行うことができる直流/交流系統連系装置であって、3相交流電源と直流電源との間に設けられ、前記3相交流電源と前記直流電源との間をON/OFFする双方向スイッチ回路と、前記3相交流電力における各相の電圧の大小関係に応じて区分された複数のモードに応じて各モードごとに異なるパターンをもつ第1のキャリア波形パターンを所定スイッチング周期で生成し、前記所定スイッチング周期内で前記第1のキャリア波形パターンと前記3相交流電力のの電圧に基づいて生成された第1の制御信号とから、前記3相交流電力のうち2相を選択する複数の線間電圧発生区間を求める仮想AC/DC変換処理を行い、該仮想AC/DC変換処理によって求められた前記複数の線間電圧発生区間に対応して前記複数のモードに応じて異なる第2のキャリア波形パターンを生成し、前記複数の線間電圧発生区間で選択された2相の線間電圧に対し、生成された前記第2のキャリア波形パターンと前記直流電力の相に対応した第2の制御信号とから、前記複数のモードに応じた異なる仮想DC/DC変換処理を行うように、前記双方向スイッチ回路のスイッチングパターンを生成する制御部と、前記直流電源と前記双方向スイッチ回路との間を流れる電流の電流方向と電流量とを示す電流設定値を入力する電流設定部と、前記直流電源と前記双方向スイッチ回路との間を流れる電流の電流方向と電流量とを検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出した電流方向と電流量とが前記電流設定値となるように信号レベルを増減した前記第2の制御信号を生成する電流調整部と、を備えるようにしている。この結果、双方向昇圧装置などを設ける必要がなく、簡易な構成で、直流電力と交流電力との間の電力変換を相互、かつ、直接に行うことができる。 According to the present invention, there is provided a DC / AC system interconnection device capable of directly and directly performing power conversion between three-phase AC power and DC power. A bidirectional switch circuit that is provided between the three-phase AC power source and the DC power source, and a plurality of modes that are classified according to the magnitude relationship of the voltage of each phase in the three-phase AC power the first carrier waveform pattern generated at a predetermined switching cycle, the predetermined switching period within said first voltage in each phase of a carrier wave pattern the 3-phase AC power having a different pattern for each mode depending on the A virtual AC / DC conversion process for obtaining a plurality of line voltage generation sections for selecting two phases of the three-phase AC power from the first control signal generated based on the first control signal; By A second carrier waveform pattern that differs according to the plurality of modes is generated corresponding to the plurality of line voltage generation intervals obtained in the above, and two-phase lines selected in the plurality of line voltage generation intervals Different virtual DC / DC conversion processes corresponding to the plurality of modes are performed on the inter-voltage from the generated second carrier waveform pattern and the second control signal corresponding to the phase of the DC power. A control unit that generates a switching pattern of the bidirectional switch circuit; and a current setting unit that inputs a current setting value indicating a current direction and a current amount of a current flowing between the DC power supply and the bidirectional switch circuit; A current detection unit that detects a current direction and a current amount of a current flowing between the DC power supply and the bidirectional switch circuit; and a current direction and a current amount detected by the current detection unit are the current setting value. So that comprises a current controller, the generating the second control signal to increase or decrease the signal level to become. As a result, there is no need to provide a bidirectional booster or the like, and power conversion between DC power and AC power can be performed directly and directly with a simple configuration.

図1は、本発明の実施の形態である直流/交流系統連系装置を含む構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration including a DC / AC system interconnection apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示した双方向スイッチの構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the bidirectional switch shown in FIG. 図3は、PN相間電圧と仮想DC/DC変換処理による平均直流電圧との大小関係による、P相を流れる電流方向と電流量との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the direction of current flowing through the P phase and the amount of current, depending on the magnitude relationship between the PN phase voltage and the average DC voltage obtained by the virtual DC / DC conversion process. 図4は、図1に示した制御部が認識する複数のモードを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a plurality of modes recognized by the control unit shown in FIG. 図5は、図1に示した制御部によるモードm1における仮想AC/DC変換処理及び仮想DC/DC変換処理を示すタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart showing virtual AC / DC conversion processing and virtual DC / DC conversion processing in mode m1 by the control unit shown in FIG. 図6は、図1に示した制御部によるモードm2における仮想AC/DC変換処理及び仮想DC/DC変換処理を示すタイムチャートである。FIG. 6 is a time chart showing virtual AC / DC conversion processing and virtual DC / DC conversion processing in mode m2 by the control unit shown in FIG. 図7は、図1に示した制御部によるモードm3における仮想AC/DC変換処理及び仮想DC/DC変換処理を示すタイムチャートである。FIG. 7 is a time chart showing virtual AC / DC conversion processing and virtual DC / DC conversion processing in mode m3 by the control unit shown in FIG. 図8は、図1に示した制御部によるモードm4における仮想AC/DC変換処理及び仮想DC/DC変換処理を示すタイムチャートである。FIG. 8 is a time chart showing virtual AC / DC conversion processing and virtual DC / DC conversion processing in mode m4 by the control unit shown in FIG. 図9は、図1に示した制御部によるモードm5における仮想AC/DC変換処理及び仮想DC/DC変換処理を示すタイムチャートである。FIG. 9 is a time chart showing virtual AC / DC conversion processing and virtual DC / DC conversion processing in mode m5 by the control unit shown in FIG. 図10は、図1に示した制御部によるモードm6における仮想AC/DC変換処理及び仮想DC/DC変換処理を示すタイムチャートである。FIG. 10 is a time chart showing virtual AC / DC conversion processing and virtual DC / DC conversion processing in mode m6 by the control unit shown in FIG. 図11は、3相交流電源側から蓄電池側に電力を供給する場合における各部の電流及び電圧の変化を示すタイミングチャートである。FIG. 11 is a timing chart showing changes in current and voltage of each part when power is supplied from the three-phase AC power supply side to the storage battery side. 図12は、蓄電池側から3相交流電源側に電力を供給する場合における各部の電流及び電圧の変化を示すタイミングチャートである。FIG. 12 is a timing chart showing changes in current and voltage of each part when power is supplied from the storage battery side to the three-phase AC power supply side.

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(全体構成)
図1は、本発明の実施の形態である直流/交流系統連系装置1を含む構成を示すブロック図である。図1に示すように、直流/交流系統連系装置1は、3相交流電源PS(交流装置)から電力線LR,LS,LTを介してそれぞれR相、S相、T相の3相交流電力が入力され、入力された3相交流電力を、一旦直流電力に変換することなく、直流電力に直接変換し、電力線LU(P相),LV(N相)を介して蓄電池LD(直流装置)に出力する。また、逆に、蓄電池LDからの直流電力を、直接、3相交流電源PS側に交流電力を出力する。すなわち、直流/交流系統連系装置1は、3相交流電力と蓄電池電力との間の電力変換を相互、かつ、直接に行うものである。
(overall structure)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration including a DC / AC system interconnection device 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the DC / AC system interconnection device 1 is a three-phase AC power of R phase, S phase, and T phase from a three-phase AC power source PS (AC device) via power lines LR, LS, and LT, respectively. The three-phase AC power that has been input is directly converted into DC power without being converted into DC power, and the storage battery LD (DC device) is connected via the power lines LU (P phase) and LV (N phase). Output to. Conversely, the DC power from the storage battery LD is directly output to the three-phase AC power supply PS side. That is, the DC / AC system interconnection device 1 performs power conversion between the three-phase AC power and the battery power directly and directly.

直流/交流系統連系装置1は、入力コンデンサ40、リアクトル30、双方向スイッチ回路10、制御部20、電流検出部51、電流調整部52、及び電流設定部50を有する。   The DC / AC system interconnection device 1 includes an input capacitor 40, a reactor 30, a bidirectional switch circuit 10, a control unit 20, a current detection unit 51, a current adjustment unit 52, and a current setting unit 50.

入力コンデンサ40は、コンデンサ41〜43を有する。コンデンサ41〜43は、一端がR相、S相、T相にそれぞれ接続され、他端が共通接続される。入力コンデンサ40は、各相の電流・電圧のリップルを低減する。   The input capacitor 40 includes capacitors 41 to 43. One end of each of the capacitors 41 to 43 is connected to the R phase, the S phase, and the T phase, and the other end is commonly connected. The input capacitor 40 reduces current / voltage ripple of each phase.

リアクトル30は、電力線LU上に配置され、リップルを低減する。   Reactor 30 is arranged on power line LU to reduce ripples.

双方向スイッチ回路10は、入力された3相交流電力を直流電力に変換するように、入力された3相交流電力の蓄電池LDへの供給をON/OFFする。また、双方向スイッチ回路10は、入力された直流電力を3相交流電力に変換するように、入力された直流電力の3相交流電源PSへの供給をON/OFFする。双方向スイッチ回路10は、双方向スイッチ群SWを有する。双方向スイッチ群SWは、6つの双方向スイッチSRP,SSP,STP,SRN,SSN,STNを有する。双方向スイッチ回路10は、制御部20による制御のもと、6つの双方向スイッチSRP,SSP,STP,SRN,SSN,STNがそれぞれ所定のタイミングでON/OFFすることで、入力された3相交流電力を単相交流電力に変換する。   The bidirectional switch circuit 10 turns ON / OFF the supply of the input three-phase AC power to the storage battery LD so as to convert the input three-phase AC power into DC power. Further, the bidirectional switch circuit 10 turns ON / OFF the supply of the input DC power to the three-phase AC power source PS so as to convert the input DC power into three-phase AC power. The bidirectional switch circuit 10 includes a bidirectional switch group SW. The bidirectional switch group SW includes six bidirectional switches SRP, SSP, STP, SRN, SSN, and STN. The bidirectional switch circuit 10 is controlled by the control unit 20 so that the six bidirectional switches SRP, SSP, STP, SRN, SSN, and STN are turned on / off at predetermined timings, respectively, Convert AC power into single-phase AC power.

双方向スイッチSRPは、R相とP相との間の接続をON/OFFする。双方向スイッチSSPは、S相とP相との間の接続をON/OFFする。双方向スイッチSTPは、T相とP相との間の接続をON/OFFする。双方向スイッチSRNは、R相とN相との間の接続をON/OFFする。双方向スイッチSSNは、S相とN相との間の接続をON/OFFする。双方向スイッチSTNは、T相とN相との間の接続をON/OFFする。   The bidirectional switch SRP turns ON / OFF the connection between the R phase and the P phase. The bidirectional switch SSP turns on / off the connection between the S phase and the P phase. The bidirectional switch STP turns on / off the connection between the T phase and the P phase. The bidirectional switch SRN turns ON / OFF the connection between the R phase and the N phase. The bidirectional switch SSN turns on / off the connection between the S phase and the N phase. The bidirectional switch STN turns on / off the connection between the T phase and the N phase.

なお、各双方向スイッチSRP,SSP,STP,SRN,SSN,STNは、例えば、図2(a)に示すスイッチSと等価である。図2(a)に示すスイッチSは、制御部20から制御端子CT経由でスイッチング信号を受け、ONして端子T1と端子T2とを接続し、OFFして端子T1と端子T2とを遮断する。スイッチSは、端子T1と端子T2との間で双方向に電流が流れ得る。   Each bidirectional switch SRP, SSP, STP, SRN, SSN, STN is equivalent to, for example, the switch S shown in FIG. The switch S shown in FIG. 2A receives a switching signal from the control unit 20 via the control terminal CT, and turns on to connect the terminal T1 and the terminal T2, and turns off to cut off the terminal T1 and the terminal T2. . In the switch S, a current can flow in both directions between the terminal T1 and the terminal T2.

図2(a)に示すスイッチSは、理想的なスイッチである。実際にスイッチを構成する素子は、スイッチング時間が存在するため、転流する時の開放モード、短絡モードを考慮して、例えば、図2(b)、又は図2(c)に示すように接続されて構成されていてもよい。図2(b)に示す構成は、例えば、逆阻止機能を有する素子EL1,EL2を並列接続して実現された構成である。逆阻止機能を有する素子EL1,EL2は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)でもよい。端子T1’,T2’は、それぞれ、図2(a)に示す端子T1,T2に対応しており、制御端子CT1’,CT2’は、図2(a)に示す制御端子CTに対応している。   The switch S shown in FIG. 2A is an ideal switch. Since the elements that actually constitute the switch have a switching time, they are connected as shown in FIG. 2B or FIG. 2C in consideration of the open mode and the short-circuit mode when commutating. And may be configured. The configuration shown in FIG. 2B is, for example, a configuration realized by connecting elements EL1 and EL2 having a reverse blocking function in parallel. The elements EL1 and EL2 having the reverse blocking function may be, for example, insulated gate bipolar transistors (IGBT). The terminals T1 ′ and T2 ′ correspond to the terminals T1 and T2 shown in FIG. 2A, respectively, and the control terminals CT1 ′ and CT2 ′ correspond to the control terminal CT shown in FIG. Yes.

あるいは、図2(c)に示す構成は、例えば、逆阻止機能が無い素子EL11,EL12を直列接続して実現された構成である。逆阻止機能が無い素子EL11,EL12は、例えば、還流ダイオードが両端に接続された絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)でもよいし、又は、電界効果トランジスタ(FET)でもよい。端子T1”は、図2(a)に示す端子T1に対応している。端子T2”は、図2(a)に示す端子T2に対応している。制御端子CT1”,CT2”は、図2(a)に示す制御端子CTに対応している。   Alternatively, the configuration illustrated in FIG. 2C is a configuration realized by connecting elements EL11 and EL12 having no reverse blocking function in series, for example. The elements EL11 and EL12 having no reverse blocking function may be, for example, insulated gate bipolar transistors (IGBTs) in which free-wheeling diodes are connected at both ends, or field effect transistors (FETs). The terminal T1 ″ corresponds to the terminal T1 shown in FIG. 2A. The terminal T2 ″ corresponds to the terminal T2 shown in FIG. The control terminals CT1 ″ and CT2 ″ correspond to the control terminal CT shown in FIG.

電流設定部50は、電力線LUに流れる電流の電流方向F/Bと電流量Aとを示す電流設定値を電流調整部52に入力する。電流検出部51は、電力線LUに流れる電流の電流方向F/Bと電流量A1とを検出し、この検出結果を電流調整部52に入力する。電流調整部52は、電流検出部51が検出した電流方向F/Bと電流量A1とが電流設定部50から入力された電流設定値となるように第2の制御信号である信号レベルG1を制御部20に出力する。   The current setting unit 50 inputs a current setting value indicating the current direction F / B of the current flowing through the power line LU and the current amount A to the current adjustment unit 52. The current detection unit 51 detects the current direction F / B of the current flowing through the power line LU and the current amount A1, and inputs the detection result to the current adjustment unit 52. The current adjustment unit 52 sets the signal level G1 that is the second control signal so that the current direction F / B detected by the current detection unit 51 and the current amount A1 become the current setting value input from the current setting unit 50. Output to the control unit 20.

(制御部の処理概要)
制御部20は、双方向スイッチ回路10における双方向スイッチ群SWのスイッチングパターンを生成する。制御部20は、双方向スイッチ回路10に入力された3相交流電力に対して仮想AC/DC変換処理を行い、仮想AC/DC変換処理が行われた電力に対して仮想DC/DC変換処理を行うように、双方向スイッチ回路10のスイッチングパターン(すなわち、スイッチング信号のパターン)を生成する。以下において、「仮想AC/DC変換処理を行う」とは、仮想AC/DC変換処理を仮想的に行うことを意味し、「仮想DC/DC変換処理を行う」とは、仮想DC/DC変換処理を仮想的に行うことを意味しているものとする。
(Processing overview of the control unit)
The control unit 20 generates a switching pattern of the bidirectional switch group SW in the bidirectional switch circuit 10. The control unit 20 performs virtual AC / DC conversion processing on the three-phase AC power input to the bidirectional switch circuit 10 and performs virtual DC / DC conversion processing on the power on which the virtual AC / DC conversion processing has been performed. Thus, the switching pattern of the bidirectional switch circuit 10 (that is, the pattern of the switching signal) is generated. In the following, “performing virtual AC / DC conversion processing” means performing virtual AC / DC conversion processing virtually, and “performing virtual DC / DC conversion processing” means virtual DC / DC conversion. It means that the process is virtually performed.

制御部20は、入力された3相交流電力に対して、入力された3相交流電力における各相の電圧の大小関係に応じて区分された複数のモード(例えば、図4に示すモードm1〜m6)について互いに異なる仮想AC/DC変換処理を行うように、双方向スイッチ回路10のスイッチングパターンを生成する。ここで、モードm1は、R相電圧が最大値のとき(あるいはS相電圧とT相電圧とが交差するとき)を始点(0°)として、0°〜60°の位相区間である。同様にして、モードm2〜m6は、それぞれ、60°〜120°、120°〜180°、180°〜240°、240°〜300°、300°〜360°の位相区間である。   The control unit 20 has a plurality of modes (for example, the modes m1 to m1 shown in FIG. 4) that are classified according to the magnitude relationship of the voltage of each phase in the input three-phase AC power with respect to the input three-phase AC power. The switching pattern of the bidirectional switch circuit 10 is generated so as to perform different virtual AC / DC conversion processes for m6). Here, the mode m1 is a phase interval of 0 ° to 60 ° with the start point (0 °) when the R-phase voltage is the maximum value (or when the S-phase voltage and the T-phase voltage intersect). Similarly, modes m2 to m6 are phase sections of 60 ° to 120 °, 120 ° to 180 °, 180 ° to 240 °, 240 ° to 300 °, and 300 ° to 360 °, respectively.

制御部20は、同期信号検出部21を有する。同期信号検出部21は、S相とT相との電圧差が0となる交差点を検出し、この交差点位相を0°として入力側の各相(R相、S相、T相)の交流電圧を第1の制御信号として推定するとともに、推定された各相の交流電圧の大小関係に応じてそのときのモードが複数のモードm1〜m6におけるどのモードであるかを認識する。   The control unit 20 includes a synchronization signal detection unit 21. The synchronization signal detection unit 21 detects an intersection where the voltage difference between the S phase and the T phase is 0, and sets the intersection phase as 0 °. The AC voltage of each phase (R phase, S phase, T phase) on the input side Is recognized as the first control signal, and the mode at that time is recognized as a mode among the plurality of modes m1 to m6 according to the estimated magnitude relationship of the AC voltage of each phase.

制御部20は、第1のキャリア波形パターン発生部22を有する。第1のキャリア波形パターン発生部22は、入力された3相交流電力に対して、複数のモードm1〜m6に対し異なる第1のキャリア波形パターン、例えば、図5〜図10に示す第1のキャリア波形パターンCW11〜CW13をスイッチング周期Tごとに繰り返し生成する。すなわち、第1のキャリア波形パターン発生部22は、同期信号検出部21によって認識されたモードm1〜m6に応じて、仮想AC/DC変換処理に用いるべき第1のキャリア波形パターンCW11〜CW13をスイッチング周期Tごとに決定する。スイッチング周期Tは、例えば、100μs程度である。   The control unit 20 includes a first carrier waveform pattern generation unit 22. The first carrier waveform pattern generation unit 22 has different first carrier waveform patterns for the plurality of modes m1 to m6, for example, the first carrier waveform pattern shown in FIGS. Carrier waveform patterns CW11 to CW13 are repeatedly generated every switching period T. That is, the first carrier waveform pattern generation unit 22 switches the first carrier waveform patterns CW11 to CW13 to be used for the virtual AC / DC conversion processing according to the modes m1 to m6 recognized by the synchronization signal detection unit 21. It is determined every period T. The switching period T is, for example, about 100 μs.

制御部20は、位相情報生成部23を有する。位相情報生成部23は、図5(a)に示すように、第1のキャリア波形パターン発生部22が決定した第1のキャリア波形パターンCW11〜CW13と入力側の相に対応した第1の制御信号とを比較して、比較結果に応じて仮想的に各双方向スイッチSRP〜STNが直流電力を発生させるような仮想的な複数のスイッチング信号(R相パルス、S相パルス、T相パルス)を発生させる。それとともに、位相情報生成部23は、仮想的な複数のスイッチング信号(R相パルス、S相パルス、T相パルス)のレベル(High、Low)の組み合わせに応じた複数の線間電圧発生区間φTS(例えば、図5(d)に示すモードm1における区間TS11,TS12,TS13)を求める。また、位相情報生成部23は、線間電圧発生区間φTSにおける選択された+側相と−側相とを求める。位相情報生成部23は、各モードm1〜m6で得られるスイッチング周期T内の選択2相間電圧の平均が等しくなるように、複数の線間電圧発生区間φTSを求める。言い換えると、後述するように、位相情報生成部23は、直流電力を発生させるような仮想的なスイッチング動作を各双方向スイッチSRP〜STNが行うように、各双方向スイッチSRP〜STNに仮想的にAC/DC変換処理(仮想AC/DC変換処理)を行う。   The control unit 20 includes a phase information generation unit 23. As shown in FIG. 5A, the phase information generation unit 23 performs the first control corresponding to the first carrier waveform patterns CW11 to CW13 determined by the first carrier waveform pattern generation unit 22 and the phase on the input side. A plurality of virtual switching signals (R-phase pulse, S-phase pulse, T-phase pulse) in which each bidirectional switch SRP to STN virtually generates DC power in accordance with the comparison result. Is generated. At the same time, the phase information generation unit 23 generates a plurality of line voltage generation intervals φTS corresponding to combinations of levels (High, Low) of virtual switching signals (R-phase pulse, S-phase pulse, T-phase pulse). (For example, sections TS11, TS12, TS13 in the mode m1 shown in FIG. 5D) are obtained. Further, the phase information generation unit 23 obtains the selected + side phase and − side phase in the line voltage generation section φTS. The phase information generation unit 23 obtains a plurality of line voltage generation intervals φTS so that the average of the voltages between the selected two phases within the switching period T obtained in each mode m1 to m6 is equal. In other words, as will be described later, the phase information generation unit 23 virtually controls each bidirectional switch SRP to STN so that each bidirectional switch SRP to STN performs a virtual switching operation that generates DC power. AC / DC conversion processing (virtual AC / DC conversion processing) is performed.

なお、仮想的なスイッチング動作とは、実際に各双方向スイッチSRP〜STNが行うものとは異なるスイッチング動作であるが、仮想AC/DC変換→仮想DC/DC変換の途中段階における仮想的な直流電力を発生させることを考えるために各双方向スイッチSRP〜STNが仮想的に行っているものとみなすスイッチング動作である。途中段階における仮想的な直流電力を発生させる処理は、あくまで仮想的なものであって、実際にその処理自体が行われるわけではない。 The virtual switching operation is a switching operation different from that actually performed by each of the bidirectional switches SRP to STN, but the virtual direct current in the middle of virtual AC / DC conversion → virtual DC / DC conversion. This is a switching operation that each bidirectional switch SRP to STN considers as performing virtually in order to consider generating electric power. The process for generating virtual DC power in the middle stage is only virtual, and the process itself is not actually performed.

また、制御部20は、仮想AC/DC変換処理が行われた電力に対して、複数のモードm1〜m6について互いに異なる仮想DC/DC変換処理を行うように、双方向スイッチ回路10のスイッチングパターン(すなわち、スイッチング信号のパターン)を制御する。 In addition, the control unit 20 switches the switching pattern of the bidirectional switch circuit 10 so as to perform different virtual DC / DC conversion processes for the plurality of modes m1 to m6 on the power subjected to the virtual AC / DC conversion process. (Ie, the pattern of the switching signal) is controlled.

具体的に、制御部20は、第2のキャリア波形パターン発生部24を有する。第2のキャリア波形パターン発生部24は、同期信号検出部21が認識した複数のモードm1〜m6に応じて異なる第2のキャリア波形パターン(例えば、図5〜図10に示す第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26)を生成する。制御部20は、この第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26を用いて仮想DC/DC変換処理を行うように双方向スイッチ回路10を制御する。すなわち、制御部20は、認識されたモードm1〜m6に応じて、仮想DC/DC変換処理に用いる複数の線間電圧発生区間φTSに対応した第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26を生成する。この第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26も、同じモード内であれば、スイッチング周期Tで繰り返し生成される。このとき、複数の線間電圧発生区間φTSは、仮想的な複数のスイッチング信号のレベルの組み合わせに応じたものとなっている。つまり、制御部20は、認識されたモードと、仮想的に各双方向スイッチSRP〜STNが直流電力を発生させるような複数のスイッチング信号のレベルの組み合わせとに応じて、第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26を生成する。 Specifically, the control unit 20 includes a second carrier waveform pattern generation unit 24. The second carrier waveform pattern generation unit 24 is different from the second carrier waveform pattern (for example, the second carrier waveform shown in FIGS. 5 to 10) according to the plurality of modes m1 to m6 recognized by the synchronization signal detection unit 21. Patterns CW21 to CW26) are generated. The control unit 20 controls the bidirectional switch circuit 10 to perform virtual DC / DC conversion processing using the second carrier waveform patterns CW21 to CW26. That is, the control unit 20 generates the second carrier waveform patterns CW21 to CW26 corresponding to the plurality of line voltage generation sections φTS used for the virtual DC / DC conversion process according to the recognized modes m1 to m6. The second carrier waveform patterns CW21 to CW26 are also repeatedly generated at the switching period T if they are in the same mode. At this time, the plurality of line voltage generation intervals φTS correspond to combinations of virtual switching signal levels. That is, the control unit 20 determines the second carrier waveform pattern according to the recognized mode and the combination of the levels of a plurality of switching signals in which each bidirectional switch SRP to STN virtually generates DC power. CW21 to CW26 are generated.

ここで、制御部20は、入力されたP相の信号レベルG1をP相コンパレータCPの−側に入力する。また、反転器27は、P相の信号レベルG1を反転し、反転されたN相の信号レベルG2をN相コンパレータCNの−側に入力する。P相コンパレータCP及びN相コンパレータCNの各+側には、第2のキャリア波形パターン発生部24が生成した第2のキャリア波形パターンCW2(CW21〜CW26)が入力される。   Here, the control unit 20 inputs the input P-phase signal level G1 to the negative side of the P-phase comparator CP. The inverter 27 inverts the P-phase signal level G1 and inputs the inverted N-phase signal level G2 to the negative side of the N-phase comparator CN. The second carrier waveform pattern CW2 (CW21 to CW26) generated by the second carrier waveform pattern generation unit 24 is input to each + side of the P-phase comparator CP and the N-phase comparator CN.

P相コンパレータCPは、P相の信号レベルG1と第2のキャリア波形パターンCW2とを比較し、比較結果をスイッチ制御部28に出力する。一方、N相コンパレータCNは、N相の信号レベルG2と第2のキャリア波形パターンCW2とを比較し、比較結果をスイッチ制御部28に出力する。スイッチ制御部28は、P相コンパレータCPの比較結果をもとに、線間電圧発生区間φTSのR相パルス、S相パルス、T相パルスによって得られる選択2相間電圧をPWM制御し、P相に接続される双方向スイッチSRP,SSP,STPをスイッチングするスイッチング信号φSRP、φSSP、φSTPを生成する。また、スイッチ制御部28は、N相コンパレータCNの比較結果をもとに、線間電圧発生区間φTSの選択2相間電圧をPWM制御し、N相に接続される双方向スイッチSRN,SSN,STNをスイッチングするスイッチング信号φSRN、φSSN、φSTNを生成する。PN線間電圧は、スイッチング周期Tごとに、制御部20内で生成されるPN線間の電圧である。   The P-phase comparator CP compares the P-phase signal level G1 with the second carrier waveform pattern CW2, and outputs the comparison result to the switch control unit 28. On the other hand, the N-phase comparator CN compares the N-phase signal level G2 with the second carrier waveform pattern CW2, and outputs the comparison result to the switch control unit 28. Based on the comparison result of the P-phase comparator CP, the switch control unit 28 performs PWM control on the selected two-phase voltage obtained by the R-phase pulse, the S-phase pulse, and the T-phase pulse in the line voltage generation period φTS. The switching signals φSRP, φSSP, φSTP for switching the bidirectional switches SRP, SSP, STP connected to are generated. Further, the switch control unit 28 performs PWM control on the voltage between the two selected phases in the line voltage generation section φTS based on the comparison result of the N-phase comparator CN, and the bidirectional switches SRN, SSN, STN connected to the N-phase. Switching signals φSRN, φSSN, and φSTN are generated. The PN line voltage is a voltage between PN lines generated in the control unit 20 for each switching period T.

図3に示すように、電流調整部52は、3相交流電源PS側から蓄電池LD側への電流方向(F)とする場合、蓄電池LDのPN相間電圧Vb(図1参照)に比して、制御部20での仮想DC/DC変換処理によって生成されるスイッチング周期Tでの電圧P1、P2、P3の平均直流電圧Vave(例えば、図5(h)のPN線間電圧の平均)を大きくするとともに蓄電池LD側のPN相間電圧VbとPN線間電圧の平均直流電圧Vaveとの差電圧に比例する量を電流量とする信号レベルG1(第2の制御信号)を生成し、蓄電池LD側から3相交流電源PS側への電流方向(B)とする場合、蓄電池LD側のPN相間電圧Vbに比してPN線間電圧の平均直流電圧Vaveを小さくするとともに蓄電池LD側のPN相間電圧VbとPN線間電圧の平均直流電圧Vaveとの差電圧に比例する量を電流量とする信号レベルG1(第2の制御信号)を生成する。 As shown in FIG. 3, the current adjustment unit 52 has a current direction (F) from the three-phase AC power supply PS side to the storage battery LD side, as compared to the PN phase voltage Vb (see FIG. 1) of the storage battery LD. , The average DC voltage Vave of the voltages P1, P2, and P3 in the switching period T generated by the virtual DC / DC conversion process in the control unit 20 (for example, the average of the PN line voltage in FIG. 5H) is increased. At the same time, a signal level G1 (second control signal) having an amount proportional to the difference voltage between the PN phase voltage Vb on the storage battery LD side and the average DC voltage Vave of the PN line voltage is generated, and the storage battery LD side Current direction (B) from the AC to the three-phase AC power source PS side, the average DC voltage Vave of the PN line voltage is made smaller than the PN phase voltage Vb on the storage battery LD side and the PN phase voltage on the storage battery LD side The voltage between Vb and PN line A signal level G1 (second control signal) is generated in which an amount proportional to the voltage difference from the uniform DC voltage Vave is a current amount.

すなわち、電流調整部52は、PN相間電圧Vbに比して、平均直流電圧Vaveを大きくするか小さくするかによって電流方向(F/B)を変え、その差電圧の大きさ(絶対値)によって電流量Aを調整している。   That is, the current adjustment unit 52 changes the current direction (F / B) depending on whether the average DC voltage Vave is increased or decreased as compared with the PN phase voltage Vb, and the current adjustment unit 52 depends on the magnitude (absolute value) of the difference voltage. The amount of current A is adjusted.

(モードの説明)
ここで、同期信号検出部21によって認識される複数のモードm1〜m6について図4を用いて説明する。
(Description of mode)
Here, a plurality of modes m1 to m6 recognized by the synchronization signal detection unit 21 will be described with reference to FIG.

同期信号検出部21は、検出された各相(R相、S相、T相)の交流電圧の大小関係に応じて、図4に示すような6つのモードm1〜m6を認識する。   The synchronization signal detection unit 21 recognizes six modes m1 to m6 as shown in FIG. 4 according to the magnitude relationship of the detected AC voltage of each phase (R phase, S phase, T phase).

モードm1では、R相が最大電圧相であり、T相が最小電圧相であり、S相が中間電圧相である。例えば、同期信号検出部21は、R相が最大電圧相であり、T相が最小電圧相であり、S相が中間電圧相であることを認識した場合、現在のモードがモードm1であると認識する。   In mode m1, the R phase is the maximum voltage phase, the T phase is the minimum voltage phase, and the S phase is the intermediate voltage phase. For example, when the synchronization signal detection unit 21 recognizes that the R phase is the maximum voltage phase, the T phase is the minimum voltage phase, and the S phase is the intermediate voltage phase, the current mode is the mode m1. recognize.

モードm2では、S相が最大電圧相であり、T相が最小電圧相であり、R相が中間電圧相である。例えば、同期信号検出部21は、S相が最大電圧相であり、T相が最小電圧相であり、R相が中間電圧相であることを認識した場合、現在のモードがモードm2であると認識する。   In mode m2, the S phase is the maximum voltage phase, the T phase is the minimum voltage phase, and the R phase is the intermediate voltage phase. For example, when the synchronization signal detection unit 21 recognizes that the S phase is the maximum voltage phase, the T phase is the minimum voltage phase, and the R phase is the intermediate voltage phase, the current mode is the mode m2. recognize.

モードm3では、S相が最大電圧相であり、R相が最小電圧相であり、T相が中間電圧相である。例えば、同期信号検出部21は、S相が最大電圧相であり、R相が最小電圧相であり、T相が中間電圧相であることを認識した場合、現在のモードがモードm3であると認識する。   In mode m3, the S phase is the maximum voltage phase, the R phase is the minimum voltage phase, and the T phase is the intermediate voltage phase. For example, when the synchronization signal detection unit 21 recognizes that the S phase is the maximum voltage phase, the R phase is the minimum voltage phase, and the T phase is the intermediate voltage phase, the current mode is the mode m3. recognize.

モードm4では、T相が最大電圧相であり、R相が最小電圧相であり、S相が中間電圧相である。例えば、同期信号検出部21は、T相が最大電圧相であり、R相が最小電圧相であり、S相が中間電圧相であることを認識した場合、現在のモードがモードm4であると認識する。   In mode m4, the T phase is the maximum voltage phase, the R phase is the minimum voltage phase, and the S phase is the intermediate voltage phase. For example, when the synchronization signal detection unit 21 recognizes that the T phase is the maximum voltage phase, the R phase is the minimum voltage phase, and the S phase is the intermediate voltage phase, the current mode is the mode m4. recognize.

モードm5では、T相が最大電圧相であり、S相が最小電圧相であり、R相が中間電圧相である。例えば、同期信号検出部21は、T相が最大電圧相であり、S相が最小電圧相であり、R相が中間電圧相であることを認識した場合、現在のモードがモードm5であると認識する。   In mode m5, the T phase is the maximum voltage phase, the S phase is the minimum voltage phase, and the R phase is the intermediate voltage phase. For example, when the synchronization signal detection unit 21 recognizes that the T phase is the maximum voltage phase, the S phase is the minimum voltage phase, and the R phase is the intermediate voltage phase, the current mode is the mode m5. recognize.

モードm6では、R相が最大電圧相であり、S相が最小電圧相であり、T相が中間電圧相である。例えば、同期信号検出部21は、R相が最大電圧相であり、S相が最小電圧相であり、T相が中間電圧相であることを認識した場合、現在のモードがモードm6であると認識する。   In mode m6, the R phase is the maximum voltage phase, the S phase is the minimum voltage phase, and the T phase is the intermediate voltage phase. For example, when the synchronization signal detection unit 21 recognizes that the R phase is the maximum voltage phase, the S phase is the minimum voltage phase, and the T phase is the intermediate voltage phase, the current mode is the mode m6. recognize.

なお、同期信号検出部21は、R相の検出電圧が最大となる点である、モードm1の開始時点を基準に各モードm1〜m6を認識するようにしてもよい。   The synchronization signal detection unit 21 may recognize each of the modes m1 to m6 on the basis of the start point of the mode m1, which is the point at which the R-phase detection voltage is maximized.

(具体的な仮想AC/DC変換処理)
次に、複数のモードm1〜m6のそれぞれにおける仮想AC/DC変換処理について、図5〜図10を用いて説明する。なお、図5〜図10では、各モードm1〜m6内で連続する2つのスイッチング周期Tについて示している。なお、以下では、説明の簡略化のため、信号レベルG1に応じて決定した直流電圧設定ゲインが1である場合について例示的に説明する。
(Specific virtual AC / DC conversion processing)
Next, the virtual AC / DC conversion processing in each of the plurality of modes m1 to m6 will be described with reference to FIGS. 5 to 10 show two switching periods T that are continuous in each of the modes m1 to m6. In the following, for the sake of simplicity of explanation, a case where the DC voltage setting gain determined according to the signal level G1 is 1 will be described as an example.

[モードm1]
モードm1では、第1のキャリア波形パターン発生部22が、図5(a)に示すように、仮想AC/DC変換処理に用いるべき第1のキャリア波形パターンCW1として、立ち下がりの鋸歯状波W11と立ち上がりの鋸歯状波W12とを有する第1のキャリア波形パターンCW11を決定する。なお、「立ち下がりの鋸歯状波」とは、時間の経過に応じて振幅が直線的に減少していく負の傾きを持った鋸歯状波を指し、「立ち上がりの鋸歯状波」とは、時間の経過に応じて振幅が直線的に増加していく正の傾きを持った鋸歯状波を指すものとする。
[Mode m1]
In mode m1, as shown in FIG. 5A, the first carrier waveform pattern generation unit 22 uses a falling sawtooth wave W11 as the first carrier waveform pattern CW1 to be used for the virtual AC / DC conversion processing. And a first carrier waveform pattern CW11 having a rising sawtooth wave W12. The “falling sawtooth wave” refers to a sawtooth wave having a negative slope in which the amplitude decreases linearly with the passage of time, and the “rising sawtooth wave” A sawtooth wave having a positive slope whose amplitude increases linearly with the passage of time is assumed.

一方、位相情報生成部23には、同期信号検出部21が直接検出したR相電圧a、S相電圧b、T相電圧cが入力される。あるいは、位相情報生成部23は、R相の検出電圧が最大となる点である、モードm1の開始時点を基準に、R相電圧a、S相電圧b、T相電圧cを推定する。R相電圧a、S相電圧b、T相電圧cは、各スイッチング周期Tごとに求められ、スイッチング周期Tの経過に伴って変化する。なお、図5では、隣接するスイッチング周期TでR相電圧a、S相電圧b、T相電圧cである場合を示している。ここで、入力あるいは推定されるR相電圧a、S相電圧b、T相電圧cは、それぞれ、相電圧を「−1」と「1」の間に規格化したものである。このとき、図5(d)に示す区間(線間電圧発生区間)TS11,TS12,TS13の直流電圧は、それぞれ、ST間電圧=b−c、RT間電圧=a−c、RS間電圧=a−bとなる。   On the other hand, the R-phase voltage a, the S-phase voltage b, and the T-phase voltage c directly detected by the synchronization signal detection unit 21 are input to the phase information generation unit 23. Alternatively, the phase information generation unit 23 estimates the R-phase voltage a, the S-phase voltage b, and the T-phase voltage c with reference to the start point of the mode m1, which is the point at which the R-phase detection voltage is maximized. The R-phase voltage a, the S-phase voltage b, and the T-phase voltage c are obtained for each switching period T and change as the switching period T elapses. FIG. 5 shows a case where the R phase voltage a, the S phase voltage b, and the T phase voltage c are in the adjacent switching period T. Here, the input or estimated R-phase voltage a, S-phase voltage b, and T-phase voltage c are obtained by standardizing the phase voltage between “−1” and “1”, respectively. At this time, the DC voltages in the sections (line voltage generation sections) TS11, TS12, and TS13 shown in FIG. 5D are respectively the ST voltage = bc, the RT voltage = ac, and the RS voltage = a-b.

モードm1における各相のパルスについて図5(a),(b)を参照して説明する。モードm1では、R相が最大電圧相、T相が最小電圧相、S相が中間電圧相となる。最大電圧相と最小電圧相では、パルスはそれぞれの電位に比例する時間分、ONとなる。したがって、R相のパルス幅x=T|a|、T相のパルス幅z=T|c|となる。ここで、R相パルスがONとなるタイミング(区間TS11が終わるタイミング)は、R相電圧|a|と鋸歯状波W11との交点から求められる。R相パルスは、R相電圧|a|が鋸歯状波W11の値以上のときにONとなる。これにより、R相パルスが得られる。T相パルスがOFFとなるタイミング(区間TS11後の区間TS12が終わるタイミング)は、T相電圧|c|と鋸歯状波W12との交点から求められる。T相パルスは、T相電圧|c|が鋸歯状波W12の値以上のときにONとなる。これにより、T相パルスが得られる。中間相パルスは、最大電圧相又は最小電圧相のパルスのどちらかがOFFのときにONする。したがって、S相パルスは、R相電圧|a|と鋸歯状波W11との交点、およびT相電圧|c|と鋸歯状波W12との交点から求められる。   The pulses of each phase in the mode m1 will be described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b). In the mode m1, the R phase is the maximum voltage phase, the T phase is the minimum voltage phase, and the S phase is the intermediate voltage phase. In the maximum voltage phase and the minimum voltage phase, the pulse is turned on for a time proportional to each potential. Therefore, the R-phase pulse width x = T | a | and the T-phase pulse width z = T | c |. Here, the timing when the R-phase pulse is turned on (timing when the section TS11 ends) is obtained from the intersection of the R-phase voltage | a | and the sawtooth wave W11. The R-phase pulse is turned on when the R-phase voltage | a | is equal to or greater than the value of the sawtooth wave W11. Thereby, an R-phase pulse is obtained. The timing at which the T-phase pulse is turned off (the timing at which the section TS12 after the section TS11 ends) is obtained from the intersection of the T-phase voltage | c | and the sawtooth wave W12. The T-phase pulse is turned ON when the T-phase voltage | c | is equal to or greater than the value of the sawtooth wave W12. Thereby, a T-phase pulse is obtained. The intermediate phase pulse is turned ON when either the maximum voltage phase pulse or the minimum voltage phase pulse is OFF. Therefore, the S-phase pulse is obtained from the intersection between the R-phase voltage | a | and the sawtooth wave W11, and the intersection between the T-phase voltage | c | and the sawtooth wave W12.

ここで、線間電圧発生区間TS11、TS12、TS13の幅は、それぞれ、T×(1−|a|)、T×(|a|+|c|−1)、T×(1−|c|)となる。すなわち、仮想AC/DC変換処理により、仮想的な直流電圧を生成するための、線間電圧発生区間TS11、TS12、TS13に対応した幅をそれぞれ有する仮想的な複数のスイッチング信号(R相パルス、S相パルス、T相パルス)が生成される。   Here, the widths of the line voltage generation sections TS11, TS12, and TS13 are T × (1− | a |), T × (| a | + | c | −1), and T × (1− | c), respectively. |). That is, a plurality of virtual switching signals (R-phase pulses, R width pulses, respectively) having widths corresponding to the line voltage generation sections TS11, TS12, TS13 for generating a virtual DC voltage by the virtual AC / DC conversion processing. S-phase pulse and T-phase pulse) are generated.

また、仮想AC/DC変換処理における線間電圧発生区間TS11、TS12、TS13の直流電圧(図5(c)に示した選択2相間電圧)は、それぞれ、ST間電圧=b−c、RT間電圧=a−c、RS間電圧=a−bとなる。選択2相間電圧における2つの電圧相のうちレベルの大きい電圧相を+側相とし、レベルの小さい電圧相を−側相とすると、線間電圧発生区間TS11、TS12、TS13において、それぞれ、S相、R相、R相が+側相であり、T相、T相、S相が−側相である。位相情報生成部23は、時々刻々と、線間電圧発生区間φTS(TS11、TS12、TS13)を第2のキャリア波形パターン発生部24及びスイッチ制御部28に出力するとともに、+側相及び−側相をスイッチ制御部28に出力する。   In addition, the DC voltages (voltages between the selected two phases shown in FIG. 5C) in the line voltage generation sections TS11, TS12, and TS13 in the virtual AC / DC conversion process are the ST voltage = b−c and RT, respectively. Voltage = ac and RS voltage = ab. Of the two voltage phases in the selected two-phase voltage, if the voltage phase having a large level is defined as a + side phase and the voltage phase having a small level is defined as a − side phase, then in the line voltage generation section TS11, TS12, TS13, the S phase , R phase and R phase are + side phases, and T phase, T phase and S phase are-side phases. The phase information generation unit 23 outputs the line voltage generation period φTS (TS11, TS12, TS13) to the second carrier waveform pattern generation unit 24 and the switch control unit 28, and the + side phase and the − side from time to time. The phase is output to the switch control unit 28.

ところで、スイッチング周期Tの直流電圧の平均は、それぞれの線間電圧発生区間TS11,TS12,TS13ごとに直流電圧を積算しそれぞれを加算してスイッチング周期Tで除して、次式(1)のように表すことができる。   By the way, the average of the DC voltage in the switching period T is obtained by integrating the DC voltage for each line voltage generation section TS11, TS12, TS13, adding them, and dividing by the switching period T. Can be expressed as:

スイッチング周期Tの直流電圧の平均={(b−c)×T×(1−a)+(a−c)×T×(a−c−1)+(a−b)×T×(1+c)}/T
=a+c−b(a+c) ・・・(1)
ここで、a+b+c=0(3相条件)を考慮すると、式(1)は次式(2)に変形できる。
スイッチング周期Tの直流電圧の平均=a+b+c ・・・(2)
さらに、交流理論から、a+b+c=3/2より、式(2)は次式(3)に変形できる。
スイッチング周期Tの直流電圧の平均=3/2 ・・・(3)
式(3)に示すように、スイッチング周期Tの仮想的な直流電圧の平均を、一定電圧とすることができる。
Average of DC voltage of switching period T = {(b−c) × T × (1−a) + (a−c) × T × (ac−1) + (a−b) × T × (1 + c) )} / T
= A 2 + c 2 -b (a + c) (1)
Here, when a + b + c = 0 (three-phase condition) is considered, the equation (1) can be transformed into the following equation (2).
Average of DC voltage of switching period T = a 2 + b 2 + c 2 (2)
Furthermore, from AC theory, from a 2 + b 2 + c 2 = 3/2, equation (2) can be transformed into the following equation (3).
Average of DC voltage of switching period T = 3/2 (3)
As shown in Expression (3), the average of the virtual DC voltage in the switching period T can be a constant voltage.

モードm1における入力電流について説明する。R相の入力電流は、R相電圧aの時間に比例する正の電流が流れる。T相の入力電流は、T相の電圧の大きさ|c|に比例する負の電流が流れる。S相の入力電流は、線間電圧発生区間TS11で正の電流が流れ、線間電圧発生区間TS13で負の電流が流れる。したがって、流れる電流は、T×(1−a)−T×(1+c)=T(−a−c)=Tbとなり、スイッチング周期Tで除すると、S相電圧bとなる。したがって、R相、S相、T相には、それぞれ、R相電圧a、S相電圧b、T相電圧cに比例する電流が流れることになり、入力交流電流の各相を正弦波とすることができる。   The input current in mode m1 will be described. As the R-phase input current, a positive current proportional to the time of the R-phase voltage a flows. As the T-phase input current, a negative current proportional to the magnitude of the T-phase voltage | c | flows. In the S-phase input current, a positive current flows in the line voltage generation section TS11, and a negative current flows in the line voltage generation section TS13. Therefore, the flowing current is T × (1−a) −T × (1 + c) = T (−a−c) = Tb, and when it is divided by the switching period T, it becomes the S phase voltage b. Therefore, currents proportional to the R-phase voltage a, S-phase voltage b, and T-phase voltage c flow in the R-phase, S-phase, and T-phase, respectively, and each phase of the input AC current is a sine wave. be able to.

[モードm2]
モードm2では、第1のキャリア波形パターン発生部22が、図6(a)に示すように、仮想AC/DC変換処理に用いるべき第1のキャリア波形パターンCW1として、立ち上がりの鋸歯状波W12を有する第1のキャリア波形パターンCW12を決定する。位相情報生成部23は、同期信号検出部21の検出結果に応じて、R相電圧a、S相電圧b、T相電圧cを取得し、あるいは推定する。このとき、図6(d)に示す線間電圧発生区間TS21、TS22、TS23の直流電圧は、それぞれ、ST間電圧=b−c、RT間電圧=a−c、RS間電圧=b−aとなる。
[Mode m2]
In mode m2, as shown in FIG. 6A, the first carrier waveform pattern generator 22 generates a rising sawtooth wave W12 as the first carrier waveform pattern CW1 to be used for the virtual AC / DC conversion processing. A first carrier waveform pattern CW12 is determined. The phase information generation unit 23 acquires or estimates the R phase voltage a, the S phase voltage b, and the T phase voltage c according to the detection result of the synchronization signal detection unit 21. At this time, the DC voltages in the line voltage generation sections TS21, TS22, and TS23 shown in FIG. 6D are respectively the ST voltage = b−c, the RT voltage = ac, and the RS voltage = b−a. It becomes.

モードm2における各相のパルスについて図6(a),(b)を参照して説明する。モードm2では、S相が最大電圧相、T相が最小電圧相、R相が中間電圧相となる。位相情報生成部23は、R,S,T相のパルスのON,OFF順序を変えずに、最大電圧相と最小電圧相でそれぞれの電位に比例する時間をONとするため、モードm2では、T相電圧|c|と電圧(|b|+|c|−1)と鋸歯状波W12とを用いて、図6(b)に示す各相パルスのON,OFFタイミングを生成する。   The pulses of each phase in mode m2 will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b). In mode m2, the S phase is the maximum voltage phase, the T phase is the minimum voltage phase, and the R phase is the intermediate voltage phase. The phase information generator 23 turns on the time proportional to each potential in the maximum voltage phase and the minimum voltage phase without changing the ON / OFF order of the R, S, and T phase pulses. Using the T-phase voltage | c |, the voltage (| b | + | c | −1), and the sawtooth wave W12, the ON / OFF timing of each phase pulse shown in FIG. 6B is generated.

ここで、線間電圧発生区間TS21、TS22、TS23の幅は、それぞれ、T×(|b|+|c|−1)、T×(1−|b|)、T×(1−|c|)となる。すなわち、仮想AC/DC変換処理により、仮想的な直流電圧を生成するための、線間電圧発生区間TS21、TS22、TS23に対応した幅をそれぞれ有する仮想的な複数のスイッチング信号(R相パルス、S相パルス、T相パルス)が生成される。   Here, the widths of the line voltage generation sections TS21, TS22, and TS23 are T × (| b | + | c | −1), T × (1− | b |), and T × (1− | c), respectively. |). That is, a plurality of virtual switching signals (R-phase pulses, R width pulses, respectively) having widths corresponding to the line voltage generation sections TS21, TS22, and TS23 for generating a virtual DC voltage by virtual AC / DC conversion processing. S-phase pulse and T-phase pulse) are generated.

ここで、仮想AC/DC変換処理における線間電圧発生区間TS21、TS22、TS23の直流電圧(図6(c)に示した選択2相間電圧)は、それぞれ、ST間電圧=b−c、RT間電圧=a−c、SR間電圧=b−aとなる。選択2相間電圧における2つの電圧相のうちレベルの大きい電圧相を+側相とし、レベルの小さい電圧相を−側相とすると、線間電圧発生区間TS21、TS22、TS23において、それぞれ、S相、R相、S相が+側相であり、T相、T相、R相が−側相である。位相情報生成部23は、時々刻々と、線間電圧発生区間φTS(TS21、TS22、TS23)を第2のキャリア波形パターン発生部24及びスイッチ制御部28に出力するとともに、+側相及び−側相をスイッチ制御部28に出力する。   Here, the direct-current voltages (voltages between the selected two phases shown in FIG. 6C) in the line voltage generation sections TS21, TS22, and TS23 in the virtual AC / DC conversion process are respectively the ST voltage = b−c, RT Inter-voltage = ac, SR voltage = ba Of the two voltage phases in the selected two-phase voltage, if the voltage phase having a large level is defined as a + side phase and the voltage phase having a small level is defined as a − side phase, then in the line voltage generation sections TS21, TS22, TS23, the S phase , R phase and S phase are + side phases, and T phase, T phase and R phase are-side phases. The phase information generation unit 23 outputs the line voltage generation period φTS (TS21, TS22, TS23) to the second carrier waveform pattern generation unit 24 and the switch control unit 28, and the + side phase and − side The phase is output to the switch control unit 28.

ところで、モードm2でのスイッチング周期Tの直流電圧の平均は、次式(4)のように表すことができる。
スイッチング周期Tの直流電圧の平均={(b−c)×T×(−c+b−1)+(a−c)×T×(−b+1)+(b−a)×T×(1+c)}/T
=b+c−a(b+c) ・・・(4)
ここで、a+b+c=0(3相条件)を考慮すると、式(4)は次式(5)に変形できる。
スイッチング周期Tの直流電圧の平均=a+b+c ・・・(5)
さらに、交流理論から、a+b+c=3/2より、式(5)は次式(6)に変形できる。
スイッチング周期Tの直流電圧の平均=3/2 ・・・(6)
式(6)に示されるように、スイッチング周期Tの仮想的な直流電圧の平均を、一定電圧とすることができる。
By the way, the average of the DC voltage of the switching period T in the mode m2 can be expressed as the following equation (4).
Average of DC voltage of switching period T = {(b−c) × T × (−c + b−1) + (ac) × T × (−b + 1) + (b−a) × T × (1 + c)} / T
= B 2 + c 2 −a (b + c) (4)
Here, considering a + b + c = 0 (three-phase condition), the equation (4) can be transformed into the following equation (5).
Average of DC voltage of switching period T = a 2 + b 2 + c 2 (5)
Furthermore, from AC theory, from a 2 + b 2 + c 2 = 3/2, equation (5) can be transformed into the following equation (6).
Average of DC voltage of switching period T = 3/2 (6)
As shown in Expression (6), the average of the virtual DC voltage in the switching period T can be a constant voltage.

モードm2における入力電流について説明する。モードm2では、S相が最大電圧相で、T相が最小電圧相なので、S相はS相電圧bの時間に比例する正の電流が流れ、T相は、T相電圧cの時間に比例する負の電流が流れる。R相は線間電圧発生区間TS22で負の電流が流れ、線間電圧発生区間TS23で正の電流が流れる。このため、流れる電流は、T×(1−b)−T×(1+c)=Taとなり、スイッチング周期Tで除するとR相電圧aとなる。従って、電圧に比例する電流が各相に流れ、入力交流電流の各相を正弦波とすることができる。   The input current in mode m2 will be described. In mode m2, since the S phase is the maximum voltage phase and the T phase is the minimum voltage phase, a positive current proportional to the time of the S phase voltage b flows in the S phase, and the T phase is proportional to the time of the T phase voltage c. Negative current flows. In the R phase, a negative current flows in the line voltage generation section TS22, and a positive current flows in the line voltage generation section TS23. For this reason, the flowing current becomes T × (1−b) −T × (1 + c) = Ta, and when it is divided by the switching period T, it becomes the R phase voltage a. Therefore, a current proportional to the voltage flows in each phase, and each phase of the input AC current can be a sine wave.

[モードm3]
モードm3では、第1のキャリア波形パターン発生部22が、図7(a)に示すように、仮想AC/DC変換処理に用いるべき第1のキャリア波形パターンとして、立ち下がりの鋸歯状波W11を有する第1のキャリア波形パターンCW13を決定する。位相情報生成部23は、同期信号検出部21の検出結果に応じて、R相電圧a、S相電圧b、T相電圧cを取得し、あるいは推定する。このとき、図7(d)に示す線間電圧発生区間TS31、TS32、TS33の直流電圧は、それぞれ、ST間電圧=c−b、RT間電圧=a−c、RS間電圧=a−bとなる。
[Mode m3]
In mode m3, as shown in FIG. 7A, the first carrier waveform pattern generator 22 uses a falling sawtooth wave W11 as the first carrier waveform pattern to be used for the virtual AC / DC conversion processing. A first carrier waveform pattern CW13 is determined. The phase information generation unit 23 acquires or estimates the R phase voltage a, the S phase voltage b, and the T phase voltage c according to the detection result of the synchronization signal detection unit 21. At this time, the DC voltages in the line voltage generation sections TS31, TS32, and TS33 shown in FIG. 7D are respectively the ST voltage = c−b, the RT voltage = ac, and the RS voltage = a−b. It becomes.

モードm3における各相のパルスについて図7(a),(b)を参照して説明する。モードm3では、S相が最大電圧相、R相が最小電圧相、T相が中間電圧相となる。R,S,T相のパルスのON、OFF順序を変えずに、最大電圧相と最小電圧相でそれぞれの電位に比例する時間ONとするため、モードm3では、R相電圧|a|と電圧(|a|+|b|−1)と鋸波状波W11とを用いて、図7(b)に示す各パルスのON,OFFタイミングを生成する。   The pulses of each phase in mode m3 will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b). In mode m3, the S phase is the maximum voltage phase, the R phase is the minimum voltage phase, and the T phase is the intermediate voltage phase. In order to set the time ON proportional to the respective potentials in the maximum voltage phase and the minimum voltage phase without changing the ON / OFF order of the R, S, T phase pulses, in mode m3, the R phase voltage | a | By using (| a | + | b | -1) and the sawtooth wave W11, the ON / OFF timing of each pulse shown in FIG. 7B is generated.

ここで、線間電圧発生区間TS31、TS32、TS33の幅は、それぞれ、T×(1−|a|)、T(1−|b|)、T×(|a|+|b|−1)となる。すなわち、仮想AC/DC変換処理により、仮想的な直流電圧を生成するための、線間電圧発生区間TS31、TS32、TS33に対応した幅をそれぞれ有する仮想的な複数のスイッチング信号(R相パルス、S相パルス、T相パルス)が生成される。   Here, the widths of the line voltage generation sections TS31, TS32, and TS33 are T × (1− | a |), T (1− | b |), and T × (| a | + | b | −1, respectively. ) That is, a plurality of virtual switching signals (R-phase pulse, R-phase pulse, each having a width corresponding to the line voltage generation section TS31, TS32, TS33 for generating a virtual DC voltage by the virtual AC / DC conversion processing. S-phase pulse and T-phase pulse) are generated.

ここで、仮想AC/DC変換処理における線間電圧発生区間TS31、TS32、TS33の直流電圧(図7(c)に示した選択2相間電圧)は、それぞれ、ST間電圧=b−c、TR間電圧=c−a、SR間電圧=b−aとなる。選択2相間電圧における2つの電圧相のうちレベルの大きい電圧相を+側相とし、レベルの小さい電圧相を−側相とすると、線間電圧発生区間TS31、TS32、TS33において、それぞれ、S相、T相、S相が+側相であり、T相、R相、R相が−側相である。位相情報生成部23は、時々刻々と、線間電圧発生区間φTS(TS31、TS32、TS33)を第2のキャリア波形パターン発生部24及びスイッチ制御部28に出力するとともに、+側相及び−側相をスイッチ制御部28に出力する。   Here, the direct-current voltages (voltages between the selected two phases shown in FIG. 7C) in the line voltage generation sections TS31, TS32, and TS33 in the virtual AC / DC conversion processing are the ST voltage = b−c, TR, respectively. Inter-voltage = ca, SR voltage = ba Of the two voltage phases in the selected two-phase voltage, if the voltage phase having a large level is defined as a + side phase and the voltage phase having a small level is defined as a − side phase, in the line voltage generation sections TS31, TS32, and TS33, , T phase and S phase are + side phases, and T phase, R phase and R phase are-side phases. The phase information generation unit 23 outputs the line voltage generation period φTS (TS31, TS32, TS33) to the second carrier waveform pattern generation unit 24 and the switch control unit 28, and the + side phase and the − side from time to time. The phase is output to the switch control unit 28.

ところで、モードm3でのスイッチング周期Tの直流電圧の平均は、次式(7)のように表すことができる。
スイッチング周期Tの直流電圧の平均={(b−c)×T×(1+a)+(−a+c)×T×(1−b)+(−a+b)×T×(−a+b−1)}/T
=a+b−c(a+b) ・・・(7)
ここで、a+b+c=0(3相条件)を考慮すると、式(7)は次式(8)に変形できる。
スイッチング周期Tの直流電圧の平均=a+b+c ・・・(8)
さらに、交流理論から、a+b+c=3/2より、数式(8)は次式(9)に変形できる。
スイッチング周期Tの直流電圧の平均=3/2 ・・・(9)
式(9)に示されるように、スイッチング周期Tの仮想的な直流電圧の平均を、一定電圧とすることができる。
By the way, the average of the DC voltage of the switching period T in the mode m3 can be expressed as the following equation (7).
Average of DC voltage of switching period T = {(b−c) × T × (1 + a) + (− a + c) × T × (1−b) + (− a + b) × T × (−a + b−1)} / T
= A 2 + b 2 −c (a + b) (7)
Here, considering a + b + c = 0 (three-phase condition), the equation (7) can be transformed into the following equation (8).
Average of DC voltage of switching period T = a 2 + b 2 + c 2 (8)
Furthermore, from AC theory, from a 2 + b 2 + c 2 = 3/2, Equation (8) can be transformed into the following Equation (9).
Average of DC voltage of switching period T = 3/2 (9)
As shown in Expression (9), the average of the virtual DC voltage in the switching period T can be a constant voltage.

モードm3における入力電流について説明する。最大電圧相のS相には、S相電圧bの時間に比例する正の電流が流れる。最小電圧相のR相には、R相電圧aの時間に比例する負の電流が流れる。T相は、線間電圧発生区間TS31で負の電流が流れ、線間電圧発生区間TS32で正の電流が流れる。このため、流れる電流は、T×(1−b)−T×(1+a)=Tcとなり、スイッチング周期Tで除するとT相電圧cとなる。従って、電圧に比例する電流が各相に流れ、入力交流電流の各相を正弦波とすることができる。   The input current in mode m3 will be described. A positive current proportional to the time of the S phase voltage b flows through the S phase of the maximum voltage phase. A negative current proportional to the time of the R phase voltage a flows in the R phase of the minimum voltage phase. In the T phase, a negative current flows in the line voltage generation section TS31, and a positive current flows in the line voltage generation section TS32. For this reason, the flowing current is T × (1−b) −T × (1 + a) = Tc, and when it is divided by the switching period T, it becomes the T phase voltage c. Therefore, a current proportional to the voltage flows in each phase, and each phase of the input AC current can be a sine wave.

[モードm4〜m6]
モードm4における仮想AC/DC変換処理は、図8に示すように、モードm1における仮想AC/DC変換処理(図5参照)と同様である。線間電圧発生区間TS41、TS42、TS43も、モードm1と同様にして求められる。線間電圧発生区間TS41、TS42、TS43において、それぞれ、T相、T相、S相が+側相であり、S相、R相、R相が−側相である。
[Modes m4 to m6]
The virtual AC / DC conversion process in mode m4 is the same as the virtual AC / DC conversion process (see FIG. 5) in mode m1, as shown in FIG. The line voltage generation sections TS41, TS42, TS43 are also obtained in the same manner as in the mode m1. In the line voltage generation sections TS41, TS42, and TS43, the T phase, the T phase, and the S phase are positive side phases, and the S phase, the R phase, and the R phase are negative side phases, respectively.

モードm5における仮想AC/DC変換処理は、図9に示すように、モードm2における仮想AC/DC変換処理(図6参照)と同様である。線間電圧発生区間TS51、TS52、TS53も、モードm2と同様にして求められる。線間電圧発生区間TS51、TS52、TS53において、それぞれ、T相、T相、R相が+側相であり、S相、R相、S相が−側相である。   The virtual AC / DC conversion process in mode m5 is the same as the virtual AC / DC conversion process (see FIG. 6) in mode m2, as shown in FIG. The line voltage generation sections TS51, TS52, TS53 are also obtained in the same manner as in the mode m2. In the line voltage generation sections TS51, TS52, and TS53, the T phase, the T phase, and the R phase are the + side phases, and the S phase, the R phase, and the S phase are the − side phases, respectively.

モードm6における仮想AC/DC変換処理は、図10に示すように、モードm3における仮想AC/DC変換処理(図7参照)と同様である。線間電圧発生区間TS61、TS62、TS63も、モードm3と同様にして求められる。線間電圧発生区間TS61、TS62、TS63において、それぞれ、T相、R相、R相が+側相であり、S相、T相、S相が−側相である。   The virtual AC / DC conversion process in mode m6 is the same as the virtual AC / DC conversion process (see FIG. 7) in mode m3, as shown in FIG. The line voltage generation sections TS61, TS62, and TS63 are also obtained in the same manner as in the mode m3. In the line voltage generation sections TS61, TS62, and TS63, the T phase, the R phase, and the R phase are positive side phases, and the S phase, the T phase, and the S phase are negative side phases, respectively.

(具体的な仮想DC/DC変換処理)
次に、複数のモードm1〜m6のそれぞれにおける仮想DC/DC変換処理について、図5〜10を参照して説明する。まず、第2のキャリア波形パターン発生部24は、図5(e),(f)〜図10(e),(f)に示すように、モードm1〜m6に対応して、第2のキャリア波形パターンCW2(CW21〜CW26)を生成する。第2のキャリア波形パターンCW2は、複数の線間電圧発生区間φTSのうち連続する2つの線間電圧発生区間に跨って山型にレベルが変化するパターンを有するように決定される。また、第2のキャリア波形パターンCW2は、複数の線間電圧発生区間φTSが切り換わる際に+側相または−側相に共通する相がある場合、切り換わる2つの線間電圧発生区間に跨って山型にレベルが連続するパターンを有し、線間電圧発生区間φTSが切り換わる際に+側相と−側相との間で反転する相がある場合、切り換わる2つの線間電圧発生区間φTSの境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有するように決定される。
(Specific virtual DC / DC conversion processing)
Next, virtual DC / DC conversion processing in each of the plurality of modes m1 to m6 will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIGS. 5E and 5F to FIGS. 10E and 10F, the second carrier waveform pattern generation unit 24 corresponds to the modes m1 to m6 and outputs the second carrier. A waveform pattern CW2 (CW21 to CW26) is generated. Second carrier waveform pattern CW2 is determined so as to have a pattern in which the level changes in a mountain shape across two continuous line voltage generation sections among a plurality of line voltage generation sections φTS. In addition, the second carrier waveform pattern CW2 extends over two line voltage generation sections to be switched when there are phases common to the + side phase or the − side phase when the plurality of line voltage generation sections φTS are switched. When the line voltage generation section φTS is switched and there is a phase that reverses between the + side phase and the − side phase when the line voltage generation section φTS switches, two line voltage generations that switch It is determined so as to have a pattern in which the level changes in a sawtooth shape at the boundary of the section φTS.

[モードm1]
図5(e),(f)に示すように、モードm1では、第2のキャリア波形パターン発生部24が、仮想DC/DC変換処理に用いるべき第2のキャリア波形パターンCWとして、線間電圧発生区間TS11、TS12、TS13の順に立ち上がりの鋸歯状波、立ち下がりの鋸歯状波、立ち上がりの鋸歯状波を有する第2のキャリア波形パターンCW21を決定する。
[Mode m1]
As shown in FIGS. 5 (e) and 5 (f), in the mode m1, the second carrier waveform pattern generation unit 24 uses the second carrier waveform pattern CW 2 to be used for the virtual DC / DC conversion process as a line-to-line A second carrier waveform pattern CW21 having a rising sawtooth wave, a falling sawtooth wave, and a rising sawtooth wave in the order of the voltage generation sections TS11, TS12, and TS13 is determined.

[双方向スイッチSRP、SSP、STPのスイッチング]
P相コンパレータCPは、第2のキャリア波形パターンCW21とP相の信号レベルG1とを比較する。スイッチ制御部28は、P相コンパレータCPの比較結果をもとに、P相に接続される双方向スイッチSRP、SSP、STPのスイッチングを制御する。この双方向スイッチSRP、SSP、STPのスイッチングは、P相電圧に関し、それぞれR相パルス、S相パルス、T相パルスをPWM制御することに等しい。スイッチ制御部28は、図5(e)に示すように、線間電圧発生区間TS11において、P相コンパレータCPの比較結果が、第2のキャリア波形パターンCW21よりP相の信号レベルG1が大きい時点t1〜t12の間、+側相すなわちS相を選択し、スイッチング信号φSSPをONレベルにするとともに、P相に接続される他のスイッチング信号φSRP、φSTPをOFFレベルにする。一方、スイッチ制御部28は、線間電圧発生区間TS11において、P相コンパレータCPの比較結果が、第2のキャリア波形パターンCW21よりP相の信号レベルG1が小さい時点t12〜t13の間、−側相すなわちT相を選択し、スイッチング信号φSTPをONレベルにするとともにP相に接続される他のスイッチング信号φSRP、φSSPをOFFレベルにする。
[Switching of bidirectional switches SRP, SSP, STP]
The P-phase comparator CP compares the second carrier waveform pattern CW21 with the P-phase signal level G1. The switch control unit 28 controls switching of the bidirectional switches SRP, SSP, and STP connected to the P phase based on the comparison result of the P phase comparator CP. The switching of the bidirectional switches SRP, SSP, and STP is equivalent to PWM control of the R-phase pulse, S-phase pulse, and T-phase pulse with respect to the P-phase voltage. As shown in FIG. 5E, the switch control unit 28, when the comparison result of the P-phase comparator CP is higher than the second carrier waveform pattern CW21 in the line voltage generation period TS11. During the period from t1 to t12, the + side phase, that is, the S phase is selected, the switching signal φSSP is set to the ON level, and the other switching signals φSRP and φSTP connected to the P phase are set to the OFF level. On the other hand, in the line voltage generation section TS11, the switch control unit 28 determines that the comparison result of the P-phase comparator CP is between the time points t12 and t13 when the P-phase signal level G1 is lower than the second carrier waveform pattern CW21. The phase, that is, the T phase is selected, the switching signal φSTP is turned on, and the other switching signals φSRP and φSSP connected to the P phase are turned off.

同様にして、スイッチ制御部28は、線間電圧発生区間TS12において、P相コンパレータCPの比較結果が、第2のキャリア波形パターンCW21よりP相の信号レベルG1が大きい場合、+側相すなわちR相を選択し、スイッチング信号φSRPをONレベルにするとともに、P相に接続される他のスイッチング信号φSSP,φSTPをOFFレベルにする。一方、スイッチ制御部28は、線間電圧発生区間TS12において、P相コンパレータCPの比較結果が、第2のキャリア波形パターンCW21よりP相の信号レベルG1が小さい場合、−側相すなわちT相を選択し、スイッチング信号φSTPをONレベルにするとともにP相に接続される他のスイッチング信号φSRP,φSSPをOFFレベルにする。   Similarly, in the line voltage generation section TS12, the switch control unit 28, when the comparison result of the P-phase comparator CP shows that the P-phase signal level G1 is higher than the second carrier waveform pattern CW21, the + side phase, that is, R The phase is selected, the switching signal φSRP is turned on, and the other switching signals φSSP and φSTP connected to the P phase are turned off. On the other hand, when the comparison result of the P-phase comparator CP is lower than the second carrier waveform pattern CW21 in the line voltage generation section TS12, the switch control unit 28 sets the negative side phase, that is, the T phase. Then, the switching signal φSTP is set to the ON level and the other switching signals φSRP and φSSP connected to the P phase are set to the OFF level.

さらに、スイッチ制御部28は、線間電圧発生区間TS13において、P相コンパレータCPの比較結果が、第2のキャリア波形パターンCW21よりP相の信号レベルG1が大きい場合、+側相すなわちR相を選択し、スイッチング信号φSRPをONレベルにするとともに、P相に接続される他のスイッチング信号φSSP,φSTPをOFFレベルにする。一方、スイッチ制御部28は、線間電圧発生区間TS13において、P相コンパレータCPの比較結果が、第2のキャリア波形パターンCW21よりP相の信号レベルG1が小さい場合、−側相すなわちS相を選択し、スイッチング信号φSSPをONレベルにするとともにP相に接続される他のスイッチング信号φSRP,φSTPをOFFレベルにする。   Further, in the line voltage generation section TS13, the switch control unit 28 sets the + side phase, that is, the R phase, when the comparison result of the P phase comparator CP is higher than the second carrier waveform pattern CW21 in the P phase signal level G1. The switching signal φSRP is set to ON level, and the other switching signals φSSP and φSTP connected to the P phase are set to OFF level. On the other hand, when the comparison result of the P-phase comparator CP is lower than the second carrier waveform pattern CW21 in the line voltage generation section TS13, the switch control unit 28 sets the negative side phase, that is, the S phase. Then, the switching signal φSSP is turned on and the other switching signals φSRP and φSTP connected to the P phase are turned off.

[双方向スイッチSRN、SSN、STNのスイッチング]
一方、N相コンパレータCNは、第2のキャリア波形パターンCW21とN相の信号レベルG2とを比較する。スイッチ制御部28は、N相コンパレータCNの比較結果をもとに、N相に接続される双方向スイッチSRN、SSN、STNのスイッチングを制御する。この双方向スイッチSRN、SSN、STNのスイッチングは、N相電圧に関し、それぞれR相パルス、S相パルス、T相パルスをPWM制御することに等しい。スイッチ制御部28は、図5(f)に示すように、線間電圧発生区間TS11において、N相コンパレータCNの比較結果が、第2のキャリア波形パターンCW21よりN相の信号レベルG2が大きい時点t1〜t11の間、+側相すなわちS相を選択し、スイッチング信号φSSNをONレベルにするとともに、N相に接続される他のスイッチング信号φSRN、φSTNをOFFレベルにする。一方、スイッチ制御部28は、線間電圧発生区間TS11において、N相コンパレータCNの比較結果が、第2のキャリア波形パターンCW21よりN相の信号レベルG2が小さい時点t11〜t13の間、−側相すなわちT相を選択し、スイッチング信号φSTNをONレベルにするとともにN相に接続される他のスイッチング信号φSRN,φSSNをOFFレベルにする。
[Switching of bidirectional switches SRN, SSN, STN]
On the other hand, the N-phase comparator CN compares the second carrier waveform pattern CW21 with the N-phase signal level G2. The switch control unit 28 controls switching of the bidirectional switches SRN, SSN, and STN connected to the N phase based on the comparison result of the N phase comparator CN. The switching of the bidirectional switches SRN, SSN, and STN is equivalent to PWM control of the R-phase pulse, the S-phase pulse, and the T-phase pulse with respect to the N-phase voltage, respectively. As shown in FIG. 5 (f), the switch control unit 28, when the comparison result of the N-phase comparator CN is higher than the second carrier waveform pattern CW21 in the line voltage generation section TS11. During the period from t1 to t11, the + side phase, that is, the S phase is selected, the switching signal φSSN is set to the ON level, and the other switching signals φSRN and φSTN connected to the N phase are set to the OFF level. On the other hand, in the line voltage generation section TS11, the switch control unit 28 indicates that the comparison result of the N-phase comparator CN is between the time points t11 to t13 when the N-phase signal level G2 is lower than the second carrier waveform pattern CW21. The phase, that is, the T phase is selected, the switching signal φSTN is turned on, and the other switching signals φSRN and φSSN connected to the N phase are turned off.

同様にして、スイッチ制御部28は、線間電圧発生区間TS12において、N相コンパレータCNの比較結果が、第2のキャリア波形パターンCW21よりN相の信号レベルG2が大きい場合、+側相すなわちR相を選択し、スイッチング信号φSRNをONレベルにするとともに、N相に接続される他のスイッチング信号φSSN、φSTNをOFFレベルにする。一方、スイッチ制御部28は、線間電圧発生区間TS12において、N相コンパレータCNの比較結果が、第2のキャリア波形パターンCW21よりN相の信号レベルG2が小さい場合、−側相すなわちT相を選択し、スイッチング信号φSTNをONレベルにするとともにN相に接続される他のスイッチング信号φSRN、φSSNをOFFレベルにする。   Similarly, in the line voltage generation section TS12, the switch control unit 28 determines that the comparison result of the N-phase comparator CN is greater than the second carrier waveform pattern CW21 and the N-phase signal level G2 is + side phase, that is, R The phase is selected, the switching signal φSRN is turned on, and the other switching signals φSSN and φSTN connected to the N phase are turned off. On the other hand, when the comparison result of the N-phase comparator CN is lower than the second carrier waveform pattern CW21 in the line voltage generation section TS12, the switch control unit 28 sets the negative side phase, that is, the T phase. The switching signal φSTN is set to ON level, and other switching signals φSRN and φSSN connected to the N phase are set to OFF level.

さらに、スイッチ制御部28は、線間電圧発生区間TS13において、N相コンパレータCNの比較結果が、第2のキャリア波形パターンCW21よりN相の信号レベルG2が大きい場合、+側相すなわちR相を選択し、スイッチング信号φSRNをONレベルにするとともに、N相に接続される他のスイッチング信号φSSN、φSTNをOFFレベルにする。一方、スイッチ制御部28は、線間電圧発生区間TS13において、N相コンパレータCNの比較結果が、第2のキャリア波形パターンCW21よりN相の信号レベルG2が小さい場合、−側相すなわちS相を選択し、スイッチング信号φSSNをONレベルにするとともにN相に接続される他のスイッチング信号φSRN、φSTNをOFFレベルにする。   Further, in the line voltage generation section TS13, the switch control unit 28 sets the + side phase, that is, the R phase, when the comparison result of the N phase comparator CN indicates that the N phase signal level G2 is higher than the second carrier waveform pattern CW21. The switching signal φSRN is turned on and the other switching signals φSSN and φSTN connected to the N phase are turned off. On the other hand, when the comparison result of the N-phase comparator CN is lower than the second carrier waveform pattern CW21 in the line voltage generation section TS13, the switch control unit 28 sets the negative side phase, that is, the S phase. The switching signal φSSN is set to ON level, and other switching signals φSRN and φSTN connected to the N phase are set to OFF level.

なお、上述したスイッチ制御部28による、双方向スイッチSRP、SSP、STP、SRN、SSN、STNのスイッチングは、実際のスイッチング制御である。   Note that the switching of the bidirectional switches SRP, SSP, STP, SRN, SSN, and STN by the switch control unit 28 described above is actual switching control.

[PN線間電圧の平均直流電圧]
ここで、スイッチング信号φSRPのパルス幅は、R相パルスのパルス幅x(図5(b)参照)を、P相の信号レベルG1(信号レベルh)に比例して縮めたhxとなる。また、スイッチング信号φSSPのパルス幅は、S相パルスのパルス幅y(図5(b)参照)を、P相の信号レベルG1(信号レベルh)に比例して縮めたhyとなる。また、スイッチング信号φSTPのパルス幅は、T相パルスのパルス幅z(図5(b)参照)を、P相の信号レベルG1(信号レベルh)に比例して縮めたhzとなる。
[Average DC voltage of PN line voltage]
Here, the pulse width of the switching signal φSRP is hx obtained by reducing the pulse width x of the R-phase pulse (see FIG. 5B) in proportion to the P-phase signal level G1 (signal level h). Further, the pulse width of the switching signal φSSP is hy obtained by reducing the pulse width y of the S-phase pulse (see FIG. 5B) in proportion to the P-phase signal level G1 (signal level h). The pulse width of the switching signal φSTP is hz obtained by reducing the pulse width z of the T-phase pulse (see FIG. 5B) in proportion to the P-phase signal level G1 (signal level h).

また、各スイッチング信号φSRP、φSSP、φSTPは、択一的にONしているので、各スイッチング信号φSRP、φSSP、φSTPのパルス幅の期間では、それぞれ、R相電圧a、S相電圧b、T相電圧cが発生する。スイッチング周期Tの平均直流電圧Vaveは、それぞれの期間ごとに電圧を積算しそれぞれを加算してスイッチング周期Tで除して、次式(10)のように表すことができる。
スイッチング周期TのP相出力電圧の平均
={a(hx)+b(hy)+c(hz)}/T
=h(ax+by+cz)/T ・・・(10)
上記より、R相のパルス幅x=T|a|、S相のパルス幅y=T|b|、T相のパルス幅z=T|c|であるから、式(10)は次式(11)に変形できる。
スイッチング周期TのP相出力電圧の平均=h(a+b+c) ・・・(11)
さらに、交流理論から、a+b+c=3/2より、式(11)は次式(12)に変形できる。
スイッチング周期TのP相出力電圧の平均=h×3/2 ・・・(12)
In addition, since the switching signals φSRP, φSSP, and φSTP are alternatively turned on, the R phase voltage a, the S phase voltage b, and T are respectively applied during the period of the pulse width of each switching signal φSRP, φSSP, and φSTP. A phase voltage c is generated. The average DC voltage Vave of the switching period T can be expressed as the following expression (10) by accumulating the voltages for each period, adding them, and dividing by the switching period T.
Average of P-phase output voltage in switching period T = {a (hx) + b (hy) + c (hz)} / T
= H (ax + by + cz) / T (10)
From the above, since the R-phase pulse width x = T | a |, the S-phase pulse width y = T | b |, and the T-phase pulse width z = T | c | 11).
Average P-phase output voltage in switching period T = h (a 2 + b 2 + c 2 ) (11)
Furthermore, from AC theory, from a 2 + b 2 + c 2 = 3/2, equation (11) can be transformed into the following equation (12).
Average P-phase output voltage of switching period T = h × 3/2 (12)

同様にして、スイッチング信号φSRNのパルス幅は、R相パルスのパルス幅x(図5(b)参照)を、N相制御信号RWbの信号レベル−hに比例して縮めた−hxの絶対値となる。また、スイッチング信号φSSNのパルス幅は、S相パルスのパルス幅y(図5(b)参照)を、N相制御信号RWbの信号レベル−hに比例して縮めた−hyの絶対値となる。また、スイッチング信号φSTNのパルス幅は、T相パルスのパルス幅z(図5(b)参照)を、N相制御信号RWbの信号レベル−hに比例して縮めた−hzの絶対値となる。   Similarly, the pulse width of the switching signal φSRN is the absolute value of −hx obtained by reducing the pulse width x of the R-phase pulse (see FIG. 5B) in proportion to the signal level −h of the N-phase control signal RWb. It becomes. The pulse width of the switching signal φSSN is an absolute value of −hy obtained by reducing the pulse width y of the S-phase pulse (see FIG. 5B) in proportion to the signal level −h of the N-phase control signal RWb. . Further, the pulse width of the switching signal φSTN is an absolute value of −hz obtained by reducing the pulse width z of the T-phase pulse (see FIG. 5B) in proportion to the signal level −h of the N-phase control signal RWb. .

したがって、スイッチング周期TのN相出力電圧の平均は、次式(13)で表せる。
スイッチング周期TのN相出力電圧の平均
={a(−hx)+b(−hy)+c(−hz)}/T
=−h(ax+by+cz)/T ・・・(13)
上記より、R相のパルス幅x=T|a|、S相のパルス幅y=T|b|、T相のパルス幅z=T|c|であるから、式(13)は式(14)に変形できる。
スイッチング周期TのN相出力電圧の平均=−h(a+b+c)・・・(14)
さらに、交流理論から、a+b+c=3/2より、式(14)は次式(15)に変形できる。
スイッチング周期TのN相出力電圧の平均=−h×3/2 ・・・(15)
Therefore, the average of the N-phase output voltage in the switching period T can be expressed by the following equation (13).
Average of N-phase output voltage of switching period T = {a (−hx) + b (−hy) + c (−hz)} / T
= -H (ax + by + cz) / T (13)
From the above, since the R-phase pulse width x = T | a |, the S-phase pulse width y = T | b |, and the T-phase pulse width z = T | c | ).
Average N-phase output voltage of switching period T = −h (a 2 + b 2 + c 2 ) (14)
Furthermore, from AC theory, from a 2 + b 2 + c 2 = 3/2, equation (14) can be transformed into the following equation (15).
Average of N-phase output voltage of switching period T = −h × 3/2 (15)

この結果、スイッチング周期TのP相出力電圧の平均と、N相出力電圧の平均とは、ともに、信号レベルh、−hに比例したものとなる。なお、スイッチング周期T(t1〜t2)におけるPN線間電圧は、図5(h)に示すように、スイッチング信号φSRP、φSSP、φSTPからスイッチング信号φSRN、φSSN、φSTNを減算した信号パターンとなる。   As a result, the average of the P-phase output voltage and the average of the N-phase output voltage in the switching period T are both proportional to the signal levels h and -h. Note that the PN line voltage in the switching period T (t1 to t2) has a signal pattern obtained by subtracting the switching signals φSRN, φSSN, and φSTN from the switching signals φSRP, φSSP, and φSTP, as shown in FIG.

また、P相とN相との間のPN線間電圧の平均は、式(12)の値から式(15)の値を減算して、次式(16)で表せる。
PN線間電圧の平均直流電圧Vave=h×3/2−(−h×3/2)
=h×3 ・・・(16)
したがって、PN線間電圧の平均直流電圧Vaveは、信号レベルhに比例したものとなる。
The average of the PN line voltage between the P phase and the N phase can be expressed by the following equation (16) by subtracting the value of equation (15) from the value of equation (12).
Average DC voltage of PN line voltage Vave = h × 3/2 − (− h × 3/2)
= H x 3 (16)
Therefore, the average DC voltage Vave of the PN line voltage is proportional to the signal level h.

なお、図5に示すように、上述したスイッチング周期Tでは、P相の信号レベルG1が+hで、N相の信号レベルG2が−hであったが、N相の信号レベルG2の値を常に0に設定してもよい。   As shown in FIG. 5, in the switching cycle T described above, the P-phase signal level G1 is + h and the N-phase signal level G2 is -h. It may be set to 0.

[モードm2〜m6]
モードm2では、図6(e),(f)に示すように、第2のキャリア波形パターン発生部24が、仮想DC/DC変換処理に用いるべき第2のキャリア波形パターンCW2として、線間電圧発生区間TS21,TS22,TS23の順に立ち上がりの鋸歯状波、立ち下がりの鋸歯状波、立ち下がりの鋸歯状波を有する第2のキャリア波形パターンCW22を決定する。
[Modes m2 to m6]
In the mode m2, as shown in FIGS. 6 (e) and 6 (f), the second carrier waveform pattern generation unit 24 uses the line voltage as the second carrier waveform pattern CW2 to be used for the virtual DC / DC conversion processing. A second carrier waveform pattern CW22 having a rising sawtooth wave, a falling sawtooth wave, and a falling sawtooth wave is determined in the order of the generation sections TS21, TS22, and TS23.

モードm2では、モードm1と同様に、P相コンパレータCPは、図6(e)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW22とP相の信号レベルG1とを比較する。そして、スイッチ制御部28は、図6(g)に示すように、P相コンパレータCPの比較結果をもとに、P相に接続される双方向スイッチSRP、SSP、STPのスイッチングを制御する。また、N相コンパレータCNは、図6(f)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW22とN相の信号レベルG2とを比較する。そして、スイッチ制御部28は、図6(g)に示すように、N相コンパレータCNの比較結果をもとに、N相に接続される双方向スイッチSRN、SSN、STNのスイッチングを制御する。その結果、図6(h)に示すように、モードm2におけるPN線間電圧が生成される。また、各スイッチング周期TでのPN線間電圧の平均直流電圧Vaveは、信号レベルh、−hに比例したものとなる。さらに、上述したように、平均直流電圧VaveとPN相間電圧Vbとを大小関係をもとに、P相の電流方向及び電流値が決定される。例えば、信号レベルG1が0.5で信号レベルG2が−0.5のときの平均直流電圧VaveがPN相間電圧Vbと同じ値である場合、信号レベルG1を0.5より大きくし、信号レベルG2を−0.5よりも小さくすることによって、平均直流電圧VaveはPN相間電圧Vbを超える。そして、このときは、3相交流電源PS側から蓄電池LD側に電流が流れることになる。   In the mode m2, as in the mode m1, the P-phase comparator CP compares the second carrier waveform pattern CW22 with the P-phase signal level G1, as shown in FIG. 6 (e). Then, as shown in FIG. 6G, the switch control unit 28 controls switching of the bidirectional switches SRP, SSP, and STP connected to the P phase based on the comparison result of the P phase comparator CP. Further, as shown in FIG. 6F, the N-phase comparator CN compares the second carrier waveform pattern CW22 with the N-phase signal level G2. Then, as shown in FIG. 6G, the switch control unit 28 controls switching of the bidirectional switches SRN, SSN, and STN connected to the N phase based on the comparison result of the N phase comparator CN. As a result, as shown in FIG. 6H, a PN line voltage in the mode m2 is generated. In addition, the average DC voltage Vave of the PN line voltage in each switching period T is proportional to the signal levels h and -h. Furthermore, as described above, the current direction and the current value of the P phase are determined based on the magnitude relationship between the average DC voltage Vave and the PN phase voltage Vb. For example, when the average DC voltage Vave when the signal level G1 is 0.5 and the signal level G2 is −0.5 is the same value as the PN phase voltage Vb, the signal level G1 is set larger than 0.5, and the signal level By making G2 smaller than −0.5, the average DC voltage Vave exceeds the PN phase voltage Vb. At this time, a current flows from the three-phase AC power supply PS side to the storage battery LD side.

モードm3では、図7(e),(f)に示すように、第2のキャリア波形パターン発生部24が、仮想DC/DC変換処理に用いるべき第2のキャリア波形パターンCW2として、線間電圧発生区間TS31,TS32,TS33に順に立ち上がりの鋸歯状波、立ち上がりの鋸歯状波、立ち下がりの鋸歯状波を有する第2のキャリア波形パターンCW23を決定する。 In the mode m3, as shown in FIGS. 7E and 7F, the second carrier waveform pattern generation unit 24 uses the line voltage as the second carrier waveform pattern CW2 to be used for the virtual DC / DC conversion processing. A second carrier waveform pattern CW23 having a rising sawtooth wave, a rising sawtooth wave, and a falling sawtooth wave is sequentially determined in the generation sections TS31, TS32, and TS33.

モードm3では、モードm1と同様に、P相コンパレータCPは、図7(e)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW23とP相の信号レベルG1とを比較する。そして、スイッチ制御部28は、図7(g)に示すように、P相コンパレータCPの比較結果をもとに、P相に接続される双方向スイッチSRP、SSP、STPのスイッチングを制御する。また、N相コンパレータCNは、図7(f)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW23とN相の信号レベルG2とを比較する。そして、スイッチ制御部28は、図7(g)に示すように、N相コンパレータCNの比較結果をもとに、N相に接続される双方向スイッチSRN、SSN、STNのスイッチングを制御する。その結果、図7(h)に示すように、モードm3におけるPN線間電圧が生成される。また、各スイッチング周期TでのPN線間電圧の平均直流電圧Vaveは、信号レベルh、−hに比例したものとなる。さらに、上述したように、平均直流電圧VaveとPN相間電圧Vbとを大小関係をもとに、P相の電流方向及び電流値が決定される。   In the mode m3, as in the mode m1, the P-phase comparator CP compares the second carrier waveform pattern CW23 with the P-phase signal level G1, as shown in FIG. 7 (e). Then, as shown in FIG. 7G, the switch control unit 28 controls switching of the bidirectional switches SRP, SSP, and STP connected to the P phase based on the comparison result of the P phase comparator CP. Further, as shown in FIG. 7F, the N-phase comparator CN compares the second carrier waveform pattern CW23 and the N-phase signal level G2. Then, as illustrated in FIG. 7G, the switch control unit 28 controls switching of the bidirectional switches SRN, SSN, and STN connected to the N phase based on the comparison result of the N phase comparator CN. As a result, as shown in FIG. 7H, a PN line voltage in the mode m3 is generated. In addition, the average DC voltage Vave of the PN line voltage in each switching period T is proportional to the signal levels h and -h. Furthermore, as described above, the current direction and the current value of the P phase are determined based on the magnitude relationship between the average DC voltage Vave and the PN phase voltage Vb.

モードm4では、図8(e),(f)に示すように、第2のキャリア波形パターン発生部24が、仮想DC/DC変換処理に用いるべき第2のキャリア波形パターンCW2として、線間電圧発生区間TS41,TS42,TS43に順に立ち下がりの鋸歯状波、立ち上がりの鋸歯状波、立ち下がりの鋸歯状波を有する第2のキャリア波形パターンCW24を決定する。 In the mode m4, as shown in FIGS. 8E and 8F, the second carrier waveform pattern generation unit 24 uses the line voltage as the second carrier waveform pattern CW2 to be used for the virtual DC / DC conversion processing. A second carrier waveform pattern CW24 having a falling sawtooth wave, a rising sawtooth wave, and a falling sawtooth wave is sequentially determined in the generation sections TS41, TS42, and TS43.

モードm4では、モードm1と同様に、P相コンパレータCPは、図8(e)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW24とP相の信号レベルG1とを比較する。そして、スイッチ制御部28は、図8(g)に示すように、P相コンパレータCPの比較結果をもとに、P相に接続される双方向スイッチSRP、SSP、STPのスイッチングを制御する。また、N相コンパレータCNは、図8(f)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW24とN相の信号レベルG2とを比較する。そして、スイッチ制御部28は、図8(g)に示すように、N相コンパレータCNの比較結果をもとに、N相に接続される双方向スイッチSRN、SSN、STNのスイッチングを制御する。その結果、図8(h)に示すように、モードm4におけるPN線間電圧が生成される。また、各スイッチング周期TでのPN線間電圧の平均直流電圧Vaveは、信号レベルh、−hに比例したものとなる。さらに、上述したように、平均直流電圧VaveとPN相間電圧Vbとを大小関係をもとに、P相の電流方向及び電流値が決定される。   In the mode m4, as in the mode m1, the P-phase comparator CP compares the second carrier waveform pattern CW24 with the P-phase signal level G1, as shown in FIG. 8 (e). Then, as shown in FIG. 8G, the switch control unit 28 controls switching of the bidirectional switches SRP, SSP, and STP connected to the P phase based on the comparison result of the P phase comparator CP. Further, the N-phase comparator CN compares the second carrier waveform pattern CW24 with the N-phase signal level G2 as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 8G, the switch control unit 28 controls switching of the bidirectional switches SRN, SSN, and STN connected to the N phase based on the comparison result of the N phase comparator CN. As a result, as shown in FIG. 8H, a PN line voltage in the mode m4 is generated. In addition, the average DC voltage Vave of the PN line voltage in each switching period T is proportional to the signal levels h and -h. Furthermore, as described above, the current direction and the current value of the P phase are determined based on the magnitude relationship between the average DC voltage Vave and the PN phase voltage Vb.

モードm5では、図9(e),(f)に示すように、第2のキャリア波形パターン発生部24が、仮想DC/DC変換処理に用いるべき第2のキャリア波形パターンCW2として、線間電圧発生区間TS51,TS52,TS53に順に立ち下がりの鋸歯状波、立ち上がりの鋸歯状波、立ち上がりの鋸歯状波を有する第2のキャリア波形パターンCW25を決定する。 In the mode m5, as shown in FIGS. 9E and 9F, the second carrier waveform pattern generation unit 24 uses the line voltage as the second carrier waveform pattern CW2 to be used for the virtual DC / DC conversion processing. A second carrier waveform pattern CW25 having a falling sawtooth wave, a rising sawtooth wave, and a rising sawtooth wave is sequentially determined in the generation sections TS51, TS52, and TS53.

モードm5では、モードm1と同様に、P相コンパレータCPは、図9(e)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW25とP相の信号レベルG1とを比較する。そして、スイッチ制御部28は、図9(g)に示すように、P相コンパレータCPの比較結果をもとに、P相に接続される双方向スイッチSRP、SSP、STPのスイッチングを制御する。また、N相コンパレータCNは、図9(f)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW25とN相の信号レベルGとを比較する。そして、スイッチ制御部28は、図9(g)に示すように、N相コンパレータCNの比較結果をもとに、N相に接続される双方向スイッチSRN、SSN、STNのスイッチングを制御する。その結果、図9(h)に示すように、モードm5におけるPN線間電圧が生成される。また、各スイッチング周期TでのPN線間電圧の平均直流電圧Vaveは、信号レベルh、−hに比例したものとなる。さらに、上述したように、平均直流電圧VaveとPN相間電圧Vbとを大小関係をもとに、P相の電流方向及び電流値が決定される。   In the mode m5, as in the mode m1, the P-phase comparator CP compares the second carrier waveform pattern CW25 with the P-phase signal level G1, as shown in FIG. 9 (e). Then, as shown in FIG. 9G, the switch control unit 28 controls switching of the bidirectional switches SRP, SSP, and STP connected to the P phase based on the comparison result of the P phase comparator CP. The N-phase comparator CN compares the second carrier waveform pattern CW25 with the N-phase signal level G as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 9G, the switch control unit 28 controls switching of the bidirectional switches SRN, SSN, and STN connected to the N phase based on the comparison result of the N phase comparator CN. As a result, as shown in FIG. 9H, the PN line voltage in the mode m5 is generated. In addition, the average DC voltage Vave of the PN line voltage in each switching period T is proportional to the signal levels h and -h. Furthermore, as described above, the current direction and the current value of the P phase are determined based on the magnitude relationship between the average DC voltage Vave and the PN phase voltage Vb.

モードm6では、図10(e),(f)に示すように、第2のキャリア波形パターン発生部24が、仮想DC/DC変換処理に用いるべき第2のキャリア波形パターンCW2として、線間電圧発生区間TS61,TS62,TS63に順に立ち下がりの鋸歯状波、立ち下がりの鋸歯状波、立ち上がりの鋸歯状波を有する第2のキャリア波形パターンCW26を決定する。 In the mode m6, as shown in FIGS. 10E and 10F, the second carrier waveform pattern generation unit 24 uses the line voltage as the second carrier waveform pattern CW2 to be used for the virtual DC / DC conversion processing. A second carrier waveform pattern CW26 having a falling sawtooth wave, a falling sawtooth wave, and a rising sawtooth wave is sequentially determined in the generation sections TS61, TS62, and TS63.

モードm6では、モードm1と同様に、P相コンパレータCPは、図10(e)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW26とP相の信号レベルG1とを比較する。そして、スイッチ制御部28は、図10(g)に示すように、P相コンパレータCPの比較結果をもとに、P相に接続される双方向スイッチSRP、SSP、STPのスイッチングを制御する。また、N相コンパレータCNは、図10(f)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW26とN相の信号レベルG2とを比較する。そして、スイッチ制御部28は、図10(g)に示すように、N相コンパレータCNの比較結果をもとに、N相に接続される双方向スイッチSRN、SSN、STNのスイッチングを制御する。その結果、図10(h)に示すように、モードm6におけるPN線間電圧が生成される。また、各スイッチング周期TでのPN線間電圧の平均直流電圧Vaveは、信号レベルh、−hに比例したものとなる。さらに、上述したように、平均直流電圧VaveとPN相間電圧Vbとを大小関係をもとに、P相の電流方向及び電流値が決定される。   In the mode m6, as in the mode m1, the P-phase comparator CP compares the second carrier waveform pattern CW26 with the P-phase signal level G1, as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 10G, the switch control unit 28 controls switching of the bidirectional switches SRP, SSP, and STP connected to the P phase based on the comparison result of the P phase comparator CP. Further, as shown in FIG. 10F, the N-phase comparator CN compares the second carrier waveform pattern CW26 with the N-phase signal level G2. Then, as shown in FIG. 10G, the switch control unit 28 controls switching of the bidirectional switches SRN, SSN, and STN connected to the N phase based on the comparison result of the N phase comparator CN. As a result, as shown in FIG. 10H, the PN line voltage in the mode m6 is generated. In addition, the average DC voltage Vave of the PN line voltage in each switching period T is proportional to the signal levels h and -h. Furthermore, as described above, the current direction and the current value of the P phase are determined based on the magnitude relationship between the average DC voltage Vave and the PN phase voltage Vb.

この結果、直流/交流系統連系装置1は、図3に示すように、電流設定部50が指示する電流設定値(電流方向F/Bと電流値A)となるように、信号レベルG1,G2の値が調整され、平均直流電圧VaveとPN相間電圧Vbとの大小関係をもとに、P相の電流方向及び電流値が制御される。すなわち、電流方向Fとなる場合には、電力量Aで、3相交流電力が蓄電池LD側に供給され、電流方向Bとなる場合には、電力量Aで、蓄電池LDの直流電力が3相交流電源PS側に供給される。   As a result, as shown in FIG. 3, the DC / AC grid interconnection device 1 has the signal levels G1, G1 so that the current setting values (current direction F / B and current value A) indicated by the current setting unit 50 are obtained. The value of G2 is adjusted, and the current direction and current value of the P phase are controlled based on the magnitude relationship between the average DC voltage Vave and the PN phase voltage Vb. That is, when the current direction is F, three-phase AC power is supplied to the storage battery LD side with the power amount A, and when the current direction B is, the DC power of the storage battery LD is three-phase with the power amount A. Supplied to the AC power supply PS side.

なお、図1に示した電流検出部51は、電流方向のみをスイッチ制御部28に入力する。制御部20は、電流方向に対応したスイッチング順序とする必要があるからである。   1 inputs only the current direction into the switch control unit 28. This is because the control unit 20 needs to have a switching order corresponding to the current direction.

また、上述した実施の形態では、スイッチング信号φSRP、φSSP、φSTPは、第2のキャリア波形パターンCW2によって変調されるが、この変調によって、R相、S相、T相に対するスイッチングが順次、R相→S相→T相→R相…のように所定順序で重複せずに、整然とつながるように変調されるため、転流の失敗を抑制できる。また、スイッチング信号φSRN、φSSN、φSTNのスイッチングも同様に整然とつながるように変調されるため、転流の失敗を抑制することができる。   In the above-described embodiment, the switching signals φSRP, φSSP, and φSTP are modulated by the second carrier waveform pattern CW2. By this modulation, switching for the R phase, the S phase, and the T phase is sequentially performed in the R phase. → S phase → T phase → R phase, etc. Since the modulation is performed so as to be connected in an orderly manner without overlapping in a predetermined order, the commutation failure can be suppressed. In addition, switching of the switching signals φSRN, φSSN, and φSTN is similarly modulated in an orderly manner, so that commutation failures can be suppressed.

また、スイッチング信号φSRP、φSSP、φSTP、φSRN、φSSN、φSTNのパルス幅は、双方向スイッチ群SWのスイッチング周波数限界の周期よりも大きいことが好ましい。これにより、パルス幅が双方向スイッチ群SWのスイッチング時間限界より長く確保されるため、転流の失敗を抑制できる。   The pulse widths of the switching signals φSRP, φSSP, φSTP, φSRN, φSSN, and φSTN are preferably larger than the cycle of the switching frequency limit of the bidirectional switch group SW. Thereby, since the pulse width is ensured longer than the switching time limit of the bidirectional switch group SW, the commutation failure can be suppressed.

(スイッチング回数の抑制)
ここで、スイッチング周期T内における双方向スイッチ群SWのスイッチング回数の抑制について説明する。仮想DC/DC変換処理では、1つのキャリア波形パターンの間(スイッチング周期T)に入力側の3種類のパルス(R相パルス、S相パルス、T相パルス)を3種類の線間電圧発生区間φTSごとに出力側の各相(P相、N相)に変調することになる。
(Suppression of switching frequency)
Here, suppression of the switching frequency of the bidirectional switch group SW within the switching period T will be described. In the virtual DC / DC conversion processing, three types of input-side pulses (R-phase pulse, S-phase pulse, and T-phase pulse) are divided into three types of line voltage generation intervals between one carrier waveform pattern (switching period T). Each φTS modulates to each phase (P phase, N phase) on the output side.

仮に、1つのキャリア波形パターンを3種類の線間電圧発生区間φTSごとに同様の三角波で構成する場合、双方向スイッチSRP〜STNについてスイッチング周期Tごとに3回のスイッチング回数が必要となる。   If one carrier waveform pattern is configured with the same triangular wave for each of the three types of line voltage generation sections φTS, three switching times are required for each switching period T for the bidirectional switches SRP to STN.

これに対し、本実施の形態では、図5〜図10に示すように、それぞれの入力電圧相の選択(+側相、−側相)をみるとR相、S相、T相が、1つのキャリア波形パターンについて重なりを持ちながら現れる。すなわち、図5〜図10の(e)、(f)に示す複数の第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26のそれぞれは、複数の線間電圧発生区間のうち連続する2つの区間に跨って山型にレベルが変化するパターンを有する。なお、各モードm1〜m6は、複数のスイッチング周期Tを含む。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIGS. 5 to 10, when the selection of each input voltage phase (+ side phase, − side phase) is viewed, the R phase, S phase, and T phase are 1 Two carrier waveform patterns appear overlapping. That is, each of the plurality of second carrier waveform patterns CW21 to CW26 shown in (e) and (f) of FIG. 5 to FIG. 10 is a mountain spanning two consecutive sections among the plurality of line voltage generation sections. The pattern has a pattern whose level changes. Each mode m1 to m6 includes a plurality of switching periods T.

例えば、図5(e)、(f)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW21は、線間電圧発生区間TS11、TS12に跨って上側に山型にレベルが変化するパターンを有し、線間電圧発生区間TS12、TS13に跨って下側に山型にレベルが変化するパターンを有する。   For example, as shown in FIGS. 5E and 5F, the second carrier waveform pattern CW21 has a pattern in which the level changes in a mountain shape on the upper side across the line voltage generation sections TS11 and TS12. It has a pattern in which the level changes in a mountain shape on the lower side across the line voltage generation sections TS12 and TS13.

また、図6(e)、(f)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW22は、線間電圧発生区間TS21、TS22に跨って上側に山型にレベルが変化するパターンを有し、線間電圧発生区間TS23、TS21に跨って下側に山型にレベルが変化するパターンを有する。   Further, as shown in FIGS. 6E and 6F, the second carrier waveform pattern CW22 has a pattern in which the level changes in a mountain shape on the upper side across the line voltage generation sections TS21 and TS22. It has a pattern in which the level changes in a mountain shape on the lower side across the line voltage generation sections TS23 and TS21.

また、図7(e)、(f)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW23は、線間電圧発生区間TS32、TS33に跨って上側に山型にレベルが変化するパターンを有し、線間電圧発生区間TS33、TS31に跨って下側に山型にレベルが変化するパターンを有する。   Further, as shown in FIGS. 7E and 7F, the second carrier waveform pattern CW23 has a pattern in which the level changes in a mountain shape on the upper side across the line voltage generation sections TS32 and TS33, It has a pattern in which the level changes in a mountain shape on the lower side across the line voltage generation sections TS33 and TS31.

また、図8(e)、(f)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW24は、線間電圧発生区間TS42、TS43に跨って上側に山型にレベルが変化するパターンを有し、線間電圧発生区間TS41、区間TS42に跨って下側に山型にレベルが変化するパターンを有する。   Further, as shown in FIGS. 8E and 8F, the second carrier waveform pattern CW24 has a pattern in which the level changes in a mountain shape on the upper side across the line voltage generation sections TS42 and TS43, It has a pattern in which the level changes in a mountain shape on the lower side across the line voltage generation section TS41 and section TS42.

また、図9(e)、(f)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW25は、線間電圧発生区間TS53、TS51に跨って上側に山型にレベルが変化するパターンを有し、線間電圧発生区間TS51、TS52に跨って下側に山型にレベルが変化するパターンを有する。   Further, as shown in FIGS. 9E and 9F, the second carrier waveform pattern CW25 has a pattern in which the level changes in a mountain shape on the upper side across the line voltage generation sections TS53 and TS51. It has a pattern in which the level changes in a mountain shape on the lower side across the line voltage generation sections TS51 and TS52.

また、図10(e)、(f)に示すように、第2のキャリア波形パターンCW26は、線間電圧発生区間TS63、TS61に跨って上側に山型にレベルが変化するパターンを有し、線間電圧発生区間TS62、TS63に跨って下側に山型にレベルが変化するパターンを有する。   As shown in FIGS. 10E and 10F, the second carrier waveform pattern CW26 has a pattern in which the level changes in a mountain shape on the upper side across the line voltage generation sections TS63 and TS61. It has a pattern in which the level changes in a mountain shape on the lower side across the line voltage generation sections TS62 and TS63.

より具体的には、各第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26は、複数の線間電圧発生区間のそれぞれにおける2つの電圧相のうち電圧値の大きい電圧相を+側相とし電圧値の小さい電圧相を−側相とするとき、線間電圧発生区間が切り換わる際に+側相または−側相に共通する相がある場合、切り換わる2つの線間電圧発生区間に跨って山型にレベルが連続するパターンを有し、線間電圧発生区間が切り換わる際に+側相と−側相との間で反転する相がある場合、切り換わる2つの線間電圧発生区間の境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有する。   More specifically, each of the second carrier waveform patterns CW21 to CW26 is a voltage having a small voltage value with a voltage phase having a large voltage value as a + side phase of two voltage phases in each of the plurality of line voltage generation sections. When the phase is set to the-side phase, if there is a phase common to the + side phase or the-side phase when the line voltage generation section is switched, the level is mountain-shaped across the two line voltage generation sections to be switched Has a continuous pattern, and when there is a phase that reverses between the + side phase and the − side phase when the line voltage generation section switches, it is serrated at the boundary between the two line voltage generation sections that switch Have a pattern whose level changes.

例えば、第2のキャリア波形パターンCW21は、線間電圧発生区間TS11、TS12について−側相に共通するT相があるので、線間電圧発生区間TS11、TS12に跨って上側に山型にレベルが変化するパターンを有する。第2のキャリア波形パターンCW21は、線間電圧発生区間TS12、TS13について+側相に共通するR相があるので、線間電圧発生区間TS12、TS13に跨って下側に山型にレベルが変化するパターンを有する。第2のキャリア波形パターンCW21は、線間電圧発生区間TS13、TS11について+側相と−側相との間で反転するS相があるので、線間電圧発生区間TS13、TS11の境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有する。   For example, since the second carrier waveform pattern CW21 has a T phase common to the -side phase for the line voltage generation sections TS11 and TS12, the level is mountain-shaped on the upper side across the line voltage generation sections TS11 and TS12. It has a changing pattern. Since the second carrier waveform pattern CW21 has an R phase common to the + side phase for the line voltage generation sections TS12 and TS13, the level changes in a mountain shape on the lower side across the line voltage generation sections TS12 and TS13. Pattern. Since the second carrier waveform pattern CW21 has an S phase that is inverted between the + side phase and the − side phase for the line voltage generation sections TS13 and TS11, the second carrier waveform pattern CW21 has a sawtooth shape at the boundary between the line voltage generation sections TS13 and TS11. Have a pattern whose level changes.

また、第2のキャリア波形パターンCW22は、線間電圧発生区間TS21、TS22について−側相に共通するT相があるので、線間電圧発生区間TS21、TS22に跨って上側に山型にレベルが変化するパターンを有する。第2のキャリア波形パターンCW22は、線間電圧発生区間TS22、TS23について+側相と−側相との間で反転するR相があるので、線間電圧発生区間TS22、TS23の境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有する。第2のキャリア波形パターンCW22は、線間電圧発生区間TS23、TS21について+側相に共通するS相があるので、線間電圧発生区間TS23、TS21に跨って下側に山型にレベルが変化するパターンを有する。   In addition, since the second carrier waveform pattern CW22 has a T-phase common to the -side phase with respect to the line voltage generation sections TS21 and TS22, the level is mountain-shaped on the upper side across the line voltage generation sections TS21 and TS22. It has a changing pattern. Since the second carrier waveform pattern CW22 has an R phase that is inverted between the + side phase and the − side phase with respect to the line voltage generation sections TS22 and TS23, the second carrier waveform pattern CW22 is serrated at the boundary between the line voltage generation sections TS22 and TS23. Have a pattern whose level changes. Since the second carrier waveform pattern CW22 has an S phase common to the + side phase for the line voltage generation sections TS23 and TS21, the level changes in a mountain shape on the lower side across the line voltage generation sections TS23 and TS21. Pattern.

また、第2のキャリア波形パターンCW23は、線間電圧発生区間TS31、TS32について+側相と−側相との間で反転するT相があるので、線間電圧発生区間TS31、TS32の境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有する。第2のキャリア波形パターンCW23は、線間電圧発生区間TS32、TS33について−側相に共通するR相があるので、線間電圧発生区間TS32、TS33に跨って上側に山型にレベルが変化するパターンを有する。第2のキャリア波形パターンCW23は、線間電圧発生区間TS33、TS31について+側相に共通するS相があるので、線間電圧発生区間TS33、TS31に跨って下側に山型にレベルが変化するパターンを有する。   Further, since the second carrier waveform pattern CW23 has a T phase that is inverted between the + side phase and the − side phase for the line voltage generation sections TS31 and TS32, at the boundary between the line voltage generation sections TS31 and TS32. It has a pattern whose level changes like a sawtooth. Since the second carrier waveform pattern CW23 has an R phase common to the -side phase with respect to the line voltage generation sections TS32 and TS33, the level changes in a mountain shape on the upper side across the line voltage generation sections TS32 and TS33. Has a pattern. Since the second carrier waveform pattern CW23 has an S phase common to the + side phase for the line voltage generation sections TS33 and TS31, the level changes in a mountain shape on the lower side across the line voltage generation sections TS33 and TS31. Pattern.

また、第2のキャリア波形パターンCW24は、線間電圧発生区間TS41、TS42について+側相に共通するT相があるので、線間電圧発生区間TS41、TS42に跨って下側に山型にレベルが変化するパターンを有する。第2のキャリア波形パターンCW24は、線間電圧発生区間TS42、TS43について−側相に共通するR相があるので、線間電圧発生区間TS42、TS43に跨って上側に山型にレベルが変化するパターンを有する。第2のキャリア波形パターンCW24は、線間電圧発生区間TS43、TS41について+側相と−側相との間で反転するS相があるので、線間電圧発生区間TS43、TS41の境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有する。   In addition, since the second carrier waveform pattern CW24 has a T phase common to the + side phase for the line voltage generation sections TS41 and TS42, the second carrier waveform pattern CW24 has a mountain-shaped level on the lower side across the line voltage generation sections TS41 and TS42. Has a changing pattern. Since the second carrier waveform pattern CW24 has an R phase common to the -side phase for the line voltage generation sections TS42 and TS43, the level changes in a mountain shape on the upper side across the line voltage generation sections TS42 and TS43. Has a pattern. Since the second carrier waveform pattern CW24 has an S phase that is inverted between the + side phase and the − side phase for the line voltage generation sections TS43 and TS41, the second carrier waveform pattern CW24 has a sawtooth shape at the boundary between the line voltage generation sections TS43 and TS41. Have a pattern whose level changes.

また、第2のキャリア波形パターンCW25は、線間電圧発生区間TS51、TS52について+側相に共通するT相があるので、線間電圧発生区間TS51、TS52に跨って下側に山型にレベルが変化するパターンを有する。第2のキャリア波形パターンCW25は、線間電圧発生区間TS52、TS53について+側相と−側相との間で反転するR相があるので、線間電圧発生区間TS52、TS53の境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有する。第2のキャリア波形パターンCW25は、線間電圧発生区間TS53、TS51について−側相に共通するS相があるので、線間電圧発生区間TS53、TS51に跨って上側に山型にレベルが変化するパターンを有する。   In addition, since the second carrier waveform pattern CW25 has a T phase common to the + side phase for the line voltage generation sections TS51 and TS52, the second carrier waveform pattern CW25 has a mountain-shaped level on the lower side across the line voltage generation sections TS51 and TS52. Has a changing pattern. Since the second carrier waveform pattern CW25 has an R phase that is inverted between the + side phase and the − side phase for the line voltage generation sections TS52 and TS53, the second carrier waveform pattern CW25 has a sawtooth shape at the boundary between the line voltage generation sections TS52 and TS53. Have a pattern whose level changes. In the second carrier waveform pattern CW25, there is an S phase common to the -side phase with respect to the line voltage generation sections TS53 and TS51. Therefore, the level changes in a mountain shape on the upper side across the line voltage generation sections TS53 and TS51. Has a pattern.

また、第2のキャリア波形パターンCW26は、線間電圧発生区間TS61、TS62について+側相と−側相との間で反転するT相があるので、線間電圧発生区間TS61、TS62の境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有する。第2のキャリア波形パターンCW26は、線間電圧発生区間TS62、TS63について+側相に共通するR相があるので、線間電圧発生区間TS62、TS63に跨って下側に山型にレベルが変化するパターンを有する。第2のキャリア波形パターンCW26は、線間電圧発生区間TS63、TS61について−側相に共通するS相があるので、線間電圧発生区間TS63、TS61に跨って上側に山型にレベルが変化するパターンを有する。   In addition, since the second carrier waveform pattern CW26 has a T phase that is inverted between the + side phase and the − side phase for the line voltage generation sections TS61 and TS62, at the boundary between the line voltage generation sections TS61 and TS62. It has a pattern whose level changes like a sawtooth. Since the second carrier waveform pattern CW26 has an R phase common to the + side phase for the line voltage generation sections TS62 and TS63, the level changes in a mountain shape on the lower side across the line voltage generation sections TS62 and TS63. Pattern. Since the second carrier waveform pattern CW26 has the S phase common to the -side phase for the line voltage generation sections TS63 and TS61, the level changes in a mountain shape on the upper side across the line voltage generation sections TS63 and TS61. Has a pattern.

さらに、各第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26は、複数の線間電圧発生区間のそれぞれにおける2つの電圧相のうちレベルの大きい電圧相を+側相としレベルの小さい電圧相を−側相とするとき、モードが切り換わる際に+側相または−側相に共通する相がある場合、切り換わる2つのモードに跨って山型にレベルが連続するパターンを有し、モードが切り換わる際に+側相と−側相との間で反転する相がある場合、切り換わる2つのモードの境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有する。   Further, each of the second carrier waveform patterns CW21 to CW26 includes a voltage phase having a high level as a + side phase and a voltage phase having a low level as a − side phase among two voltage phases in each of the plurality of line voltage generation sections. When there is a phase that is common to the + side phase or the − side phase when the mode is switched, it has a pattern in which the levels are continuous in a mountain shape across the two modes that are switched, and when the mode is switched When there is a phase that is inverted between the + side phase and the − side phase, it has a pattern in which the level changes in a sawtooth shape at the boundary between the two modes to be switched.

例えば、モードm1からモードm2に切り換わる際に、線間電圧発生区間TS13、TS21について+側相と−側相との間で反転するS相があるので、線間電圧発生区間TS13、TS21の境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有する。   For example, when the mode m1 is switched to the mode m2, there is an S phase that is inverted between the + side phase and the − side phase for the line voltage generation sections TS13 and TS21, and therefore the line voltage generation sections TS13 and TS21 It has a pattern whose level changes in a sawtooth shape at the boundary.

また、モードm2からモードm3に切り換わる際に、線間電圧発生区間TS23、TS31について+側相に共通するS相があるので、線間電圧発生区間TS23、TS31に跨って下側に山型にレベルが変化するパターンを有する。   Further, when the mode m2 is switched to the mode m3, since there is an S phase common to the + side phase for the line voltage generation sections TS23 and TS31, a mountain shape is formed on the lower side across the line voltage generation sections TS23 and TS31. Have a pattern whose level changes.

また、モードm3からモードm4に切り換わる際に、線間電圧発生区間TS33、TS41について+側相と−側相との間で反転するS相があるので、線間電圧発生区間TS33、TS41の境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有する。   Further, when the mode m3 is switched to the mode m4, there is an S phase that is inverted between the + side phase and the − side phase for the line voltage generation sections TS33 and TS41, so that the line voltage generation sections TS33 and TS41 It has a pattern whose level changes in a sawtooth shape at the boundary.

また、モードm4からモードm5に切り換わる際に、線間電圧発生区間TS43、TS51について+側相と−側相との間で反転するS相があるので、線間電圧発生区間TS43、TS51の境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有する。   Further, when the mode m4 is switched to the mode m5, there is an S phase that is inverted between the + side phase and the − side phase for the line voltage generation sections TS43 and TS51, so that the line voltage generation sections TS43 and TS51 It has a pattern whose level changes in a sawtooth shape at the boundary.

また、モードm5からモードm6に切り換わる際に、線間電圧発生区間TS53、TS61について−側相に共通するS相があるので、線間電圧発生区間TS53、TS61に跨って上側に山型にレベルが変化するパターンを有する。   In addition, when switching from mode m5 to mode m6, there is an S phase common to the -side phase for the line voltage generation sections TS53 and TS61, so that a mountain shape is formed on the upper side across the line voltage generation sections TS53 and TS61. It has a pattern whose level changes.

このように、立ち上がりと立ち下がりの鋸歯状波を組み合わせて1つのキャリア波形パターン(第2のキャリア波形パターンCW2)を構成することで、各スイッチング周期Tにおける各相の選択が1回になるようにすることができる。すなわち、最大電圧相は、必ず+側相であり、最小電圧相は、必ず−側相である。中間電圧相は、最大電圧相に対しては、−側相となり、最小電圧相に対しては、+側相になる。+側相は、第2の制御信号(例えば、P相制御信号RWa)が第2のキャリア波形パターンCW2より大きくなる期間を選択し、−側相は、第2の制御信号(例えば、P相制御信号RWa)が第2のキャリア波形パターンCW2より小さくなる期間を選択するようにする。この場合、下側に山型になるように立ち下がりの鋸歯状波と立ち上がりの鋸歯状波とを連続させると最大電圧相の選択は1回で済む。また、上側に山型になるように立ち上がりの鋸歯状波と立ち下がりの鋸歯状波とを連続させると最小電圧相の選択は1回で済む。これにより、各モード内において、各双方向スイッチSRP〜STNについてスイッチング周期Tごとに1回のスイッチング回数を実現できる。また、モードが切り換わる際においても、実質的に、各双方向スイッチSRP〜STNについてスイッチング周期Tごとに1回のスイッチング回数を実現できる。言い換えると、各モード内とモード間の切り換わりとで、同様の制御を実現できるので、切り替わりに伴う断続により発生する出力電圧の揺らぎ(デッドタイム等による揺らぎ)を低減でき、切り替わり目のショックも低減できる。   In this way, by combining the rising and falling sawtooth waves to form one carrier waveform pattern (second carrier waveform pattern CW2), each phase is selected once in each switching period T. Can be. That is, the maximum voltage phase is always the + side phase, and the minimum voltage phase is always the-side phase. The intermediate voltage phase is a negative side phase for the maximum voltage phase and a positive side phase for the minimum voltage phase. The + side phase selects a period during which the second control signal (eg, P phase control signal RWa) is larger than the second carrier waveform pattern CW2, and the − side phase is the second control signal (eg, P phase). A period in which the control signal RWa) is smaller than the second carrier waveform pattern CW2 is selected. In this case, if the falling sawtooth wave and the rising sawtooth wave are made continuous so as to form a mountain shape on the lower side, the maximum voltage phase can be selected only once. Further, if the rising sawtooth wave and the falling sawtooth wave are made continuous so as to form a mountain shape on the upper side, the minimum voltage phase can be selected only once. Thereby, in each mode, it is possible to realize one switching frequency for each switching period T for each bidirectional switch SRP to STN. Further, even when the mode is switched, substantially one switching frequency can be realized for each switching period T for each of the bidirectional switches SRP to STN. In other words, the same control can be realized by switching within each mode and switching between modes, so that fluctuations in output voltage (fluctuation due to dead time, etc.) caused by intermittent switching can be reduced, and the shock at the time of switching Can be reduced.

また、複数の線間電圧発生区間に跨って各双方向スイッチSRP〜STPのスイッチング信号φSRP〜φSTPをONレベルに維持できるので、図5〜図10の(g)に示すように、双方向スイッチSRP〜STPのスイッチング信号φSRP〜φSTPのパルス幅を広く確保できる。なお、双方向スイッチSRN〜STNのスイッチング信号φSRN〜φSTNについても同様である。すなわち、パルス幅を低負荷時でもデッドタイムに比べて大きく確保できるので、低負荷時における波形の歪率を高負荷時と同等程度に抑制できる。   Further, since the switching signals φSRP to φSTP of the bidirectional switches SRP to STP can be maintained at the ON level across a plurality of line voltage generation sections, as shown in FIG. A wide pulse width of the switching signals φSRP to φSTP of SRP to STP can be secured. The same applies to the switching signals φSRN to φSTN of the bidirectional switches SRN to STN. That is, since the pulse width can be ensured larger than the dead time even at low load, the distortion rate of the waveform at low load can be suppressed to the same level as at high load.

なお、上述した実施の形態における仮想AC/DC変換処理では、各スイッチング周期Tの出力電圧の平均は常に一定である。また、直流電流は、入力電圧の比で入力電流に分配される。さらに、出力電力が一定の時、この入力電流は、3相交流波形(例えば、正弦波)となる。   In the virtual AC / DC conversion processing in the above-described embodiment, the average of the output voltage in each switching period T is always constant. Further, the direct current is distributed to the input current in a ratio of the input voltage. Further, when the output power is constant, this input current becomes a three-phase AC waveform (for example, a sine wave).

すなわち、
1)仮想AC/DC変換処理における入力電流は、仮想DC/DC変換処理による出力電力が一定である時、3相交流波形(例えば、正弦波)とすることができる。通常、短時間(0.1秒程度)では、電力は一定である。
2)仮想DC/DC変換処理による出力電圧は、変調信号(第2の制御信号)と同様な信号で得ることができる。
That is,
1) The input current in the virtual AC / DC conversion process can be a three-phase AC waveform (for example, a sine wave) when the output power by the virtual DC / DC conversion process is constant. Usually, the power is constant for a short time (about 0.1 second).
2) The output voltage obtained by the virtual DC / DC conversion process can be obtained as a signal similar to the modulation signal (second control signal).

(実験結果)
図11は、電流方向F、すなわち3相交流電源PS側から蓄電池LD側に電力を供給する場合における各部の電流及び電圧の変化を示すタイミングチャートである。図11(a)は、R相の電圧VRを示している。系統相電圧は、実効値で115Vである。電流IRは、R相の電流IRを示している。図11(c)に示した平均直流電圧Vaveは、上述したように、例えば図5(h)に示したスイッチング周期Tの平均電圧である。この平均直流電圧Vaveは実質、85Vの直流電圧に相当しており、図11(e)に示した蓄電池LD側のPN相間電圧Vb(=80V)に比して大きくなっている。そして、図11(d)に示すように、蓄電池LD側に流れる電流Ibは、25Aである。
(Experimental result)
FIG. 11 is a timing chart showing changes in current and voltage of each part in the current direction F, that is, when power is supplied from the three-phase AC power supply PS side to the storage battery LD side. FIG. 11A shows the R-phase voltage VR. The system phase voltage is 115V in effective value. The current IR indicates the R-phase current IR. As described above, the average DC voltage Vave shown in FIG. 11C is an average voltage of the switching period T shown in FIG. 5H, for example. This average DC voltage Vave substantially corresponds to a DC voltage of 85 V, and is larger than the PN phase voltage Vb (= 80 V) on the storage battery LD side shown in FIG. And as shown in FIG.11 (d), the electric current Ib which flows into the storage battery LD side is 25A.

一方、図12は、電流方向B、すなわち蓄電池LD側から3相交流電源PS側に電力を供給する場合における各部の電流及び電圧の変化を示すタイミングチャートである。図12(a)は、R相の電圧VRを示している。系統相電圧は、115Vである。電流IRは、R相の電流IRを示している。図12(c)に示した平均直流電圧Vaveは、上述したように、例えば図5(h)に示したスイッチング周期Tの平均電圧である。この平均直流電圧Vaveは実質、75Vの直流電圧に相当しており、図12(e)に示した蓄電池LD側のPN相間電圧Vb(=80V)に比して小さくなっている。そして、図12(d)に示すように、蓄電池LD側から3相交流電源PS側に流れる電流Ibは、電流方向を加味して−25Aとなっている。なお、電流IRは、電圧VRに対して位相がずれており、負の電力となっている。   On the other hand, FIG. 12 is a timing chart showing changes in the current and voltage of each part in the current direction B, that is, when power is supplied from the storage battery LD side to the three-phase AC power supply PS side. FIG. 12A shows the R-phase voltage VR. The system phase voltage is 115V. The current IR indicates the R-phase current IR. As described above, the average DC voltage Vave shown in FIG. 12C is, for example, the average voltage of the switching period T shown in FIG. This average DC voltage Vave substantially corresponds to a DC voltage of 75 V, and is smaller than the PN phase voltage Vb (= 80 V) on the storage battery LD side shown in FIG. And as shown in FIG.12 (d), the electric current Ib which flows into the three-phase alternating current power supply PS side from the storage battery LD side is -25A in consideration of an electric current direction. The current IR is out of phase with respect to the voltage VR and is negative power.

この実施の形態では、蓄電池LD側の直流電圧を系統電圧以上に上げなくてもDC/AC変換が可能となるので、昇圧チョッパが不要となる。また、上述した実施の形態では、従来、3相交流電力側の各相に3つのリアクトルを設けていたが、入出力3相交流は正弦波となるため、この3つのリアクトルは不要となり、蓄電池LD側に配置した1つのリアクトル30を設けるのみでよい。さらに、上述した実施の形態では、蓄電池LDに対する充放電は、PN相間電圧Vbと平均直流電圧Vaveとの大きさを設定制御するのみで容易に行うことができる。   In this embodiment, the DC / AC conversion can be performed without increasing the DC voltage on the storage battery LD side above the system voltage, so that a boost chopper is not required. In the above-described embodiment, three reactors are conventionally provided for each phase on the three-phase AC power side. However, since the input / output three-phase AC is a sine wave, these three reactors are not required, and the storage battery It is only necessary to provide one reactor 30 arranged on the LD side. Further, in the above-described embodiment, charging / discharging of the storage battery LD can be easily performed only by setting and controlling the magnitudes of the PN interphase voltage Vb and the average DC voltage Vave.

また、上述した実施の形態では、制御部20は、入力された3相交流電力に対して、入力された3相交流電力における各相の電圧の大小関係に応じて区分された複数のモードm1〜m6に応じて異なる仮想AC/DC変換処理を行い、仮想AC/DC変換処理が行われた電力に対して、複数のモードm1〜m6に応じて異なる仮想DC/DC変換処理を行うように、双方向スイッチ回路10のスイッチングパターンを生成する。具体的には、制御部20は、入力された3相交流電力に対して、複数のモードm1〜m6に応じて異なる第1のキャリア波形パターンCW11〜CW13を用いて仮想AC/DC変換処理を行い、仮想AC/DC変換処理が行われた電力に対して、複数のモードm1〜m6に応じて異なる第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26を用いて仮想DC/DC変換処理を行うように、双方向スイッチ回路10のスイッチングパターンを生成する。これにより、マトリクス演算のような複雑な演算を行うことなく、簡易な処理で3相交流電力と直流電力との間の電力変換を相互、かつ、直接に行うことができる。 Further, in the above-described embodiment, the control unit 20 has a plurality of modes m1 divided according to the magnitude relationship of the voltage of each phase in the input three-phase AC power with respect to the input three-phase AC power. Different virtual AC / DC conversion processes are performed according to ~ m6, and different virtual DC / DC conversion processes are performed according to a plurality of modes m1 to m6 with respect to the power subjected to the virtual AC / DC conversion process. The switching pattern of the bidirectional switch circuit 10 is generated. Specifically, the control unit 20 performs a virtual AC / DC conversion process on the input three-phase AC power using the first carrier waveform patterns CW11 to CW13 that differ depending on the plurality of modes m1 to m6. The virtual DC / DC conversion processing is performed using the second carrier waveform patterns CW21 to CW26 that differ depending on the plurality of modes m1 to m6, for the power that has been subjected to the virtual AC / DC conversion processing. A switching pattern of the bidirectional switch circuit 10 is generated. Thereby, the power conversion between the three-phase AC power and the DC power can be directly and directly performed by a simple process without performing a complicated calculation such as a matrix calculation.

また、上述した実施の形態では、制御部20は、複数のモードm1〜m6のそれぞれにおいて、第1のキャリア波形パターンCW11〜CW13と入力側の相(R相、S相、T相)に対応した第1の制御信号(例えば、図5〜図10の(a)に示した電圧|a|、電圧|c|、電圧(|b|+|c|−1)、電圧(|a|+|b|−1))とを比較して、複数の線間電圧発生区間TS11〜TS63を求める。そして、制御部20は、複数の線間電圧発生区間TS11〜TS63に対応した第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26を生成し、生成された第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26と出力側の相(P相、N相)に対応した第2の制御信号(例えば、図5〜図10の(e)、(f)に示したP相の信号レベルG1、N相の信号レベルG2)とを比較して、双方向スイッチ回路10のスイッチングパターンを生成する。これにより、複雑なマトリクス演算を行うことなく、仮想AC/DC変換処理及び仮想DC/DC変換処理を簡易に行うことができる。 In the above-described embodiment, the control unit 20 corresponds to the first carrier waveform patterns CW11 to CW13 and the input-side phases (R phase, S phase, T phase) in each of the plurality of modes m1 to m6. First control signals (for example, voltage | a |, voltage | c |, voltage (| b | + | c | -1), voltage (| a | + shown in FIG. | B | -1)) to obtain a plurality of line voltage generation sections TS11 to TS63. Then, the control unit 20 generates the second carrier waveform patterns CW21 to CW26 corresponding to the plurality of line voltage generation sections TS11 to TS63, and the generated second carrier waveform patterns CW21 to CW26 and the phase on the output side Second control signals corresponding to (P-phase, N-phase) (for example, P-phase signal level G1 and N-phase signal level G2 shown in FIGS. 5 to 10 (e) and (f)). In comparison, the switching pattern of the bidirectional switch circuit 10 is generated. Thereby, the virtual AC / DC conversion process and the virtual DC / DC conversion process can be easily performed without performing a complicated matrix operation.

さらに、上述した実施の形態では、制御部20は、入力された3相交流電力における最大電圧相、最小電圧相、及び中間電圧相を認識する。そして、制御部20は、1スイッチング周期T中の複数の線間電圧発生区間を、中間電圧相及び最小電圧相に対応した第1の区間と、最大電圧相及び最小電圧相に対応した第2の区間と、最大電圧相及び中間電圧相に対応した第3の区間とに分けて求める。第1の区間は、例えば、図5〜図10に示す線間電圧発生区間TS11、TS22、TS32、TS43、TS53、TS61を含む。第2の区間は、例えば、図5〜図10に示す線間電圧発生区間TS12、TS21、TS33、TS42、TS51、TS63を含む。第3の区間は、例えば、図5〜図10に示す線間電圧発生区間TS13、TS23、TS31、TS41、TS52、TS62を含む。従って、1スイッチング周期T中に最大−最小、最大−中間、中間−最小の3種類の線間電圧を仮想的に発生でき、電流の引き算等の物理現象を利用してその仮想的な線間電圧により仮想的な直流電圧を略一定にすることができ、略一定の仮想的な直流電圧から、各々の電圧区間で作成する第2のキャリア波形パターンと第2の制御信号とをコンパレートしてスイッチング信号を生成できる。これにより、第1の制御信号を正弦波とし、第2の制御信号を直流とすることで、直流/交流系統連系装置1の入力電流を容易に正弦波とし、出力電圧を直流とすることができる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the control unit 20 recognizes the maximum voltage phase, the minimum voltage phase, and the intermediate voltage phase in the input three-phase AC power. The control unit 20 includes a plurality of line voltage generation sections in one switching cycle T, a first section corresponding to the intermediate voltage phase and the minimum voltage phase, and a second section corresponding to the maximum voltage phase and the minimum voltage phase. And the third section corresponding to the maximum voltage phase and the intermediate voltage phase. The first section includes, for example, line voltage generation sections TS11, TS22, TS32, TS43, TS53, and TS61 shown in FIGS. The second section includes, for example, line voltage generation sections TS12, TS21, TS33, TS42, TS51, and TS63 shown in FIGS. The third section includes, for example, line voltage generation sections TS13, TS23, TS31, TS41, TS52, and TS62 shown in FIGS. Therefore, three kinds of line voltages of maximum-minimum, maximum-intermediate, and intermediate-minimum can be virtually generated in one switching period T, and the virtual line-to-line voltage can be generated using physical phenomena such as current subtraction The virtual DC voltage can be made substantially constant by the voltage, and the second carrier waveform pattern created in each voltage section and the second control signal are compared from the substantially constant virtual DC voltage. Switching signal can be generated. Thus, the first control signal is a sine wave and the second control signal is a direct current, so that the input current of the DC / AC system interconnection device 1 can be easily made a sine wave and the output voltage is a direct current. Can do.

また、上述した実施の形態では、第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26(図5〜図10の(e)、(f)参照)は、複数の線間電圧発生区間のうち連続する2つの区間に跨って山型にレベルが変化するパターンを有する。これにより、各スイッチング周期Tにおけるスイッチング回数を低減できるので、双方向スイッチ回路10における各双方向スイッチSRP〜STNのスイッチング損失を低減できる。   In the above-described embodiment, the second carrier waveform patterns CW21 to CW26 (see (e) and (f) of FIG. 5 to FIG. 10) are two continuous intervals among a plurality of line voltage generation intervals. It has a pattern in which the level changes in a mountain shape across. Thereby, since the frequency | count of switching in each switching period T can be reduced, the switching loss of each bidirectional | two-way switch SRP-STN in the bidirectional | two-way switch circuit 10 can be reduced.

さらに、上述した実施の形態では、第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26(図5〜図10の(e)、(f)参照)が複数の線間電圧発生区間のうち連続する2つの区間に跨って山型にレベルが変化するパターンを有するので、双方向スイッチ回路10における各双方向スイッチSRP〜STNのスイッチング信号φSRP〜φSTNのパルス幅を容易に広く確保できる。これにより、転流の失敗を低減できる。また、電力の変換効率を向上できる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the second carrier waveform patterns CW21 to CW26 (see FIGS. 5 to 10 (e) and (f)) are in two consecutive sections among the plurality of line voltage generation sections. Since it has a pattern in which the level changes across the mountain, the pulse widths of the switching signals φSRP to φSTN of the bidirectional switches SRP to STN in the bidirectional switch circuit 10 can be easily secured. Thereby, the failure of commutation can be reduced. In addition, the power conversion efficiency can be improved.

また、上述した実施の形態では、制御部20は、入力された3相交流電力における最大電圧相、最小電圧相、及び中間電圧相を認識する。制御部20により生成される第2のキャリア波形パターンCW21〜CW26は、複数の線間電圧発生区間のそれぞれにおける2つの電圧相のうちレベルの大きい電圧相を+側相としレベルの小さい電圧相を−側相とするとき、モードが切り換わる際に+側相または−側相に共通する相がある場合、切り換わる2つのモードに跨って山型にレベルが連続するパターンを有し、モードが切り換わる際に+側相と−側相との間で反転する相がある場合、切り換わる2つのモードの境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有する。これにより、モードが切り換わる際においても、実質的に、各双方向スイッチSRP〜STNについてスイッチング周期Tごとに1回のスイッチング回数を実現できる。言い換えると、各モード内とモード間の切り換わりとで、同様の制御を実現できるので、切り替わり目のショックも低減できる。   In the above-described embodiment, the control unit 20 recognizes the maximum voltage phase, the minimum voltage phase, and the intermediate voltage phase in the input three-phase AC power. The second carrier waveform patterns CW21 to CW26 generated by the control unit 20 include a voltage phase having a high level as a positive side phase of two voltage phases in each of a plurality of line voltage generation sections, and a voltage phase having a low level. -When the mode is switched, when there is a phase common to the + side phase or the-side phase when the mode is switched, it has a pattern in which the level is continuous in a mountain shape across the two modes to be switched, and the mode is When there is a phase that is inverted between the + side phase and the − side phase at the time of switching, it has a pattern in which the level changes in a sawtooth shape at the boundary between the two modes to be switched. Thereby, even when the mode is switched, substantially one switching can be realized for each switching period T for each of the bidirectional switches SRP to STN. In other words, since the same control can be realized by switching between modes and switching between modes, the shock at the time of switching can also be reduced.

さらに、上述した実施の形態では、入力交流電圧の2相の交差点を差電圧のゼロクロス点を求め、このゼロクロス点を同期信号として各相の入力交流電圧を推定することもできる。この場合、各相の入力交流電圧を検出する場合に比べて、簡易に直流/交流系統連系装置を構成できる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the zero-cross point of the difference voltage can be obtained from the two-phase intersection of the input AC voltage, and the input AC voltage of each phase can be estimated using this zero-cross point as a synchronization signal. In this case, the DC / AC system interconnection device can be configured more simply than in the case where the input AC voltage of each phase is detected.

1 直流/交流系統連系装置
10 双方向スイッチ回路
20 制御部
21 同期信号検出部
22 第1のキャリア波形パターン発生部
23 位相情報生成部
24 第2のキャリア波形パターン発生部
27 反転器
28 スイッチ制御部
30 リアクトル
40 入力コンデンサ
41〜43 コンデンサ
50 電流設定部
51 電流検出部
52 電流調整部
CP P相コンパレータ
CN N相コンパレータ
LD 蓄電池
PS 3相交流電源
G1,G2 信号レベル
SW 双方向スイッチ群
SRP,SSP,STP,SRN,SSN,STN 双方向スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC / AC system interconnection apparatus 10 Bidirectional switch circuit 20 Control part 21 Synchronization signal detection part 22 1st carrier waveform pattern generation part 23 Phase information generation part 24 2nd carrier waveform pattern generation part 27 Inverter 28 Switch control Section 30 Reactor 40 Input capacitor 41 to 43 Capacitor 50 Current setting section 51 Current detection section 52 Current adjustment section CP P-phase comparator CN N-phase comparator LD Storage battery PS Three-phase AC power supply G1, G2 Signal level SW Bidirectional switch group SRP, SSP , STP, SRN, SSN, STN bidirectional switch

Claims (6)

3相交流電力と直流電力との間の電力変換を相互、かつ、直接に行うことができる直流/交流系統連系装置であって、
3相交流電源と直流電源との間に設けられ、前記3相交流電源と前記直流電源との間をON/OFFする双方向スイッチ回路と、
前記3相交流電力における各相の電圧の大小関係に応じて区分された複数のモードに応じて各モードごとに異なるパターンをもつ第1のキャリア波形パターンを所定スイッチング周期で生成し、前記所定スイッチング周期内で前記第1のキャリア波形パターンと前記3相交流電力のの電圧に基づいて生成された第1の制御信号とから、前記3相交流電力のうち2相を選択する複数の線間電圧発生区間を求める仮想AC/DC変換処理を行い、該仮想AC/DC変換処理によって求められた前記複数の線間電圧発生区間に対応して前記複数のモードに応じて異なる第2のキャリア波形パターンを生成し、前記複数の線間電圧発生区間で選択された2相の線間電圧に対し、生成された前記第2のキャリア波形パターンと前記直流電力の相に対応した第2の制御信号とから、前記複数のモードに応じた異なる仮想DC/DC変換処理を行うように、前記双方向スイッチ回路のスイッチングパターンを生成する制御部と、
前記直流電源と前記双方向スイッチ回路との間を流れる電流の電流方向と電流量とを示す電流設定値を入力する電流設定部と、
前記直流電源と前記双方向スイッチ回路との間を流れる電流の電流方向と電流量とを検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した電流方向と電流量とが前記電流設定値となるように信号レベルを増減した前記第2の制御信号を生成する電流調整部と、
を備えたことを特徴とする直流/交流系統連系装置。
A DC / AC system interconnection device capable of directly and directly performing power conversion between three-phase AC power and DC power,
A bidirectional switch circuit provided between a three-phase AC power source and a DC power source, and configured to turn ON / OFF between the three-phase AC power source and the DC power source;
A first carrier waveform pattern having a different pattern for each mode is generated at a predetermined switching period according to a plurality of modes divided according to the magnitude relationship of the voltage of each phase in the three-phase AC power, and the predetermined switching in the first control signal generated based on the voltage of the first carrier waveform pattern and the three-phase AC power each phase in the cycle, a plurality of lines for selecting two phases among the three-phase AC power A second carrier that performs a virtual AC / DC conversion process for obtaining an inter-voltage generation section and is different depending on the plurality of modes corresponding to the plurality of line voltage generation sections obtained by the virtual AC / DC conversion process. A waveform pattern is generated, and for the two-phase line voltage selected in the plurality of line voltage generation intervals, the generated second carrier waveform pattern and the phase of the DC power are paired. And a second control signal, to perform different corresponding to the plurality of mode virtual DC / DC conversion, and a control unit for generating a switching pattern of the bidirectional switch circuit,
A current setting unit for inputting a current setting value indicating a current direction and a current amount of a current flowing between the DC power supply and the bidirectional switch circuit;
A current detection unit that detects a current direction and a current amount of a current flowing between the DC power supply and the bidirectional switch circuit;
A current adjusting unit that generates the second control signal in which the signal level is increased or decreased so that the current direction and the current amount detected by the current detecting unit become the current set value;
A DC / AC system interconnection device comprising:
前記電流調整部は、前記電流調整部は、前記3相交流電力を前記直流電力へ変換する場合、前記直流電力の相間電圧に比して前記制御部での前記仮想DC/DC変換処理によって生成される前記所定スイッチング周期での平均直流電圧を大きくするとともに前記直流電力の相間電圧と前記平均直流電圧との差電圧の大きさによって電流量を調整する前記第2の制御信号を生成し、前記直流電力を前記3相交流電力へ変換する場合、前記直流電力の相間電圧に比して前記平均直流電圧を小さくするとともに前記直流電力の相間電圧と前記平均直流電圧との差電圧の大きさによって電流量を調整する前記第2の制御信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の直流/交流系統連系装置。 The current adjustment unit is generated by the virtual DC / DC conversion process in the control unit as compared with the interphase voltage of the DC power when the current adjustment unit converts the three-phase AC power into the DC power. Generating the second control signal for increasing the average DC voltage in the predetermined switching period and adjusting the amount of current according to the magnitude of the difference voltage between the interphase voltage of the DC power and the average DC voltage, When converting DC power to the three-phase AC power, the average DC voltage is made smaller than the phase voltage of the DC power, and the difference voltage between the phase voltage of the DC power and the average DC voltage is used. 2. The DC / AC system interconnection apparatus according to claim 1, wherein the second control signal for adjusting a current amount is generated. 前記第2の制御信号を正の第2の制御信号とし、前記正の第2の制御信号を反転した負の第2の制御信号を生成する反転部を備え、
前記平均直流電圧の大きさは、前記正の第2の制御信号の信号レベルと前記負の第2の制御信号の信号レベルとの差に対応することを特徴とする請求項に記載の直流/交流系統連系装置。
An inverting unit configured to generate a negative second control signal obtained by inverting the positive second control signal, using the second control signal as a positive second control signal;
The average magnitude of the DC voltage, the DC of claim 2, characterized in that corresponding to the difference between the positive second control signal signal level and the negative signal level of the second control signal / AC system interconnection device.
前記制御部は、前記3相交流電力における最大電圧相、最小電圧相、及び中間電圧相を認識し、前記複数の線間電圧発生区間を、中間電圧相及び最小電圧相に対応した第1の区間と、最大電圧相及び最小電圧相に対応した第2の区間と、最大電圧相及び中間電圧相に対応した第3の区間とに分けて求めることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の直流/交流系統連系装置。   The control unit recognizes a maximum voltage phase, a minimum voltage phase, and an intermediate voltage phase in the three-phase AC power, and sets the plurality of line voltage generation sections to a first voltage phase corresponding to the intermediate voltage phase and the minimum voltage phase. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is obtained by dividing into a section, a second section corresponding to the maximum voltage phase and the minimum voltage phase, and a third section corresponding to the maximum voltage phase and the intermediate voltage phase. The DC / AC system interconnection device according to any one of the above. 前記第2のキャリア波形パターンは、前記複数の線間電圧発生区間のうち連続する2つの区間に跨って山型にレベルが変化するパターンを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の直流/交流系統連系装置。   The said 2nd carrier waveform pattern has a pattern from which a level changes like a mountain shape over two continuous areas among these line voltage generation | occurrence | production areas. The DC / AC system interconnection device according to one. 前記第2のキャリア波形パターンは、前記複数の線間電圧発生区間のそれぞれにおける2つの電圧相のうち電圧値の大きい電圧相を+側相とし電圧値の小さい電圧相を−側相とするとき、前記線間電圧発生区間が切り換わる際に+側相または−側相に共通する相がある場合、切り換わる2つの前記線間電圧発生区間に跨って山型にレベルが連続するパターンを有し、前記線間電圧発生区間が切り換わる際に+側相と−側相との間で反転する相がある場合、切り換わる2つの前記線間電圧発生区間の境界で鋸歯状にレベルが変化するパターンを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の直流/交流系統連系装置。   The second carrier waveform pattern is obtained when a voltage phase having a large voltage value is set as a + side phase and a voltage phase having a small voltage value is set as a − side phase among two voltage phases in each of the plurality of line voltage generation sections. When there is a phase common to the + side phase or the − side phase when the line voltage generation interval is switched, a pattern in which the level is continuous in a mountain shape across the two line voltage generation intervals to be switched is provided. When there is a phase that is inverted between the + side phase and the − side phase when the line voltage generation section switches, the level changes in a sawtooth shape at the boundary between the two line voltage generation sections that switch. The direct current / alternating-current system interconnection device according to claim 1, wherein the direct-current / alternating-current system interconnection device has a pattern to perform.
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