JP7202244B2 - power converter - Google Patents

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Description

本発明は、PWM制御を行い、モーター等の負荷に電力を供給する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power converter that performs PWM control and supplies power to a load such as a motor.

特許文献1に、2相/3相変調選択手段を備えた電力変換装置が記載されている。この2相/3相変調選択手段は、電流制御の精度が重視されるか、発熱を抑制することが重視されるかによって、2相変調用の電圧指令値を選択するか、3相変調用の電圧指令値を選択するかを選択指示する。さらに、2相/3相変調選択手段は、トルク電流指令値の絶対値が所定の基準値よりも大きい場合に、2相変調用の電圧指令値を選択指示する電流値判定手段を備える点も同文献に記載されている。 Patent Literature 1 describes a power conversion device having two-phase/three-phase modulation selection means. This two-phase/three-phase modulation selection means selects a voltage command value for two-phase modulation or a Select whether to select the voltage command value of Further, the two-phase/three-phase modulation selection means includes current value determination means for selecting and instructing a voltage command value for two-phase modulation when the absolute value of the torque current command value is greater than a predetermined reference value. It is described in the same document.

特許文献2には、PWMインバータの制御装置が記載されている。この制御装置において、周波数指令を3相変調波形成部に入力して3相変調波信号が生成され、この3相変調波信号が2相変調演算部と加算部にそれぞれ出力される。外部からの2相変調指令入力時には3相変調波を基準に2相変調波との差分を演算する2相変調演算部の出力が前記加算部に出力され、3相変調指令入力時には前記加算部への2相変調演算部の出力を阻止することで2相変調波又は3相変調波が生成される。前記2相変調演算部の出力側に切換状態信号生成部を設け、外部からの3相変調状態と2相変調状態との相互の切換指令信号発生時に、前記切換状態信号生成部から中間状態信号が所定期間発生して前記加算部に出力される。前記切換状態信号生成部が出力する中間状態信号は、段階状、もしくは傾斜状を有した出力である点も同文献に記載されている。 Patent Literature 2 describes a control device for a PWM inverter. In this control device, a frequency command is input to a three-phase modulated wave generator to generate a three-phase modulated wave signal, which is output to a two-phase modulated wave calculator and an adder, respectively. When a two-phase modulation command is input from the outside, the output of the two-phase modulation calculation section for calculating the difference from the two-phase modulation wave based on the three-phase modulation wave is output to the addition section, and when the three-phase modulation command is input, the addition section. A two-phase modulated wave or a three-phase modulated wave is generated by blocking the output of the two-phase modulation computing section to . A switching state signal generating section is provided on the output side of the two-phase modulation calculating section, and an intermediate state signal is generated from the switching state signal generating section when a mutual switching command signal between the three-phase modulation state and the two-phase modulation state is generated from the outside. is generated for a predetermined period and output to the adder. The document also describes that the intermediate state signal output by the switching state signal generator is a stepped or sloping output.

特開2004-48885号公報JP 2004-48885 A 特開2009-100613号公報JP 2009-100613 A

変調方式を2相変調及び3相変調の一方から他方へと切り替える場合、電力変換装置に接続されるモーター等の負荷においてトルク衝撃が発生する可能性がある。本発明は、変調方式の切替えにおけるトルク衝撃の発生を抑えることを目的とする。 When switching the modulation method from one of the two-phase modulation and the three-phase modulation to the other, there is a possibility that a torque impact will occur in a load such as a motor connected to the power converter. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to suppress the occurrence of a torque impact when switching the modulation method.

上記目的を達成するために、本発明に係る直流を交流に変換するスイッチング回路と、該スイッチング回路をPWM制御するPWM制御部とを有する電力変換装置の前記PWM制御部は、電流指令と、前記スイッチング回路から負荷へと供給される電流とに基づいて、電圧指令を算出する電流制御部と、前記電圧指令のN相変調用補正量と、前記電圧指令の(N-1)相変調用補正量との比率を、前記電流指令に基づいて算出するスケジューラーであって、前記Nは3以上の整数である、スケジューラーと、前記比率に基づいて、前記N相変調用補正量と前記(N-1)相変調用補正量とを前記電圧指令に加えることにより、補正付き電圧指令を算出するPWMデューティー生成部とを備える。 In order to achieve the above object, the PWM control unit of a power conversion device having a switching circuit that converts direct current to alternating current according to the present invention and a PWM control unit that performs PWM control of the switching circuit includes a current command and the A current control unit that calculates a voltage command based on a current supplied from a switching circuit to a load, a correction amount for N-phase modulation of the voltage command, and a correction for (N−1)-phase modulation of the voltage command a scheduler for calculating a ratio between the N-phase modulation correction amount and the (N- 1) A PWM duty generation unit that calculates a voltage command with correction by adding a correction amount for phase modulation to the voltage command.

本発明によれば、変調方式の切替えにおけるトルク衝撃の発生を抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of torque impact when switching the modulation method.

3相PWMにおける3相変調方式のバイアス付きの電圧指令と出力電圧のパルス波形を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing pulse waveforms of a biased voltage command and an output voltage of a three-phase modulation method in three-phase PWM; 3相PWMにおける2相変調方式のバイアス付きの電圧指令と出力電圧のパルス波形を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing pulse waveforms of a biased voltage command and an output voltage of a two-phase modulation method in three-phase PWM; 一実施形態における電力変換装置を示す説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which shows the power converter device in one Embodiment. トルク負荷率と係数Kとの関係を示す説明図である。4 is an explanatory diagram showing the relationship between a torque load factor and coefficient K; FIG. 3相PWMにおいて3相変調から中間状態の変調を経て2相変調に移行する場合のバイアス付きの電圧指令と出力電圧のパルス波形を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing pulse waveforms of a voltage command with a bias and an output voltage when three-phase modulation shifts from three-phase modulation to two-phase modulation via modulation in an intermediate state in three-phase PWM; 3相PWMにおける2相変調方式(6ステップ)のバイアス付きの電圧指令と出力電圧のパルス波形を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing pulse waveforms of a biased voltage command and an output voltage of a two-phase modulation method (6 steps) in three-phase PWM; 3相PWMにおいて3相変調(6ステップ)から中間状態の変調(6ステップ)を経て2相変調(6ステップ)に移行する場合のバイアス付きの電圧指令と出力電圧のパルス波形を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a voltage command with a bias and a pulse waveform of an output voltage when shifting from three-phase modulation (6 steps) to two-phase modulation (6 steps) via intermediate state modulation (6 steps) in three-phase PWM; be.

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited by the embodiments described below.

まず、3相PWM(Pulse Width Modulation、パルス幅変調方式)の3相変調及び2相変調について説明する。 First, 3-phase modulation and 2-phase modulation of 3-phase PWM (Pulse Width Modulation) will be described.

3相PWMのデューティー配分の方式において、出力要求する交流電圧の中心値となる0[V]に相当するデューティー50%をバイアスとして、各相のデューティーを配分する。つまり、0[V]にデューティーのバイアス50%を持たせる。この方式を「3相変調」と称する。 In the three-phase PWM duty distribution method, the duty of each phase is distributed with a bias of 50%, which corresponds to 0 [V], which is the center value of the AC voltage to be output. That is, 0 [V] is given a duty bias of 50%. This method is called "three-phase modulation".

電流指令と、スイッチング回路から負荷へと供給される電流の検出値とに基づいて電流制御を行う電流制御部から出力される各相の電圧指令をV、V及びVとする。そして、3相変調によるバイアス付きの電圧指令をW3U,W3V,W3Wとする。50%デューティーに相当する電圧バイアスをAとする。バイアス付きの、3相変調の電圧指令は次のようになる。
3U=V+A
3V=V+A
3W=V+A
Let VU , VV , and VW be the voltage commands for each phase output from the current control unit that performs current control based on the current command and the detected value of the current supplied from the switching circuit to the load. Then, voltage commands with bias by three-phase modulation are set to W3U , W3V , and W3W . Let A be the voltage bias corresponding to a 50% duty. Voltage commands for three-phase modulation with bias are as follows.
W 3U = VU + A
W3V = VV +A
W3W = VW +A

図1の上段に、搬送波である三角波と、3相変調におけるU相、V相及びW相の電圧指令(W3U,W3V,W3W)との時間的変化を示す。同図の下段に、各相の出力電圧のパルス波形を示す。 The upper part of FIG. 1 shows temporal changes of the triangular wave as a carrier wave and the voltage commands ( W3U , W3V , W3W ) of the U-phase, V-phase and W-phase in three-phase modulation. The lower part of the figure shows the pulse waveform of the output voltage of each phase.

別の方式として、最も(-)側の最大を発生させる1つの相をハイサイド0%(すなわちローサイド100%)とし、他の相とのデューティー差により各相の電圧を発生する方式がある。これを3相PWMの場合、「2相変調」と称する。ローサイド100%となった相はスイッチングが休止される。2相変調においては、バイアスにより3相のうち最低電圧の相のデューティーを0%にしている。 As another method, there is a method in which one phase that generates the maximum on the (-) side is set to 0% on the high side (that is, 100% on the low side), and the voltage of each phase is generated by the duty difference with the other phases. In the case of three-phase PWM, this is called "two-phase modulation". Switching is halted for the phase with 100% low side. In two-phase modulation, the duty of the phase with the lowest voltage among the three phases is set to 0% by bias.

前述のとおり、電流制御部から各相の電圧指令V、V及びVが出力される。そして、2相変調によるバイアス付きの電圧指令をW2U,W2V,W2Wとし、V、V及びVのうちの最低電圧を符号反転させたものをBとする。なお、3相交流の場合、最低電圧は負の値になる。バイアス付きの、2相変調の電圧指令は次のようになる。
2U=V+B
2V=V+B
2W=V+B
As described above, the voltage commands VU , VV and VW for each phase are output from the current control section. Let W 2U , W 2V , and W 2W be voltage commands with bias by two-phase modulation, and let B be the lowest voltage among V U , V V , and V W whose sign is inverted. In addition, in the case of three-phase alternating current, the minimum voltage becomes a negative value. The voltage command for two-phase modulation with bias is as follows.
W2U = VU + B
W2V = VV +B
W2W = VW +B

図2の上段に、搬送波である三角波と、2相変調におけるU相、V相及びW相のバイアス付きの電圧指令(W2U,W2V,W2W)との時間的変化を示す。図1に示した、3相変調におけるU相、V相及びW相のバイアス付きの電圧指令(W3U,W3V,W3W)を参考までに図2にも示している。図2の下段に、各相の出力電圧のパルス波形を示す。 The upper part of FIG. 2 shows temporal changes of a triangular wave as a carrier wave and biased voltage commands (W 2U , W 2V , W 2W ) of the U-phase, V-phase and W-phase in two-phase modulation. For reference, FIG. 2 also shows the voltage commands (W 3U , W 3V , W 3W ) with biases for the U-phase, V-phase, and W-phase in the three-phase modulation shown in FIG. The lower part of FIG. 2 shows the pulse waveform of the output voltage of each phase.

3相変調の特徴を以下に述べる。
・常に3相のスイッチングが行われるため、出力素子のスイッチング損失が比較的大きい。
・電流リップルは、PWM周期に対して2回に分散されて波高値が小さく、騒音も小さくなる。
・搬送波周波数が数kHz以上の場合、PWM騒音の主成分の周波数が高い方が、ヒトの聴感として感度が鈍い(PWM周期に全相ハイと全相ローの区間が1回ずつ発生し、それ以外の区間でPWM周期あたり2回、パルス電圧が発生するため、リップルの周波数が2倍になる)。例えば、搬送波周波数が8kHzの場合、リップルの周波数は16kHzとなる。可聴域の最大値を15kHzとすれば、リップルの周波数16kHzはこの可聴域外であるため、騒音は小さい。
Features of three-phase modulation are described below.
・Since three-phase switching is always performed, the switching loss of the output element is relatively large.
・The current ripple is distributed twice with respect to the PWM period, and the crest value is small, and the noise is also small.
・When the carrier wave frequency is several kHz or more, the higher the frequency of the main component of the PWM noise, the lower the human hearing sensitivity (the PWM cycle has one high and one low interval, Since the pulse voltage is generated twice per PWM cycle in sections other than the above, the ripple frequency is doubled). For example, if the carrier frequency is 8 kHz, the ripple frequency will be 16 kHz. Assuming that the maximum value of the audible range is 15 kHz, the ripple frequency of 16 kHz is outside the audible range, so the noise is small.

これに対し、2相変調は以下の特徴を有する。
・常に、いずれかの1相はスイッチングが休止するため、出力素子のスイッチング損失が3相変調に比べて低減する。
・電流リップルはPWM周期と等倍の成分が発生し、騒音が3相変調に比べて大きい。
On the other hand, two-phase modulation has the following features.
• Switching of one of the phases is always paused, so the switching loss of the output element is reduced compared to three-phase modulation.
・The current ripple has a component that is the same as the PWM cycle, and the noise is louder than that of three-phase modulation.

このように、3相変調と2相変調を比較すると、3相変調ではスイッチング損失が大きいものの騒音は小さく、2相変調ではスイッチング損失が小さいものの騒音が大きい。そのため、高負荷の場合は、損失をなるべく抑えるために、スイッチング損失が小さい2相変調を選択する一方、低負荷の場合は、損失を差し置き、騒音の小さい3相変調を選択することが望ましい。 As described above, when three-phase modulation and two-phase modulation are compared, switching loss is large in three-phase modulation but noise is small, while switching loss is small in two-phase modulation but noise is large. Therefore, in the case of high loads, it is desirable to select 2-phase modulation with low switching loss in order to minimize loss, while in the case of low load, it is desirable to select 3-phase modulation with low noise, leaving the loss aside. .

負荷の変化に伴い、変調方式を2相変調及び3相変調の一方から他方へと切り替える場合がある。この切替え時のトルク衝撃を低減するための実施形態を以下に説明する。 As the load changes, the modulation method may be switched from one of two-phase modulation and three-phase modulation to the other. An embodiment for reducing the torque impact at the time of switching will be described below.

[第1実施形態]
図3に、負荷であるモーター1と、モーター1に交流電力を供給する電力変換装置10とを示す。電力変換装置10は、直流を、モーター1に供給するための交流に変換するスイッチング回路2と、スイッチング回路2をPWM制御するPWM制御部3とを備えている。PWM制御部3は、電流制御部31と、PWMデューティー生成部32と、ローパスフィルター33と、絶対値算出部34と、スケジューラー35とを備えている。電力変換装置10には、外部から電流指令(q軸電流指令)が入力される。この電流指令はトルク指令に相当する。
[First embodiment]
FIG. 3 shows a motor 1 as a load and a power conversion device 10 that supplies AC power to the motor 1 . The power conversion device 10 includes a switching circuit 2 that converts direct current into alternating current to be supplied to the motor 1 and a PWM control unit 3 that performs PWM control of the switching circuit 2 . The PWM controller 3 includes a current controller 31 , a PWM duty generator 32 , a low-pass filter 33 , an absolute value calculator 34 and a scheduler 35 . A current command (q-axis current command) is input to the power converter 10 from the outside. This current command corresponds to a torque command.

電流制御部31には、上記電流指令と、スイッチング回路2からモーター1へと供給される供給電流の検出値とが入力される。電流制御部31は、モーター1への供給電流の検出値が上記電流指令に一致するように電流を制御すべく、電圧指令V、V及びVを算出する。電流制御部31によって算出された電圧指令は、PWMデューティー生成部32へと送られる。 The current command and the detected value of the supply current supplied from the switching circuit 2 to the motor 1 are input to the current control unit 31 . The current control unit 31 calculates voltage commands VU , VV and VW to control the current so that the detected value of the current supplied to the motor 1 matches the current command. A voltage command calculated by the current controller 31 is sent to the PWM duty generator 32 .

ローパスフィルター33にも上記電流指令が入力される。ローパスフィルター33は、入力された上記電流指令のうち、所定の周波数より高い周波数の成分を減衰させ、該所定の周波数より低い周波数の成分をほとんど減衰させずに通過させるフィルターである。ローパスフィルター33の出力信号は絶対値算出部34へ入力される。 The current command is also input to the low-pass filter 33 . The low-pass filter 33 is a filter that attenuates frequency components higher than a predetermined frequency in the input current command, and allows passage of frequency components lower than the predetermined frequency without substantially attenuating them. The output signal of the low-pass filter 33 is input to the absolute value calculator 34 .

絶対値算出部34は、ローパスフィルター33の出力信号の入力を受け、該出力信号の絶対値を算出する。これにより、電流指令(トルク指令)の符号が正に揃えられる。絶対値算出部34の出力信号は、スケジューラー35へ入力される。 The absolute value calculator 34 receives the input of the output signal of the low-pass filter 33 and calculates the absolute value of the output signal. As a result, the signs of the current commands (torque commands) are made positive. An output signal from the absolute value calculator 34 is input to the scheduler 35 .

スケジューラー35は、絶対値算出部34から入力された、符号が正に揃えられた電流指令(トルク指令)に基づいて係数Kを算出する。 The scheduler 35 calculates the coefficient K based on the current command (torque command) input from the absolute value calculator 34 and having the positive sign.

係数Kは、0.0以上1.0以下であり、3相変調用の電圧指令を算出するためのバイアスA(電圧補正値)と、2相変調用の電圧指令を算出するためのバイアスB(電圧補正値)との比率を定める係数である。K=1.0であれば3相変調、K=0.0であれば2相変調、0.0<K<1.0であれば、2相変調と3相変調との間の中間状態の変調方式となる。 The coefficient K is 0.0 or more and 1.0 or less, and is the bias A (voltage correction value) for calculating the voltage command for three-phase modulation and the bias B for calculating the voltage command for two-phase modulation. (voltage correction value). Three-phase modulation if K=1.0, two-phase modulation if K=0.0, intermediate state between two-phase modulation and three-phase modulation if 0.0<K<1.0 modulation method.

図4に、定格トルクを100%とするトルク負荷率と係数Kとの関係を一例として示す。トルク負荷率が50%以下である場合、K=1.0である。トルク負荷率が60%以上の場合、K=0.0である。トルク負荷率が50%よりも大きく、かつ60%未満の場合、Kは0.0よりも大きく、かつ1.0未満である。50%以上60%以下のトルク負荷率とKとの関係は、傾きが負の一次関数で表される。 FIG. 4 shows an example of the relationship between the torque load factor and the coefficient K when the rated torque is 100%. When the torque load factor is 50% or less, K=1.0. When the torque load factor is 60% or more, K=0.0. When the torque load factor is greater than 50% and less than 60%, K is greater than 0.0 and less than 1.0. The relationship between the torque load factor of 50% or more and 60% or less and K is represented by a linear function with a negative slope.

このように、スケジューラー35は、絶対値算出部34から入力された、符号が正に揃えられた電流指令(トルク指令)に基づいてトルク負荷率を算出し、そのトルク負荷率と図4に示した関係とから係数Kを算出する。算出された係数Kは、PWMデューティー生成部32へ入力される。 In this manner, the scheduler 35 calculates the torque load factor based on the current command (torque command) with positive sign input from the absolute value calculation unit 34, and the torque load factor and the torque load factor shown in FIG. The coefficient K is calculated from the relationship The calculated coefficient K is input to the PWM duty generator 32 .

PWMデューティー生成部32は、電流制御部31から入力された電圧指令V、V、Vと、スケジューラー35から入力された係数Kとに基づいて、補正したバイアス付きの電圧指令(補正付き電圧指令)W、W、Wを以下のように算出する。
=V+K・A+(1-K)・B
=V+K・A+(1-K)・B
=V+K・A+(1-K)・B
The PWM duty generation unit 32 generates a voltage command with a corrected bias (corrected Voltage commands) W U , W V , and W W are calculated as follows.
W U = V U + K・A+(1−K)・B
W V =V V +K・A+(1−K)・B
W W = V W + K・A+(1−K)・B

前述のとおり、K=0.0の場合は2相変調であり、K=1.0の場合は3相変調である。また、0.0<K<1.0の場合は2相変調と3相変調との間の中間状態の変調である。係数Kにより、3相変調用のバイアスAと、2相変調用のバイアスBとの比率が定められる。そして、この比率に応じたバイアスA及びBが電圧指令V、V及びVの各々に加えられて、バイアス付きの電圧指令W、W及びWが算出される。 As described above, K=0.0 is two-phase modulation and K=1.0 is three-phase modulation. Further, when 0.0<K<1.0, the modulation is in an intermediate state between two-phase modulation and three-phase modulation. The factor K defines the ratio between the bias A for three-phase modulation and the bias B for two-phase modulation. Then, the biases A and B according to this ratio are added to each of the voltage commands VU , VV and VW to calculate the biased voltage commands WU , WV and WW .

PWMデューティー生成部32はさらに、算出されたバイアス付きの電圧指令W、W及びWと搬送波との比較によりパルスを生成する。このパルスがスイッチング回路2へと送られ、スイッチング回路2がPWM制御される。 The PWM duty generator 32 further generates pulses by comparing the calculated biased voltage commands WU, WV , and WW with the carrier wave. This pulse is sent to the switching circuit 2, and the switching circuit 2 is PWM-controlled.

図5の上段に、搬送波である三角波と、3相変調から中間状態の変調を経て2相変調へと移行した場合のU相、V相及びW相のバイアス付きの電圧指令(W,W,W)との時間的変化を示す。図1に示した、3相変調におけるU相、V相及びW相のバイアス付きの電圧指令(W3U,W3V,W3W)を参考までに図5にも示している。図5の下段に、各相の出力電圧のパルス波形を示す。 The upper part of FIG. 5 shows a triangular wave that is a carrier wave, and voltage commands (W U , W V , W W ). For reference, FIG. 5 also shows the voltage commands (W 3U , W 3V , W 3W ) with biases for the U-phase, V-phase and W-phase in the three-phase modulation shown in FIG. The lower part of FIG. 5 shows the pulse waveform of the output voltage of each phase.

[第2実施形態]
上記実施形態においては、2相変調を生成するにあたり、3相電圧指令の最低電圧からバイアスを算出した。他の方法として、最高電圧と最低電圧の双方を考慮してハイサイドまたはローサイドの近い方にバイアスさせることもできる。この場合、ハイサイド100%またはローサイド100%になる相の状態が、電気角の周回に対して6ステップ存在することになる。
[Second embodiment]
In the above embodiment, the bias is calculated from the minimum voltage of the three-phase voltage command in generating the two-phase modulation. Alternatively, both the highest and lowest voltages can be considered and biased closer to the high side or the low side. In this case, there are 6 steps of 100% high-side or 100% low-side phase states for the revolution of the electrical angle.

図6の上段に、搬送波である三角波と、3相変調におけるU相、V相及びW相のバイアス付きの電圧指令と、2相変調(6ステップ)におけるU相、V相及びW相のバイアス付きの電圧指令との時間的変化を示す。同図の下段に、各相の出力電圧のパルス波形を示す。 In the upper part of FIG. 6, a triangular wave as a carrier wave, a voltage command with U-phase, V-phase and W-phase biases in 3-phase modulation, and U-phase, V-phase and W-phase biases in 2-phase modulation (6 steps) shows the time change with the voltage command with . The lower part of the figure shows the pulse waveform of the output voltage of each phase.

3相変調方式及び2相変調方式(6ステップ)についても、両変調方式のバイアスに係数Kを乗ずることにより、両変調方式の中間状態の変調方式(6ステップ)を実現することができる。 For the 3-phase modulation method and the 2-phase modulation method (6 steps) as well, by multiplying the bias of both modulation methods by the coefficient K, the modulation method (6 steps) in the intermediate state between the two modulation methods can be realized.

図7の上段に、搬送波である三角波と、3相変調から中間状態の変調(6ステップ)を経て2相変調(6ステップ)へと移行した場合のU相、V相及びW相のバイアス付きの電圧指令との時間的変化を示す。図5に示した、3相変調におけるU相、V相及びW相のバイアス付きの電圧指令を参考までに図7にも示している。図7の下段に、各相の出力電圧のパルス波形を示す。 The upper part of FIG. 7 shows a triangular wave as a carrier wave, and U-phase, V-phase, and W-phase biases when shifting from three-phase modulation to intermediate state modulation (6 steps) to two-phase modulation (6 steps). shows the time change with the voltage command. For reference, FIG. 7 also shows the voltage commands with biases for the U-phase, V-phase and W-phase in the three-phase modulation shown in FIG. The lower part of FIG. 7 shows the pulse waveform of the output voltage of each phase.

上記第1実施形態及び第2実施形態によれば、以下に列挙する効果が得られる。
・発熱が大きくなる高負荷時には2相変調が選択されて損失を抑制できる一方、低負荷時には3相変調が選択されて騒音を抑えることができる。
・負荷の変化に伴って、2相変調及び3相変調の一方から、中間状態の変調方式を経て、2相変調及び3相変調の他方へと変調方式がスムースに切り替わる。そのため、中間状態の変調を経ずに、2相変調及び3相変調の一方から他方へと切り替える場合に比べて、トルク衝撃の発生を抑えることができる。
・負荷が高負荷と低負荷との間の中間的な状態(例えば、図4においてトルク負荷率が50%から60%の状態)である場合、中間状態の変調の状態で安定して動作する。負荷が中間的である状態が継続する場合、その継続時間の長短に関わらず、中間状態の変調が継続して行われる。
According to the first embodiment and the second embodiment, the following effects can be obtained.
・When the load is high and heat generation is high, two-phase modulation is selected to suppress loss, while when the load is low, three-phase modulation is selected to suppress noise.
• The modulation scheme is smoothly switched from one of the two-phase modulation and the three-phase modulation to the other of the two-phase modulation and the three-phase modulation through the intermediate state modulation scheme as the load changes. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a torque impact as compared with the case of switching from one of the two-phase modulation and the three-phase modulation to the other without going through the modulation of the intermediate state.
・When the load is in an intermediate state between high load and low load (for example, the torque load factor is 50% to 60% in FIG. 4), it operates stably in the state of modulation in the intermediate state. . If the intermediate load state continues, the intermediate state modulation continues regardless of how long it lasts.

従来とは異なり、2相変調及び3相変調の二者択一ではなく、その中間状態の変調方式も選択できる。そして、中間状態の変調においては、負荷に応じて連続的に変化する係数Kを用いて、2相変調用の補正値(電圧バイアス)と3相変調用の補正値(電圧バイアス)との比率が定められる。 Unlike the prior art, instead of choosing between two-phase modulation and three-phase modulation, an intermediate state modulation method can also be selected. Then, in the modulation of the intermediate state, the ratio of the correction value (voltage bias) for two-phase modulation and the correction value (voltage bias) for three-phase modulation is calculated using a coefficient K that continuously changes according to the load. is determined.

2相変調、3相変調、中間状態の変調の選択にあたって、特定の操作は不要である。変調方式の選択は、トルクに応じて行われる。時間的な制約はない。すなわちトルク感応型の制御が実現できる。 No specific operation is required to select between 2-phase modulation, 3-phase modulation, and intermediate state modulation. Selection of the modulation scheme is made according to the torque. There are no time restrictions. That is, torque-sensitive control can be realized.

図3に示したローパスフィルター33及び絶対値算出部34は必須ではないが、これらを設けることで、係数Kの急変に伴う制御不安定を回避することができる。 Although the low-pass filter 33 and the absolute value calculator 34 shown in FIG. 3 are not essential, by providing them, it is possible to avoid control instability due to a sudden change in the coefficient K. FIG.

以上のように、3相PWMのデューティーを配分することにより低騒音化と低損失化の両立が図られる。 As described above, both low noise and low loss can be achieved by distributing the duty of the three-phase PWM.

図4において、一例として、トルク負荷率が50%から60%である場合に中間状態の変調が行われることとした。しかし、中間状態の変調が行われるトルク負荷率は適宜変更することができる。 In FIG. 4, as an example, the intermediate state modulation is performed when the torque load factor is 50% to 60%. However, the torque load factor at which the intermediate state modulation is performed can be changed as appropriate.

これまで、3相の交流PWMにおける3相変調と2相変調とその中間状態の変調方式とについて説明したが、上記の実施形態は、N相の交流PWMにおけるN相変調と(N-1)相変調とその中間状態の変調方式とに拡張して適用可能である。ただし、Nは3以上の整数である。 So far, 3-phase modulation and 2-phase modulation in 3-phase AC PWM, and modulation schemes in intermediate states thereof have been described. It can be extended and applied to phase modulation and its intermediate state modulation schemes. However, N is an integer of 3 or more.

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes are possible based on the technical idea of the present invention.

1 モーター
2 スイッチング回路
3 PWM制御部
10 電力変換装置
31 電流制御部
32 PWMデューティー生成部
33 ローパスフィルター
34 絶対値算出部
35 スケジューラー
1 motor 2 switching circuit 3 PWM control unit 10 power converter 31 current control unit 32 PWM duty generation unit 33 low-pass filter 34 absolute value calculation unit 35 scheduler

Claims (3)

直流を交流に変換するスイッチング回路と、該スイッチング回路をPWM制御するPWM制御部とを有する電力変換装置であって、
前記PWM制御部は、
電流指令と、前記スイッチング回路から負荷へと供給される電流とに基づいて、電圧指令を算出する電流制御部と、
前記電圧指令のN相変調用補正量と、前記電圧指令の(N-1)相変調用補正量との比率を、前記電流指令に基づいて算出するスケジューラーであって、前記Nは3以上の整数である、スケジューラーと、
前記比率に基づいて、前記N相変調用補正量と前記(N-1)相変調用補正量とを前記電圧指令に加えることにより、補正付き電圧指令を算出するPWMデューティー生成部と
を備えることを特徴とする電力変換装置。
A power conversion device having a switching circuit that converts direct current to alternating current and a PWM control unit that performs PWM control of the switching circuit,
The PWM control unit
a current control unit that calculates a voltage command based on the current command and the current supplied from the switching circuit to the load;
A scheduler for calculating a ratio of the N-phase modulation correction amount of the voltage command and the (N−1)-phase modulation correction amount of the voltage command based on the current command, wherein the N is 3 or more. a scheduler, which is an integer;
a PWM duty generation unit that calculates a voltage command with correction by adding the correction amount for N-phase modulation and the correction amount for (N-1) phase modulation to the voltage command based on the ratio; A power conversion device characterized by:
前記スケジューラーは、前記比率を定める0以上1以下の係数Kを前記電流指令に基づいて算出し、
前記PWMデューティー生成部は、前記N相変調用補正量に前記係数Kを乗じて得られる値と、前記(N-1)相変調用補正量に、1から前記係数Kを引いた値を乗じて得られる値とを、前記電圧指令に加えることにより、前記補正付き電圧指令を算出することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
The scheduler calculates a coefficient K of 0 or more and 1 or less that determines the ratio based on the current command,
The PWM duty generator multiplies a value obtained by multiplying the correction amount for N-phase modulation by the coefficient K and a value obtained by subtracting the coefficient K from 1 to the correction amount for (N−1) phase modulation. 2. The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the voltage command with correction is calculated by adding the value obtained by the above to the voltage command.
前記電流指令が入力されるローパスフィルターと、
前記ローパスフィルターの出力信号の絶対値を算出する絶対値算出部と
をさらに備え、
前記スケジューラーは前記絶対値に基づいて前記比率を算出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。
a low-pass filter to which the current command is input;
and an absolute value calculator that calculates the absolute value of the output signal of the low-pass filter,
3. The power converter according to claim 1, wherein said scheduler calculates said ratio based on said absolute value.
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