JP6947658B2 - 直列多重インバータ装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
・Vref>Vth1aならばスイッチング素子U1をON,スイッチング素子X1をOFF、Vref<Vth1aならばスイッチング素子U1をOFF,スイッチング素子X1をON。
本実施形態1は、図15に示す直列多重インバータ装置を例として説明する。まず、図15に示す直列多重インバータ装置の構成について説明する。
比較器23aは、θ’>1/4であるとき1を出力し、θ’≦1/4のとき0を出力する。比較器23bは、θ’<3/4であるとき1を出力し、θ’≧3/4のとき0を出力する。AND素子24は、比較器23a,23bの出力を入力し、1/4<θ’<3/4が成立した場合に1を出力し、それ以外のとき0を出力する。
Δθ1’=7/12−5/12=1/6,
Δθ2’=1/12−11/12=−1/6
このΔθ1’、Δθ2’は±60degに相当するため、2つのパルスは必ず3次高調波を打ち消しあう。
図11に本実施形態2におけるパルス幅変調回路のブロック図を示す。図11は実施形態1同様、図15に示すユニットを6直列多重接続した装置に適用することを想定する。
出力電圧が不足する条件では、これまで通りすべてのユニットが運転するため、本実施形態2を適用しても、実施形態1と同様に電圧を出力でき応答速度にも影響を与えない。また、ユニット責務均等化の効果をそのまま得ることができる。
図13に本実施形態3におけるパルス幅変調回路のブロック図を示す。本実施形態3も図15に示すユニットを6多重接続した装置に適用することを想定する。図13は、第1ユニット10aの制御ブロックのみを抽出して示している。
また、本実施形態3においても、ユニット責務均等化の効果をそのまま得ることができる。
2…台形波生成部
3…第1比較器
4…第2比較器
5…第1ホールド器
6…乗算器
7a〜7l…加算器
8…テーブル
9a〜9f…ゲート生成器
Claims (6)
- 直流電源に直列接続されたU相,X相のスイッチング素子と、前記U相,X相のスイッチング素子に対して並列に直列接続されたV相,Y相のスイッチング素子と、を有する単相インバータのユニットを複数直列接続して構成され、出力周波数1kHz以上の単相電圧を出力する直列多重インバータ装置であって、
前記各ユニットごとに、電圧指令値と、少なくとも前記電圧指令値の半周期の間一定の値をとる2種類のゲート閾値とを比較して、U相,X相のスイッチング素子用のゲート指令とV相,Y相のスイッチング素子用のゲート指令を生成し、前記各ゲート指令にデッドタイムを付加して各スイッチング素子のゲート信号を生成するパルス幅変調回路を備え、
前記ゲート閾値はすべて異なる値をとり、
前記ゲート閾値を周期的に切り換え、
前記ゲート閾値の切り換え周期は前記電圧指令値の周期の整数倍であり、
出力電圧振幅指令値が第1閾値以下の場合、前記電圧指令値を台形波とし、
前記位相信号が3/4の時の前記ユニット内の2つのゲート閾値のどちらかが零から2番目に大きな値の場合、前記ユニット内のU相,X相のスイッチング素子用のゲート指令と、V相,Y相のスイッチング素子用のゲート指令と、を入れ換え、
前記出力電圧振幅指令値が前記第1閾値を超えた場合、前記電圧指令値を正弦波とし、
前記台形波および前記正弦波は、前記出力電圧振幅指令値に基づいて生成することを特徴とする直列多重インバータ装置。 - 前記出力電圧振幅指令値と前記位相信号に基づいて、正弦波を出力する正弦波生成部と、
前記出力電圧振幅指令値と前記位相信号に基づいて、台形波を生成する台形波生成部と、
前記位相信号が3/4のときのみ切り換えが行われ、前記出力電圧振幅指令値が前記第1閾値よりも大きい場合に前記正弦波を出力し、前記出力電圧振幅指令値が前記第1閾値以下の場合に前記台形波を出力する第1スイッチと、
前記位相信号に1/2n(n=ユニット台数)を乗算し、出力電圧基本波の2n周期で0から1にランプアップする入力信号を各ユニット毎に2つずつ生成する乗算器と、
前記入力信号に、オフセット値(k−1)/2n,1/2+(k−1)/2nを加算する加算器(k=ユニット番号)と、
前記オフセット値が加算された前記入力信号に対応した前記ゲート閾値を出力するテーブルと、
前記第1スイッチの出力と、前記オフセット値(k−1)/2nが加算された前記入力信号に対応した前記ゲート閾値との偏差が0よりも大きい時1を出力し、0以下の場合0を出力する第5比較器と、
前記第1スイッチの出力と、前記オフセット値1/2+(k−1)/2nが加算された前記入力信号に対応した前記ゲート閾値との偏差が0よりも小さい時1を出力し、0以上の場合0を出力する第6比較器と、
前記位相信号が3/4のときのみ切り替えが行われ、前記各ユニット内の前記ゲート閾値のうちどちらかが3/2nのとき、かつ、前記出力電圧振幅指令値が前記第1閾値以下の場合、前記第6比較器の出力を出力し、それ以外の場合は前記第5比較器の出力を出力する第2スイッチと、
前記位相信号が3/4のときのみ切り替えが行われ、前記各ユニット内の前記ゲート閾値のうちどちらかが3/2nのとき、かつ、前記出力電圧振幅指令値が前記第1閾値以下の場合、前記第5比較器の出力を出力し、それ以外の場合は前記第6比較器の出力を出力する第3スイッチと、
前記第2スイッチの出力と前記第3スイッチの出力にデッドタイムを付加してゲート信号を生成するデッドタイム処理器と、
を備えたことを特徴とする請求項1記載の直列多重インバータ装置。 - 前記台形波は、三角波を±1/n(n=ユニット台数)以内に制限し、位相信号の小数点以下の数値θ’が1/4<θ’<3/4の場合では制限した三角波に−1/nを加算し、それ以外の場合では1/nを加算し、
1/6<θ’<1/3,2/3<θ’<5/6の場合では0とする波形であることを特徴とする請求項1または2記載の直列多重インバータ装置。 - 前記出力電圧振幅指令値が第2閾値よりも小さいとき、零から最も離れた2つの前記ゲート閾値に係数α(α>1の係数)を乗算し、前記零から最も離れた2つのゲート閾値の絶対値を前記電圧指令値の振幅よりも大きな値に変動させることを特徴とする請求項1〜3のうち何れかに記載の直列多重インバータ装置。
- 前記第2閾値より小さい第3閾値より、前記出力電圧振幅指令値が小さいとき、零から最も離れた4つの前記ゲート閾値にα(α>1の係数)を乗算し、前記零から最も離れた4つのゲート閾値の絶対値を前記電圧指令値の振幅よりも大きな値に変動させることを特徴とする請求項4記載の直列多重インバータ装置。
- 直流電源に直列接続されたU相,X相のスイッチング素子と、前記U相,X相のスイッチング素子に対して並列に直列接続されたV相,Y相のスイッチング素子と、を有する単相インバータのユニットを複数直列接続して構成され、出力周波数1kHz以上の単相電圧を出力する直列多重インバータ装置の制御方法であって、
パルス幅変調回路は、前記各ユニットごとに、電圧指令値と、少なくとも前記電圧指令値の半周期の間一定の値をとる2種類のゲート閾値とを比較して、U相,X相のスイッチング素子用のゲート指令とV相,Y相のスイッチング素子用のゲート指令を生成し、前記各ゲート指令にデッドタイムを付加して各スイッチング素子のゲート信号を生成し、
前記ゲート閾値はすべて異なる値をとり、
前記ゲート閾値を周期的に切り換え、
前記ゲート閾値の切り換え周期は前記電圧指令値の周期の整数倍であり、
出力電圧振幅指令値が第1閾値以下の場合、前記電圧指令値を台形波とし、
前記位相信号が3/4の時の前記ユニット内の2つのゲート閾値のどちらかが零から2番目に大きな値の場合、前記ユニット内のU相,X相のスイッチング素子用のゲート指令と、V相,Y相のスイッチング素子用のゲート指令と、を入れ換え、
前記出力電圧振幅指令値が前記第1閾値を超えた場合、前記電圧指令値を正弦波とし、
前記台形波および前記正弦波は、前記出力電圧振幅指令値に基づいて生成することを特徴とする直列多重インバータ装置の制御方法。
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