JP6286802B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、一般に電力変換装置、より詳細には直流電源からの直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関する。   The present invention generally relates to a power converter, and more particularly to a power converter that converts DC power from a DC power source into AC power.

近年、住宅用の太陽光発電装置や燃料電池、蓄電装置などの普及に伴い、これらの直流電源の出力を交流に変換する電力変換装置として、多様な回路が提案され、提供されている。例えば特許文献1には、直流電圧源から複数の電圧レベル(出力レベル)に変換した交流出力を生成する電力変換装置(特許文献1では、「マルチレベル電力変換装置」)が開示されている。   In recent years, with the spread of residential solar power generation devices, fuel cells, power storage devices, and the like, various circuits have been proposed and provided as power conversion devices that convert the output of these DC power sources into AC. For example, Patent Literature 1 discloses a power conversion device that generates AC output converted from a DC voltage source into a plurality of voltage levels (output levels) (in Patent Literature 1, “multi-level power conversion device”).

特許文献1に記載の電力変換装置は、5レベルの電圧を出力する5レベルインバータであって、2個の直流キャパシタと、2個のフライングキャパシタと、16個のスイッチング素子とを備えている。この電力変換装置は、2個の直流キャパシタの直列回路に直流電圧Eが印加された状態で、各直流キャパシタの両端電圧がE/2となり、各フライングキャパシタの両端電圧がE/4となるように各スイッチング素子を制御することで、5レベルの電圧を出力する。   The power conversion device described in Patent Document 1 is a 5-level inverter that outputs a 5-level voltage, and includes two DC capacitors, two flying capacitors, and 16 switching elements. In this power converter, in the state where the DC voltage E is applied to the series circuit of two DC capacitors, the voltage across each DC capacitor is E / 2, and the voltage across each flying capacitor is E / 4. By controlling each switching element, a five-level voltage is output.

特開2014−64431号公報JP 2014-64431 A

しかしながら、上記従来例では、所望の出力レベル数を実現するために必要な回路の構成要素の数が多くなるという問題があった。   However, the above conventional example has a problem that the number of circuit components required to realize a desired number of output levels is increased.

本発明は、上記の点に鑑みて為されており、所望の出力レベル数を実現するために必要な回路の構成要素の数を低減することのできる電力変換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 points, and an object thereof is to provide a power conversion device capable of reducing the number of circuit components necessary to realize a desired number of output levels. .

本発明の電力変換装置は、主電圧源が電気的に接続される第1入力点及び第2入力点と、第1出力点及び第2出力点と、それぞれ電源電圧が互いに異なる電圧源に電気的に接続されるN個の電圧制御部と、4つのスイッチを有し、入力される直流電圧の極性を反転させて前記第1出力点及び前記第2出力点に出力電圧を生じさせる変換部と、保持スイッチを有し、前記出力電圧を所定の電圧に保持するクランプ部とを備え、電圧制御部の個数Nは、1以上の整数であって、前記N個の電圧制御部は、それぞれ前記電圧源の正極又は負極の何れか一方の電極と前記変換部とを繋ぐ電路を開閉する回生スイッチと、前記主電圧源の正極又は負極の何れか一方の電極と前記変換部とを繋ぐ電路を開閉する入力スイッチとを備え、前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御することで、2N+3段階に前記出力電圧を切り替える制御部を更に備え、前記制御部は、前記出力電圧が、任意の電圧制御部に電気的に接続される電圧源の電源電圧である場合、及び当該電源電圧より一段階低い電源電圧である場合に、前記任意の電圧制御部の前記回生スイッチをオン状態に維持することを特徴とする。
本発明の電力変換装置は、主電圧源が電気的に接続される第1入力点及び第2入力点と、第1出力点及び第2出力点と、それぞれ電源電圧が互いに異なる電圧源に電気的に接続される電圧制御部と、4つのスイッチを有し、入力される直流電圧の極性を反転させて前記第1出力点及び前記第2出力点に出力電圧を生じさせる変換部と、保持スイッチを有し、前記出力電圧を所定の電圧に保持するクランプ部とを備え、前記電圧制御部は、前記電圧源の正極又は負極の何れか一方の電極と前記変換部とを繋ぐ電路を開閉する回生スイッチと、前記主電圧源の正極又は負極の何れか一方の電極と前記変換部とを繋ぐ電路を開閉する入力スイッチとを備え、前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御することで、5段階に前記出力電圧を切り替える制御部を更に備え、前記制御部は、前記出力電圧が前記電圧源の電源電圧である場合、及び5段階の前記出力電圧から前記所定の電圧を出力する場合に前記回生スイッチをオンにし、5段階の前記出力電圧から前記所定の電圧を出力する場合に、更に前記4つのスイッチをオフにすることを特徴とする。
The power conversion device according to the present invention electrically connects the first input point and the second input point to which the main voltage source is electrically connected, the first output point and the second output point, and the voltage sources having different power supply voltages. N voltage control units connected to each other and four switches, and a conversion unit for generating an output voltage at the first output point and the second output point by inverting the polarity of the input DC voltage And a clamp unit that holds the output voltage at a predetermined voltage, the number N of voltage control units is an integer of 1 or more, and the N voltage control units are respectively A regenerative switch that opens and closes an electric circuit that connects either the positive electrode or the negative electrode of the voltage source and the conversion unit, and an electric circuit that connects either the positive electrode or the negative electrode of the main voltage source and the conversion unit Input switches for opening and closing the four switches. Said holding switch, the N by controlling the regenerative switch and the input switch in each of the voltage control unit further comprises a control unit for switching the output voltage to the 2N + 3 stages, wherein the control unit, the output voltage The power supply voltage of a voltage source electrically connected to an arbitrary voltage control unit, and when the power supply voltage is one step lower than the power supply voltage, the regenerative switch of the arbitrary voltage control unit is turned on. It is characterized by maintaining to .
The power conversion device according to the present invention electrically connects the first input point and the second input point to which the main voltage source is electrically connected, the first output point and the second output point, and the voltage sources having different power supply voltages. A voltage control unit connected in series, four switches, a conversion unit for inverting the polarity of the input DC voltage to generate output voltages at the first output point and the second output point, and holding A clamp unit that holds the output voltage at a predetermined voltage, and the voltage control unit opens and closes an electric circuit that connects either the positive electrode or the negative electrode of the voltage source and the conversion unit. A regenerative switch, and an input switch that opens and closes an electric circuit that connects either the positive electrode or the negative electrode of the main voltage source and the converter, and includes the four switches, the holding switch, and the voltage controller. Said regenerative switch in each And a control unit that switches the output voltage in five steps by controlling the input switch, and the control unit includes a case where the output voltage is a power supply voltage of the voltage source, and a case where the output voltage is in five steps. When the predetermined voltage is output from, the regenerative switch is turned on, and when the predetermined voltage is output from five levels of the output voltage, the four switches are further turned off.

本発明は、所望の出力レベル数を実現するために必要な回路の構成要素の数を低減することができる。   The present invention can reduce the number of circuit components required to achieve a desired number of output levels.

実施形態1に係る電力変換装置の基本構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a basic configuration of a power conversion device according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る電力変換装置の基本構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a basic configuration of a power conversion device according to Embodiment 1. FIG. 図3A,図3Bは、それぞれ5レベルインバータで構成した実施形態1に係る電力変換装置の回路図である。3A and 3B are circuit diagrams of the power conversion apparatus according to the first embodiment configured with 5-level inverters. 5レベルインバータで構成した実施形態1に係る電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter device concerning Embodiment 1 comprised with the 5 level inverter. 図5A〜図5Cは、それぞれ5レベルインバータで構成した実施形態1に係る電力変換装置の動作説明図である。FIGS. 5A to 5C are operation explanatory diagrams of the power conversion apparatus according to the first embodiment configured with 5-level inverters. 5レベルインバータで構成した実施形態1に係る電力変換装置の出力波形図である。It is an output waveform diagram of the power converter concerning Embodiment 1 constituted with a 5-level inverter. 7レベルインバータで構成した実施形態1に係る電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power converter concerning Embodiment 1 constituted by a 7 level inverter. 図8A,図8Bは、それぞれ7レベルインバータで構成した実施形態1に係る電力変換装置の動作説明図である。8A and 8B are operation explanatory diagrams of the power conversion device according to the first embodiment configured by 7-level inverters. 図9A,図9Bは、それぞれ7レベルインバータで構成した実施形態1に係る電力変換装置の動作説明図である。FIG. 9A and FIG. 9B are operation explanatory diagrams of the power conversion apparatus according to the first embodiment configured by 7-level inverters. 5レベルインバータで構成した比較例に係る電力変換装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the power converter device which concerns on the comparative example comprised with the 5-level inverter. 図11A〜図11Cは、それぞれ5レベルインバータで構成した比較例に係る電力変換装置の動作説明図である。FIG. 11A to FIG. 11C are operation explanatory diagrams of a power conversion device according to a comparative example configured by 5-level inverters. 5レベルインバータで構成した実施形態1に係る電力変換装置の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the power converter device which concerns on Embodiment 1 comprised with the 5-level inverter. 図13A,図13Bは、それぞれ5レベルインバータで構成した実施形態1に係る電力変換装置の動作説明図である。FIG. 13A and FIG. 13B are operation explanatory diagrams of the power conversion device according to the first embodiment configured with 5-level inverters. 5レベルインバータで構成した実施形態1に係る電力変換装置の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the power converter device which concerns on Embodiment 1 comprised with the 5-level inverter. 図15A〜図15Cは、それぞれ5レベルインバータで構成した実施形態1に係る電力変換装置の動作説明図である。FIG. 15A to FIG. 15C are operation explanatory diagrams of the power conversion device according to the first embodiment configured by 5-level inverters. 図16A,図16Bは、それぞれ5レベルインバータで構成した実施形態1に係る電力変換装置の動作説明図である。FIG. 16A and FIG. 16B are operation explanatory diagrams of the power conversion device according to the first embodiment configured with 5-level inverters. 5レベルインバータで構成した実施形態1に係る電力変換装置の一部構成を変更した回路図である。It is the circuit diagram which changed a partial structure of the power converter device which concerns on Embodiment 1 comprised with the 5-level inverter. 図18Aは、変更前の制御部及び各ドライバ回路を示す図で、図18Bは、変更後の制御部及び各ドライバ回路を示す図である。FIG. 18A is a diagram showing the control unit and each driver circuit before the change, and FIG. 18B is a diagram showing the control unit and each driver circuit after the change. 図19Aは、変更前の制御部及び各ドライバ回路を示す図で、図19Bは、変更後の制御部及び各ドライバ回路を示す図である。FIG. 19A is a diagram illustrating the control unit and each driver circuit before the change, and FIG. 19B is a diagram illustrating the control unit and each driver circuit after the change. 実施形態1に係る電力変換装置の使用例を示す概略図である。It is the schematic which shows the usage example of the power converter device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態2に係る電力変換装置の動作説明図である。FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the power conversion apparatus according to the second embodiment. 実施形態2に係る電力変換装置において、第1搬送波及び第4搬送波の位相を反転させた場合の動作説明図である。In the power converter device which concerns on Embodiment 2, it is operation | movement explanatory drawing at the time of inverting the phase of a 1st carrier wave and a 4th carrier wave. 実施形態2の構成例1に係る電力変換装置の動作説明図である。6 is an operation explanatory diagram of a power conversion apparatus according to Configuration Example 1 of Embodiment 2. FIG. 実施形態2の構成例2に係る電力変換装置の動作説明図である。6 is an operation explanatory diagram of a power conversion device according to Configuration Example 2 of Embodiment 2. FIG. 実施形態2の構成例3に係る電力変換装置の動作説明図である。FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the power conversion device according to Configuration Example 3 of Embodiment 2. 実施形態2の構成例4に係る電力変換装置の動作説明図である。10 is an operation explanatory diagram of a power conversion device according to Configuration Example 4 of Embodiment 2. FIG. 実施形態2の構成例5に係る電力変換装置の動作説明図である。10 is an operation explanatory diagram of a power conversion device according to Configuration Example 5 of Embodiment 2. FIG. 実施形態2の構成例6に係る電力変換装置の動作説明図である。FIG. 10 is an operation explanatory diagram of the power conversion apparatus according to Configuration Example 6 of Embodiment 2.

(実施形態1)
本発明の実施形態1に係る電力変換装置1は、図1に示すように、第1入力点11及び第2入力点12と、第1出力点13及び第2出力点14と、N個の電圧制御部2〜2と、変換部3と、クランプ部4と、制御部5とを備える。なお、‘N’は1以上の整数である。第1入力点11及び第2入力点12には、主電圧源VSN+1が電気的に接続される。N個の電圧制御部2〜2には、それぞれ電源電圧E〜Eが互いに異なる電圧源VS〜VSが電気的に接続される。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 according to the first embodiment of the present invention includes a first input point 11 and a second input point 12, a first output point 13 and a second output point 14, and N pieces. The voltage control units 2 1 to 2 N , the conversion unit 3, the clamp unit 4, and the control unit 5 are provided. 'N' is an integer of 1 or more. A main voltage source VS N + 1 is electrically connected to the first input point 11 and the second input point 12. Voltage sources VS 1 to VS N having different power supply voltages E 1 to E N are electrically connected to the N voltage control units 2 1 to 2 N , respectively.

電圧制御部2は、回生スイッチQ1と、入力スイッチQ2とを有している。回生スイッチQ1は、電圧源VSの正極又は負極の何れか一方の電極(ここでは、正極)と変換部3とを繋ぐ電路を開閉する。入力スイッチQ2は、主電圧源VSN+1の正極又は負極の何れか一方の電極(ここでは、正極)と変換部3とを繋ぐ電路を開閉する。なお、‘M’は1以上N以下の整数である。 Voltage control unit 2 M includes a regeneration switch Q1 M, an input switch Q2 M. The regenerative switch Q1 M opens and closes an electric circuit that connects either the positive electrode or the negative electrode of the voltage source VS M (here, the positive electrode) and the conversion unit 3. The input switch Q2 M opens and closes an electric circuit that connects either the positive electrode or the negative electrode (here, the positive electrode) of the main voltage source VS N + 1 and the conversion unit 3. 'M' is an integer of 1 or more and N or less.

変換部3は、4つのスイッチQB1〜QB4を有し、入力される直流電圧の極性を反転させて第1出力点13及び第2出力点14に出力電圧V1を生じさせるフルブリッジ型の回路である。クランプ部4は、保持スイッチQC1,QC2を有し、出力電圧V1を所定の電圧(ここでは、0〔V〕)に保持する。   The conversion unit 3 is a full-bridge circuit that has four switches QB1 to QB4 and generates the output voltage V1 at the first output point 13 and the second output point 14 by inverting the polarity of the input DC voltage. is there. The clamp unit 4 includes holding switches QC1 and QC2, and holds the output voltage V1 at a predetermined voltage (here, 0 [V]).

制御部5は、4つのスイッチQB1〜QB4、保持スイッチQC1,QC2、N個の電圧制御部2〜2の各々における回生スイッチQ1〜Q1及び入力スイッチQ2〜Q2を制御する。これにより、制御部5は、‘2N+3’段階に出力電圧V1を切り替える。 Control unit 5 controls the four switches QB1~QB4, holding switch QC1, QC2, N pieces of the regenerative switch Q1 in each of the voltage control unit 2 1 ~2 N 1 ~Q1 N and input switch Q2 1 ~Q2 N . Thereby, the control part 5 switches the output voltage V1 to a '2N + 3' stage.

以下、本実施形態の電力変換装置1について詳細に説明する。但し、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。   Hereinafter, the power converter 1 of this embodiment is demonstrated in detail. However, the configuration described below is only an example of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment, and the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Various changes can be made in accordance with the design or the like as long as they are not.

先ず、本実施形態の電力変換装置1の基本構成について説明する。本実施形態の電力変換装置1は、図1に示すように、N個の電圧制御部2〜2と、変換部3と、クランプ部4と、制御部5とを備えている。電力変換装置1の第1入力点11及び第2入力点12には、主電圧源VSN+1が電気的に接続されている。また、電力変換装置1の第1出力点13及び第2出力点14には、例えば系統電源7(図19参照)や負荷8(図19参照)が電気的に接続される。そして、電力変換装置1は、主電圧源VSN+1、及び後述する電圧源VS〜VSの何れかから入力される直流電圧を交流電圧に変換して出力する。また、電圧源VS〜VS及び主電圧源VSN+1は、それぞれ互いに電源電圧E〜EN+1が異なっている(E<…<EN+1)。 First, the basic configuration of the power conversion device 1 of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 of this embodiment includes N voltage control units 2 1 to 2 N , a conversion unit 3, a clamp unit 4, and a control unit 5. A main voltage source VS N + 1 is electrically connected to the first input point 11 and the second input point 12 of the power conversion device 1. In addition, for example, a system power supply 7 (see FIG. 19) and a load 8 (see FIG. 19) are electrically connected to the first output point 13 and the second output point 14 of the power conversion device 1. Then, the power converter 1, main voltage source VS N + 1, and outputs the converted AC voltage to a DC voltage input from any of the later-described voltage source VS 1 ~VS N. The voltage source VS 1 ~VS N and the main voltage source VS N + 1 are different power supply voltage E 1 ~E N + 1 from each other (E 1 <... <E N + 1).

電圧制御部2〜2は、主電圧源VSN+1と変換部3との間に直列に電気的に接続されている。以下、電圧制御部2〜2のうち任意の電圧制御部2について説明する。電圧制御部2は、回生スイッチQ1と、入力スイッチQ2とを備えている。本実施形態の電力変換装置1では、回生スイッチQ1及び入力スイッチQ2は、それぞれIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)である。また、回生スイッチQ1及び入力スイッチQ2には、それぞれリカバリダイオードが内蔵されている。なお、回生スイッチQ1及び入力スイッチQ2は、それぞれバイポーラトランジスタやMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等の他の半導体スイッチ素子で構成されていてもよい。 The voltage control units 2 1 to 2 N are electrically connected in series between the main voltage source VS N + 1 and the conversion unit 3. Hereinafter, an arbitrary voltage control unit 2 M among the voltage control units 2 1 to 2 N will be described. Voltage control unit 2 M includes a regeneration switch Q1 M, an input switch Q2 M. In the power conversion apparatus 1 of the present embodiment, the regenerative switch Q1 M and the input switch Q2 M are each IGBT: a (Insulated Gate Bipolar Transistor insulated gate bipolar transistor). Further, the regeneration switch Q1 M and the input switch Q2 M, recovery diode each is incorporated. Incidentally, the regenerative switch Q1 M and the input switch Q2 M may each be constituted by other semiconductor switching elements such as a bipolar transistor or a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field -Effect Transistor).

入力スイッチQ2は、コレクタが第1入力点21に電気的に接続され、エミッタが出力点22に電気的に接続されている。第1入力点21は、第1入力点11を介して主電圧源VSN+1の高電位点(正極)に電気的に接続されるか(M=Nの場合)、電圧制御部2M+1の出力点22M+1に電気的に接続される(M≠Nの場合)。 Input switch Q2 M has a collector electrically connected to the first input point 21 M, the emitter is electrically connected to the output point 22 M. The first input point 21 M is electrically connected to the high potential point (positive electrode) of the main voltage source VS N + 1 via the first input point 11 (when M = N), or the voltage control unit 2 M + 1 Electrically connected to output point 22 M + 1 (when M ≠ N).

入力スイッチQ2は、制御部5によりオン/オフを切り替えられることで、第1入力点11と変換部3の第1入力点31との間の電路の一部を開閉する。つまり、入力スイッチQ2は、主電圧源VSN+1の正極又は負極の何れか一方の電極(ここでは、正極)と変換部3とを繋ぐ電路を開閉する。 The input switch Q <b> 2 M is opened / closed by the control unit 5 to open and close a part of the electric circuit between the first input point 11 and the first input point 31 of the conversion unit 3. That is, the input switch Q2 M is one of the electrodes of the main voltage source VS N + 1 of the positive electrode or the negative electrode (here, positive) for opening and closing an electrical path for connecting the conversion section 3.

回生スイッチQ1は、エミッタが第2入力点23に電気的に接続され、コレクタが出力点22に電気的に接続されている。第2入力点23は、電圧源VSの高電位点(正極)に電気的に接続される。 Regeneration switch Q1 M has an emitter electrically connected to the second input point 23 M, and the collector is electrically connected to the output point 22 M. The second input point 23 M is electrically connected to the high potential point (positive electrode) of the voltage source VS M.

回生スイッチQ1は、制御部5によりオン/オフを切り替えられることで、第2入力点23と変換部3の第1入力点31との間の電路の一部を開閉する。つまり、回生スイッチQ1は、電圧源VSの正極又は負極の何れか一方の電極(ここでは、正極)と変換部3とを繋ぐ電路を開閉する。 The regenerative switch Q1 M is opened / closed by the control unit 5 so as to open and close a part of the electric circuit between the second input point 23M and the first input point 31 of the conversion unit 3. That is, the regenerative switch Q1 M opens and closes an electric circuit that connects either the positive electrode or the negative electrode of the voltage source VS M (here, the positive electrode) and the conversion unit 3.

変換部3は、4つのスイッチQB1〜QB4で構成されるフルブリッジ・インバータである。本実施形態の電力変換装置1では、スイッチQB1〜QB4は、それぞれIGBTである。また、スイッチQB1〜QB4には、それぞれリカバリダイオードが内蔵されている。なお、スイッチ素子QB1〜QB4は、それぞれバイポーラトランジスタやMOSFET等の他の半導体スイッチ素子で構成されていてもよい。   The conversion unit 3 is a full bridge inverter composed of four switches QB1 to QB4. In power converter 1 of this embodiment, switches QB1-QB4 are IGBTs, respectively. The switches QB1 to QB4 each have a built-in recovery diode. Switch elements QB1 to QB4 may each be composed of other semiconductor switch elements such as bipolar transistors and MOSFETs.

変換部3では、第1スイッチQB1及び第2スイッチQB2の直列回路と、第3スイッチ素子QB3及び第4スイッチQB4の直列回路とが並列に電気的に接続されている。スイッチ素子QB1,QB3のコレクタは、変換部3の第1入力点31に電気的に接続されている。変換部3の第1入力点31は、電圧制御部2〜2を介して第1入力点11に電気的に接続されている。また、スイッチ素子QB2,QB4のエミッタは、変換部3の第2入力点32に電気的に接続されている。変換部3の第2入力点32は、電圧源VS〜VSの各々の低電位(負極)、及び第2入力点12に電気的に接続されている。そして、第1スイッチQB1のエミッタ及び第2スイッチQB2のコレクタの接続点と、第3スイッチQB3のエミッタ及び第4スイッチQB4のコレクタの接続点とが、変換部3の一対の出力点33,34となっている。 In the conversion unit 3, the series circuit of the first switch QB1 and the second switch QB2 and the series circuit of the third switch element QB3 and the fourth switch QB4 are electrically connected in parallel. The collectors of the switch elements QB1 and QB3 are electrically connected to the first input point 31 of the conversion unit 3. The first input point 31 of the conversion unit 3 is electrically connected to the first input point 11 via the voltage control units 2 1 to 2 N. The emitters of the switch elements QB2 and QB4 are electrically connected to the second input point 32 of the conversion unit 3. Second input point 32 of the converter unit 3 is electrically connected to each of the low potential of the voltage source VS 1 ~VS N (negative electrode), and the second input point 12. The connection point between the emitter of the first switch QB1 and the collector of the second switch QB2 and the connection point of the emitter of the third switch QB3 and the collector of the fourth switch QB4 are a pair of output points 33, 34. It has become.

クランプ部4は、第1保持スイッチQC1及び第2保持スイッチQC2の直列回路で構成されている。本実施形態の電力変換装置1では、保持スイッチQC1,QC2は、それぞれIGBTである。また、保持スイッチQC1,QC2には、それぞれリカバリダイオードが内蔵されている。なお、保持スイッチQC1,QC2は、それぞれバイポーラトランジスタやMOSFET等の他の半導体スイッチ素子で構成されていてもよい。   The clamp unit 4 is composed of a series circuit of a first holding switch QC1 and a second holding switch QC2. In power converter 1 of this embodiment, holding switches QC1 and QC2 are IGBTs, respectively. Each of the holding switches QC1 and QC2 includes a recovery diode. Note that the holding switches QC1 and QC2 may be composed of other semiconductor switch elements such as bipolar transistors and MOSFETs.

第1保持スイッチQC1のコレクタは、変換部3の第1出力点33に電気的に接続され、且つ第1出力点13に電気的に接続されている。第2保持スイッチQC2のコレクタは、変換部3の第2出力点34に電気的に接続され、且つ第2出力点14に電気的に接続されている。また、第1保持スイッチQC1のエミッタと、第2保持スイッチQC2のエミッタとが電気的に接続されている。クランプ部4は、保持スイッチQC1,QC2を有し、出力電圧V1を所定の電圧(ここでは、0〔V〕)に保持する。   The collector of the first holding switch QC <b> 1 is electrically connected to the first output point 33 of the conversion unit 3 and is electrically connected to the first output point 13. The collector of the second holding switch QC2 is electrically connected to the second output point 34 of the conversion unit 3 and electrically connected to the second output point 14. In addition, the emitter of the first holding switch QC1 and the emitter of the second holding switch QC2 are electrically connected. The clamp unit 4 includes holding switches QC1 and QC2, and holds the output voltage V1 at a predetermined voltage (here, 0 [V]).

制御部5は、例えばマイコン(マイクロコンピュータ)を主構成としており、メモリに記憶されているプログラムを実行することにより各種処理を実行する。プログラムは、電気通信回線を通して提供されてもよく、記憶媒体に記憶されて提供されてもよい。制御部5は、電圧制御部2〜2の回生スイッチQ1〜Q1、及び入力スイッチQ2〜Q2の各々に駆動信号を与え、オン/オフを切り替えることで電圧制御部2〜2を制御する。また、制御部5は、変換部3のスイッチQB1〜QB4の各々に駆動信号を与え、オン/オフを切り替えることで変換部3を制御する。更に、制御部5は、クランプ部4の保持スイッチQC1,QC2の各々に駆動信号を与え、オン/オフを切り替えることでクランプ部4を制御する。これらの駆動信号は、何れもPWM(Pulse Width Modulation)信号である。なお、駆動信号はPWM信号に限定されず、例えばPFM(Pulse Frequency Modulation)信号やPAM(Pulse Amplitude Modulation)信号であってもよい。 The control unit 5 has, for example, a microcomputer as a main component, and executes various processes by executing a program stored in the memory. The program may be provided through a telecommunication line or may be provided by being stored in a storage medium. Control unit 5 gives the each drive signal regeneration switch Q1 1 ~Q1 N, and input switch Q2 1 ~Q2 N of the voltage control unit 2 1 to 2 N, ON / OFF voltage control unit by switching the 2 1 ~ 2 N is controlled. Moreover, the control part 5 gives a drive signal to each of switch QB1-QB4 of the conversion part 3, and controls the conversion part 3 by switching on / off. Further, the control unit 5 gives a drive signal to each of the holding switches QC1 and QC2 of the clamp unit 4 and controls the clamp unit 4 by switching on / off. These drive signals are all PWM (Pulse Width Modulation) signals. The drive signal is not limited to a PWM signal, and may be, for example, a PFM (Pulse Frequency Modulation) signal or a PAM (Pulse Amplitude Modulation) signal.

ここで、本実施形態の電力変換装置1の基本構成において、図1に示す構成では、電圧制御部2〜2は、それぞれ電圧源VS〜VSの正極に電気的に接続されているが、他の構成であってもよい。すなわち、図2に示すように、電圧制御部2〜2は、それぞれ電圧源VS〜VSの負極に電気的に接続されていてもよい。また、図3Aに示すように、回生スイッチQ1が電圧源VSの負極に電気的に接続され、入力スイッチQ2が主電圧源VSN+1の正極に電気的に接続される構成であってもよい。更に、図3Bに示すように、回生スイッチQ1が電圧源VSの正極に電気的に接続され、入力スイッチQ2が主電圧源VSN+1の負極に電気的に接続される構成であってもよい。なお、図3A,図3Bに示す例は、5段階(すなわち、N=1,M=1)に出力電圧V1を切り替えるマルチレベルインバータ(以下では、「5レベルインバータ」と称する)で構成した電力変換装置1を表している。 Here, in the basic configuration of the power conversion apparatus 1 of the present embodiment, the configuration shown in FIG. 1, the voltage control unit 2 1 to 2 N, are electrically connected to the positive pole of the voltage source VS 1 ~VS N However, other configurations may be used. That is, as shown in FIG. 2, the voltage control unit 2 1 to 2 N can be electrically connected to the negative pole of the voltage source VS 1 ~VS N. 3A, the regenerative switch Q1 M is electrically connected to the negative electrode of the voltage source VS M , and the input switch Q2 M is electrically connected to the positive electrode of the main voltage source VS N + 1. Also good. Furthermore, as shown in FIG. 3B, the regenerative switch Q1 M is electrically connected to the positive electrode of the voltage source VS M , and the input switch Q2 M is electrically connected to the negative electrode of the main voltage source VS N + 1. Also good. The example shown in FIGS. 3A and 3B is an electric power composed of a multi-level inverter (hereinafter referred to as “5-level inverter”) that switches the output voltage V1 in five stages (that is, N = 1, M = 1). The conversion device 1 is shown.

以下、電圧制御部2〜2のうち任意の電圧制御部2について図2を用いて説明する。 Hereinafter, an arbitrary voltage control unit 2 M among the voltage control units 2 1 to 2 N will be described with reference to FIG. 2.

入力スイッチQ2は、コレクタが出力点22に電気的に接続され、エミッタが第1入力点21に電気的に接続されている。第1入力点21は、第2入力点12を介して主電圧源VSN+1の低電位点(負極)に電気的に接続されるか(M=Nの場合)、電圧制御部2M+1の出力点22M+1に電気的に接続される(M≠Nの場合)。 Input switch Q2 M has a collector electrically connected to the output point 22 M, the emitter is electrically connected to the first input point 21 M. The first input point 21 M is electrically connected to the low potential point (negative electrode) of the main voltage source VS N + 1 via the second input point 12 (when M = N), or the voltage control unit 2 M + 1 Electrically connected to output point 22 M + 1 (when M ≠ N).

入力スイッチQ2は、制御部5によりオン/オフを切り替えられることで、第2入力点12と変換部3の第2入力点32との間の電路の一部を開閉する。つまり、入力スイッチQ2は、主電圧源VSN+1の正極又は負極の何れか一方の電極(ここでは、正極)と変換部3とを繋ぐ電路を開閉する。 The input switch Q <b> 2 M is opened / closed by the control unit 5 to open and close a part of the electric circuit between the second input point 12 and the second input point 32 of the conversion unit 3. That is, the input switch Q2 M is one of the electrodes of the main voltage source VS N + 1 of the positive electrode or the negative electrode (here, positive) for opening and closing an electrical path for connecting the conversion section 3.

回生スイッチQ1は、エミッタが出力点22に電気的に接続され、コレクタが第2入力点23に電気的に接続されている。第2入力点23は、電圧源VSの低電位点(負極)に電気的に接続される。 Regeneration switch Q1 M has an emitter electrically connected to the output point 22 M, and the collector is electrically connected to the second input point 23 M. The second input point 23 M is electrically connected to the low potential point (negative electrode) of the voltage source VS M.

回生スイッチQ1は、制御部5によりオン/オフを切り替えられることで、第2入力点23と変換部3の第2入力点32との間の電路の一部を開閉する。つまり、回生スイッチQ1は、電圧源VSの正極又は負極の何れか一方の電極(ここでは、正極)と変換部3とを繋ぐ電路を開閉する。 Regeneration switch Q1 M by the control unit 5 that is switched on / off, open and close the part of the electrical path between the second input point 23 M and the second input point 32 of the converter unit 3. That is, the regenerative switch Q1 M opens and closes an electric circuit that connects either the positive electrode or the negative electrode of the voltage source VS M (here, the positive electrode) and the conversion unit 3.

以下、本実施形態の電力変換装置1の基本構成の動作について説明する。この基本構成は、制御部5が以下の表1に示す条件に従って、N個の電圧制御部2〜2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。つまり、制御部5は、4つのスイッチQB1〜QB4、保持スイッチQC1,QC2、N個の電圧制御部2〜2の各々における回生スイッチQ1〜Q1及び入力スイッチQ2〜Q2を制御する。これにより、この基本構成は、‘2N+3’段階に出力電圧V1を切り替えるマルチレベルインバータとして動作する。すなわち、電圧源VS〜VSの電源電圧をそれぞれE〜E〔V〕、主電圧源VSN+1の電源電圧をEN+1とすると、この基本構成は、0〔V〕,±E〔V〕,…,±EN+1〔V〕の何れかの出力電圧V1を発生する。そして、この基本構成は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−EN+1〔V〕〜EN+1〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。 Hereinafter, the operation of the basic configuration of the power conversion device 1 of the present embodiment will be described. In this basic configuration, the control unit 5 controls the switches of the N voltage control units 2 1 to 2 N , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 according to the conditions shown in Table 1 below. That is, the control unit 5, four switches QB1~QB4, the holding switch QC1, QC2, N pieces of the regenerative switch Q1 in each of the voltage control unit 2 1 ~2 N 1 ~Q1 N and input switch Q2 1 ~Q2 N Control. Thus, this basic configuration operates as a multi-level inverter that switches the output voltage V1 to the '2N + 3' stage. That is, when the voltage source VS 1 ~VS N supply voltages respectively E 1 to E N (V), the power supply voltage of the main voltage source VS N + 1 to E N + 1, the basic structure is 0 V, ± E 1 [V],..., ± E N + 1 One of the output voltages V1 of [V] is generated. In this basic configuration, the control unit 5 appropriately switches the output voltage V1 to output an AC voltage that changes between −E N + 1 [V] and E N + 1 [V] around 0 [V].

Figure 0006286802
Figure 0006286802

例えば、E〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部5は、電圧制御部2の回生スイッチQ1をオンに切り替え、その他の電圧制御部2〜2M−1,2M+1〜2の回生スイッチをオフに切り替える。また、制御部5は、電圧制御部2〜2M−1の入力スイッチQ2〜Q2M−1をオンに切り替え、その他の電圧制御部2〜2の入力スイッチをオフに切り替える。そして、制御部5は、変換部3のスイッチQB1,QB4をオン、スイッチQB2,QB3をオフに切り替え、且つクランプ部4の保持スイッチQC1,QC2をオフに切り替える。 For example, when generating the output voltage V1 of the E M V, control unit 5 switches the regenerative switch Q1 M of the voltage control unit 2 M ON, the other voltage control unit 2 1 ~2 M-1, 2 Switch M + 1 to 2N regeneration switch off. The control unit 5 switches the input switch Q2 1 ~Q2 M-1 of the voltage control unit 2 1 ~2 M-1 is turned on, switch off the input switch of the other voltage control unit 2 M to 2 N. Then, the control unit 5 switches on the switches QB1 and QB4 of the conversion unit 3, switches off the switches QB2 and QB3, and switches off the holding switches QC1 and QC2 of the clamp unit 4.

また、−E〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合は、制御部5は、上記の状態において変換部3のスイッチQB1,QB4をオフ、スイッチQB2,QB3をオンに切り替えればよい。また、出力電圧V1を0〔V〕とする場合は、制御部5は、電圧制御部2〜2及び変換部3の全てのスイッチをオフに切り替え、且つクランプ部4の保持スイッチQC1,QC2をオンに切り替えればよい。 When generating the output voltage V1 of −E M [V], the control unit 5 may switch off the switches QB1 and QB4 of the conversion unit 3 and turn on the switches QB2 and QB3 in the above state. When the output voltage V1 is set to 0 [V], the control unit 5 switches off all the switches of the voltage control units 2 1 to 2 N and the conversion unit 3 and holds the holding switch QC1, the clamp unit 4 What is necessary is just to switch QC2 on.

以下、一例として、5レベルインバータで構成した電力変換装置1について説明する。この電力変換装置1は、図4に示すように、1個の電圧制御部2を備えている。電圧制御部2の第2入力点23には、電圧源VSの正極が電気的に接続されている。また、第1入力点11及び第2入力点12には、主電圧源VSが電気的に接続されている。ここでは、電圧源VSの電源電圧を1〔V〕、主電圧源VSの電源電圧を2〔V〕と仮定する。 Hereinafter, as an example, the power conversion device 1 configured by a five-level inverter will be described. The power conversion apparatus 1, as shown in FIG. 4, a single voltage control section 2 1. The second input point 23 1 of the voltage control unit 2 1, the positive electrode voltage source VS 1 are electrically connected. A main voltage source VS 2 is electrically connected to the first input point 11 and the second input point 12. Here, it is assumed that the power source voltage of the voltage source VS 1 is 1 [V] and the power source voltage of the main voltage source VS 2 is 2 [V].

この電力変換装置1は、制御部5が以下の表2に示す条件に従って電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御することで、±2〔V〕,±1〔V〕,0〔V〕の5段階の出力電圧V1を発生する。 In this power conversion device 1, the control unit 5 controls the switches of the voltage control unit 2 1 , the conversion unit 3 and the clamp unit 4 according to the conditions shown in Table 2 below, thereby ± 2 [V], ± 1 [ V] and 0 [V] are generated in five stages of output voltage V1.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

以下、図5A〜図5Cを用いて具体的に説明する。なお、図5A〜図5Cにおいて、丸印で囲っているスイッチはオン状態を示し、丸印で囲っていないスイッチはオフ状態を示す。例えば、2〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部5は、図5Aに示すように、電圧制御部2の入力スイッチQ2と、変換部3のスイッチQB1,QB4とをオンに切り替え、その他のスイッチをオフに切り替える。また、−2〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部5は、上記の状態において変換部3のスイッチQB1,QB4をオフ、スイッチQB2,QB3をオンに切り替える。 Hereinafter, it demonstrates concretely using FIG. 5A-FIG. 5C. In FIGS. 5A to 5C, switches surrounded by circles indicate an on state, and switches not surrounded by a circle indicate an off state. For example, when generating the output voltage V1 of 2 V, the control unit 5, on as shown in FIG. 5A, the input switch Q2 1 of the voltage control unit 2 1, switch QB1 of the conversion unit 3, and QB4 And switch off the other switches. When generating the output voltage V1 of −2 [V], the control unit 5 switches off the switches QB1 and QB4 of the conversion unit 3 and turns on the switches QB2 and QB3 in the above state.

1〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部5は、図5Bに示すように、電圧制御部2の回生スイッチQ1と、変換部3のスイッチQB1,QB4とをオンに切り替え、その他のスイッチをオフに切り替える。また、−1〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部5は、上記の状態において変換部3のスイッチQB1,QB4をオフ、スイッチQB2,QB3をオンに切り替える。 To generate an output voltage V1 of 1 [V], the control unit 5, as shown in Figure 5B, switching the regenerative switch Q1 1 of the voltage control unit 2 1, switch QB1 of the conversion unit 3, and a QB4 ON Turn off the other switches. When generating the output voltage V1 of -1 [V], the control unit 5 switches off the switches QB1 and QB4 of the conversion unit 3 and switches on the switches QB2 and QB3 in the above state.

また、出力電圧V1を0〔V〕とする場合、制御部5は、図5Cに示すように、クランプ部4の保持スイッチQC1,QC2をオンに切り替え、その他のスイッチをオフに切り替える。そして、この電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、図6に示すように、0〔V〕を中心に−2〔V〕〜2〔V〕の間で変化する交流電圧(同図の太い実線参照)を出力する。   When the output voltage V1 is set to 0 [V], the control unit 5 switches on the holding switches QC1 and QC2 of the clamp unit 4 and switches off the other switches as shown in FIG. 5C. And this power converter 1 changes between 2 [V]-2 [V] centering on 0 [V] by switching the output voltage V1 suitably by the control part 5, as shown in FIG. Output AC voltage (see thick solid line in the figure).

勿論、本実施形態の電力変換装置1は、上記の5レベルインバータに限定されず、更に多段階に出力電圧V1を切り替えるマルチレベルインバータで構成することも可能である。例えば、本実施形態の電力変換装置1は、7段階(すなわち、N=2)に出力電圧V1を切り替えるマルチレベルインバータ(以下では、「7レベルインバータ」と称する)で構成されていてもよい。   Of course, the power conversion device 1 of the present embodiment is not limited to the five-level inverter described above, and can also be configured by a multi-level inverter that switches the output voltage V1 in multiple stages. For example, the power conversion device 1 of the present embodiment may be configured by a multi-level inverter (hereinafter referred to as “7-level inverter”) that switches the output voltage V1 in seven stages (that is, N = 2).

7レベルインバータで構成される電力変換装置1は、図7に示すように、2個の電圧制御部2,2を備えている。電圧制御部2の第2入力点23には、電圧源VSの負極が電気的に接続されている。電圧制御部2の第2入力点23には、電圧源VSの負極が電気的に接続されている。また、第1入力点11及び第2入力点12には、主電圧源VSが電気的に接続されている。ここでは、電圧源VSの電源電圧を1〔V〕、電圧源VSの電源電圧を2〔V〕、主電圧源VSの電源電圧を3〔V〕と仮定する。 As shown in FIG. 7, the power conversion device 1 configured with a seven-level inverter includes two voltage control units 2 1 and 2 2 . The second input point 23 1 of the voltage control unit 2 1, the negative electrode of the voltage source VS 1 are electrically connected. The second voltage controller 2 2 of the second input point 23, the negative electrode of the voltage source VS 2 are electrically connected. A main voltage source VS 3 is electrically connected to the first input point 11 and the second input point 12. Here, it is assumed that the power source voltage of the voltage source VS 1 is 1 [V], the power source voltage of the voltage source VS 2 is 2 [V], and the power source voltage of the main voltage source VS 3 is 3 [V].

この電力変換装置1は、制御部5が以下の表3に示す条件に従って電圧制御部2,2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御することで、±3〔V〕,±2〔V〕,±1〔V〕,0〔V〕の7段階の出力電圧V1を発生する。 In this power conversion device 1, the control unit 5 controls each switch of the voltage control units 2 1 and 2 2 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 according to the conditions shown in Table 3 below, so that ± 3 [V], A seven-stage output voltage V1 of ± 2 [V], ± 1 [V], and 0 [V] is generated.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

以下、図8A,図8B,図9A,図9Bを用いて具体的に説明する。なお、図8A,図8B,図9A,図9Bにおいて、丸印で囲っているスイッチはオン状態を示し、丸印で囲っていないスイッチはオフ状態を示す。例えば、3〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部5は、図8Aに示すように、電圧制御部2,2の入力スイッチQ2,Q2と、変換部3のスイッチQB1,QB4とをオンに切り替え、その他のスイッチをオフに切り替える。また、−3〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部5は、上記の状態において変換部3のスイッチQB1,QB4をオフ、スイッチQB2,QB3をオンに切り替える。 Hereinafter, a specific description will be given with reference to FIGS. 8A, 8B, 9A, and 9B. In FIG. 8A, FIG. 8B, FIG. 9A, and FIG. 9B, a switch surrounded by a circle indicates an on state, and a switch that is not surrounded by a circle indicates an off state. For example, when the output voltage V1 of 3 [V] is generated, the control unit 5 includes the input switches Q2 1 and Q2 2 of the voltage control units 2 1 and 2 2 and the switch of the conversion unit 3 as shown in FIG. 8A. QB1 and QB4 are switched on, and the other switches are switched off. When generating the output voltage V1 of −3 [V], the control unit 5 switches off the switches QB1 and QB4 of the conversion unit 3 and switches on the switches QB2 and QB3 in the above state.

2〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部5は、図8Bに示すように、電圧制御部2の回生スイッチQ1と、電圧制御部2の入力スイッチQ2とをオンに切り替える。また、制御部5は、変換部3のスイッチQB1,QB4をオンに切り替え、その他のスイッチをオフに切り替える。また、−2〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部5は、上記の状態において変換部3のスイッチQB1,QB4をオフ、スイッチQB2,QB3をオンに切り替える。 To generate an output voltage V1 of 2 V, the control unit 5, as shown in FIG. 8B, on the regeneration switch Q1 2 of the voltage control unit 2 2, and an input switch Q2 1 of the voltage control unit 2 1 Switch to. Further, the control unit 5 switches on the switches QB1 and QB4 of the conversion unit 3 and switches off the other switches. When generating the output voltage V1 of −2 [V], the control unit 5 switches off the switches QB1 and QB4 of the conversion unit 3 and turns on the switches QB2 and QB3 in the above state.

1〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部5は、図9Aに示すように、電圧制御部2の回生スイッチQ1と、変換部3のスイッチQB1,QB4とをオンに切り替え、その他のスイッチをオフに切り替える。また、−1〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部5は、上記の状態において変換部3のスイッチQB1,QB4をオフ、スイッチQB2,QB3をオンに切り替える。 To generate an output voltage V1 of 1 [V], the control unit 5, as shown in FIG. 9A, switching the regenerative switch Q1 1 of the voltage control unit 2 1, switch QB1 of the conversion unit 3, and a QB4 ON Turn off the other switches. When generating the output voltage V1 of -1 [V], the control unit 5 switches off the switches QB1 and QB4 of the conversion unit 3 and switches on the switches QB2 and QB3 in the above state.

また、出力電圧V1を0〔V〕とする場合、制御部5は、図9Bに示すように、クランプ部4の保持スイッチQC1,QC2をオンに切り替え、その他のスイッチをオフに切り替える。そして、この電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−3〔V〕〜3〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。   When the output voltage V1 is set to 0 [V], the control unit 5 switches on the holding switches QC1 and QC2 of the clamp unit 4 and switches off the other switches as shown in FIG. 9B. And this power converter device 1 outputs the alternating voltage which changes between -3 [V]-3 [V] centering on 0 [V] by switching the output voltage V1 suitably by the control part 5. FIG.

ここで、NPC(Neutral-Point-Clamped)型の5レベルインバータである電力変換装置100を本実施形態の電力変換装置1の比較例として説明する。この電力変換装置100は、図10に示すように、第1入力点101と第2入力点102との間に、2つの電圧源105,106が直列に電気的に接続されている。ここでは、電圧源105,106の電源電圧は、何れも1〔V〕と仮定する。また、電圧源105の低電位点(負極)と、電圧源106の高電位点(正極)との接続点は、共通電位点107である。   Here, a power conversion device 100 that is an NPC (Neutral-Point-Clamped) type five-level inverter will be described as a comparative example of the power conversion device 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 10, in the power conversion apparatus 100, two voltage sources 105 and 106 are electrically connected in series between a first input point 101 and a second input point 102. Here, it is assumed that the power supply voltages of the voltage sources 105 and 106 are both 1 [V]. The connection point between the low potential point (negative electrode) of the voltage source 105 and the high potential point (positive electrode) of the voltage source 106 is a common potential point 107.

第1入力点101と第1出力点103との間には、スイッチS1,S5の直列回路が電気的に接続されている。また、第2入力点102と第1出力点103との間には、スイッチS2,S6の直列回路が電気的に接続されている。また、第1入力点101と第2出力点104との間には、スイッチS3,S7の直列回路が電気的に接続されている。更に、第2入力点102と第2出力点104との間には、スイッチS4,S8の直列回路が電気的に接続されている。スイッチS1〜S8は、何れもIGBTであり、それぞれリカバリダイオードが内蔵されている。   Between the first input point 101 and the first output point 103, a series circuit of switches S1, S5 is electrically connected. A series circuit of switches S2 and S6 is electrically connected between the second input point 102 and the first output point 103. A series circuit of switches S3 and S7 is electrically connected between the first input point 101 and the second output point 104. Further, a series circuit of switches S4 and S8 is electrically connected between the second input point 102 and the second output point 104. The switches S1 to S8 are all IGBTs, and each has a built-in recovery diode.

スイッチS1,S3のコレクタは第1入力点101に電気的に接続されており、スイッチS2,S4のエミッタは第2入力点102に電気的に接続されている。また、スイッチS5のエミッタ及びスイッチS6のコレクタは第1出力点103に電気的に接続されており、スイッチS7のエミッタ及びスイッチS8のコレクタは第2出力点104に電気的に接続されている。   The collectors of the switches S1 and S3 are electrically connected to the first input point 101, and the emitters of the switches S2 and S4 are electrically connected to the second input point 102. The emitter of the switch S5 and the collector of the switch S6 are electrically connected to the first output point 103, and the emitter of the switch S7 and the collector of the switch S8 are electrically connected to the second output point 104.

スイッチS1のエミッタ及びスイッチS5のコレクタの接続点と、スイッチS2のコレクタ及びスイッチS6のエミッタの接続点との間には、ダイオードD1,D2の直列回路が電気的に接続されている。また、ダイオードD1のアノード及びダイオードD2のカソードの接続点は、共通電位点107に電気的に接続されている。スイッチS3のエミッタ及びスイッチS7のコレクタの接続点と、スイッチS4のコレクタ及びスイッチS8のエミッタの接続点との間には、ダイオードD3,D4の直列回路が電気的に接続されている。また、ダイオードD3のアノード及びダイオードD4のカソードの接続点は、共通電位点107に電気的に接続されている。   A series circuit of diodes D1 and D2 is electrically connected between the connection point of the emitter of the switch S1 and the collector of the switch S5 and the connection point of the collector of the switch S2 and the emitter of the switch S6. The connection point between the anode of the diode D1 and the cathode of the diode D2 is electrically connected to the common potential point 107. A series circuit of diodes D3 and D4 is electrically connected between the connection point of the emitter of the switch S3 and the collector of the switch S7 and the connection point of the collector of the switch S4 and the emitter of the switch S8. The connection point between the anode of the diode D3 and the cathode of the diode D4 is electrically connected to the common potential point 107.

スイッチS1〜S8は、制御部200からPWM信号である駆動信号を与えられることで、オン/オフが切り替えられる。そして、この電力変換装置100は、制御部200が以下の表4に示す条件に従ってスイッチS1〜S8を制御することで、±2〔V〕,±1〔V〕,0〔V〕の5段階の出力電圧V1を発生する。   The switches S <b> 1 to S <b> 8 are switched on / off by receiving a drive signal that is a PWM signal from the control unit 200. In the power conversion device 100, the control unit 200 controls the switches S1 to S8 according to the conditions shown in Table 4 below, so that five stages of ± 2 [V], ± 1 [V], and 0 [V] are obtained. Output voltage V1 is generated.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

以下、図11A〜図11Cを用いて具体的に説明する。なお、図11A〜図11Cにおいて、丸印で囲っているスイッチはオン状態を示し、丸印で囲っていないスイッチはオフ状態を示す。例えば、2〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部200は、図11Aに示すように、スイッチS1,S4,S5,S8をオンに切り替え、その他のスイッチをオフに切り替える。また、−2〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部200は、スイッチS2,S3,S6,S7をオンに切り替え、その他のスイッチをオフに切り替える。   Hereinafter, it demonstrates concretely using FIG. 11A-FIG. 11C. In FIGS. 11A to 11C, switches surrounded by circles indicate an on state, and switches not surrounded by a circle indicate an off state. For example, when generating the output voltage V1 of 2 [V], the control unit 200 switches on the switches S1, S4, S5, and S8 and switches off the other switches as shown in FIG. 11A. When generating the output voltage V1 of −2 [V], the control unit 200 switches on the switches S2, S3, S6, and S7 and switches off the other switches.

1〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部200は、図11Bに示すように、スイッチS1,S5,S8をオンに切り替え、その他のスイッチをオフに切り替える。また、−1〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合、制御部200は、スイッチS2,S6,S7をオンに切り替え、その他のスイッチをオフに切り替える。   When generating the output voltage V1 of 1 [V], the control unit 200 switches on the switches S1, S5, and S8 and switches off the other switches as shown in FIG. 11B. When generating the output voltage V1 of −1 [V], the control unit 200 switches on the switches S2, S6, S7 and switches off the other switches.

また、出力電圧V1を0〔V〕とする場合、制御部200は、図11Cに示すように、スイッチS5,S8をオンに切り替え、その他のスイッチをオフに切り替える。そして、この電力変換装置100は、制御部200により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−2〔V〕〜2〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。   When the output voltage V1 is set to 0 [V], the control unit 200 switches on the switches S5 and S8 and switches off the other switches as shown in FIG. 11C. And this power converter device 100 outputs the alternating voltage which changes between -2 [V] -2 [V] centering on 0 [V] by switching the output voltage V1 suitably by the control part 200. FIG.

ここで、比較例の電力変換装置100では、所望の出力レベル数を実現するために必要な回路の構成要素(スイッチ、ダイオード、電圧源)の数が多くなってしまうという問題がある。そこで、本実施形態の電力変換装置1では、N個の電圧制御部2〜2の各々の回生スイッチQ1〜Q1、及び入力スイッチQ2〜Q2を制御部5が制御することで、変換部3に入力する直流電圧を変化させている。また、本実施形態の電力変換装置1では、変換部3のスイッチQB1〜QB4を制御部5が制御することで、出力電圧V1の極性を反転させている。更に、本実施形態の電力変換装置1では、クランプ部4の保持スイッチQC1,QC2を制御部5が制御することで、出力電圧V1を所定の電圧(ここでは、0〔V〕)に保持している。 Here, the power conversion device 100 of the comparative example has a problem that the number of circuit components (switches, diodes, voltage sources) necessary to realize a desired number of output levels is increased. Therefore, in the power conversion apparatus 1 of the present embodiment, the regeneration of each of the N voltage control unit 2 1 to 2 N switch Q1 1 ~Q1 N, and the control unit 5 to input switch Q2 1 ~Q2 N control Thus, the DC voltage input to the converter 3 is changed. Moreover, in the power converter device 1 of this embodiment, the control part 5 controls the switches QB1 to QB4 of the conversion part 3, thereby inverting the polarity of the output voltage V1. Further, in the power conversion device 1 of the present embodiment, the control unit 5 controls the holding switches QC1 and QC2 of the clamp unit 4, thereby holding the output voltage V1 at a predetermined voltage (here, 0 [V]). ing.

本実施形態の電力変換装置1の構成要素(スイッチ、ダイオード(リカバリダイオードを含む)、電圧源)の数と、比較例の電力変換装置100の構成要素の数とを比較した結果を以下の表5に示す。このように、本実施形態の電力変換装置1は、比較例の電力変換装置100と比較して、所望の出力レベル数を実現するために必要な回路の構成要素の数を低減することができる。したがって、本実施形態の電力変換装置1は、構成要素の数が少なくて済むので、コストの低減を図ることができる。特に、本実施形態の電力変換装置1は、構成要素のうちスイッチの数が少なくて済むので、スイッチを制御する制御部5の簡略化を図ることができ、更にコストの低減を図ることができる。また、本実施形態の電力変換装置1は、電流の流れる構成要素の数も少なくて済むので、構成要素に電流が流れることによる損失の低減も図ることができる。   The following table shows the results of comparing the number of components (switches, diodes (including a recovery diode), voltage source) of the power conversion device 1 of the present embodiment and the number of components of the power conversion device 100 of the comparative example. As shown in FIG. As described above, the power conversion device 1 of the present embodiment can reduce the number of circuit components necessary to realize a desired number of output levels, as compared with the power conversion device 100 of the comparative example. . Therefore, the power conversion device 1 of the present embodiment can reduce the cost because the number of components is small. In particular, since the power conversion device 1 according to the present embodiment requires only a small number of switches among the components, the control unit 5 that controls the switches can be simplified, and the cost can be further reduced. . In addition, since the power conversion device 1 of the present embodiment requires only a small number of components through which current flows, it is possible to reduce loss due to current flowing through the components.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

ところで、制御部5は、以下の表6に示す条件に従って電圧制御部2〜2の回生スイッチQ1〜Q1のオン/オフを制御してもよい。具体的には、制御部5は、出力電圧V1が、任意の電圧制御部2に電気的に接続される電圧源VSの電源電圧Eである場合に、任意の電圧制御部2の回生スイッチQ1をオン状態に維持してもよい。また、制御部5は、出力電圧V1が、当該電源電圧Eより一段階低い電源電圧EM−1である場合に、任意の電圧制御部2の回生スイッチQ1をオン状態に維持してもよい。 Incidentally, the control unit 5 may control the regeneration switch Q1 1 ~Q1 N ON / OFF of the voltage control unit 2 1 to 2 N in accordance with the conditions shown in Table 6 below. Specifically, when the output voltage V1 is the power supply voltage E M of the voltage source VS M electrically connected to the arbitrary voltage control unit 2M , the control unit 5 determines the arbitrary voltage control unit 2M. the regeneration switch Q1 M may be maintained in the oN state. Further, when the output voltage V1 is the power supply voltage E M-1 that is one step lower than the power supply voltage E M , the control unit 5 maintains the regenerative switch Q1 M of any voltage control unit 2 M in the on state. May be.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

一例として、本実施形態の電力変換装置1を図4に示すような5レベルインバータで構成した場合について説明する。この場合、制御部5は、1〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合のみならず、図12に示すように、出力電圧V1を0〔V〕とする場合にも電圧制御部2の回生スイッチQ1をオン状態に維持する。なお、図12において、丸印で囲っているスイッチはオン状態を示し、丸印で囲っていないスイッチはオフ状態を示す。 As an example, the case where the power converter device 1 of this embodiment is configured by a five-level inverter as shown in FIG. 4 will be described. In this case, the control unit 5, not only to generate the output voltage V1 of 1 V, as shown in FIG. 12, the voltage control unit 2 1 is also the case where the output voltage V1 and 0 [V] maintaining the regeneration switch Q1 1 in the oN state. In FIG. 12, switches surrounded by circles indicate an on state, and switches not surrounded by a circle indicate an off state.

この構成では、電圧制御部2〜2の回生スイッチQ1〜Q1のオン/オフを短期間で切り替える必要が無い。したがって、この構成では、回生スイッチQ1〜Q1として低速動作の素子を用いることができるため、コストを低減することが可能である。 In this configuration, there is no need to switch the regenerative switch Q1 1 ~Q1 N ON / OFF of the voltage control unit 2 1 to 2 N in a short time. Therefore, in this configuration, it is possible to use low-speed operating elements as the regenerative switches Q1 1 to Q1 N , so that the cost can be reduced.

また、制御部5は、以下の表7に示す条件に従ってクランプ部4の保持スイッチQC1,QC2のオン/オフを制御してもよい。具体的には、クランプ部4は、変換部3の一対の出力点33,34の間に電気的に接続される一対の保持スイッチQC1,QC2の直列回路で構成されている。そして、制御部5は、出力電圧V1が所定の電圧(ここでは、0〔V〕)より大きい場合に、一対の保持スイッチQC1,QC2のうちの第2保持スイッチQC2をオン状態に維持するように制御してもよい。また、制御部5は、出力電圧が所定の電圧より小さい場合に、一対の保持スイッチQC1,QC2のうちの第1保持スイッチQC1をオン状態に維持するように制御してもよい。   Further, the control unit 5 may control on / off of the holding switches QC1 and QC2 of the clamp unit 4 according to the conditions shown in Table 7 below. Specifically, the clamp unit 4 includes a series circuit of a pair of holding switches QC1 and QC2 that are electrically connected between the pair of output points 33 and 34 of the conversion unit 3. Then, the control unit 5 maintains the second holding switch QC2 of the pair of holding switches QC1 and QC2 in the ON state when the output voltage V1 is higher than a predetermined voltage (here, 0 [V]). You may control to. Further, the control unit 5 may perform control so that the first holding switch QC1 of the pair of holding switches QC1 and QC2 is maintained in the ON state when the output voltage is smaller than a predetermined voltage.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

一例として、本実施形態の電力変換装置1を図4に示すような5レベルインバータで構成した場合について説明する。この場合、制御部5は、図13Aに示すように2〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合と、図13Bに示すように1〔V〕の出力電圧V1を発生させる場合との何れにおいても、クランプ部4の第2保持スイッチQC2をオンに切り替える。なお、図13A,図13Bにおいて、丸印で囲っているスイッチはオン状態を示し、丸印で囲っていないスイッチはオフ状態を示す。   As an example, the case where the power converter device 1 of this embodiment is configured by a five-level inverter as shown in FIG. 4 will be described. In this case, the control unit 5 generates either the output voltage V1 of 2 [V] as shown in FIG. 13A or the output voltage V1 of 1 [V] as shown in FIG. 13B. Also, the second holding switch QC2 of the clamp unit 4 is switched on. In FIGS. 13A and 13B, switches surrounded by a circle indicate an on state, and switches not surrounded by a circle indicate an off state.

この構成では、クランプ部4の保持スイッチQC1,QC2のオン/オフを短期間で切り替える必要が無い。したがって、この構成では、保持スイッチQC1,QC2として低速動作の素子を用いることができるため、コストを低減することが可能である。   In this configuration, it is not necessary to switch on / off the holding switches QC1 and QC2 of the clamp unit 4 in a short period of time. Therefore, in this configuration, since the low-speed operation element can be used as the holding switches QC1 and QC2, the cost can be reduced.

ところで、本実施形態の電力変換装置1では、表1に示すように、変換部3の第1スイッチQB1と第4スイッチQB4とは、互いに同じタイミングでオン/オフを切り替えられる。同様に、変換部3の第2スイッチQB2と第3スイッチQB3とは、互いに同じタイミングでオン/オフを切り替えられる。   By the way, in the power converter device 1 of this embodiment, as shown in Table 1, the 1st switch QB1 and 4th switch QB4 of the conversion part 3 are switched on / off at the same timing mutually. Similarly, the second switch QB2 and the third switch QB3 of the conversion unit 3 can be switched on / off at the same timing.

そこで、本実施形態の電力変換装置1では、制御部5は、変換部3のスイッチQB1〜QB4を以下のように制御してもよい。すなわち、制御部5は、変換部3の一対のレグ(leg)のうちの第1レグのハイサイドのスイッチQB1と、第2レグのローサイドのスイッチQB4とを一の駆動信号により駆動させてもよい。ここでは、第1レグは、スイッチQB1,QB2の直列回路であり、第2レグは、スイッチQB3,QB4の直列回路であるが、第1レグと第2レグとが逆であってもよい。この構成では、駆動信号用の信号線の数を低減することができる。また、この構成では、一の駆動信号により駆動される一対のスイッチにおいて、オン/オフのタイミングがずれるのを防止することができる。   Therefore, in the power conversion device 1 of the present embodiment, the control unit 5 may control the switches QB1 to QB4 of the conversion unit 3 as follows. That is, the control unit 5 may drive the high-side switch QB1 of the first leg and the low-side switch QB4 of the second leg of the pair of legs of the conversion unit 3 with one drive signal. Good. Here, the first leg is a series circuit of switches QB1 and QB2, and the second leg is a series circuit of switches QB3 and QB4. However, the first leg and the second leg may be reversed. With this configuration, the number of signal lines for driving signals can be reduced. Further, in this configuration, it is possible to prevent the on / off timing from being shifted in the pair of switches driven by one drive signal.

ところで、本実施形態の電力変換装置1では、制御部5は、以下の表8に示すように、出力電圧V1を遷移させる際にデッドタイムDT1〜DT4を設けるように制御してもよい。デッドタイムDT1〜DT4において、制御部5は、全てのスイッチをオフに切り替える。このように制御することで、出力電圧V1を遷移させる際に第1入力点11と第2入力点12との間が短絡するのを防止することができる。   By the way, in the power converter device 1 of this embodiment, as shown in Table 8 below, the control unit 5 may perform control so as to provide dead times DT1 to DT4 when the output voltage V1 is shifted. In the dead times DT1 to DT4, the control unit 5 switches all the switches off. By controlling in this way, it is possible to prevent a short circuit between the first input point 11 and the second input point 12 when the output voltage V1 is transitioned.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

しかしながら、上記のデッドタイムDT1〜DT4では、図14に示すように、スイッチQB3,Q2,QB2のリカバリダイオード、及び主電圧源VSを通る経路で電流I1が流れる。このため、デッドタイムDT1〜DT4において、第1入力点11及び第2入力点12の間に、主電圧源VSN+1の電源電圧EN+1〔V〕(ここでは、2〔V〕)が印加される。したがって、この場合、電圧制御部2〜2を構成する各スイッチには、最大で主電圧源VSN+1の電源電圧EN+1〔V〕が印加される可能性があるため、必要とする耐圧が主電圧源VSN+1の電源電圧EN+1により決定される。このため、電圧制御部2〜2を構成する各スイッチに高耐圧の素子を用いなければならず、コストが増大する虞がある。 However, in the dead time DT1~DT4, as shown in FIG. 14, the switch QB3, Q2 1, a current I1 in a path through QB2 recovery diode, and a main voltage source VS 2 flows. Therefore, during the dead times DT1 to DT4, the power supply voltage E N + 1 [V] (here, 2 [V]) of the main voltage source VS N + 1 is applied between the first input point 11 and the second input point 12. The Therefore, in this case, since the power supply voltage E N + 1 [V] of the main voltage source VS N + 1 may be applied to the switches constituting the voltage control units 2 1 to 2 N at the maximum, a required withstand voltage is required. Is determined by the power supply voltage E N + 1 of the main voltage source VS N + 1 . For this reason, a high-breakdown-voltage element must be used for each switch constituting the voltage control units 2 1 to 2 N, which may increase the cost.

そこで、本実施形態の電力変換装置1では、制御部5は以下のように制御するのが好ましい。すなわち、制御部5は、出力電圧V1を遷移させる際にデッドタイムDT1〜DT4を設けるようにN個の電圧制御部2〜2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。そして、制御部5は、デッドタイムDT1〜DT4において、出力電圧V1の遷移の前後の何れにおいてもオン状態であるスイッチをオン状態で維持し、その他のスイッチをオフに切り替えるように制御する。 Therefore, in the power conversion device 1 of the present embodiment, it is preferable that the control unit 5 controls as follows. That is, the control unit 5 controls each of the N voltage control units 2 1 to 2 N , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 so as to provide dead times DT 1 to DT 4 when the output voltage V 1 is transitioned. Then, in the dead times DT1 to DT4, the control unit 5 performs control so that the switch that is in the on state is maintained in the on state before and after the transition of the output voltage V1, and the other switches are switched off.

一例として、本実施形態の電力変換装置1を図4に示すような5レベルインバータで構成した場合について説明する。説明するに当たり、2〔V〕の出力電圧V1を発生させる状態、1〔V〕の出力電圧V1を発生させる状態、出力電圧V1を0〔V〕とする状態の各々における電流I1の経路を図15A〜図15Cに示す。また、デッドタイムDT1,DT2の各々における電流I1の経路を図16A,図16Bに示す。なお、図15A〜図15C、及び図16A,図16Bにおいて、丸印で囲っているスイッチはオン状態を示し、丸印で囲っていないスイッチはオフ状態を示す。   As an example, the case where the power converter device 1 of this embodiment is configured by a five-level inverter as shown in FIG. 4 will be described. In the description, the path of the current I1 in each of the state in which the output voltage V1 of 2 [V] is generated, the state in which the output voltage V1 of 1 [V] is generated, and the state in which the output voltage V1 is 0 [V] is illustrated. 15A to FIG. 15C. Also, the path of the current I1 in each of the dead times DT1 and DT2 is shown in FIGS. 16A and 16B. In FIGS. 15A to 15C and FIGS. 16A and 16B, switches surrounded by circles indicate an on state, and switches not surrounded by a circle indicate an off state.

この場合、制御部5は、以下の表9に示す条件に従って電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。例えば、制御部5は、デッドタイムDT1において、出力電圧V1の遷移の前後の何れにおいてもオン状態であるスイッチQB1,QB4,QC2をオン状態で維持し、その他のスイッチをオフに切り替える。すると、図16Aに示すように、第1入力点11及び第2入力点12に主電圧源VSの電源電圧E〔V〕が印加される代わりに、変換部3の第1入力点31及び第2入力点32に電圧源VSの電源電圧E〔V〕が印加される。 In this case, the control unit 5 controls the switches of the voltage control unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 according to the conditions shown in Table 9 below. For example, in the dead time DT1, the control unit 5 maintains the switches QB1, QB4, and QC2 that are in the on state before and after the transition of the output voltage V1 and switches off the other switches. Then, as shown in FIG. 16A, instead of applying the power supply voltage E 2 [V] of the main voltage source VS 2 to the first input point 11 and the second input point 12, the first input point 31 of the converter 3. The power source voltage E 1 [V] of the voltage source VS 1 is applied to the second input point 32.

また、例えば制御部5は、デッドタイムDT2において、出力電圧V1の遷移の前後の何れにおいてもオン状態であるスイッチQ1,QC2をオン状態で維持し、その他のスイッチをオフに切り替える。すると、図16Bに示すように、第1入力点11及び第2入力点12に主電圧源VSの電源電圧E〔V〕が印加される代わりに、第1出力点13及び第2出力点14の間の電圧が0〔V〕となる。 Further, for example, the control unit 5 maintains the switches Q1 1 and QC2 that are in the on state before and after the transition of the output voltage V1 in the dead time DT2, and switches the other switches to the off state. Then, as shown in FIG. 16B, instead of applying the power supply voltage E 2 [V] of the main voltage source VS 2 to the first input point 11 and the second input point 12, the first output point 13 and the second output The voltage between the points 14 becomes 0 [V].

Figure 0006286802
Figure 0006286802

すなわち、この構成では、任意の電圧制御部2における回生スイッチQ1、及び入力スイッチQ2の各々が最低限必要な耐圧は、以下の表10に示すように‘EM+1−E’〔V〕となる。例えば、主電圧源VSN+1と電圧源VSとの電圧差、及び任意の電圧源VSとその次段の電圧源VSM+1との電圧差が何れもE〔V〕であると仮定する。この場合、任意の電圧制御部2における回生スイッチQ1、及び入力スイッチQ2の各々が最低限必要な耐圧はE〔V〕となる。 That is, in this configuration, the regenerative switch Q1 M at any of the voltage control unit 2 M, and each minimum required withstand voltage of the input switch Q2 M the following as shown in Table 10 'E M + 1 -E M ' [ V]. For example, it is assumed that the voltage difference between the main voltage source VS N + 1 and the voltage source VS N and the voltage difference between an arbitrary voltage source VS M and the voltage source VS M + 1 at the next stage are E 1 [V]. . In this case, the minimum withstand voltage required for each of the regenerative switch Q1 M and the input switch Q2 M in the arbitrary voltage control unit 2M is E 1 [V].

Figure 0006286802
Figure 0006286802

上述のように、この構成では、電圧制御部2〜2を構成する各スイッチが最低限必要とする耐圧を下げることができるので、高耐圧の素子を用いなくてもよく、コストを低減することができる。また、この構成では、電圧制御部2〜2の回生スイッチQ1〜Q1、変換部3のスイッチQB1〜QB4、クランプ部4の保持スイッチQC1,QC2の各々のオン/オフを切り替える頻度が少なくて済む。このため、この構成では、スイッチング損失を低減することができる。 As described above, in this configuration, since the minimum withstand voltage required by each switch constituting the voltage control units 2 1 to 2 N can be lowered, it is not necessary to use a high withstand voltage element, thereby reducing costs. can do. Moreover, the frequency in this configuration, switching between the regenerative switch Q1 1 ~Q1 N, switch QB1~QB4 conversion unit 3, each of the on / off of the holding switch QC1, QC2 clamp portion 4 of the voltage control unit 2 1 to 2 N Is less. For this reason, in this configuration, switching loss can be reduced.

また、上記の構成において、制御部5は、出力電圧V1を一段階ずつ遷移させるように電圧制御部2〜2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御するのが好ましい。すなわち、制御部5は、出力電圧V1が最小値から順に大きくなるように、或いは最大値から順に小さくなるように、N個の電圧制御部2〜2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御するのが好ましい。一例として、本実施形態の電力変換装置1を図4に示すような5レベルインバータで構成した場合について説明する。この場合、出力電圧V1が1〔V〕の状態を介さずに、出力電圧V1を2〔V〕から0〔V〕に遷移させると、デッドタイムにおいて第1入力点11及び第2入力点12に主電圧源VSの電源電圧E〔V〕が印加されてしまう。したがって、変換部3のスイッチQB1〜QB4の最低限必要な耐圧は、主電圧源VSの電源電圧E〔V〕により決定されてしまう。 Further, in the above configuration, the control unit 5, the voltage control unit 2 1 to 2 N so as to shift the output voltage V1 by one step, conversion unit 3, it is preferable to control the respective switches of the clamping portion 4. That is, the control unit 5 includes the N voltage control units 2 1 to 2 N , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 so that the output voltage V 1 increases in order from the minimum value or decreases in order from the maximum value. Each switch is preferably controlled. As an example, the case where the power converter device 1 of this embodiment is configured by a five-level inverter as shown in FIG. 4 will be described. In this case, if the output voltage V1 is shifted from 2 [V] to 0 [V] without going through the state where the output voltage V1 is 1 [V], the first input point 11 and the second input point 12 in the dead time. In other words, the power supply voltage E 2 [V] of the main voltage source VS 2 is applied. Therefore, the minimum required withstand voltage of the switches QB1 to QB4 of the conversion unit 3 is determined by the power supply voltage E 2 [V] of the main voltage source VS 2 .

一方、出力電圧V1を2〔V〕、1〔V〕、0〔V〕と一段階ずつ遷移させるように制御部5が制御すれば、変換部3のスイッチQB1〜QB4の最低限必要な耐圧は、電圧源VSの電源電圧E〔V〕で済む。このため、この構成では、変換部3のスイッチQB1〜QB4に高耐圧の素子を用いなくてもよく、コストを低減することができる。 On the other hand, if the control unit 5 controls the output voltage V1 so as to transition one step at a time from 2 [V], 1 [V], and 0 [V], the minimum required withstand voltage of the switches QB1 to QB4 of the conversion unit 3 The power supply voltage E 1 [V] of the voltage source VS 1 is sufficient. For this reason, in this structure, it is not necessary to use a high voltage | pressure-resistant element for switch QB1-QB4 of the conversion part 3, and it can reduce cost.

ところで、図18Aに示すように、変換部3のスイッチQB1,QB3に与えられる駆動信号を駆動信号GB1,GB3とし、クランプ部4のスイッチQC,QC2に与えられる駆動信号を駆動信号GC1,GC2とする。駆動信号GB1,GB3は、それぞれドライブ回路61,62でバッファ(buffer)してから変換部3のスイッチQB1,QB3に与えられる。また、駆動信号GC1,GC2は、それぞれドライブ回路63,64でバッファしてからクランプ部4の保持スイッチQC1,QC2に与えられる。そして、スイッチ素子QB1,QB3及び保持スイッチQC1,QC2を駆動するには、各々のゲート−エミッタ間に電圧を印加する必要がある。このため、ドライブ回路61〜64は、スイッチ素子QB1,QB3及び保持スイッチQC1,QC2のエミッタ電位を基準電位とする駆動電源が必要となる。   By the way, as shown in FIG. 18A, drive signals given to the switches QB1 and QB3 of the conversion unit 3 are drive signals GB1 and GB3, and drive signals given to the switches QC and QC2 of the clamp unit 4 are drive signals GC1 and GC2. To do. The drive signals GB1 and GB3 are buffered by the drive circuits 61 and 62, respectively, and then supplied to the switches QB1 and QB3 of the conversion unit 3. The drive signals GC1 and GC2 are buffered by the drive circuits 63 and 64, respectively, and then supplied to the holding switches QC1 and QC2 of the clamp unit 4. In order to drive the switch elements QB1 and QB3 and the holding switches QC1 and QC2, it is necessary to apply a voltage between the gate and the emitter. For this reason, the drive circuits 61 to 64 require a drive power supply that uses the emitter potentials of the switch elements QB1 and QB3 and the holding switches QC1 and QC2 as a reference potential.

本実施形態の電力変換装置1を図4に示す5レベルインバータで構成した場合、クランプ部4の保持スイッチQC1,QC2のエミッタ電位は同じである。しかしながら、このエミッタ電位と、変換部3のスイッチQB1,QB3の各々のエミッタ電位とは互いに異なる電位である。したがって、図18Aに示すように、これらのエミッタ電位をそれぞれ基準電位とする3つの駆動電源PS1〜PS3を用意しなければドライブ回路61〜64を駆動することができない。   When the power conversion device 1 of the present embodiment is configured by the five-level inverter shown in FIG. 4, the emitter potentials of the holding switches QC1 and QC2 of the clamp unit 4 are the same. However, the emitter potential and the emitter potentials of the switches QB1 and QB3 of the conversion unit 3 are different from each other. Therefore, as shown in FIG. 18A, the drive circuits 61 to 64 cannot be driven unless three drive power supplies PS1 to PS3 having these emitter potentials as reference potentials are prepared.

そこで、本実施形態の電力変換装置1では、変換部3のスイッチQB1〜QB4の何れかのエミッタは、クランプ部4の保持スイッチQC1,QC2の何れかのエミッタに電気的に接続されていてもよい。以下、本実施形態の電力変換装置1を5レベルインバータで構成した場合について図17を用いて説明する。この構成では、図17に示すように、変換部3の第1スイッチQB1のエミッタは、クランプ部4の第1保持スイッチQC1のエミッタに電気的に接続されている。また、変換部3の第3スイッチQB3のエミッタは、クランプ部4の第2保持スイッチQC2のエミッタに電気的に接続されている。   Therefore, in the power conversion device 1 of the present embodiment, any one of the switches QB1 to QB4 of the conversion unit 3 is electrically connected to any one of the holding switches QC1 and QC2 of the clamp unit 4. Good. Hereinafter, the case where the power converter device 1 of this embodiment is comprised with a 5-level inverter is demonstrated using FIG. In this configuration, as shown in FIG. 17, the emitter of the first switch QB1 of the conversion unit 3 is electrically connected to the emitter of the first holding switch QC1 of the clamp unit 4. The emitter of the third switch QB3 of the conversion unit 3 is electrically connected to the emitter of the second holding switch QC2 of the clamp unit 4.

この場合、変換部3の第1スイッチQB1及びクランプ部4の第1保持スイッチQC1の各々のエミッタ電位は、共通する第1エミッタ電位EP1となる。また、変換部3の第3スイッチQB3及びクランプ部4の第2保持スイッチQC2の各々のエミッタ電位は、共通する第2エミッタ電位EP2となる。したがって、この構成では、図18Bに示すように、第1エミッタ電位EP1を基準電位とする第1駆動電源PS1により、第1ドライバ回路61及び第3ドライバ回路63を駆動することができる。また、この構成では、第2エミッタ電位EP2を基準電位とする第2駆動電源PS2により、第2ドライバ回路62及び第4ドライバ回路64を駆動することができる。   In this case, the emitter potentials of the first switch QB1 of the conversion unit 3 and the first holding switch QC1 of the clamp unit 4 are the common first emitter potential EP1. Further, the emitter potentials of the third switch QB3 of the conversion unit 3 and the second holding switch QC2 of the clamp unit 4 become the common second emitter potential EP2. Therefore, in this configuration, as shown in FIG. 18B, the first driver circuit 61 and the third driver circuit 63 can be driven by the first drive power source PS1 having the first emitter potential EP1 as a reference potential. Further, in this configuration, the second driver circuit 62 and the fourth driver circuit 64 can be driven by the second drive power source PS2 having the second emitter potential EP2 as a reference potential.

上述のように、この構成では、駆動電源の数を低減して回路の小型化を図ることができる。また、この構成では、駆動電源の数を低減できることから、コストの低減も図ることができる。   As described above, with this configuration, the number of drive power supplies can be reduced to reduce the size of the circuit. Further, with this configuration, the number of drive power supplies can be reduced, so that the cost can also be reduced.

また、本実施形態の電力変換装置1では、図2に示す構成であれば、変換部3のスイッチQB2,QB4のエミッタと、電圧制御部2の回生スイッチQ1のエミッタとが電気的に接続される。なお、電圧制御部2は、変換部3に直接電気的に接続されている。同様に、任意の電圧制御部2M−1の入力スイッチQ2M−1のエミッタと、次段の電圧制御部2の回生スイッチQ1のエミッタとが電気的に接続される。したがって、変換部3のスイッチQB2,QB3と、電圧制御部2の回生スイッチQ1とはエミッタ電位が共通であるので、共通する1つの駆動電源で駆動することが可能である。同様に、任意の電圧制御部2M−1の入力スイッチQ2M−1と、次段の電圧制御部2の回生スイッチQ1とはエミッタ電位が共通であるので、共通する1つの駆動電源で駆動することが可能である。 Further, in the power conversion apparatus 1 of this embodiment, with the configuration shown in FIG. 2, the switch QB2 of the conversion unit 3, and the emitter of the QB4, and the emitter of the regenerative switch Q1 1 of the voltage control unit 2 1 electrically Connected. The voltage control unit 2 1 is directly electrically connected to the converter 3. Similarly, the emitter of the input switch Q2 M-1 of the arbitrary voltage control unit 2 M-1 and the emitter of the regenerative switch Q1 M of the voltage control unit 2 M at the next stage are electrically connected. Therefore, a switch QB2, QB3 of the conversion unit 3, since the regenerative switch Q1 1 of the voltage control unit 2 1 is a common emitter voltage, can be driven by one common drive power source. Similarly, the input switch Q2 M-1 of the arbitrary voltage control unit 2 M-1 and the regenerative switch Q1 M of the voltage control unit 2 M at the next stage have a common emitter potential, so that one common drive power supply It is possible to drive with.

以下、本実施形態の電力変換装置1を図7に示す7レベルインバータで構成した場合について説明する。例えば、図19Aに示すように、変換部3のスイッチQB2に与えられる駆動信号を駆動信号GB2とし、電圧制御部2の入力スイッチQ2及び回生スイッチQ1に与えられる駆動信号をそれぞれ駆動信号G2,G1とする。また、電圧制御部2の回生スイッチQ1に与えられる駆動信号をG1とする。駆動信号GB2,G2は、それぞれドライブ回路65,66でバッファしてからスイッチQB2,Q2に与えられる。また、駆動信号G1,G1は、それぞれドライブ回路67,68でバッファしてからスイッチQ1,Q1に与えられる。 Hereinafter, the case where the power converter device 1 of this embodiment is comprised by the 7 level inverter shown in FIG. 7 is demonstrated. For example, as shown in FIG. 19A, the drive signal supplied to the converter 3 switch QB2 as a driving signal GB2, respectively driving signal a driving signal applied to input switch Q2 1 and the regenerative switch Q1 1 of the voltage control unit 2 1 Let G2 1 and G1 1 respectively. Further, the drive signal supplied to the regenerative switch Q1 2 of the voltage control unit 2 2 and G1 2. Drive signal GB2, G2 1 is given from the buffer in each drive circuit 65 and 66 to the switch QB2, Q2 1. The drive signals G1 1 and G1 2 are buffered by drive circuits 67 and 68, respectively, and then supplied to the switches Q1 1 and Q1 2 .

図19Aに示す構成では、スイッチQB2,Q2,Q1,Q1を駆動するために個別に駆動電源PS4〜PS7を設けている。一方、図19Bに示す構成では、スイッチQB2のエミッタと回生スイッチQ1のエミッタとが同電位であるため、スイッチQB2,Q1を1つの駆動電源PS4で駆動している。同様に、入力スイッチQ2のエミッタと回生スイッチQ1のエミッタとが同電位であるため、スイッチQ2,Q1を1つの駆動電源PS5で駆動している。つまり、図19Bに示す構成は、図19Aに示す構成と比較して駆動電源の数を低減することができる。 In the configuration shown in FIG. 19A, and a switch QB2, Q2 1, Q1 1, Q1 2 drive power PS4~PS7 individually to drive. On the other hand, in the configuration shown in FIG. 19B, since the emitter and the regeneration switch Q1 1 emitter of switch QB2 are at the same potential, and drive switch QB2, Q1 1 with one driving power source PS4. Similarly, the emitter of the input switch Q2 1 and the emitter of the regenerative switch Q1 2 is at the same potential, is driving the switch Q2 1, Q1 2 in one driving power source PS5. That is, the configuration illustrated in FIG. 19B can reduce the number of drive power supplies compared to the configuration illustrated in FIG. 19A.

上述のように、この構成では、駆動電源の数を低減して回路の小型化を図ることができる。具体的には、本実施形態の電力変換装置1がN個の電圧制御部2〜2を備える構成であれば、各スイッチに個別に駆動電源を設ける場合と比較して、駆動電源をN個減らすことが可能である。また、この構成では、駆動電源の数を低減できることから、コストの低減も図ることができる。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。 As described above, with this configuration, the number of drive power supplies can be reduced to reduce the size of the circuit. Specifically, if the power conversion device 1 of the present embodiment is configured to include N voltage control units 2 1 to 2 N , the drive power supply is compared with the case where the drive power supply is individually provided for each switch. N can be reduced. Further, with this configuration, the number of drive power supplies can be reduced, so that the cost can also be reduced. Note that whether or not to adopt the configuration is arbitrary.

また、本実施形態の電力変換装置1では、任意の電圧制御部2に電気的に接続される電圧源VSは、その電源電圧Eが主電圧源VSN+1の電源電圧EN+1の‘M/(N+1)’であるのが好ましい。言い換えれば、変換部3に直接電気的に接続される電圧制御部2から数えてM番目の電圧制御部2には、電源電圧Eが主電圧源VSN+1の電源電圧EN+1の‘M/(N+1)’である電圧源VSが電気的に接続されるのが好ましい。 Further, in the power conversion apparatus 1 of the present embodiment, any of the voltage source VS M that is electrically connected to the voltage control unit 2 M, the power supply voltage E M is the main voltage source VS N + 1 power supply voltage E N + 1 ' M / (N + 1) ′ is preferred. In other words, the M-th voltage controller 2 M counted from the voltage control unit 2 1 is directly electrically connected to the converter unit 3, the power supply voltage E M is the main voltage source VS N + 1 power supply voltage E N + 1 ' preferably, M / (N + 1) voltage source VS M is a 'are electrically connected.

例えば、本実施形態の電力変換装置1を7レベルインバータ(すなわち、N=2)で構成したと仮定する。この場合、電圧制御部2(すなわち、M=1)に電気的に接続される電圧源VSは、その電源電圧Eが主電圧源VSの出力電圧Eの1/3であることが好ましい。同様に、電圧制御部2(すなわち、M=2)に電気的に接続される電圧源VSは、その電源電圧Eが主電圧源VSの出力電圧Eの2/3であることが好ましい。 For example, it is assumed that the power conversion device 1 of the present embodiment is configured with a 7-level inverter (that is, N = 2). In this case, the voltage source VS 1 electrically connected to the voltage control unit 2 1 (that is, M = 1) has the power supply voltage E 1 that is 1/3 of the output voltage E 3 of the main voltage source VS 3. It is preferable. Similarly, the voltage source VS 2 electrically connected to the voltage control unit 2 2 (that is, M = 2) has a power supply voltage E 2 that is 2/3 of the output voltage E 3 of the main voltage source VS 3. It is preferable.

この構成では、主電圧源VSN+1と電圧源VSとの電圧差、及び任意の電圧源VSとその次段の電圧源VSM+1との電圧差は、それぞれ‘EN+1/(N+1)’〔V〕となる。したがって、以下の表11に示すように、各スイッチの最低限必要な耐圧を下げることができる。例えば、本実施形態の電力変換装置1を図7に示すような7レベルインバータ(すなわち、N=2)で構成した場合、各スイッチの最低限必要な耐圧は、E/3=E〔V〕で済む。このため、この構成では、各スイッチが必要とする耐圧を下げることができるので、高耐圧の素子を用いる必要が無く、コストを低減することができる。また、この構成では、各スイッチを基板に実装する際に考慮すべき絶縁距離の制限が緩和される。更に、この構成では、各スイッチに同種類の素子を使用することができるので、よりコストを低減することができる。 In this configuration, the voltage difference between the main voltage source VS N + 1 and the voltage source VS N, and the voltage difference between the arbitrary voltage source VS M and the voltage source VS M + 1 of the next stage are respectively “E N + 1 / (N + 1)”. [V]. Therefore, as shown in Table 11 below, the minimum necessary breakdown voltage of each switch can be lowered. For example, 7-level inverter such as a power conversion device 1 of the present embodiment shown in FIG. 7 (i.e., N = 2) in the case of a configuration using, minimum required withstand voltage of each switch, E 3/3 = E 1 [ V] is enough. For this reason, in this configuration, the breakdown voltage required for each switch can be lowered, so that it is not necessary to use a high breakdown voltage element, and the cost can be reduced. Also, with this configuration, the limitation on the insulation distance that should be taken into account when each switch is mounted on the substrate is relaxed. Further, in this configuration, since the same type of element can be used for each switch, the cost can be further reduced.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

以下、本実施形態の電力変換装置1をパワーコンディショナに用いた使用例について説明する。この使用例は、図20に示すように、本実施形態の電力変換装置1と、解列器9とを備えている。解列器9は、第1出力点13及び第2出力点14と、系統電源7との間に電気的に接続されている。具体的には、電力変換装置1の第1出力点13及び第2出力点14は、解列器9を介して分電盤に設けられた連系ブレーカに電気的に接続されることにより、系統電源7に電気的に接続される。また、解列器9と系統電源7との間には、負荷8が電気的に接続されている。   Hereinafter, the usage example which used the power converter device 1 of this embodiment for the power conditioner is demonstrated. As shown in FIG. 20, this usage example includes the power conversion device 1 of the present embodiment and a disconnector 9. The disconnector 9 is electrically connected between the first output point 13 and the second output point 14 and the system power supply 7. Specifically, the first output point 13 and the second output point 14 of the power conversion device 1 are electrically connected to the interconnection breaker provided in the distribution board via the disconnector 9, It is electrically connected to the system power supply 7. A load 8 is electrically connected between the disconnector 9 and the system power supply 7.

解列器9は、第1出力点13と系統電源7との間に電気的に接続された第1接点部91と、第2出力点14と系統電源7との間に電気的に接続された第2接点部92とを有している。但し、解列器9は、第1出力点13及び第2出力点14の少なくとも一方と系統電源7との間に電気的に接続されていればよく、第1接点部91及び第2接点部92の何れかは省略されていてもよい。   The circuit breaker 9 is electrically connected between the first contact point 91 electrically connected between the first output point 13 and the system power supply 7, and between the second output point 14 and the system power supply 7. And a second contact portion 92. However, the circuit breaker 9 only needs to be electrically connected between at least one of the first output point 13 and the second output point 14 and the system power supply 7, and the first contact point portion 91 and the second contact point portion. Any of 92 may be omitted.

この使用例は、定常時、系統連系運転を行い、主電圧源VSN+1及び電圧源VS〜VSから入力される直流電力を電力変換装置1で交流電力に変換し、系統電源7及び負荷8に出力する。 In this usage example, grid connection operation is performed in a steady state, DC power input from the main voltage source VS N + 1 and the voltage sources VS 1 to VS N is converted into AC power by the power converter 1, and the system power source 7 and Output to load 8.

この使用例において、制御部5は、出力する交流電圧の位相が、系統電源7の電源電圧の位相に対して逆位相となるように電圧制御部2〜2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御してもよい。この構成では、主電圧源VSN+1及び電圧源VS〜VSの充電及び放電の双方が可能である双方向インバータとして、本実施形態の電力変換装置1を使用することができる。 In this usage example, the control unit 5 includes the voltage control units 2 1 to 2 N , the conversion unit 3, and the clamp unit so that the phase of the output AC voltage is opposite to the phase of the power supply voltage of the system power supply 7. Each of the four switches may be controlled. In this configuration, the charging and discharging directional inverter both are possible in the main voltage source VS N + 1 and the voltage source VS 1 ~VS N, may use power conversion apparatus 1 of the present embodiment.

また、この使用例において、制御部5は、系統電源7の電源周波数を測定する機能を有していてもよい。そして、制御部5は、出力する交流電圧の位相が、系統電源7の電源電圧の位相とずれるように電圧制御部2〜2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御してもよい。 In this usage example, the control unit 5 may have a function of measuring the power supply frequency of the system power supply 7. The control unit 5 controls each switch of the voltage control units 2 1 to 2 N , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 so that the phase of the output AC voltage is shifted from the phase of the power supply voltage of the system power supply 7. Also good.

この構成では、上記のように制御することで系統電源7に無効電力を注入することができる。そして、系統電源7に停電などの異常が発生している場合には、無効電力の注入により系統電源7の電源周波数が変動する。したがって、制御部5は、この系統電源7の電源周波数を測定することで、系統電源7に停電などの異常が発生しているか否かを判定することができ、結果として電力変換装置1が単独運転しているか否かを判定することができる。   In this configuration, reactive power can be injected into the system power supply 7 by controlling as described above. When an abnormality such as a power failure occurs in the system power supply 7, the power supply frequency of the system power supply 7 varies due to the injection of reactive power. Therefore, the control unit 5 can determine whether or not an abnormality such as a power failure has occurred in the system power supply 7 by measuring the power supply frequency of the system power supply 7. It can be determined whether or not the vehicle is driving.

(実施形態2)
以下、本発明の実施形態2に係る電力変換装置1について図21を用いて説明する。本実施形態の電力変換装置1は、回路構成自体は実施形態1の電力変換装置1と共通であり、制御部5の動作が実施形態1の電力変換装置1と相違する。なお、本実施形態の電力変換装置1において、実施形態1の電力変換装置1と共通する構成要素については適宜説明を省略する。以下では、本実施形態の電力変換装置1を図4に示すような5レベルインバータで構成した場合について説明する。また、電圧源VSの電源電圧をE〔V〕、主電圧源VSの電源電圧をE〔V〕と仮定する。勿論、本実施形態の電力変換装置1を5レベルインバータに限定する趣旨ではない。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the power converter device 1 which concerns on Embodiment 2 of this invention is demonstrated using FIG. The power conversion device 1 of the present embodiment has a circuit configuration itself that is the same as that of the power conversion device 1 of the first embodiment, and the operation of the control unit 5 is different from that of the power conversion device 1 of the first embodiment. In addition, in the power converter device 1 of this embodiment, description is abbreviate | omitted suitably about the component in common with the power converter device 1 of Embodiment 1. FIG. Below, the case where the power converter device 1 of this embodiment is comprised with a 5-level inverter as shown in FIG. 4 is demonstrated. Further, it is assumed that the power source voltage of the voltage source VS 1 is E 1 [V] and the power source voltage of the main voltage source VS 2 is E 2 [V]. Of course, it is not the meaning which limits the power converter device 1 of this embodiment to a 5-level inverter.

本実施形態の電力変換装置1では、制御部5は、4個の搬送波CW1〜CW4と目標信号OS1との比較結果に応じて、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。 In the power conversion device 1 of the present embodiment, the control unit 5 switches each of the voltage control unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 according to the comparison result between the four carrier waves CW1 to CW4 and the target signal OS1. To control.

第1搬送波CW1は、最小電圧値が0〔V〕、最大電圧値がE/L〔V〕の三角波である。第2搬送波CW2は、最小電圧値がE/L〔V〕、最大電圧値がE/L〔V〕の三角波である。第3搬送波CW3は、最小電圧値が−E/L〔V〕、最大電圧値が0〔V〕の三角波である。第4搬送波CW4は、最小電圧値が−E/L〔V〕、最大電圧値が−E/L〔V〕の三角波である。搬送波CW1〜CW4は、それぞれ同期している。なお、‘L’は1以上の整数である。 The first carrier wave CW1 is a triangular wave having a minimum voltage value of 0 [V] and a maximum voltage value of E 1 / L [V]. The second carrier wave CW2 is a triangular wave having a minimum voltage value of E 1 / L [V] and a maximum voltage value of E 2 / L [V]. The third carrier wave CW3 is a triangular wave having a minimum voltage value of −E 1 / L [V] and a maximum voltage value of 0 [V]. The fourth carrier wave CW4 is a triangular wave having a minimum voltage value of −E 2 / L [V] and a maximum voltage value of −E 1 / L [V]. The carriers CW1 to CW4 are synchronized with each other. 'L' is an integer of 1 or more.

目標信号OS1は、電力変換装置1の出力する所望の交流電圧の指令値に応じた信号である。本実施形態の電力変換装置1では、目標信号OS1は指令値と同じ電圧値であり、最小電圧値が−E/L〔V〕、最大電圧値がE/L〔V〕の正弦波になる。なお、‘L’は1以上の整数である。 The target signal OS1 is a signal corresponding to a desired AC voltage command value output from the power converter 1. In the power conversion device 1 of the present embodiment, the target signal OS1 has the same voltage value as the command value, a sine wave having a minimum voltage value of −E 2 / L [V] and a maximum voltage value of E 2 / L [V]. become. 'L' is an integer of 1 or more.

制御部5は、搬送波CW1〜CW4と目標信号OS1とを比較し、以下の表12に示す条件に従った出力電圧V1を発生させるように、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。なお、目標信号OS1が搬送波CW1〜CW4の何れかと等しい場合(例えば、OS1=CW1など)は、表12に示す条件に限定されず、適宜定義されてもよい。 The control unit 5 compares the carrier waves CW1 to CW4 with the target signal OS1 and generates a voltage control unit 2 1 , a conversion unit 3, and a clamp unit 4 so as to generate an output voltage V 1 according to the conditions shown in Table 12 below. Control each switch. When the target signal OS1 is equal to any of the carrier waves CW1 to CW4 (for example, OS1 = CW1 etc.), the conditions are not limited to those shown in Table 12, and may be defined as appropriate.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

例えば、目標信号OS1の電圧値が第3搬送波CW3と第4搬送波CW4との間にある場合、制御部5は、クランプ部4の第1保持スイッチQC1、変換部3のスイッチQB2,QB3、電圧制御部2の回生スイッチQ1をオンに切り替える。また、制御部5は、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本実施形態の電力変換装置1は、−E〔V〕の出力電圧V1を発生する。 For example, when the voltage value of the target signal OS1 is between the third carrier CW3 and the fourth carrier CW4, the control unit 5 uses the first holding switch QC1 of the clamp unit 4, the switches QB2 and QB3 of the conversion unit 3, the voltage switching the regeneration switch Q1 1 of the control unit 2 1 is turned on. In addition, the control unit 5 switches off the remaining switches. Thereby, the power converter device 1 of this embodiment generates the output voltage V1 of −E 1 [V].

上述のように、本実施形態の電力変換装置1では、制御部5は、4個の同期した搬送波CW1〜CW4と、目標信号OS1との比較結果に応じて、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。これにより、本実施形態の電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−E〔V〕〜E〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。 As described above, in the power conversion device 1 of the present embodiment, the control unit 5 includes the voltage control unit 2 1 and the conversion unit according to the comparison result between the four synchronized carriers CW1 to CW4 and the target signal OS1. 3. Control each switch of the clamp unit 4. Thus, the power conversion device 1 of the present embodiment, by switching the output voltage V1 appropriately by the control unit 5 varies between 0 [V] -E 2 (V) to E 2 V to about the Outputs AC voltage.

また、本実施形態の電力変換装置1がN個の電圧制御部2〜2を備えている場合、制御部5は、‘N×2+2’個の同期した搬送波と、目標信号OS1との比較結果に応じて、電圧制御部2〜2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。これにより、本実施形態の電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−EN+1〔V〕〜EN+1〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。 In addition, when the power conversion device 1 of the present embodiment includes N voltage control units 2 1 to 2 N , the control unit 5 includes 'N × 2 + 2' synchronized carriers and the target signal OS1. The switches of the voltage control units 2 1 to 2 N , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 are controlled according to the comparison result. Thus, the power conversion device 1 of the present embodiment, by switching the output voltage V1 appropriately by the control unit 5 varies between 0 V -E N + 1 [V] to E N + 1 [V] around the Outputs AC voltage.

したがって、本実施形態の電力変換装置1は、所望の交流電圧を出力するために出力電圧V1を遷移させる回数が少ないので、各スイッチのオン/オフを切り替える回数が少なく、スイッチング損失を低減することができる。   Therefore, the power conversion device 1 according to the present embodiment has a small number of transitions of the output voltage V1 in order to output a desired AC voltage, so that the number of times each switch is turned on / off is small, and switching loss is reduced. Can do.

ところで、本実施形態の電力変換装置1では、図22に示すように、第1搬送波CW1及び第4搬送波CW1の位相を反転させてもよい。この場合も、制御部5は、搬送波CW1〜CW4と目標信号OS1とを比較し、表12に示す条件に従った出力電圧V1を発生させるように、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。 By the way, in the power converter device 1 of this embodiment, as shown in FIG. 22, the phases of the first carrier wave CW1 and the fourth carrier wave CW1 may be reversed. Also in this case, the control unit 5 compares the carrier waves CW1 to CW4 with the target signal OS1 and generates the output voltage V1 in accordance with the conditions shown in Table 12, so that the voltage control unit 2 1 , the conversion unit 3, the clamp Each switch of the unit 4 is controlled.

つまり、制御部5は、‘N+1’個の搬送波、及び当該‘N+1’個の搬送波とは位相が反転した‘N+1’個の搬送波と、目標信号OS1との比較結果に応じて、電圧制御部2〜2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御してもよい。この構成では、所望の交流電圧を出力するために出力電圧V1を遷移させる回数が一定であるので、歪みの少ない交流電圧を出力することが可能である。 That is, the control unit 5 determines the voltage control unit according to the comparison result between the target signal OS1 and the “N + 1” carriers, and the “N + 1” carriers whose phases are inverted from those of the “N + 1” carriers. 2 1 to 2 N, converter 3, it may control the switch of the clamping portion 4. In this configuration, since the number of times the output voltage V1 is transitioned to output a desired AC voltage is constant, it is possible to output an AC voltage with less distortion.

(構成例1)
以下、本実施形態の構成例1に係る電力変換装置1について図23を用いて説明する。本構成例の電力変換装置1では、制御部5は、2個の搬送波CW1,CW2と目標信号OS1との比較結果、及び指令値の正負の判定結果に応じて、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。
(Configuration example 1)
Hereinafter, the power converter 1 which concerns on the structural example 1 of this embodiment is demonstrated using FIG. In the power conversion device 1 of the present configuration example, the control unit 5 converts the voltage control unit 2 1 , the conversion according to the comparison result between the two carrier waves CW1 and CW2 and the target signal OS1 and the determination result of the positive / negative command value. Each switch of the part 3 and the clamp part 4 is controlled.

図23において、第1判定信号DS1は、指令値の正負の判定を示す信号である。第1判定信号DS1は、指令値が正であれば‘L’、指令値が負であれば‘H’となる。なお、指令値が零のときの判定信号DS1は、適宜定義されてよい。また、目標信号OS1は、指令値の正負の判定結果に基づいて、複数の搬送波(搬送波CW1,CW2)の最小値と最大値との間に収まるように調整された信号である。本構成例の電力変換装置1では、目標信号OS1は、指令値が負の期間において、所定の電圧値が加算された信号である。ここで、所定の電圧値は、第1搬送波CW1の最小値と、第2搬送波CW2の最大値との差分である。すなわち、図23に示すように、目標信号OS1は、第1判定信号DS1が‘L’を示す間は指令値と同じ電圧値を示し、第1判定信号DS1が‘H’になると、指令値に‘E/L’〔V〕を加算した電圧値を示す。 In FIG. 23, the first determination signal DS1 is a signal indicating whether the command value is positive or negative. The first determination signal DS1 is 'L' if the command value is positive and 'H' if the command value is negative. Note that the determination signal DS1 when the command value is zero may be appropriately defined. The target signal OS1 is a signal adjusted so as to fall between the minimum value and the maximum value of a plurality of carrier waves (carrier waves CW1, CW2) based on the positive / negative determination result of the command value. In the power conversion device 1 of this configuration example, the target signal OS1 is a signal to which a predetermined voltage value is added during a period in which the command value is negative. Here, the predetermined voltage value is a difference between the minimum value of the first carrier CW1 and the maximum value of the second carrier CW2. That is, as shown in FIG. 23, the target signal OS1 shows the same voltage value as the command value while the first determination signal DS1 indicates “L”, and the command value when the first determination signal DS1 becomes “H”. Represents a voltage value obtained by adding 'E 2 / L' [V].

制御部5は、搬送波CW1,CW2と目標信号OS1との比較結果と、第1判定信号DS1とに応じて、以下の表13に示す条件に従った出力電圧V1を発生させるように、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。なお、目標信号OS1が搬送波CW1,CW2の何れかと等しい場合(例えば、OS1=CW1など)は、表13に示す条件に限定されず、適宜定義されてもよい。 The control unit 5 controls the voltage so as to generate the output voltage V1 according to the conditions shown in Table 13 below according to the comparison result between the carrier waves CW1 and CW2 and the target signal OS1 and the first determination signal DS1. The switches of the unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 are controlled. When the target signal OS1 is equal to one of the carrier waves CW1 and CW2 (for example, OS1 = CW1 etc.), the conditions are not limited to those shown in Table 13, and may be defined as appropriate.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

例えば、目標信号OS1の電圧値が第1搬送波CW1と第2搬送波CW2との間にある場合について説明する。この場合、第1判定信号DS1が‘L’であれば、制御部5は、クランプ部4の第2保持スイッチQC2、変換部3のスイッチQB1,QB4、電圧制御部2の回生スイッチQ1をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、E〔V〕の出力電圧V1を発生する。また、第1判定信号DS1が‘H’であれば、制御部5は、クランプ部4の第1保持スイッチQC1、変換部3のスイッチQB2,QB3、電圧制御部2の回生スイッチQ1をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、−E〔V〕の出力電圧V1を発生する。 For example, a case where the voltage value of the target signal OS1 is between the first carrier wave CW1 and the second carrier wave CW2 will be described. In this case, if the first determination signal DS1 is 'L', the control unit 5, second hold switch QC2 clamp portion 4, the switch QB1 of the conversion unit 3, QB4, regeneration switch Q1 of the voltage controller 2 1 1 Switch on and switch off the remaining switches. Thereby, the power converter device 1 of this configuration example generates the output voltage V1 of E 1 [V]. Further, if the first determination signal DS1 is 'H', the control unit 5, the first holding switch QC1 of the clamping portion 4, the switch QB2, QB3 of the conversion unit 3, the regeneration switch Q1 1 of the voltage control unit 2 1 Switch on and switch off the remaining switches. Thereby, the power converter device 1 of this configuration example generates the output voltage V1 of −E 1 [V].

上述のように、本構成例の電力変換装置1では、制御部5は、2個の同期した搬送波CW1,CW2と目標信号OS1との比較結果、及び指令値の正負の判定結果に応じて、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。これにより、本構成例の電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−E〔V〕〜E〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。 As described above, in the power conversion device 1 of the present configuration example, the control unit 5 determines the comparison result between the two synchronized carriers CW1 and CW2 and the target signal OS1 and the determination result of the command value positive / negative. The switches of the voltage control unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 are controlled. Thus, the power conversion device 1 of the present configuration example, by switching the output voltage V1 appropriately by the control unit 5 varies between 0 [V] -E 2 (V) to E 2 V to about the Outputs AC voltage.

また、本構成例の電力変換装置1がN個の電圧制御部2〜2を備えている場合、制御部5は以下の制御を実行する。すなわち、制御部5は、‘N+1’個の同期した搬送波と目標信号OS1との比較結果、及び指令値の正負の判定結果に応じて、電圧制御部2〜2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。これにより、本実施形態の電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−EN+1〔V〕〜EN+1〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。 Further, when the power conversion device 1 of this configuration example includes N voltage control units 2 1 to 2 N , the control unit 5 performs the following control. That is, the control unit 5 determines the voltage control units 2 1 to 2 N , the conversion unit 3, the clamp according to the comparison result between the “N + 1” synchronized carriers and the target signal OS 1, and the positive / negative determination result of the command value. Each switch of the unit 4 is controlled. Thus, the power conversion device 1 of the present embodiment, by switching the output voltage V1 appropriately by the control unit 5 varies between 0 V -E N + 1 [V] to E N + 1 [V] around the Outputs AC voltage.

したがって、本構成例の電力変換装置1は、必要となる搬送波の数が少なくて済むことから、搬送波を生成するために必要なソフトウェアやハードウェアを簡略化でき、コストを低減することができる。なお、本構成例の電力変換装置1では、目標信号OS1において、指令値に対する加算処理を制御部5が実行しているが、他の構成であってもよい。すなわち、制御部5とは別に設けられた加算器により加算処理を実行してもよい。   Therefore, since the power conversion device 1 of this configuration example requires a small number of carrier waves, the software and hardware necessary for generating the carrier waves can be simplified, and the cost can be reduced. In addition, in the power converter device 1 of this structural example, although the control part 5 is performing the addition process with respect to command value in target signal OS1, another structure may be sufficient. That is, the addition process may be executed by an adder provided separately from the control unit 5.

(構成例2)
以下、本実施形態の構成例2に係る電力変換装置1について図24を用いて説明する。本構成例の電力変換装置1では、構成例1の電力変換装置1とは異なり、第1搬送波CW1の位相を反転させている。また、目標信号OS1は、指令値の正負の判定結果に基づいて、複数の搬送波(搬送波CW1,CW2)の最小値と最大値との間に収まるように調整された信号である。本構成例の電力変換装置1では、構成例1の電力変換装置1とは異なり、目標信号OS1は、指令値が負の期間において、指令値の正負を反転させた信号である。すなわち、図24に示すように、目標信号OS1は、第1判定信号DS1が‘L’を示す間は指令値と同じ電圧値を示し、第1判定信号DS1が‘H’になると、指令値の正負を反転した電圧値を示す。
(Configuration example 2)
Hereinafter, the power converter device 1 according to the configuration example 2 of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the power conversion device 1 of this configuration example, unlike the power conversion device 1 of the configuration example 1, the phase of the first carrier wave CW1 is inverted. The target signal OS1 is a signal adjusted so as to fall between the minimum value and the maximum value of a plurality of carrier waves (carrier waves CW1, CW2) based on the positive / negative determination result of the command value. In the power conversion device 1 according to the present configuration example, unlike the power conversion device 1 according to the configuration example 1, the target signal OS1 is a signal obtained by inverting the sign of the command value in a period in which the command value is negative. That is, as shown in FIG. 24, the target signal OS1 indicates the same voltage value as the command value while the first determination signal DS1 indicates “L”, and the command value when the first determination signal DS1 becomes “H”. Indicates the voltage value obtained by reversing the positive and negative signs.

制御部5は、搬送波CW1,CW2と目標信号OS1との比較結果と、第1判定信号DS1とに応じて、以下の表14に示す条件に従った出力電圧V1を発生させるように、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。なお、目標信号OS1が搬送波CW1,CW2の何れかと等しい場合(例えば、OS1=CW1など)は、表14に示す条件に限定されず、適宜定義されてもよい。 The control unit 5 controls the voltage so as to generate the output voltage V1 according to the conditions shown in Table 14 below according to the comparison result between the carrier waves CW1 and CW2 and the target signal OS1 and the first determination signal DS1. The switches of the unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 are controlled. When the target signal OS1 is equal to one of the carrier waves CW1 and CW2 (for example, OS1 = CW1 etc.), the conditions are not limited to those shown in Table 14, and may be defined as appropriate.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

例えば、目標信号OS1の電圧値が第2搬送波CW2よりも大きい場合について説明する。この場合、第1判定信号DS1が‘L’であれば、制御部5は、クランプ部4の第2保持スイッチQC2、変換部3のスイッチQB1,QB4、電圧制御部2の入力スイッチQ2をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、E〔V〕の出力電圧V1を発生する。また、第1判定信号DS1が‘H’であれば、制御部5は、クランプ部4の第1保持スイッチQC1、変換部3のスイッチQB2,QB3、電圧制御部2の入力スイッチQ2をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、−E〔V〕の出力電圧V1を発生する。 For example, a case where the voltage value of the target signal OS1 is larger than the second carrier wave CW2 will be described. In this case, if the first determination signal DS1 is 'L', the control unit 5, second hold switch QC2 clamp portion 4, the switch QB1 of the conversion unit 3, QB4, input switch Q2 1 of the voltage control unit 2 1 Switch on and switch off the remaining switches. Thereby, the power converter device 1 of the present configuration example generates the output voltage V1 of E 2 [V]. Further, if the first determination signal DS1 is 'H', the control unit 5, the first holding switch QC1 of the clamping portion 4, the conversion unit 3 of the switch QB2, QB3, an input switch Q2 1 of the voltage control unit 2 1 Switch on and switch off the remaining switches. Thereby, the power converter device 1 of this configuration example generates the output voltage V1 of −E 2 [V].

上述のように、本構成例の電力変換装置1では、制御部5は、第2搬送波CW2及び位相を反転した第1搬送波CW1と目標信号OS1との比較結果、及び指令値の正負の判定結果に応じて、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。これにより、本構成例の電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−E〔V〕〜E〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。 As described above, in the power conversion device 1 of this configuration example, the control unit 5 compares the second carrier wave CW2, the first carrier wave CW1 whose phase is inverted with the target signal OS1, and the positive / negative determination result of the command value. Accordingly, the switches of the voltage control unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 are controlled. Thus, the power conversion device 1 of the present configuration example, by switching the output voltage V1 appropriately by the control unit 5 varies between 0 [V] -E 2 (V) to E 2 V to about the Outputs AC voltage.

また、本構成例の電力変換装置1がN個の電圧制御部2〜2を備えている場合、制御部5は以下の制御を実行する。すなわち、制御部5は、複数の搬送波と目標信号OS1との比較結果、及び指令値の正負の判定結果とに応じて、電圧制御部2〜2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。複数の搬送波は、‘[(N+1)/2]’個の搬送波、及び当該‘[(N+1)/2]’個の搬送波とは位相が反転した‘[(N+1)/2]’個の搬送波である。これにより、本実施形態の電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−EN+1〔V〕〜EN+1〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。 Further, when the power conversion device 1 of this configuration example includes N voltage control units 2 1 to 2 N , the control unit 5 performs the following control. That is, the control unit 5 determines each of the voltage control units 2 1 to 2 N , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 according to the comparison result between the plurality of carrier waves and the target signal OS 1 and the determination result of the positive / negative command value. Control the switch. The plurality of carrier waves are “[(N + 1) / 2]” carrier waves and “[(N + 1) / 2]” carrier waves whose phase is inverted from the “[(N + 1) / 2]” carrier waves. It is. Thus, the power conversion device 1 of the present embodiment, by switching the output voltage V1 appropriately by the control unit 5 varies between 0 V -E N + 1 [V] to E N + 1 [V] around the Outputs AC voltage.

なお、‘[(N+1)/2]’の‘[]’はガウス記号である。例えば、Xを実数とすると、[X]は整数であり、‘X−1≦[X]<X’の関係を満たす。したがって、‘[(N+1)/2]’は、‘(N+1)/2’を超えない最大の整数を表している。   Note that “[]” in “[(N + 1) / 2]” is a Gaussian symbol. For example, when X is a real number, [X] is an integer and satisfies the relationship of “X−1 ≦ [X] <X”. Therefore, '[(N + 1) / 2]' represents the maximum integer that does not exceed '(N + 1) / 2'.

したがって、本構成例の電力変換装置1は、必要となる搬送波の数が少なくて済むことから、搬送波を生成するために必要なソフトウェアやハードウェアを簡略化でき、コストを低減することができる。なお、本構成例の電力変換装置1では、目標信号OS1において、指令値の正負を反転させる処理を制御部5が実行しているが、他の構成であってもよい。すなわち、制御部5とは別に設けられた乗算器により、指令値の正負を反転させる処理を実行してもよい。   Therefore, since the power conversion device 1 of this configuration example requires a small number of carrier waves, the software and hardware necessary for generating the carrier waves can be simplified, and the cost can be reduced. In addition, in the power converter device 1 of this structural example, although the control part 5 is performing the process which reverses the positive / negative of command value in target signal OS1, other structures may be sufficient. That is, a process of inverting the sign of the command value may be executed by a multiplier provided separately from the control unit 5.

(構成例3)
以下、本実施形態の構成例3に係る電力変換装置1について図25を用いて説明する。本構成例の電力変換装置1では、制御部5は、2個の搬送波CW1,CW3と目標信号OS1との比較結果、及び指令値と閾値との比較結果に応じて、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。ここでは、閾値として、第1搬送波CW1の最大値である‘E/L’〔V〕を第1閾値、第3搬送波CW3の最小値である‘−E/L’〔V〕を第2閾値としている。
(Configuration example 3)
Hereinafter, the power converter 1 which concerns on the structural example 3 of this embodiment is demonstrated using FIG. In the power conversion device 1 of the present configuration example, the control unit 5 includes the voltage control units 2 1 , 2, and 2 according to the comparison result between the two carrier waves CW1 and CW3 and the target signal OS1 and the comparison result between the command value and the threshold value. The switches of the conversion unit 3 and the clamp unit 4 are controlled. Here, 'E 1 / L' [V], which is the maximum value of the first carrier CW1, is set as the first threshold, and '-E 1 / L' [V], which is the minimum value of the third carrier CW3, is set as the threshold. Two threshold values are set.

図25において、第2判定信号DS2は、指令値と閾値との比較結果を示す信号である。第2判定信号DS2は、指令値が第1閾値(‘E/L’〔V〕)を上回れば‘H1’、第2閾値(‘−E/L’〔V〕)を下回れば‘H2’、それ以外であれば‘L’となる。また、目標信号OS1は、指令値と閾値との比較結果に基づいて、複数の搬送波(搬送波CW1,CW3)の最小値と最大値との間に収まるように調整された信号である。本構成例の電力変換装置1では、目標信号OS1は、指令値が第1閾値を上回る期間において指令値から第1閾値が減算され、且つ指令値が第2閾値を下回る期間において指令値から第2閾値が減算された信号である。すなわち、図25に示すように、目標信号OS1は、第2判定信号DS2が‘L’を示す間は指令値と同じ電圧値を示し、第2判定信号DS2が‘H1’になると、指令値から‘E/L’〔V〕を減算した電圧値を示す。また、目標信号OS1は、第2判定信号DS2が‘H2’になると、指令値から‘−E/L’〔V〕を減算した電圧値を示す。 In FIG. 25, the second determination signal DS2 is a signal indicating a comparison result between the command value and the threshold value. The second determination signal DS2 is' H1 'if the command value exceeds the first threshold (' E 1 / L '[V]), and' 2 if the command value falls below the second threshold ('-E 1 / L' [V]). “H2”, otherwise “L”. Further, the target signal OS1 is a signal adjusted to fall between the minimum value and the maximum value of a plurality of carrier waves (carrier waves CW1, CW3) based on the comparison result between the command value and the threshold value. In the power conversion device 1 of this configuration example, the target signal OS1 is obtained by subtracting the first threshold value from the command value during the period when the command value exceeds the first threshold value, and from the command value during the period when the command value is less than the second threshold value. A signal obtained by subtracting two threshold values. That is, as shown in FIG. 25, the target signal OS1 indicates the same voltage value as the command value while the second determination signal DS2 indicates “L”, and the command value when the second determination signal DS2 becomes “H1”. The voltage value obtained by subtracting 'E 1 / L' [V] from the value is shown. Further, the target signal OS1 indicates a voltage value obtained by subtracting “−E 1 / L” [V] from the command value when the second determination signal DS2 becomes “H2”.

制御部5は、搬送波CW1,CW3と目標信号OS1との比較結果と、第2判定信号DS2とに応じて、以下の表15に示す条件に従った出力電圧V1を発生させるように、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。なお、目標信号OS1が搬送波CW1,CW3の何れかと等しい場合(例えば、OS1=CW1など)は、表15に示す条件に限定されず、適宜定義されてもよい。 The control unit 5 controls the voltage so as to generate the output voltage V1 according to the conditions shown in Table 15 below according to the comparison result between the carrier waves CW1 and CW3 and the target signal OS1 and the second determination signal DS2. The switches of the unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 are controlled. When the target signal OS1 is equal to one of the carrier waves CW1 and CW3 (for example, OS1 = CW1 etc.), the conditions are not limited to those shown in Table 15, and may be defined as appropriate.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

例えば、目標信号OS1の電圧値が第1搬送波CW1と第3搬送波CW3との間にある場合について説明する。この場合、第2判定信号DS2が‘L’であれば、制御部5は、クランプ部4の保持スイッチQC1,QC2、電圧制御部2の回生スイッチQ1をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、出力電圧V1を0〔V〕とする。また、第2判定信号DS2が‘H1’であれば、制御部5は、クランプ部4の第2保持スイッチQC2、変換部3のスイッチQB1,QB4、電圧制御部2の回生スイッチQ1をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、E〔V〕の出力電圧V1を発生する。また、第2判定信号DS2が‘H2’であれば、制御部5は、クランプ部4の第1保持スイッチQC1、変換部3のスイッチQB2,QB3、電圧制御部2の回生スイッチQ1をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、−E〔V〕の出力電圧V1を発生する。 For example, a case where the voltage value of the target signal OS1 is between the first carrier wave CW1 and the third carrier wave CW3 will be described. In this case, if the second determination signal DS2 is 'L', the control unit 5, the holding switch QC1 of the clamping portion 4, QC2, switches the regeneration switch Q1 1 of the voltage control unit 2 1 is turned on, the remaining switches Switch off. Thereby, the power converter device 1 of this structural example sets the output voltage V1 to 0 [V]. Further, if the second determination signal DS2 is 'H1', the control unit 5, second hold switch QC2 clamp portion 4, the switch QB1, QB4 in the conversion section 3, a regenerative switch Q1 1 of the voltage control unit 2 1 Switch on and switch off the remaining switches. Thereby, the power converter device 1 of this configuration example generates the output voltage V1 of E 1 [V]. Further, if the second determination signal DS2 is 'H2', the control unit 5, the first holding switch QC1 of the clamping portion 4, the switch QB2, QB3 of the conversion unit 3, the regeneration switch Q1 1 of the voltage control unit 2 1 Switch on and switch off the remaining switches. Thereby, the power converter device 1 of this configuration example generates the output voltage V1 of −E 1 [V].

上述のように、本構成例の電力変換装置1では、制御部5は、2個の同期した搬送波CW1,CW3と目標信号OS1との比較結果、及び指令値と閾値との比較結果に応じて、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。これにより、本構成例の電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−E〔V〕〜E〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。 As described above, in the power conversion device 1 of this configuration example, the control unit 5 responds to the comparison result between the two synchronized carriers CW1 and CW3 and the target signal OS1 and the comparison result between the command value and the threshold value. The switches of the voltage control unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 are controlled. Thus, the power conversion device 1 of the present configuration example, by switching the output voltage V1 appropriately by the control unit 5 varies between 0 [V] -E 2 (V) to E 2 V to about the Outputs AC voltage.

また、本構成例の電力変換装置1がN個の電圧制御部2〜2を備えている場合、制御部5は以下の制御を実行する。すなわち、制御部5は、‘N+1’個の同期した搬送波と目標信号OS1との比較結果、及び指令値と閾値との比較結果に応じて、電圧制御部2〜2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。これにより、本実施形態の電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−EN+1〔V〕〜EN+1〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。 Further, when the power conversion device 1 of this configuration example includes N voltage control units 2 1 to 2 N , the control unit 5 performs the following control. That is, the control unit 5 determines whether the voltage control units 2 1 to 2 N , the conversion unit 3, the comparison result between the “N + 1” synchronized carriers and the target signal OS 1, and the comparison result between the command value and the threshold value. Each switch of the clamp part 4 is controlled. Thus, the power conversion device 1 of the present embodiment, by switching the output voltage V1 appropriately by the control unit 5 varies between 0 V -E N + 1 [V] to E N + 1 [V] around the Outputs AC voltage.

したがって、本構成例の電力変換装置1は、必要となる搬送波の数が少なくて済むことから、搬送波を生成するために必要なソフトウェアやハードウェアを簡略化でき、コストを低減することができる。なお、本構成例の電力変換装置1では、目標信号OS1において、指令値に対する減算処理を制御部5が実行しているが、他の構成であってもよい。すなわち、制御部5とは別に設けられた減算器により減算処理を実行してもよい。   Therefore, since the power conversion device 1 of this configuration example requires a small number of carrier waves, the software and hardware necessary for generating the carrier waves can be simplified, and the cost can be reduced. In the power conversion device 1 of this configuration example, the control unit 5 performs the subtraction process on the command value in the target signal OS1, but other configurations may be used. That is, the subtraction process may be executed by a subtracter provided separately from the control unit 5.

(構成例4)
以下、本実施形態の構成例4に係る電力変換装置1について図26を用いて説明する。本構成例の電力変換装置1では、構成例3の電力変換装置1とは異なり、第3搬送波CW3の位相を反転させている。また、目標信号OS1は、指令値と閾値との比較結果に基づいて、複数の搬送波(搬送波CW1,CW3)の最小値と最大値との間に収まるように調整された信号である。本構成例の電力変換装置1では、構成例3の電力変換装置1とは異なり、目標信号OS1は、指令値が第1閾値を上回る期間において、指令値と第1閾値との差分が第1閾値から減算された信号である。且つ、目標信号OS1は、指令値が第2閾値を下回る期間において、指令値と第2閾値との差分が第2閾値から減算された信号である。すなわち、図26に示すように、目標信号OS1は、第2判定信号DS2が‘L’を示す間は指令値と同じ電圧値を示し、第2判定信号DS2が‘H1’になると、指令値と‘E/L’〔V〕との差分を‘E/L’〔V〕から減算した電圧値を示す。また、目標信号OS1は、第2判定信号DS2が‘H2’になると、指令値と‘−E/L’〔V〕との差分を‘−E/L’〔V〕から減算した電圧値を示す。
(Configuration example 4)
Hereinafter, the power converter device 1 according to the configuration example 4 of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the power conversion device 1 of this configuration example, unlike the power conversion device 1 of the configuration example 3, the phase of the third carrier wave CW3 is inverted. Further, the target signal OS1 is a signal adjusted to fall between the minimum value and the maximum value of a plurality of carrier waves (carrier waves CW1, CW3) based on the comparison result between the command value and the threshold value. In the power conversion device 1 of the present configuration example, unlike the power conversion device 1 of the configuration example 3, the target signal OS1 has a difference between the command value and the first threshold value during the period in which the command value exceeds the first threshold value. The signal is subtracted from the threshold value. Further, the target signal OS1 is a signal obtained by subtracting the difference between the command value and the second threshold value from the second threshold value during the period when the command value is less than the second threshold value. That is, as shown in FIG. 26, the target signal OS1 indicates the same voltage value as the command value while the second determination signal DS2 indicates “L”, and the command value when the second determination signal DS2 becomes “H1”. And “E 1 / L” [V] is subtracted from “E 1 / L” [V]. The target signal OS1 is a voltage obtained by subtracting the difference between the command value and “−E 1 / L” [V] from “−E 1 / L” [V] when the second determination signal DS2 becomes “H2”. Indicates the value.

制御部5は、搬送波CW1,CW3と目標信号OS1との比較結果と、第2判定信号DS2とに応じて、以下の表16に示す条件に従った出力電圧V1を発生させるように、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。なお、目標信号OS1が搬送波CW1,CW3の何れかと等しい場合(例えば、OS1=CW1など)は、表16に示す条件に限定されず、適宜定義されてもよい。 The control unit 5 controls the voltage so as to generate the output voltage V1 according to the conditions shown in Table 16 below according to the comparison result between the carrier waves CW1 and CW3 and the target signal OS1 and the second determination signal DS2. The switches of the unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 are controlled. When the target signal OS1 is equal to one of the carrier waves CW1 and CW3 (for example, OS1 = CW1 etc.), the conditions are not limited to those shown in Table 16, and may be defined as appropriate.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

例えば、目標信号OS1の電圧値が第1搬送波CW1と第3搬送波CW3との間にある場合について説明する。この場合、第2判定信号DS2が‘L’であれば、制御部5は、クランプ部4の保持スイッチQC1,QC2、電圧制御部2の回生スイッチQ1をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、出力電圧V1を0〔V〕とする。また、第2判定信号DS2が‘H1’であれば、制御部5は、クランプ部4の第2保持スイッチQC2、変換部3のスイッチQB1,QB4、電圧制御部2の入力スイッチQ2をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、E〔V〕の出力電圧V1を発生する。また、第2判定信号DS2が‘H2’であれば、制御部5は、クランプ部4の第1保持スイッチQC1、変換部3のスイッチQB2,QB3、電圧制御部2の入力スイッチQ2をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、−E〔V〕の出力電圧V1を発生する。 For example, a case where the voltage value of the target signal OS1 is between the first carrier wave CW1 and the third carrier wave CW3 will be described. In this case, if the second determination signal DS2 is 'L', the control unit 5, the holding switch QC1 of the clamping portion 4, QC2, switches the regeneration switch Q1 1 of the voltage control unit 2 1 is turned on, the remaining switches Switch off. Thereby, the power converter device 1 of this structural example sets the output voltage V1 to 0 [V]. Further, if the second determination signal DS2 is 'H1', the control unit 5, second hold switch QC2 clamp portion 4, the conversion unit 3 of the switch QB1, QB4, an input switch Q2 1 of the voltage control unit 2 1 Switch on and switch off the remaining switches. Thereby, the power converter device 1 of the present configuration example generates the output voltage V1 of E 2 [V]. Further, if the second determination signal DS2 is 'H2', the control unit 5, the first holding switch QC1 of the clamping portion 4, the conversion unit 3 of the switch QB2, QB3, an input switch Q2 1 of the voltage control unit 2 1 Switch on and switch off the remaining switches. Thereby, the power converter device 1 of this configuration example generates the output voltage V1 of −E 2 [V].

上述のように、本構成例の電力変換装置1では、制御部5は、2個の搬送波CW1,CW3と目標信号OS1との比較結果、及び指令値と閾値との比較結果に応じて、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。これにより、本構成例の電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−E〔V〕〜E〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。 As described above, in the power conversion device 1 of this configuration example, the control unit 5 determines the voltage according to the comparison result between the two carrier waves CW1 and CW3 and the target signal OS1 and the comparison result between the command value and the threshold value. The switches of the control unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 are controlled. Thus, the power conversion device 1 of the present configuration example, by switching the output voltage V1 appropriately by the control unit 5 varies between 0 [V] -E 2 (V) to E 2 V to about the Outputs AC voltage.

また、本構成例の電力変換装置1がN個の電圧制御部2〜2を備えている場合、制御部5は以下の制御を実行する。すなわち、制御部5は、複数の搬送波と目標信号OS1との比較結果、及び指令値と閾値との比較結果に応じて、電圧制御部2〜2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。複数の搬送波は、‘[(N+1)/2]’個の搬送波、及び当該‘[(N+1)/2]’個の搬送波とは位相が反転した‘[(N+1)/2]’個の搬送波である。これにより、本実施形態の電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−EN+1〔V〕〜EN+1〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。 Further, when the power conversion device 1 of this configuration example includes N voltage control units 2 1 to 2 N , the control unit 5 performs the following control. That is, the control unit 5 determines each of the voltage control units 2 1 to 2 N , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 according to the comparison result between the plurality of carrier waves and the target signal OS 1 and the comparison result between the command value and the threshold value. Control the switch. The plurality of carrier waves are “[(N + 1) / 2]” carrier waves and “[(N + 1) / 2]” carrier waves whose phase is inverted from the “[(N + 1) / 2]” carrier waves. It is. Thus, the power conversion device 1 of the present embodiment, by switching the output voltage V1 appropriately by the control unit 5 varies between 0 V -E N + 1 [V] to E N + 1 [V] around the Outputs AC voltage.

したがって、本構成例の電力変換装置1は、必要となる搬送波の数が少なくて済むことから、搬送波を生成するために必要なソフトウェアやハードウェアを簡略化でき、コストを低減することができる。なお、本構成例の電力変換装置1では、目標信号OS1において、指令値に対する減算処理を制御部5が実行しているが、他の構成であってもよい。すなわち、制御部5とは別に設けられた減算器により減算処理を実行してもよい。   Therefore, since the power conversion device 1 of this configuration example requires a small number of carrier waves, the software and hardware necessary for generating the carrier waves can be simplified, and the cost can be reduced. In the power conversion device 1 of this configuration example, the control unit 5 performs the subtraction process on the command value in the target signal OS1, but other configurations may be used. That is, the subtraction process may be executed by a subtracter provided separately from the control unit 5.

(構成例5)
以下、本実施形態の構成例5に係る電力変換装置1について図27を用いて説明する。本構成例の電力変換装置1では、制御部5は、第1搬送波CW1と目標信号OS1との比較結果、指令値の正負の判定結果、及び指令値と閾値との比較結果に応じて、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。
(Configuration example 5)
Hereinafter, the power converter device 1 according to the configuration example 5 of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the power conversion device 1 of the present configuration example, the control unit 5 determines the voltage according to the comparison result between the first carrier wave CW1 and the target signal OS1, the determination result of the command value positive / negative, and the comparison result between the command value and the threshold value. The switches of the control unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 are controlled.

本構成例の電力変換装置1では、第2判定信号DS2は、第1判定信号DS1が‘L’の場合に指令値が第1閾値を上回れば‘H1’、第1判定信号DS1が‘H’の場合に指令値が第2閾値を下回れば‘H2’、それ以外であれば‘L’となる。   In the power conversion device 1 of this configuration example, the second determination signal DS2 is “H1” if the command value exceeds the first threshold when the first determination signal DS1 is “L”, and the first determination signal DS1 is “H”. In the case of “,” the command value is “H2” if it falls below the second threshold, and “L” otherwise.

また、目標信号OS1は、指令値の正負の判定結果と、指令値と閾値との比較結果とに基づいて、1個の搬送波(第1搬送波CW1)の最小値と最大値との間に収まるように調整された信号である。本構成例の電力変換装置1では、目標信号OS1は、指令値が正であり且つ第1閾値を上回る期間において、指令値から第1閾値が減算された信号である。且つ、目標信号OS1は、指令値が負である期間において、指令値に第1閾値が加算された信号である。更に、目標信号OS1は、指令値が負であり且つ第2閾値を下回る期間において、加算後の指令値に更に第1閾値が加算された信号である。   Further, the target signal OS1 falls between the minimum value and the maximum value of one carrier wave (first carrier wave CW1) based on the result of the positive / negative determination of the command value and the comparison result between the command value and the threshold value. The signal is adjusted as follows. In the power conversion device 1 of this configuration example, the target signal OS1 is a signal obtained by subtracting the first threshold value from the command value in a period in which the command value is positive and exceeds the first threshold value. The target signal OS1 is a signal obtained by adding the first threshold value to the command value during the period when the command value is negative. Further, the target signal OS1 is a signal in which the first threshold value is further added to the command value after the addition in a period in which the command value is negative and falls below the second threshold value.

すなわち、図27に示すように、目標信号OS1は、第1判定信号DS1が‘L’、第2判定信号DS2が‘L’を示す間は、指令値と同じ電圧値を示す。そして、目標信号OS1は、第2判定信号DS2が‘H1’になると、指令値から‘E/L’〔V〕を減算した電圧値を示す。また、目標信号OS1は、第1判定信号DS1が‘H’、第2判定信号DS2が‘L’を示す間は、指令値に‘E/L’〔V〕を加算した電圧値を示す。そして、目標信号OS1は、第2判定信号DS2が‘H2’になると、‘E/L’〔V〕が加算された指令値に更に‘E/L’〔V〕を加算した電圧値を示す。 That is, as shown in FIG. 27, the target signal OS1 shows the same voltage value as the command value while the first determination signal DS1 is 'L' and the second determination signal DS2 is 'L'. Then, the target signal OS1 indicates a voltage value obtained by subtracting “E 1 / L” [V] from the command value when the second determination signal DS2 becomes “H1”. Further, the target signal OS1 indicates a voltage value obtained by adding “E 1 / L” [V] to the command value while the first determination signal DS1 indicates “H” and the second determination signal DS2 indicates “L”. . Then, the target signal OS1, the second when the determination signal DS2 is 'H2', 'E 1 / L' (V) further command value is added to 'E 1 / L' adding the voltage value (V) Indicates.

制御部5は、第1搬送波CW1と目標信号OS1との比較結果と、第1判定信号DS1と、第2判定信号DS2とに応じて、以下の表17に示す条件に従った出力電圧V1を発生させるように、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。なお、目標信号OS1が搬送波CW1と等しい場合は、表17に示す条件に限定されず、適宜定義されてもよい。 The control unit 5 sets the output voltage V1 according to the conditions shown in Table 17 below according to the comparison result between the first carrier wave CW1 and the target signal OS1, the first determination signal DS1, and the second determination signal DS2. The switches of the voltage control unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 are controlled so as to be generated. When the target signal OS1 is equal to the carrier wave CW1, the conditions are not limited to those shown in Table 17, and may be defined as appropriate.

Figure 0006286802
Figure 0006286802

例えば、目標信号OS1の電圧値が第1搬送波CW1よりも大きく、且つ第1判定信号DS1が‘L’の場合について説明する。この場合、第2判定信号DS2が‘L’であれば、制御部5は、クランプ部4の第2保持スイッチQC2、変換部3のスイッチQB1,QB4、電圧制御部2の回生スイッチQ1をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、E〔V〕の出力電圧V1を発生する。また、第2判定信号DS2が‘H1’であれば、制御部5は、クランプ部4の第2保持スイッチQC2、変換部3のスイッチQB1,QB4、電圧制御部2の入力スイッチQ2をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、E〔V〕の出力電圧V1を発生する。 For example, a case where the voltage value of the target signal OS1 is larger than the first carrier wave CW1 and the first determination signal DS1 is 'L' will be described. In this case, if the second determination signal DS2 is 'L', the control unit 5, second hold switch QC2 clamp portion 4, the switch QB1 of the conversion unit 3, QB4, regeneration switch Q1 of the voltage controller 2 1 1 Switch on and switch off the remaining switches. Thereby, the power converter device 1 of this configuration example generates the output voltage V1 of E 1 [V]. Further, if the second determination signal DS2 is 'H1', the control unit 5, second hold switch QC2 clamp portion 4, the conversion unit 3 of the switch QB1, QB4, an input switch Q2 1 of the voltage control unit 2 1 Switch on and switch off the remaining switches. Thereby, the power converter device 1 of the present configuration example generates the output voltage V1 of E 2 [V].

上述のように、本構成例の電力変換装置1では、制御部5は、1個の搬送波CW1と目標信号OS1との比較結果、指令値の正負の判定結果、及び指令値と閾値との比較結果に応じて、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。これにより、本構成例の電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−E〔V〕〜E〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。 As described above, in the power conversion device 1 of the present configuration example, the control unit 5 compares the comparison result between the single carrier wave CW1 and the target signal OS1, the determination result of the command value positive / negative, and the comparison between the command value and the threshold value. Depending on the result, each switch of the voltage control unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 is controlled. Thus, the power conversion device 1 of the present configuration example, by switching the output voltage V1 appropriately by the control unit 5 varies between 0 [V] -E 2 (V) to E 2 V to about the Outputs AC voltage.

また、本構成例の電力変換装置1がN個の電圧制御部2〜2を備えている場合、制御部5は以下の制御を実行する。すなわち、制御部5は、1個の搬送波CW1と目標信号OS1との比較結果、指令値の正負の判定結果、及び指令値と閾値との比較結果に応じて、電圧制御部2〜2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。これにより、本実施形態の電力変換装置1は、制御部5により出力電圧V1を適宜切り替えることで、0〔V〕を中心に−EN+1〔V〕〜EN+1〔V〕の間で変化する交流電圧を出力する。 Further, when the power conversion device 1 of this configuration example includes N voltage control units 2 1 to 2 N , the control unit 5 performs the following control. That is, the control unit 5 determines the voltage control units 2 1 to 2 N according to the comparison result between one carrier wave CW1 and the target signal OS1, the determination result of the positive / negative command value, and the comparison result between the command value and the threshold value. The switches of the conversion unit 3 and the clamp unit 4 are controlled. Thus, the power conversion device 1 of the present embodiment, by switching the output voltage V1 appropriately by the control unit 5 varies between 0 V -E N + 1 [V] to E N + 1 [V] around the Outputs AC voltage.

したがって、本構成例の電力変換装置1は、必要となる搬送波の数が1個で済むことから、搬送波を生成するために必要なソフトウェアやハードウェアを簡略化でき、コストを低減することができる。また、本構成例の電力変換装置1は、1個の搬送波を用いるため、複数の搬送波の同期をとる必要がない。なお、本構成例の電力変換装置1では、目標信号OS1において、指令値に対する加算処理及び減算処理を制御部5が実行しているが、他の構成であってもよい。すなわち、制御部5とは別に設けられた加算器により加算処理を実行し、且つ制御部5とは別に設けられた減算器により減算処理を実行してもよい。   Therefore, since the power conversion device 1 of this configuration example requires only one carrier wave, the software and hardware necessary for generating the carrier wave can be simplified and the cost can be reduced. . Moreover, since the power converter device 1 of this structural example uses one carrier wave, it is not necessary to synchronize a plurality of carrier waves. In addition, in the power converter device 1 of this structural example, although the control part 5 is performing the addition process and the subtraction process with respect to command value in target signal OS1, another structure may be sufficient. That is, the addition process may be executed by an adder provided separately from the control unit 5 and the subtraction process may be executed by a subtractor provided separately from the control unit 5.

(構成例6)
以下、本実施形態の構成例6に係る電力変換装置1について図28を用いて説明する。本構成例の電力変換装置1では、構成例5の電力変換装置1とは異なり、目標信号OS1は、指令値が正であり且つ第1閾値を上回る期間において、指令値と第1閾値との差分が第1閾値から減算された信号である。且つ、目標信号OS1は、指令値が負である期間において、指令値の正負を反転させた信号である。更に、目標信号OS1は、指令値が負であり且つ第2閾値を下回る期間において、反転後の指令値と第1閾値との差分が第1閾値から減算された信号である。
(Configuration example 6)
Hereinafter, the power converter device 1 according to the configuration example 6 of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the power conversion device 1 according to the present configuration example, unlike the power conversion device 1 according to the configuration example 5, the target signal OS1 is a signal value between the command value and the first threshold value in a period in which the command value is positive and exceeds the first threshold value. The difference is a signal obtained by subtracting from the first threshold value. The target signal OS1 is a signal obtained by inverting the sign of the command value during the period when the command value is negative. Furthermore, the target signal OS1 is a signal obtained by subtracting the difference between the command value after inversion and the first threshold value from the first threshold value during a period in which the command value is negative and less than the second threshold value.

すなわち、図28に示すように、目標信号OS1は、第1判定信号DS1が‘L’、第2判定信号DS2が‘L’を示す間は、指令値と同じ電圧値を示す。そして、目標信号OS1は、第2判定信号DS2が‘H1’になると、指令値と‘E/L’〔V〕との差分を‘E/L’〔V〕から減算した電圧値を示す。また、目標信号OS1は、第1判定信号DS1が‘H’、第2判定信号DS2が‘L’を示す間は、指令値の正負を反転した電圧値を示す。そして、目標信号OS1は、第2判定信号DS2が‘H2’になると、反転した指令値と‘E/L’〔V〕との差分を‘E/L’〔V〕から減算した電圧値を示す。 That is, as shown in FIG. 28, the target signal OS1 shows the same voltage value as the command value while the first determination signal DS1 is “L” and the second determination signal DS2 is “L”. Then, when the second determination signal DS2 becomes 'H1', the target signal OS1 has a voltage value obtained by subtracting the difference between the command value and 'E 1 / L' [V] from 'E 1 / L' [V]. Show. The target signal OS1 indicates a voltage value obtained by inverting the sign of the command value while the first determination signal DS1 is “H” and the second determination signal DS2 is “L”. The target signal OS1 is a voltage obtained by subtracting the difference between the inverted command value and 'E 1 / L' [V] from 'E 1 / L' [V] when the second determination signal DS2 becomes 'H2'. Indicates the value.

制御部5は、第1搬送波CW1と目標信号OS1との比較結果と、第1判定信号DS1と、第2判定信号DS2とに応じて、以下の表18に示す条件に従った出力電圧V1を発生させるように、電圧制御部2、変換部3、クランプ部4の各スイッチを制御する。なお、目標信号OS1が搬送波CW1と等しい場合は、表18に示す条件に限定されず、適宜定義されてもよい。 The control unit 5 sets the output voltage V1 according to the conditions shown in Table 18 below according to the comparison result between the first carrier wave CW1 and the target signal OS1, the first determination signal DS1, and the second determination signal DS2. The switches of the voltage control unit 2 1 , the conversion unit 3, and the clamp unit 4 are controlled so as to be generated. When the target signal OS1 is equal to the carrier wave CW1, the conditions are not limited to those shown in Table 18 and may be defined as appropriate.

Figure 0006286802
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例えば、目標信号OS1の電圧値が第1搬送波CW1よりも小さく、且つ第1判定信号DS1が‘L’の場合について説明する。この場合、第2判定信号DS2が‘L’であれば、制御部5は、クランプ部4の保持スイッチQC1,QC2、電圧制御部2の回生スイッチQ1をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、出力電圧V1を0〔V〕とする。また、第2判定信号DS2が‘H1’であれば、制御部5は、クランプ部4の第2保持スイッチQC2、変換部3のスイッチQB1,QB4、電圧制御部2の入力スイッチQ2をオンに切り替え、残りのスイッチをオフに切り替える。これにより、本構成例の電力変換装置1は、E〔V〕の出力電圧V1を発生する。 For example, a case where the voltage value of the target signal OS1 is smaller than the first carrier wave CW1 and the first determination signal DS1 is 'L' will be described. In this case, if the second determination signal DS2 is 'L', the control unit 5, the holding switch QC1 of the clamping portion 4, QC2, switches the regeneration switch Q1 1 of the voltage control unit 2 1 is turned on, the remaining switches Switch off. Thereby, the power converter device 1 of this structural example sets the output voltage V1 to 0 [V]. Further, if the second determination signal DS2 is 'H1', the control unit 5, second hold switch QC2 clamp portion 4, the conversion unit 3 of the switch QB1, QB4, an input switch Q2 1 of the voltage control unit 2 1 Switch on and switch off the remaining switches. Thereby, the power converter device 1 of the present configuration example generates the output voltage V1 of E 2 [V].

本構成例の電力変換装置1は、構成例5の電力変換装置1と同様の効果を奏することができる。なお、本構成例の電力変換装置1では、目標信号OS1において、指令値の正負を反転させる処理、及び指令値に対する減算処理を制御部5が実行しているが、他の構成であってもよい。すなわち、制御部5とは別に設けられた乗算器により指令値の正負を反転させる処理を実行し、且つ制御部5とは別に設けられた減算器により減算処理を実行してもよい。   The power conversion device 1 of this configuration example can achieve the same effects as the power conversion device 1 of the configuration example 5. In the power conversion device 1 of the present configuration example, the control unit 5 executes the processing for inverting the sign of the command value and the subtraction processing for the command value in the target signal OS1, but even in other configurations, Good. That is, a process of inverting the sign of the command value may be executed by a multiplier provided separately from the control unit 5, and a subtraction process may be executed by a subtractor provided separately from the control unit 5.

1 電力変換装置
11 第1入力点
12 第2入力点
13 第1出力点
14 第2出力点
〜2 電圧制御部
3 変換部
4 クランプ部
5 制御部
Q1〜Q1 回生スイッチ
Q2〜Q2 入力スイッチ
VS〜VS 電圧源
VSN+1 主電圧源
1 power converter 11 first input point 12 second input point 13 first output point 14 second output point 2 1 to 2 N voltage control unit 3 converting portion 4 clamp unit 5 control unit Q1 1 ~Q1 N regeneration switch Q2 1 ~ Q2 N input switch VS 1 ~ VS N voltage source VS N + 1 main voltage source

Claims (18)

主電圧源が電気的に接続される第1入力点及び第2入力点と、
第1出力点及び第2出力点と、
それぞれ電源電圧が互いに異なる電圧源に電気的に接続されるN個の電圧制御部と、
4つのスイッチを有し、入力される直流電圧の極性を反転させて前記第1出力点及び前記第2出力点に出力電圧を生じさせる変換部と、
保持スイッチを有し、前記出力電圧を所定の電圧に保持するクランプ部とを備え、
電圧制御部の個数Nは、1以上の整数であって、
前記N個の電圧制御部は、それぞれ前記電圧源の正極又は負極の何れか一方の電極と前記変換部とを繋ぐ電路を開閉する回生スイッチと、前記主電圧源の正極又は負極の何れか一方の電極と前記変換部とを繋ぐ電路を開閉する入力スイッチとを備え、
前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御することで、2N+3段階に前記出力電圧を切り替える制御部を更に備え
前記制御部は、前記出力電圧が、任意の電圧制御部に電気的に接続される電圧源の電源電圧である場合、及び当該電源電圧より一段階低い電源電圧である場合に、前記任意の電圧制御部の前記回生スイッチをオン状態に維持することを特徴とする電力変換装置。
A first input point and a second input point to which the main voltage source is electrically connected;
A first output point and a second output point;
N voltage controllers that are electrically connected to different voltage sources, respectively,
A conversion unit having four switches and inverting the polarity of the input DC voltage to generate an output voltage at the first output point and the second output point;
A holding switch, and a clamp part for holding the output voltage at a predetermined voltage,
The number N of voltage control units is an integer greater than or equal to 1,
Each of the N voltage control units includes a regenerative switch that opens and closes an electric circuit connecting either the positive electrode or the negative electrode of the voltage source and the conversion unit, and either the positive electrode or the negative electrode of the main voltage source. An input switch that opens and closes an electrical circuit connecting the electrode and the conversion unit,
A control unit that switches the output voltage in 2N + 3 stages by controlling the regenerative switch and the input switch in each of the four switches, the holding switch, and the N voltage control units ;
When the output voltage is a power source voltage of a voltage source electrically connected to an arbitrary voltage control unit, and when the output voltage is a power source voltage one step lower than the power source voltage, the control unit A power conversion device, wherein the regenerative switch of the control unit is maintained in an on state.
前記クランプ部は、前記変換部の一対の出力点の間に電気的に接続される一対のスイッチの直列回路で構成され、
前記制御部は、前記出力電圧が前記所定の電圧より大きい場合に、前記一対のスイッチのうちの第2スイッチをオン状態に維持し、前記出力電圧が前記所定の電圧より小さい場合に、前記一対のスイッチのうちの第1スイッチをオン状態に維持するように制御することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The clamp part is composed of a series circuit of a pair of switches electrically connected between a pair of output points of the conversion part,
The control unit maintains a second switch of the pair of switches in an on state when the output voltage is greater than the predetermined voltage, and the pair of switches when the output voltage is smaller than the predetermined voltage. 2. The power conversion device according to claim 1 , wherein the first switch among the switches is controlled to be kept in an on state .
前記制御部は、N×2+2個の同期した搬送波と、所望の交流電圧の指令値に応じた目標信号との比較結果に応じて、前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。 The control unit includes the four switches, the holding switch, and the N voltage controls according to a comparison result between N × 2 + 2 synchronized carrier waves and a target signal corresponding to a command value of a desired AC voltage. The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein the regenerative switch and the input switch in each of the units are controlled . 前記制御部は、N+1個の搬送波、及び当該N+1個の搬送波とは位相が反転したN+1個の搬送波と、所望の交流電圧の指令値に応じた目標信号との比較結果に応じて、前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。 In accordance with a comparison result between the N + 1 carrier waves, N + 1 carrier waves whose phases are inverted from the N + 1 carrier waves, and a target signal corresponding to a command value of a desired AC voltage, The power converter according to claim 1 or 2 , wherein the switch, the holding switch, and the regenerative switch and the input switch in each of the N voltage control units are controlled . 前記制御部は、N+1個の同期した複数の搬送波と、所望の交流電圧の指令値に応じた目標信号との比較結果、及び前記指令値の正負の判定結果に応じて、前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御し、
前記目標信号は、前記指令値の正負の判定結果に基づいて、前記複数の搬送波の最小値と最大値との間に収まるように調整された信号であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。
The control unit includes the four switches according to a comparison result of a plurality of N + 1 synchronized carrier waves and a target signal according to a command value of a desired AC voltage, and a determination result of whether the command value is positive or negative. Controlling the holding switch, the regenerative switch and the input switch in each of the N voltage control units,
The target signal is based on the positive or negative determination result of the command value, according to claim 1 or 2, characterized in that the adjusted signal to fit in between the minimum and maximum values of said plurality of carriers power converter according to.
前記制御部は、複数の搬送波と、所望の交流電圧の指令値に応じた目標信号との比較結果、及び前記指令値の正負の判定結果に応じて、前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御し、
前記複数の搬送波は、[(N+1)/2]個の搬送波、及び当該[(N+1)/2]個の搬送波とは位相が反転した[(N+1)/2]個の搬送波であり、
前記目標信号は、前記指令値の正負の判定結果に基づいて、前記複数の搬送波の最小値と最大値との間に収まるように調整された信号であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。
The control unit includes a plurality of carriers, a comparison result of a target signal corresponding to a command value of a desired AC voltage, and a positive / negative determination result of the command value, the four switches, the holding switch, Controlling the regenerative switch and the input switch in each of the N voltage control units;
The plurality of carriers are [(N + 1) / 2] carriers and [(N + 1) / 2] carriers whose phases are reversed from the [(N + 1) / 2] carriers.
The target signal is based on the positive or negative determination result of the command value, according to claim 1 or 2, characterized in that the adjusted signal to fit in between the minimum and maximum values of said plurality of carriers power converter according to.
前記制御部は、N+1個の同期した複数の搬送波と、所望の交流電圧の指令値に応じた目標信号との比較結果、及び前記指令値と閾値との比較結果に応じて、前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御し、
前記目標信号は、前記指令値と前記閾値との比較結果に基づいて、前記複数の搬送波の最小値と最大値との間に収まるように調整された信号であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。
The control unit includes the four switches according to a comparison result between a plurality of N + 1 synchronized carrier waves and a target signal according to a command value of a desired AC voltage, and a comparison result between the command value and a threshold value. , Controlling the holding switch, the regenerative switch and the input switch in each of the N voltage control units,
The target signal, based on a result of comparison between the command value and the threshold value, according to claim 1, characterized in that the adjusted signal to fit in between the minimum and maximum values of said plurality of carriers Or the power converter device of 2.
前記制御部は、複数の搬送波と、所望の交流電圧の指令値に応じた目標信号との比較結果、及び前記指令値と閾値との比較結果に応じて、前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御し、
前記複数の搬送波は、[(N+1)/2]個の搬送波、及び当該[(N+1)/2]個の搬送波とは位相が反転した[(N+1)/2]個の搬送波であり、
前記目標信号は、前記指令値と前記閾値との比較結果に基づいて、前記複数の搬送波の最小値と最大値との間に収まるように調整された信号であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。
The control unit includes a plurality of carriers, a comparison result of a target signal corresponding to a command value of a desired AC voltage, and a comparison result of the command value and a threshold value, the four switches, the holding switch, Controlling the regenerative switch and the input switch in each of the N voltage control units;
The plurality of carriers are [(N + 1) / 2] carriers and [(N + 1) / 2] carriers whose phases are reversed from the [(N + 1) / 2] carriers.
The target signal, based on a result of comparison between the command value and the threshold value, according to claim 1, characterized in that the adjusted signal to fit in between the minimum and maximum values of said plurality of carriers Or the power converter device of 2.
前記制御部は、1個の搬送波と、所望の交流電圧の指令値に応じた目標信号との比較結果、前記指令値の正負の判定結果、及び前記指令値と閾値との比較結果に応じて、前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御し、
前記目標信号は、前記指令値の正負の判定結果、及び前記指令値と前記閾値との比較結果に基づいて、前記1個の搬送波の最小値と最大値との間に収まるように調整された信号であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置。
The control unit according to a comparison result between one carrier wave and a target signal corresponding to a desired AC voltage command value, a positive / negative determination result of the command value, and a comparison result between the command value and a threshold value Controlling the regenerative switch and the input switch in each of the four switches, the holding switch, and the N voltage control units,
The target signal is adjusted to fall between the minimum value and the maximum value of the one carrier wave based on the result of the positive / negative determination of the command value and the comparison result between the command value and the threshold value. It is a signal, The power converter device of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
前記制御部は、前記変換部の一対のレグのうちの第1レグのハイサイドのスイッチ及び第2レグのローサイドのスイッチを一の駆動信号により駆動させることを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載の電力変換装置。 Wherein the control unit of claim 1 to 9, wherein the driving by one driving signal low-side switches of the switch and the second leg of the high side of the first leg of the pair of legs of the converter section The power converter of any one of Claims. 前記制御部は、前記出力電圧を遷移させる際にデッドタイムを設けるように前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御し、且つ前記デッドタイムにおいて、前記出力電圧の遷移の前後の何れにおいてもオン状態であるスイッチをオン状態で維持し、その他のスイッチをオフに切り替えるように制御することを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の電力変換装置。 The control unit controls the regenerative switch and the input switch in each of the four switches, the holding switch, and the N voltage control units so as to provide a dead time when transitioning the output voltage; and 11. The control according to claim 1 , wherein, in the dead time, a switch that is in an on state is maintained in an on state before and after a transition of the output voltage, and other switches are switched off . The power converter of any one of Claims. 前記制御部は、前記出力電圧を一段階ずつ遷移させるように前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御することを特徴とする請求項11記載の電力変換装置。 The control unit controls the regenerative switch and the input switch in each of the four switches, the holding switch, and the N voltage control units so as to transition the output voltage step by step. The power conversion device according to claim 11 . 前記4つのスイッチ、及び前記保持スイッチは、それぞれ絶縁ゲートバイポーラトランジスタであり、
前記4つのスイッチの何れかのエミッタは、前記保持スイッチのエミッタに電気的に接続されることを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の電力変換装置。
Each of the four switches and the holding switch is an insulated gate bipolar transistor,
Either the emitter of the four switches, the power conversion apparatus according to any one of claims 1 to 12, characterized in that it is electrically connected to the emitter of the holding switch.
前記4つのスイッチ、及び前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチは、それぞれ絶縁ゲートバイポーラトランジスタであり、
前記4つのスイッチの何れかのエミッタと、前記変換部に直接電気的に接続される電圧制御部の前記回生スイッチのエミッタとが電気的に接続され、
且つ任意の電圧制御部の前記入力スイッチのエミッタと、次段の電圧制御部の前記回生スイッチのエミッタとが電気的に接続されることを特徴とする請求項1乃至13の何れか1項に記載の電力変換装置。
The regenerative switch and the input switch in each of the four switches and the N voltage control units are insulated gate bipolar transistors, respectively.
Any one of the emitters of the four switches and the emitter of the regenerative switch of the voltage control unit that is electrically connected directly to the conversion unit are electrically connected,
The emitter of the input switch of an arbitrary voltage control unit and the emitter of the regenerative switch of the voltage control unit of the next stage are electrically connected to each other. The power converter described.
1以上N以下の整数をMで表すとして、
前記変換部に直接電気的に接続される電圧制御部から数えてM番目の電圧制御部には、電源電圧が前記主電圧源の電源電圧のM/(N+1)である電圧源が電気的に接続されることを特徴とする請求項1乃至14の何れか1項に記載の電力変換装置。
Assuming that an integer from 1 to N is represented by M,
A voltage source whose power supply voltage is M / (N + 1) of the power supply voltage of the main voltage source is electrically connected to the Mth voltage control unit counted from the voltage control unit directly electrically connected to the conversion unit. power converter according to any one of claims 1 to 14, characterized in that it is connected.
前記第1出力点及び前記第2出力点には、系統電源が電気的に接続され、
前記制御部は、出力する交流電圧の位相が、前記系統電源の電源電圧の位相に対して逆位相となるように前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御することを特徴とする請求項1乃至15の何れか1項に記載の電力変換装置。
A system power supply is electrically connected to the first output point and the second output point,
The control unit is configured to output the AC voltage in the four switches, the holding switch, and the N voltage control units so that the phase of the output AC voltage is opposite to the phase of the power supply voltage of the system power supply. The power conversion device according to any one of claims 1 to 15, wherein the regenerative switch and the input switch are controlled .
前記第1出力点及び前記第2出力点には、系統電源が電気的に接続され、
前記制御部は、前記系統電源の電源周波数を測定する機能を有し、
且つ出力する交流電圧の位相が、前記系統電源の電源電圧の位相とずれるように前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記N個の電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御することを特徴とする請求項1乃至16の何れか1項に記載の電力変換装置。
A system power supply is electrically connected to the first output point and the second output point,
The control unit has a function of measuring a power supply frequency of the system power supply,
In addition, the regenerative switch and the input switch in each of the four switches, the holding switch, and the N voltage control units are controlled so that the phase of the output AC voltage is shifted from the phase of the power supply voltage of the system power supply. The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is a power conversion device.
主電圧源が電気的に接続される第1入力点及び第2入力点と、
第1出力点及び第2出力点と、
それぞれ電源電圧が互いに異なる電圧源に電気的に接続される電圧制御部と、
4つのスイッチを有し、入力される直流電圧の極性を反転させて前記第1出力点及び前記第2出力点に出力電圧を生じさせる変換部と、
保持スイッチを有し、前記出力電圧を所定の電圧に保持するクランプ部とを備え、
前記電圧制御部は、前記電圧源の正極又は負極の何れか一方の電極と前記変換部とを繋ぐ電路を開閉する回生スイッチと、前記主電圧源の正極又は負極の何れか一方の電極と前記変換部とを繋ぐ電路を開閉する入力スイッチとを備え、
前記4つのスイッチ、前記保持スイッチ、前記電圧制御部の各々における前記回生スイッチ及び前記入力スイッチを制御することで、5段階に前記出力電圧を切り替える制御部を更に備え、
前記制御部は、前記出力電圧が前記電圧源の電源電圧である場合、及び5段階の前記出力電圧から前記所定の電圧を出力する場合に前記回生スイッチをオンにし、
5段階の前記出力電圧から前記所定の電圧を出力する場合に、更に前記4つのスイッチをオフにすることを特徴とする電力変換装置。
A first input point and a second input point to which the main voltage source is electrically connected;
A first output point and a second output point;
A voltage control unit that is electrically connected to different voltage sources each having a power supply voltage;
A conversion unit having four switches and inverting the polarity of the input DC voltage to generate an output voltage at the first output point and the second output point;
A holding switch, and a clamp part for holding the output voltage at a predetermined voltage,
The voltage control unit includes a regenerative switch that opens and closes an electric circuit that connects either the positive electrode or the negative electrode of the voltage source and the converter, the positive electrode or the negative electrode of the main voltage source, and the An input switch for opening and closing an electric circuit connecting the conversion unit,
A control unit that switches the output voltage in five stages by controlling the regenerative switch and the input switch in each of the four switches, the holding switch, and the voltage control unit;
The control unit turns on the regenerative switch when the output voltage is a power supply voltage of the voltage source, and when the predetermined voltage is output from the output voltage in five stages,
If from the output voltage out of 5 outputs a predetermined voltage, further the four you wherein power conversion device to turn off the switch.
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