JP6385056B2 - 電力変換装置の制御方法及び電力変換装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態における電力変換装置の一例を示す回路図である。
本実施形態では、複数のインバータ回路部がカスケードに接続されている場合について説明する。図8は、本発明の第2実施形態における電力変換装置の一例を示す回路図である。
図15は、本発明の第3実施形態における電力変換装置の一例を示す回路図である。
3,3A,3B PWM制御部
21 直流部
21p 直流部の正側端子
21n 直流部の負側端子
22 電力変換回路部
22a 第1の回路
22b 第2の回路
Cp,Cn,Cp1,Cn1,Cp2,Cn2 コンデンサ
Q1〜Q8,Q1-1〜Q1-8,Q2-1〜Q2-8 第1〜第8のスイッチング素子
d1〜d4 第1〜第4のダイオード
ref 変調波
TR1〜TR8 三角波
Vo 出力電圧
i 出力電流
TA 入替え推奨条件テーブル
Claims (8)
- 2個のコンデンサが直列接続された直流部と、
前記直流部の正側端子と負側端子との間に、第1、第2、第3、第4のスイッチング素子が前記正側端子側からこの順番に直列に接続されてなる第1の回路と、
前記直流部の正側端子と負側端子との間に、第5、第6、第7、第8のスイッチング素子が前記正側端子側からこの順番に直列に接続されてなる第2の回路と、
前記2個のコンデンサ同士の接続点から前記第1と第2のスイッチング素子の接続点へ向かう方向が順方向となるようにこれら両接続点の間に接続された第1のダイオードと、
前記第3と第4のスイッチング素子の接続点から前記2個のコンデンサ同士の接続点へ向かう方向が順方向となるようにこれら両接続点の間に接続された第2のダイオードと、
前記2個のコンデンサ同士の接続点から前記第5と第6のスイッチング素子の接続点へ向かう方向が順方向となるようにこれら両接続点の間に接続された第3のダイオードと、
前記第7と第8のスイッチング素子の接続点から前記2個のコンデンサ同士の接続点へ向かう方向が順方向となるようにこれら両接続点の間に接続された第4のダイオードとを有し、かつ、
前記第2と第3のスイッチング素子の接続点と、前記第6と第7のスイッチング素子の接続点との間の電圧を出力電圧とするインバータ回路部を備えた電力変換装置の制御方法であって、
所定範囲が4個に均等に分割された各範囲が各々の割当て範囲として割り当てられ、各々のピークピークの範囲が各々の前記割当て範囲となるように変動する4個の三角波と、全ての前記割当て範囲内を変動する変調波とに基づいて、前記第1〜第8のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、前記第2及び第4のスイッチング素子を第1のペアとし、前記第5及び第7のスイッチング素子を第2のペアとし、前記第6及び第8のスイッチング素子を第3のペアとし、前記第1及び第3のスイッチング素子を第4のペアとして、前記第1〜第4の各々のペアを構成する2個のスイッチング素子のオンオフ状態が逆になるように制御し、
前記4個の三角波を、その割当て範囲が低いものから順に、第1、第2、第3、第4の三角波とした場合に、
前記第1のペアに対して前記変調波と前記第1の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御するとともに、前記第2のペアに対して前記変調波と前記第2の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御する第1の処理と、
前記第1のペアに対して前記変調波と前記第2の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御するとともに、前記第2のペアに対して前記変調波と前記第1の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御する第2の処理と、
を交互に行い、その際、
前記変調波が前記第1及び第2の三角波のいずれかの前記割当て範囲内であるときに、前記第1の処理と前記第2の処理との切替えによって前記第1のペアと前記第2のペアとに含まれる全ての前記スイッチング素子のオンオフ状態が変更されることのないタイミングで、前記第1の処理と前記第2の処理とを切り替えるようにして交互に行い、
前記第3のペアに対して前記変調波と前記第3の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御するとともに、前記第4のペアに対して前記変調波と前記第4の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御する第3の処理と、
前記第3のペアに対して前記変調波と前記第4の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御するとともに、前記第4のペアに対して前記変調波と前記第3の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御する第4の処理と、
を交互に行い、その際、
前記変調波が前記第3及び第4の三角波のいずれかの前記割当て範囲内であるときに、前記第3の処理と前記第4の処理との切替えによって前記第3のペアと前記第4のペアとに含まれる全ての前記スイッチング素子のオンオフ状態が変更されることのないタイミングで、前記第3の処理と前記第4の処理とを切り替えるようにして交互に行うようにする、
電力変換装置の制御方法。 - 2個のコンデンサが直列接続された直流部と、
前記直流部の正側端子と負側端子との間に、第1、第2、第3、第4のスイッチング素子が前記正側端子側からこの順番に直列に接続されてなる第1の回路と、
前記直流部の正側端子と負側端子との間に、第5、第6、第7、第8のスイッチング素子が前記正側端子側からこの順番に直列に接続されてなる第2の回路と、
前記2個のコンデンサ同士の接続点から前記第1と第2のスイッチング素子の接続点へ向かう方向が順方向となるようにこれら両接続点の間に接続された第1のダイオードと、
前記第3と第4のスイッチング素子の接続点から前記2個のコンデンサ同士の接続点へ向かう方向が順方向となるようにこれら両接続点の間に接続された第2のダイオードと、
前記2個のコンデンサ同士の接続点から前記第5と第6のスイッチング素子の接続点へ向かう方向が順方向となるようにこれら両接続点の間に接続された第3のダイオードと、
前記第7と第8のスイッチング素子の接続点から前記2個のコンデンサ同士の接続点へ向かう方向が順方向となるようにこれら両接続点の間に接続された第4のダイオードとを有し、かつ、
前記第2と第3のスイッチング素子の接続点と、前記第6と第7のスイッチング素子の接続点との間の電圧を出力電圧とするインバータ回路部を備えるとともに、
所定範囲が4個に均等に分割された各範囲が各々の割当て範囲として割り当てられ、各々のピークピークの範囲が各々の前記割当て範囲となるように変動する4個の三角波と、全ての前記割当て範囲内を変動する変調波とに基づいて、前記第1〜第8のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、前記第2及び第4のスイッチング素子を第1のペアとし、前記第5及び第7のスイッチング素子を第2のペアとし、前記第6及び第8のスイッチング素子を第3のペアとし、前記第1及び第3のスイッチング素子を第4のペアとして、前記第1〜第4の各々のペアを構成する2個のスイッチング素子のオンオフ状態が逆になるように制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記4個の三角波を、その割当て範囲が低いものから順に、第1、第2、第3、第4の三角波とした場合に、
前記第1のペアに対して前記変調波と前記第1の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御するとともに、前記第2のペアに対して前記変調波と前記第2の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御する第1の処理と、
前記第1のペアに対して前記変調波と前記第2の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御するとともに、前記第2のペアに対して前記変調波と前記第1の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御する第2の処理と、
を交互に行い、その際、
前記変調波が前記第1及び第2の三角波のいずれかの前記割当て範囲内であるときに、前記第1の処理と前記第2の処理との切替えによって前記第1のペアと前記第2のペアとに含まれる全ての前記スイッチング素子のオンオフ状態が変更されることのないタイミングで、前記第1の処理と前記第2の処理とを切り替えるようにして交互に行い、
前記第3のペアに対して前記変調波と前記第3の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御するとともに、前記第4のペアに対して前記変調波と前記第4の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御する第3の処理と、
前記第3のペアに対して前記変調波と前記第4の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御するとともに、前記第4のペアに対して前記変調波と前記第3の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御する第4の処理と、
を交互に行い、その際、
前記変調波が前記第3及び第4の三角波のいずれかの前記割当て範囲内であるときに、前記第3の処理と前記第4の処理との切替えによって前記第3のペアと前記第4のペアとに含まれる全ての前記スイッチング素子のオンオフ状態が変更されることのないタイミングで、前記第3の処理と前記第4の処理とを切り替えるようにして交互に行うよう構成された、
電力変換装置。 - 前記インバータ回路部を3個備え、この3個の前記インバータ回路部がY結線により接続されており、
前記制御部は、各々の前記インバータ回路部の出力電圧の位相が2/3πずつずれるように制御するよう構成された、
請求項2に記載の電力変換装置。 - 2個のコンデンサが直列接続された直流部と、
前記直流部の正側端子と負側端子との間に、第1、第2、第3、第4のスイッチング素子が前記正側端子側からこの順番に直列に接続されてなる第1の回路と、
前記直流部の正側端子と負側端子との間に、第5、第6、第7、第8のスイッチング素子が前記正側端子側からこの順番に直列に接続されてなる第2の回路と、
前記2個のコンデンサ同士の接続点から前記第1と第2のスイッチング素子の接続点へ向かう方向が順方向となるようにこれら両接続点の間に接続された第1のダイオードと、
前記第3と第4のスイッチング素子の接続点から前記2個のコンデンサ同士の接続点へ向かう方向が順方向となるようにこれら両接続点の間に接続された第2のダイオードと、
前記2個のコンデンサ同士の接続点から前記第5と第6のスイッチング素子の接続点へ向かう方向が順方向となるようにこれら両接続点の間に接続された第3のダイオードと、
前記第7と第8のスイッチング素子の接続点から前記2個のコンデンサ同士の接続点へ向かう方向が順方向となるようにこれら両接続点の間に接続された第4のダイオードとを有し、かつ、
前記第2と第3のスイッチング素子の接続点と、前記第6と第7のスイッチング素子の接続点との間の電圧を出力電圧とするインバータ回路部が、N個(Nは複数)カスケードに接続されてなる電力変換器を備えるとともに、
所定範囲が(4×N)個に均等に分割された各範囲が各々の割当て範囲として割り当てられ、各々のピークピークの範囲が各々の前記割当て範囲となるように変動する(4×N)個の三角波と、全ての前記割当て範囲内を変動する変調波とに基づいて、全ての前記インバータ回路部の前記第1〜第8のスイッチング素子のオンオフ動作を制御し、その際、各々の前記インバータ回路部において、前記第2及び第4のスイッチング素子を第1のペアとし、前記第5及び第7のスイッチング素子を第2のペアとし、前記第6及び第8のスイッチング素子を第3のペアとし、前記第1及び第3のスイッチング素子を第4のペアとして、前記第1〜第4の各々のペアを構成する2個のスイッチング素子のオンオフ状態が逆になるように制御する制御部を備え、
前記制御部は、
複数の前記インバータ回路部に同一の前記三角波が割り当てられないようにして、各々の前記インバータ回路部に対して、前記(4×N)個の三角波のうち、前記割当て範囲が高い方の(2×N)個の前記三角波の中から2個の前記三角波を割り当てるとともに、前記割当て範囲が低い方の(2×N)個の前記三角波の中から2個の前記三角波を割り当てるようにし、
各々の前記インバータ回路部に対して、
前記割り当てられた4個の前記三角波を、その割当て範囲が低いものから順に、第1、第2、第3、第4の三角波とした場合に、
前記第1のペアに対して前記変調波と前記第1の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御するとともに、前記第2のペアに対して前記変調波と前記第2の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御する第1の処理と、
前記第1のペアに対して前記変調波と前記第2の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御するとともに、前記第2のペアに対して前記変調波と前記第1の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御する第2の処理と、
を交互に行い、その際、
前記変調波が前記第1及び第2の三角波のいずれかの前記割当て範囲内であるときに、前記第1の処理と前記第2の処理との切替えによって前記第1のペアと前記第2のペアとに含まれる全てのスイッチング素子のオンオフ状態が変更されることのないタイミングで、前記第1の処理と前記第2の処理とを切り替えるようにして交互に行い、
前記第3のペアに対して前記変調波と前記第3の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御するとともに、前記第4のペアに対して前記変調波と前記第4の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御する第3の処理と、
前記第3のペアに対して前記変調波と前記第4の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御するとともに、前記第4のペアに対して前記変調波と前記第3の三角波とに基づいてオンオフ状態を制御する第4の処理と、
を交互に行い、その際、
前記変調波が前記第3及び第4の三角波のいずれかの前記割当て範囲内であるときに、前記第3の処理と前記第4の処理との切替えによって前記第3のペアと前記第4のペアとに含まれる全てのスイッチング素子のオンオフ状態が変更されることのないタイミングで、前記第3の処理と前記第4の処理とを切り替えるようにして交互に行うよう構成された、
電力変換装置。
- 前記制御部は、
前記変調波が前記第1の三角波の前記割当て範囲内であるときに前記第1の処理と前記第2の処理とを切り替える際には、前記第1の三角波が最大となるタイミングで、前記第1の処理と前記第2の処理とを切り替えるようにし、
前記変調波が前記第2の三角波の前記割当て範囲内であるときに前記第1の処理と前記第2の処理とを切り替える際には、前記第2の三角波が最小となるタイミングで、前記第1の処理と前記第2の処理とを切り替えるようにし、
前記変調波が前記第3の三角波の前記割当て範囲内であるときに前記第3の処理と前記第4の処理とを切り替える際には、前記第3の三角波が最大となるタイミングで、前記第3の処理と前記第4の処理とを切り替えるようにし、
前記変調波が前記第4の三角波の前記割当て範囲内であるときに前記第3の処理と前記第4の処理とを切り替える際には、前記第4の三角波が最小となるタイミングで、前記第3の処理と前記第4の処理とを切り替えるようにするよう構成された、
請求項2〜4のいずれかに記載の電力変換装置。 - 前記インバータ回路部の出力電流の向きを検出する検出手段と、
前記インバータ回路部の前記2個のコンデンサの各々の電圧を測定する測定手段とがさらに設けられ、
前記制御部は、
前記変調波の値と、前記インバータ回路部の出力電流の向きと、前記インバータ回路部の前記2個のコンデンサの各々の電圧の大小関係とに応じて、前記2個のコンデンサの電圧の差を小さくするために、前記第1と第2の処理のいずれが適しているかが定められているとともに、前記第3と第4の処理のいずれが適しているかが定められているテーブルに基づいて、前記2個のコンデンサの電圧の差が小さくなるように前記第1の処理と前記第2の処理との切替え及び前記第3の処理と前記第4の処理との切替えを実行するよう構成された、
請求項2〜5のいずれかに記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記変調波と前記第1または第2の三角波とを比較しこの比較結果に基づいて前記第1のペアのスイッチング素子のオンオフ状態を制御するための第1の信号を生成し、前記変調波と前記第2または第1の三角波とを比較しこの比較結果に基づいて前記第2のペアのスイッチング素子のオンオフ状態を制御するための第2の信号を生成し、
前記第1の信号を前記変調波と前記第1の三角波との比較結果に基づいて生成するとともに、前記第2の信号を前記変調波と前記第2の三角波との比較結果に基づいて生成することにより前記第1の処理を行い、
前記第1の信号を前記変調波と前記第2の三角波との比較結果に基づいて生成するとともに、前記第2の信号を前記変調波と前記第1の三角波との比較結果に基づいて生成することにより前記第2の処理を行い、
前記変調波と前記第3または第4の三角波とを比較しこの比較結果に基づいて前記第3のペアのスイッチング素子のオンオフ状態を制御するための第3の信号を生成し、前記変調波と前記第4または第3の三角波とを比較しこの比較結果に基づいて前記第4のペアのスイッチング素子のオンオフ状態を制御するための第4の信号を生成し、
前記第3の信号を前記変調波と前記第3の三角波との比較結果に基づいて生成するとともに、前記第4の信号を前記変調波と前記第4の三角波との比較結果に基づいて生成することにより前記第3の処理を行い、
前記第3の信号を前記変調波と前記第4の三角波との比較結果に基づいて生成するとともに、前記第4の信号を前記変調波と前記第3の三角波との比較結果に基づいて生成することにより前記第4の処理を行うように構成された、
請求項2〜6のいずれかに記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記変調波と前記第1の三角波とを比較しこの比較結果に基づいて前記第1または第2のペアのスイッチング素子のオンオフ状態を制御するための第1の信号を生成し、前記変調波と前記第2の三角波とを比較しこの比較結果に基づいて前記第1または第2のペアのスイッチング素子のオンオフ状態を制御するための第2の信号を生成し、
前記第1の信号に基づいて前記第1のペアのオンオフ状態を制御するとともに、前記第2の信号に基づいて前記第2のペアのオンオフ状態を制御することにより前記第1の処理を行い、
前記第1の信号に基づいて前記第2のペアのオンオフ状態を制御するとともに、前記第2の信号に基づいて前記第1のペアのオンオフ状態を制御することにより前記第2の処理を行い、
前記変調波と前記第3の三角波とを比較しこの比較結果に基づいて前記第3または第4のペアのスイッチング素子のオンオフ状態を制御するための第3の信号を生成し、前記変調波と前記第4の三角波とを比較しこの比較結果に基づいて前記第3または第4のペアのスイッチング素子のオンオフ状態を制御するための第4の信号を生成し、
前記第3の信号に基づいて前記第3のペアのオンオフ状態を制御するとともに、前記第4の信号に基づいて前記第4のペアのオンオフ状態を制御することにより前記第3の処理を行い、
前記第3の信号に基づいて前記第4のペアのオンオフ状態を制御するとともに、前記第4の信号に基づいて前記第3のペアのオンオフ状態を制御することにより前記第4の処理を行うように構成された、
請求項2〜6のいずれかに記載の電力変換装置。
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