JP7264037B2 - power conversion system - Google Patents

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本発明は、電力変換システムに係るものであって、例えば、インバータ等の電力変換器を介して所望の周波数,振幅の交流電圧を負荷に対して出力する技術に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power conversion system, and more particularly to a technique for outputting an AC voltage having a desired frequency and amplitude to a load via a power converter such as an inverter.

例えば、入力された三相交流電圧をレクティファイア(交流-直流変換器)で直流電圧に変換し、その直流電圧を電力変換部によって所望の周波数,振幅の交流電圧として出力する電力変換システムが検討されてきた。 For example, a power conversion system that converts an input three-phase AC voltage into a DC voltage with a rectifier (AC-DC converter) and outputs the DC voltage as an AC voltage with a desired frequency and amplitude from a power conversion unit is being studied. It has been.

このような電力変換システムでは、電力変換部(例えばインバータ等の電力変換器)の出力について、目標電圧をキャリア信号1周期で平均的に表現するPWM(Pulse Width Modulation)方式が適用されることが多い。このPWM方式のうち、キャリア信号(三角波キャリア等)の周波数が出力周波数と非同期のもの(以下、単に非同期PWM方式と適宜称する)は、スイッチング周波数を一定に保つことができ、低周波数領域でも安定した制御を行いやすい利点があるとされている。 In such a power conversion system, a PWM (Pulse Width Modulation) method that averagely expresses a target voltage in one cycle of a carrier signal may be applied to the output of a power conversion unit (for example, a power converter such as an inverter). many. Of these PWM methods, the one in which the frequency of the carrier signal (triangular wave carrier, etc.) is asynchronous with the output frequency (hereinafter simply referred to as the asynchronous PWM method) can keep the switching frequency constant and is stable even in the low frequency region. It is said to have the advantage of being easy to control.

その他、出力電圧の最適化を目標として非同期PWM方式以外の変調法が適用される場合もあり、その一例としては固定パルスパターン方式によるものが挙げられる。この固定パルスパターン方式では、評価指標に対して最適なパルスパターンを事前導出してテーブル化し、そのテーブル通りに電圧位相に同期したスイッチングを行う。 In addition, modulation methods other than the asynchronous PWM method may be applied with the goal of optimizing the output voltage, and one example is the fixed pulse pattern method. In this fixed pulse pattern method, an optimum pulse pattern for an evaluation index is preliminarily derived and tabulated, and switching is performed in synchronization with the voltage phase according to the table.

固定パルスパターン方式は、高調波を増大させずにスイッチング回数を減らすことが可能とされている。しかし、電圧位相のみを考えてスイッチングタイミングを制御するものであるため、例えば低周波数にて用いた場合には、スイッチングとスイッチングとの間隔が開き過ぎてしまい、十分な制御安定性が得られないおそれがある。また、パルスが細くなる低変調率時に安定性が下がることもある。何れの場合も、極小のパルスを基本波1周期に多数出力することにより、制御性が改善する可能性があるが、パルスパターンを事前算出する必要がある関係上、多数のスイッチングに対して良好な解を導出することが難しくなり、かつパルスパターン情報を格納するテーブルサイズも大きくなってしまうおそれがある。 The fixed pulse pattern system is said to be able to reduce the number of switching times without increasing harmonics. However, since the switching timing is controlled by considering only the voltage phase, for example, when used at a low frequency, the interval between switching is too wide, and sufficient control stability cannot be obtained. There is a risk. In addition, the stability may decrease at low modulation ratios where the pulse becomes thin. In either case, there is a possibility that controllability can be improved by outputting a large number of extremely small pulses in one cycle of the fundamental wave. It becomes difficult to derive a reasonable solution, and the table size for storing the pulse pattern information may become large.

このことから、2つの変調法を適宜切り替えて適用する構成、すなわち、例えば低周波数あるいは低変調率の場合には三角波比較を用いた非同期PWM方式を適用し、それ以外の場合には固定パルスパターン方式を適用するような切替構成が検討され始めている。 For this reason, a configuration in which the two modulation methods are appropriately switched and applied, that is, in the case of, for example, a low frequency or a low modulation rate, an asynchronous PWM method using triangular wave comparison is applied, and in other cases, a fixed pulse pattern Consideration has begun to be given to a switching configuration to which the method is applied.

このような切替構成のもとでは、切り替えの基準として予め適宜設定された所望の切替周波数あるいは切替変調率(以下、適宜まとめて単に切替条件と称する)に基づいて、パルス変調法(非同期PWM方式,固定パルスパターン方式)を切り替えることになるが、当該切り替え時に電流衝撃が発生した場合には、運転の安全性が損なわれるおそれがある。そこで、例えば特許文献1,2に示すような切替構成により、パルス変調法を適切に切り替える試みが検討されてきた。 Under such a switching configuration, a pulse modulation method (asynchronous PWM method) is applied based on a desired switching frequency or switching modulation rate (hereinafter collectively referred to simply as switching conditions) set appropriately in advance as a switching reference. , fixed pulse pattern system), and if a current shock occurs during the switching, there is a risk that the safety of driving will be impaired. Therefore, attempts have been made to appropriately switch the pulse modulation method using a switching configuration such as that shown in Patent Documents 1 and 2, for example.

特許文献1では、切替前後でスイッチング周波数が大きく変化すると電流衝撃が生じ易いとし、それを避けるように切替設計を行うことが開示されている。この特許文献1の同期PWM方式(固定パルスパターン方式に相当)では、各変調率のパルスパターンのパルス数と当該パルスパターンが使用される周波数から、スイッチング周波数を予想している。そのため、特許文献1の同期PWM方式では、非同期PWM方式とスイッチング周波数が同程度になるように、かつ当該同期PWM方式の利点を十分に得られるように切替条件を設定することが開示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200000 discloses that a current impact is likely to occur if the switching frequency changes significantly before and after switching, and that switching design is performed to avoid this. In the synchronous PWM method (corresponding to the fixed pulse pattern method) of Patent Document 1, the switching frequency is estimated from the number of pulses in the pulse pattern of each modulation rate and the frequency at which the pulse pattern is used. Therefore, in the synchronous PWM method of Patent Document 1, it is disclosed that the switching conditions are set so that the switching frequency is approximately the same as that of the asynchronous PWM method and the advantages of the synchronous PWM method are sufficiently obtained. .

特許文献2では、電流衝撃が発生し難い電圧位相で切り替えを行うことが開示されている。また、切り替え前後のスイッチング周波数が急激に変化することで電流衝撃が発生し得るとして、非同期PWM方式におけるキャリア信号周波数を一時的に上昇し、当該切り替え前後でスイッチング周波数が揃うようにすることも開示されている。 Patent Literature 2 discloses switching in a voltage phase in which a current shock is less likely to occur. In addition, it is also disclosed that a current shock may occur due to a sudden change in the switching frequency before and after switching, so that the carrier signal frequency in the asynchronous PWM method is temporarily increased so that the switching frequencies are uniform before and after the switching. It is

特開2017-204918号公報JP 2017-204918 A 特開2017-5810号公報JP-A-2017-5810

特許文献1,2に示したような切替構成においては、例えばマルチレベル電力変換器(例えば後述図1の直列多重インバータ)に適用した場合、以下に示すような課題が考えられる。 In the switching configurations as shown in Patent Documents 1 and 2, for example, when applied to a multi-level power converter (for example, a serial multiplex inverter in FIG. 1 which will be described later), the following problems are conceivable.

例えば、非同期PWM方式と固定パルスパターン方式の切り替え前後では、同じ相電圧レベルであったとしても、マルチレベル電力変換部のセルの電圧レベルの指定が適格ではない可能性(すなわちゲート信号が適格ではない可能性)がある。当該電圧レベルの指定が適格ではない場合、当該切り替えの瞬間に多数のスイッチングが行われることとなり、スイッチングリプルによる電流衝撃の増大や、必要のないスイッチングを行うことによるスイッチング損失の増大を招くおそれがある。 For example, before and after switching between the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method, even if the phase voltage level is the same, there is a possibility that the specification of the voltage level of the cell of the multi-level power converter is not qualified (that is, the gate signal is not qualified). may not exist). If the voltage level specification is not appropriate, a large number of switching will be performed at the moment of the switching, which may lead to an increase in current impulse due to switching ripples and an increase in switching loss due to unnecessary switching. be.

このため、非同期PWM方式と固定パルスパターン方式とを切り替える場合には、セルの指定、つまり出力しているゲート信号を全て管理し、当該ゲート信号の急激な変化を起こさないようにすることが望まれる。 For this reason, when switching between the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method, it is desirable to specify the cell, that is, to manage all the output gate signals so as not to cause sudden changes in the gate signals. be

これは、マルチレベル電力変換部に限らず、電圧出力に対してゲート信号指定の自由度がある電力変換部の全てに当てはまるような課題であるとも言える。 It can be said that this is a problem that applies not only to multi-level power converters, but also to all power converters that have a degree of freedom in designating gate signals for voltage outputs.

本発明は、前述のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、切替構成において電流衝撃が起こらないように抑制し、負荷に対して所望の交流電圧を出力し易くする技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and provides a technique for suppressing the occurrence of a current shock in a switching configuration and facilitating the output of a desired AC voltage to a load. to do.

この発明に係る電力変換システムは、前記の課題の解決に貢献できるものであり、その一態様は、電圧指令とキャリア信号との振幅比較により、電力変換部のゲート信号を生成するための電圧レベル指令を出力する非同期PWM方式による第1変調部と、各変調率において電圧位相に応じた電圧レベル指令が定められているパルスパターンを格納したテーブルを有し、変調率指令および制御位相の入力に応じて、前記ゲート信号を生成するための電圧レベル指令を出力する固定パルスパターン方式による第変調部と、第1,第2変調部の各電圧レベル指令のうち何れかを出力するように切り替えられる切替出力部と、切替出力部から入力された電圧レベル指令に基づいて前記ゲート信号を生成する信号生成部と、を備えていることを特徴とするものである。 A power conversion system according to the present invention can contribute to solving the above-described problems. One aspect of the power conversion system is that the voltage level for generating the gate signal of the power converter is determined by comparing the amplitudes of the voltage command and the carrier signal. It has a first modulation unit by an asynchronous PWM method for outputting a command, and a table storing a pulse pattern in which a voltage level command corresponding to a voltage phase is determined at each modulation rate, and inputs a modulation rate command and a control phase. Accordingly, switching is performed to output either a second modulating section based on a fixed pulse pattern system for outputting a voltage level command for generating the gate signal, or the voltage level commands of the first and second modulating sections. and a signal generating section for generating the gate signal based on the voltage level command input from the switching output section.

前記一態様においては、切替出力部の切り替えの基準となる切替周波数,切替変調率が予め設定されており、周波数指令,変調率指令をそれぞれ当該切替周波数,切替変調率と比較することにより、切替出力部の切替判定を行う切替判定部を、更に備え、切替出力部は、切替判定部の切替判定結果に基づいて、各電圧レベル指令のうち何れかを出力することを特徴とするものでも良い。 In the above aspect, a switching frequency and a switching modulation rate, which serve as references for switching the switching output section, are set in advance. It may be characterized in that it further comprises a switching determination unit that determines switching of the output unit, and the switching output unit outputs one of the voltage level commands based on the switching determination result of the switching determination unit. .

また、切替判定部は、周波数指令が切替周波数を超過し、かつ変調率指令が切替変調率を超過している場合には、切替出力部において第2変調部の電圧レベル指令を出力するように判定し、周波数指令が切替周波数以下、または変調率指令が切替変調率以下の場合には、切替出力部において第1変調部の電圧レベル指令を出力するように判定する、ことを特徴とするものでも良い。 Further, when the frequency command exceeds the switching frequency and the modulation rate command exceeds the switching modulation rate, the switching determination section causes the switching output section to output the voltage level command of the second modulation section. and if the frequency command is equal to or less than the switching frequency or the modulation rate command is equal to or less than the switching modulation rate, the switching output section determines to output the voltage level command for the first modulation section. But it's okay.

また、切替判定部は、下記式(1)を満たすように切替周波数fc0,fc1、切替変調率dc0,dc1が設定されており、切替判定結果の前回値に基づいて、現在の切替出力部において第1,第2変調部のうち何れが採用されているかを判定し、現在の切替出力部において第1変調部が採用されていると判定された場合には、切替周波数fc0および切替変調率dc0を適用し、周波数指令が切替周波数fc0を超過し、かつ変調率指令が切替変調率dc0を超過している場合には、切替出力部において第2変調部の電圧レベル指令を出力するように判定し、周波数指令が切替周波数fc0以下、または変調率指令が切替変調率dc0以下の場合には、切替出力部において第1変調部の電圧レベル指令を出力するように判定し、現在の切替出力部において第2変調部が採用されていると判定された場合には、切替周波数fc1および切替変調率dc1を適用し、周波数指令が切替周波数fc1を超過し、かつ変調率指令が切替変調率dc1を超過している場合には、切替出力部において第2変調部の電圧レベル指令を出力するように判定し、周波数指令が切替周波数fc1以下、または変調率指令が切替変調率dc1以下の場合には、切替出力部において第1変調部の電圧レベル指令を出力するように判定する、ことを特徴とするものでも良い。 Further, the switching frequency fc0, fc1 and the switching modulation rate dc0, dc1 are set so as to satisfy the following expression (1) in the switching determination unit, and based on the previous value of the switching determination result, the current switching output unit It is determined which of the first and second modulation sections is adopted, and if it is determined that the first modulation section is adopted in the current switching output section, the switching frequency fc0 and the switching modulation rate dc0 are determined. is applied, and when the frequency command exceeds the switching frequency fc0 and the modulation rate command exceeds the switching modulation rate dc0, the switching output unit determines to output the voltage level command of the second modulation unit If the frequency command is equal to or lower than the switching frequency fc0 or the modulation rate command is equal to or lower than the switching modulation rate dc0, the switching output section determines to output the voltage level command for the first modulation section, and the current switching output section , the switching frequency fc1 and the switching modulation rate dc1 are applied, the frequency command exceeds the switching frequency fc1, and the modulation rate command exceeds the switching modulation rate dc1. If it exceeds, the switching output unit determines to output the voltage level command of the second modulation unit, and if the frequency command is below the switching frequency fc1 or the modulation rate command is below the switching modulation rate dc1 , the switching output unit determines to output the voltage level command of the first modulating unit.

fc0>fc1
dc0>dc1 ……(1)
また、切替判定部の切替周波数,切替変調率は、それぞれ変動して設定することができるものであって、切替変調率は、切替周波数が任意の周波数閾値を超過して変動する場合には、当該切替周波数に反比例して変動し、切替周波数が任意の周波数閾値以下で変動する場合には、一定となる、ことを特徴とするものでも良い。
fc0 > fc1
dc0>dc1 (1)
Further, the switching frequency and the switching modulation rate of the switching determination section can be changed and set respectively. When the switching frequency fluctuates beyond an arbitrary frequency threshold, It may be characterized in that it varies in inverse proportion to the switching frequency, and is constant when the switching frequency varies below an arbitrary frequency threshold.

また、切替判定部は、下記式(2)を満たすように設定されていることを特徴とするものでも良い。 Further, the switching determination unit may be characterized by being set so as to satisfy the following formula (2).

carrier=N・f ……(2)
なお、式(2)においては、切替周波数をf、キャリア信号のキャリア周波数をfcarrier、第2変調部において第1変調部に切り替わる切替境界付近の基本波1周期のパルス数をNとする。
fcarrier =N·f (2)
In equation (2), f is the switching frequency, f carrier is the carrier frequency of the carrier signal, and N is the number of pulses in one cycle of the fundamental wave near the switching boundary where the second modulation section switches to the first modulation section.

また、切替判定部は、下記式(3)を満たすように設定されていることを特徴とするものでも良い。 Also, the switching determination unit may be characterized by being set so as to satisfy the following formula (3).

θfp=θpwm+2πfref・t1 ……(3)
なお、式(3)においては、第1変調部における電圧指令の位相をθpwm、第2変調部における制御位相をθfp、周波数指令をfref、第2変調部の出力電圧を基準にした場合の第1変調部の出力電圧の遅れ時間をt1とする。
θfp=θpwm+2πfref·t 1 (3)
In equation (3), the phase of the voltage command in the first modulating section is θpwm, the control phase in the second modulating section is θfp, the frequency command is fref, and the output voltage of the second modulating section is used as a reference. Let t 1 be the delay time of the output voltage of one modulation unit.

また、式(3)のt1は、下記式(4)を満たすことを特徴とするものでも良い。 Moreover, t 1 in the formula (3) may be characterized by satisfying the following formula (4).

Figure 0007264037000001
Figure 0007264037000001

また、電力変換部は、4レベル以上のマルチレベル電力変換器であることを特徴とするものでも良い。 Also, the power converter may be characterized by being a multi-level power converter with four or more levels.

以上示したように本発明によれば、切替構成において電流衝撃が起こらないように抑制し、負荷に対して所望の交流電圧を出力し易くすることが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of a current shock in the switching configuration and to easily output a desired AC voltage to the load.

本実施形態による電力変換システムの適用例を示す直列多重インバータの主回路構成図。FIG. 2 is a main circuit configuration diagram of a series multiple inverter showing an application example of the power conversion system according to the present embodiment; 電力変換システム30の一例を示す制御構成図。FIG. 2 is a control configuration diagram showing an example of a power conversion system 30; 実施例1による切替判定部71の切替判定構成を示すフローチャート。4 is a flowchart showing a switching determination configuration of a switching determination unit 71 according to the first embodiment; 図3のフローチャートにおける切替設計を示す周波数-変調率特性図。FIG. 4 is a frequency-modulation factor characteristic diagram showing a switching design in the flowchart of FIG. 3; 電力変換システム30に従来構成,実施例1をそれぞれ適用し装置10を駆動させた場合のシミュレーション波形図((A)の波形は、比較例として従来構成を適用した場合、(B)の波形は実施例1を適用した場合)。Simulation waveform diagrams when the device 10 is driven by applying the conventional configuration and the first embodiment to the power conversion system 30 (the waveform in (A) is the waveform when the conventional configuration is applied as a comparative example, and the waveform in (B) is when Example 1 is applied). 実施例2による切替判定部71の切替判定構成を示すフローチャート。8 is a flowchart showing a switching determination configuration of a switching determination unit 71 according to the second embodiment; 図6のフローチャートにおける切替設計を示す周波数-変調率特性図。FIG. 7 is a frequency-modulation factor characteristic diagram showing a switching design in the flowchart of FIG. 6; 実施例3による切替判定部71の切替判定構成の場合の切替設計を示す周波数-変調率特性図。FIG. 11 is a frequency-modulation factor characteristic diagram showing a switching design in the case of the switching determination configuration of the switching determination unit 71 according to the third embodiment;

本発明の実施形態の電力変換システムは、非同期PWM方式と固定パルスパターン方式とを切り替える切替構成において、ゲート信号や出力電圧レベルの違い等を考慮せずに単なる切り替えを実施するような制御構成(以下、単に従来構成と適宜称する)とは、全く異なるものである。 The power conversion system of the embodiment of the present invention has a control configuration ( hereinafter simply referred to as a conventional configuration) is completely different.

すなわち、本実施形態による電力変換システムは、非同期PWM方式による変調部(以下、単に第1変調部と適宜称する)および固定パルスパターン方式による変調部(以下、単に第2変調部と適宜称する)の各電圧レベル指令のうち何れかを出力するように切り替えられる切替出力部と、当該切替出力部から入力された電圧レベル指令に基づいてゲート信号を生成する信号生成部と、を備えたことを特徴とするものである。 That is, the power conversion system according to the present embodiment includes an asynchronous PWM modulation unit (hereinafter simply referred to as a first modulation unit) and a fixed pulse pattern modulation unit (hereinafter simply referred to as a second modulation unit). characterized by comprising a switching output section that is switched to output one of the voltage level commands, and a signal generating section that generates a gate signal based on the voltage level command input from the switching output section. and

切替出力部の出力においては、例えば当該切替出力部の切り替えの基準となる切替周波数,切替変調率が予め設定された切替判定部の切替判定結果(例えば周波数指令,変調率指令をそれぞれ切替周波数,切替変調率と比較することにより得た切替判定結果)に基づいて、適宜切り替えることが可能である。 In the output of the switching output unit, for example, the switching determination result of the switching determination unit in which the switching frequency and the switching modulation rate, which are the reference for switching of the switching output unit, are set in advance (for example, the frequency command and the modulation rate command are the switching frequency, It is possible to switch as appropriate based on the switching determination result obtained by comparison with the switching modulation rate.

本実施形態とは異なる構成、例えば従来構成の場合、後述の図1の構成やモジュラーマルチレベル変換器(Modular Multilevel Converter)などの変換器に適用すると、非同期PWM方式と固定パルスパターン方式の切り替え時にゲート信号が急激に変化し、電流衝撃や無用なスイッチング損失を生じるおそれがある。つまり、従来構成では、一般の電力変換部において所望通りに対応できないおそれがある。 In the case of a configuration different from this embodiment, for example, a conventional configuration, when applied to a converter such as the configuration of FIG. The gate signal can change abruptly, causing current shocks and unnecessary switching losses. In other words, in the conventional configuration, there is a possibility that a general power converter cannot cope with the problem as desired.

変調法の本来の目的は、離散的な出力電圧によって連続的な出力電圧を適切に表現することである。つまり、非同期PWM方式,固定パルスパターン方式それぞれの目的は、電圧レベルの指定によって達成することが可能である。したがって、非同期PWM方式,固定パルスパターン方式それぞれの演算については、ゲート信号の指定と切り離して実施しても、特に問題が無いことが判る。 The original purpose of the modulation method is to adequately represent a continuous output voltage with a discrete output voltage. That is, the purposes of the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method can be achieved by specifying the voltage level. Therefore, it can be seen that there is no particular problem even if the calculations of the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method are performed separately from the designation of the gate signal.

一方、本実施形態の電力変換システムの場合、第1,第2変調部においては電圧レベルの決定のみを行う。切替出力部の後段では、第1,第2変調部の共通(非同期PWM方式,固定パルスパターン方式において共通)の信号生成部により、第1,第2変調部のうち何れかの電圧レベルに基づいてゲート信号生成制御を実行できる構成である。 On the other hand, in the power conversion system of this embodiment, only the voltage level is determined in the first and second modulation sections. In the subsequent stage of the switching output section, a signal generation section common to the first and second modulation sections (common to the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method) generates a signal based on the voltage level of one of the first and second modulation sections. It is a configuration in which gate signal generation control can be executed by

このため、たとえゲート信号生成制御の前段(上流)において非同期PWM方式と固定パルスパターン方式とが切り替わっても、無用なゲート信号の変化が起こらないように抑制できることが判る。すなわち、切替構成において電流衝撃が起こらないように抑制でき、負荷に対して所望の交流電圧を出力し易くすることが可能となる。 Therefore, even if the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method are switched in the preceding stage (upstream) of the gate signal generation control, it is possible to suppress unnecessary changes in the gate signal. That is, it is possible to suppress the occurrence of a current shock in the switching configuration, and to facilitate the output of a desired AC voltage to the load.

本実施形態の電力変換システムは、前述のように切替判定部の切替判定結果に基づいて、非同期PWM方式および固定パルスパターン方式による各電圧レベル指令のうち何れかを信号生成部に出力できる構成であれば良く、種々の分野(例えば電力変換分野,非同期PWM方式分野,固定パルスパターン方式分野,モータ分野等)の技術常識を適宜適用し、必要に応じて先行技術文献等を適宜参照して設計変形することが可能であり、その一例として以下に示すものが挙げられる。 The power conversion system of the present embodiment is configured to be able to output either one of the voltage level commands by the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method to the signal generation unit based on the switching determination result of the switching determination unit as described above. Appropriately apply technical common sense in various fields (for example, power conversion field, asynchronous PWM method field, fixed pulse pattern method field, motor field, etc.), and design by referring to prior art documents etc. as necessary Modifications are possible, an example of which is shown below.

なお、以下に示す説明においては、例えば重複する内容について同一符号を適用する等により、詳細な説明を適宜省略しているものとする。 In addition, in the explanation shown below, detailed explanation shall be appropriately omitted by, for example, applying the same reference numerals to overlapping contents.

≪本実施形態による電力変換システムの適用例≫
図1の装置10は、本実施形態による電力変換システム(後述の図2では電力変換システム30)を適用することが可能な直列多重インバータの主回路構成を示すものである。なお、図1の装置10は適用例であり、他の構成の直列多重インバータであっても、本実施形態による電力変換システムは適宜適用可能である。また、図1では、直列多重インバータのセル段数をN[段]としている。
<<Application example of the power conversion system according to the present embodiment>>
A device 10 in FIG. 1 shows a main circuit configuration of a series multiple inverter to which a power conversion system according to the present embodiment (a power conversion system 30 in FIG. 2 to be described later) can be applied. Note that the device 10 in FIG. 1 is an application example, and the power conversion system according to the present embodiment can be appropriately applied even to series multiple inverters having other configurations. Also, in FIG. 1, the number of cell stages of the serial multiple inverter is N [stages].

図1に示す装置10においては、入力電源1と、トランス2と、電力変換部(直列多重インバータ)3と、を主として備えている。電力変換部3は、各相それぞれN(N≧2)個のセルU1~UN,V1~VN,W1~WNが直列接続されている。 A device 10 shown in FIG. 1 mainly includes an input power supply 1 , a transformer 2 , and a power conversion section (series multiple inverter) 3 . In the power converter 3, N (N≧2) cells U 1 to U N , V 1 to V N , and W 1 to W N are connected in series for each phase.

各セルU1~UN,V1~VN,W1~WNは、ダイオードをブリッジ接続した整流回路13と、コンデンサCを有する直流リンク部14と、スイッチング素子をブリッジ接続した逆変換部15と、を有している。 Each of the cells U 1 to U N , V 1 to V N , and W 1 to W N includes a rectifier circuit 13 in which diodes are bridge-connected, a DC link section 14 having a capacitor C, and an inverter section in which switching elements are bridge-connected. 15 and .

各セルU1~UN,V1~VN,W1~WNの整流回路13側はトランス2に接続され、逆変換部15側は各相直列接続されている。各相のセルU1,V1,W1同士は接続されている。また、各相のセルUN,VN,WNは負荷(モータやLR負荷など)4に接続されている。なお、図1に示すように、U相の相電圧をVUとする。 The rectifier circuit 13 side of each cell U 1 to U N , V 1 to V N , and W 1 to W N is connected to the transformer 2, and the inverter 15 side is connected in series for each phase. Cells U 1 , V 1 and W 1 of each phase are connected to each other. Also, the cells U N , V N , and W N of each phase are connected to a load (motor, LR load, etc.) 4 . Note that, as shown in FIG. 1, the phase voltage of the U phase is VU .

図1のような構成により、セル出力を多重化した相電圧VUが負荷4に印加されることとなる。この構成において、VUを+2レベルとする場合は、例えばU相のうち2つのセルを+1レベル出力、他を0レベル出力とすることが挙げられる。なお、一般的には2つのセルの選び方について制約がなく、例えばU1とU2を+1レベルとしても良いし、U1とU3を+1レベルとすることも挙げられる。 With the configuration as shown in FIG. 1, the phase voltage V U obtained by multiplexing the cell outputs is applied to the load 4 . In this configuration, when V U is set to +2 level, for example, two cells in the U phase are set to +1 level output and the others are set to 0 level output. In general, there is no restriction on how to select two cells. For example, U 1 and U 2 may be set to +1 level, and U 1 and U 3 may be set to +1 level.

≪電力変換システムの制御構成例≫
図2は、本実施形態による電力変換システム30の制御構成例を示すものであり、図外の操作盤などから与えられた指令値(速度指令等)cmdや検出電流idetが入力され、速度制御,電流制御を経て指令電圧に関する情報を出力するような構成となっている。
<<Example of power conversion system control configuration>>
FIG. 2 shows an example of the control configuration of the power conversion system 30 according to the present embodiment. , current control, and information about the command voltage is output.

電力変換システム30において、上位制御部5は、後述の信号生成部8より上流側に存在する制御に係るものである。この上位制御部5においては、図外の操作盤等から与えられた指令値(速度指令等)cmdや、電力変換部3の出力側の検出電流idetが入力され、所定の速度制御,電流制御を経て、当該上位制御部5の下流側の第1,第2変調部61,62に対し指令電圧に関する情報を出力するものである。 In the power conversion system 30, the upper controller 5 is involved in control existing upstream of the signal generator 8, which will be described later. In this host control unit 5, a command value (speed command, etc.) cmd given from an operation panel (not shown) and a detected current idet on the output side of the power conversion unit 3 are input, and predetermined speed control and current control are performed. , and outputs information about the command voltage to the first and second modulating sections 61 and 62 on the downstream side of the host control section 5 .

第1変調部61は、非同期PWM方式によるものであって、指令電圧とキャリア信号との振幅比較により、電力変換部3のゲート信号を生成するための電圧レベル指令を出力する構成となっている。これにより、第1変調部61では、キャリア信号(図2では三角波キャリア信号)と比較するための電圧指令(図2では三相電圧指令Vuvw*)が必要となる。 The first modulation section 61 is based on an asynchronous PWM method, and is configured to output a voltage level command for generating a gate signal for the power conversion section 3 by comparing the amplitudes of the command voltage and the carrier signal. . As a result, the first modulating section 61 requires a voltage command (three-phase voltage command Vuvw * in FIG. 2) for comparison with the carrier signal (triangular wave carrier signal in FIG. 2).

また、第2変調部62は、固定パルスパターン方式によるものであって、各変調率において電圧位相に応じた電圧レベル指令が定められているパルスパターンを格納したテーブルを有し、指令変調率および制御位相の入力に応じて、前記ゲート信号を生成するための電圧レベル指令を出力する構成となっている。これにより、第2変調部62では、変調率指令と制御位相が必要となる。 The second modulating section 62 is based on a fixed pulse pattern system, and has a table storing pulse patterns in which a voltage level command corresponding to a voltage phase is determined at each modulation factor. It is configured to output a voltage level command for generating the gate signal according to the input of the control phase. As a result, the second modulation section 62 requires a modulation rate command and a control phase.

以上のような第1,第2変調部61,62を考慮して、図2の上位制御部5においては、三相電圧指令Vuvw*,変調率指令dref,周波数指令frefを、指令電圧に関する情報として出力できる構成となっている。なお、図2の上位制御部5と第2変調部62との間には、周波数指令frefを積分する積分器51が介在している。これにより、積分器51に入力された周波数指令frefは、積分されて固定パルスパターンの制御位相θfpとなって、第2変調部62に入力されるようになっている。 Considering the first and second modulating sections 61 and 62 as described above, the host control section 5 of FIG. It has a configuration that can be output as An integrator 51 that integrates the frequency command fref is interposed between the host controller 5 and the second modulator 62 in FIG. As a result, the frequency command fref input to the integrator 51 is integrated to become the control phase θfp of the fixed pulse pattern, which is input to the second modulation section 62 .

第1変調部61では、出力電圧と必ずしも同期しない三角波キャリア信号とVuvw*との両者を比較し、当該両者の大小関係に基づいて、非同期PWM方式による電圧レベル指令Lpwmを定める。 The first modulation section 61 compares the triangular wave carrier signal and Vuvw * , which are not necessarily synchronized with the output voltage, and determines the voltage level command Lpwm by the asynchronous PWM method based on the magnitude relationship between the two.

第2変調部62では、テーブルを参照してテーブル値と制御位相を比較することにより、固定パルスパターン方式による電圧レベル指令Lfpを定める。なお、使用するテーブルには、事前に作成したパルスパターンの情報が格納されており,変調率,位相の情報に応じた出力電圧レベルが定められているものとする。 The second modulating section 62 determines the voltage level command Lfp by the fixed pulse pattern method by referring to the table and comparing the table value and the control phase. It is assumed that the table to be used stores pre-created pulse pattern information, and that the output voltage level is determined according to the modulation rate and phase information.

第1,第2変調部61,62で定められた電圧レベル指令Lpwm,Lfpの両者は、切替出力部7に入力される。この切替出力部7においては、後述の切替判定部71の切替判定結果Selに基づいて、前記入力された電圧レベル指令Lpwm,Lfpのうち何れかを選択(すなわち、非同期PWM方式および固定パルスパターン方式のうち何れかの電圧レベル指令を選択)し、その選択した方を電圧レベル指令L*として信号生成部8に出力するように適宜切り替えられる構成となっている。 Both the voltage level commands Lpwm and Lfp determined by the first and second modulating sections 61 and 62 are input to the switching output section 7 . The switching output unit 7 selects one of the input voltage level commands Lpwm and Lfp (that is, the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method) based on the switching determination result Sel of the switching determination unit 71, which will be described later. One of the voltage level commands is selected), and the selected one is output to the signal generation unit 8 as the voltage level command L * .

切替判定部71は、切替出力部7の出力の切り替えの基準となる切替周波数fc,切替変調率dcが予め設定されているものである。この切替判定部71においては、上位制御部5から入力された周波数指令fref,変調率指令drefを、それぞれ切替周波数fc,切替率変調率dcと比較し、切替出力部7において各電圧レベル指令Lpwm,Lfpのうち何れを電圧レベル指令L*として出力すべきかを、判定する。そして、当該判定による切替判定結果Selを切替出力部7に出力する。 The switching determination section 71 is preset with a switching frequency fc and a switching modulation rate dc that serve as references for switching the output of the switching output section 7 . The switching determination unit 71 compares the frequency command fref and the modulation rate command dref input from the host control unit 5 with the switching frequency fc and the switching rate modulation rate dc respectively, and the switching output unit 7 outputs each voltage level command Lpwm. , Lfp to be output as the voltage level command L * . Then, the switching determination result Sel based on the determination is output to the switching output unit 7 .

信号生成部8においては、切替出力部7から入力された電圧レベル指令L*に基づいて、電力変換部3を駆動するためのゲート信号gを生成する。そして、当該生成されたゲート信号gにより電力変換部3が駆動し、当該ゲート信号gに応じた電圧が負荷4に印加されることとなる。 The signal generation unit 8 generates a gate signal g for driving the power conversion unit 3 based on the voltage level command L * input from the switching output unit 7 . Then, the power converter 3 is driven by the generated gate signal g, and a voltage corresponding to the gate signal g is applied to the load 4 .

図2の電力変換システム30においては、非同期PWM方式と固定パルスパターン方式を用いる電力変換の代表的なシステム構成例を示すものであり、本実施形態の適用対象はこれに限定されるものではない。例えば、電源に回生を行うコンバータ制御において非同期PWM方式と固定パルスパターン方式を用いる構成、モータ位相を検出して制御で用いる構成、単相の構成などでも良い。 The power conversion system 30 in FIG. 2 shows a typical system configuration example of power conversion using the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method, and the application target of the present embodiment is not limited to this. . For example, a configuration using an asynchronous PWM method and a fixed pulse pattern method in converter control that regenerates the power source, a configuration that detects the motor phase and uses it for control, a single-phase configuration, and the like may be used.

重要なのは、各変調法(図2では第1,第2変調部61,62)ではそれぞれ電圧レベルの指令までを行ったうえで、各電圧レベル指令のうち何れかを適宜選択して出力(図2では切替判定部71の切替判定結果Selに基づいて切替出力部7から電圧レベル指令L*を出力)し、その後にゲート信号生成制御を実行できる構成で電力変換部3を駆動することである。 What is important is that each modulation method (the first and second modulation units 61 and 62 in FIG. 2) performs commands up to the voltage level, and then appropriately selects and outputs one of the voltage level commands (see FIG. 2). In 2, a voltage level command L * is output from the switching output unit 7 based on the switching determination result Sel of the switching determination unit 71, and then the power conversion unit 3 is driven with a configuration capable of executing gate signal generation control. .

以上示した電力変換システム30のような制御構成によれば、たとえ切替出力部7の出力が切り替わっても(非同期PWM方式と固定パルスパターン方式とが切り替わっても)、ゲート信号gの無用な変化を抑制できる。これにより、切替構成において電流衝撃が起こらないように抑制でき、例えば負荷4に対して所望の交流電圧を出力し易くなる。 According to the control configuration such as the power conversion system 30 shown above, even if the output of the switching output unit 7 is switched (even if the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method are switched), unnecessary changes in the gate signal g can be suppressed. As a result, it is possible to suppress current impulses in the switching configuration, and it becomes easier to output a desired AC voltage to the load 4, for example.

≪電力変換システム30の基本的な考え方≫
電力変換システム30の基本的な考え方については、以下の[a]~[c]であると言える。すなわち、[a]第1,第2変調部61,62ではそれぞれ電圧レベル指令Lpwm,Lfpの確定までを行うこと、[b]第1,第2変調部61,62のうち何れを採用するかを周波数指令fref,変調率指令drefに基づいて決定(図2では切替判定部71により決定)すること、[c]信号生成部8を切替出力部7の後段に配置し第1,第2変調部61,62に共通のゲート信号生成制御を行うこと、が挙げられる。
<<Basic concept of the power conversion system 30>>
The basic idea of the power conversion system 30 can be said to be the following [a] to [c]. That is, [a] the first and second modulating sections 61 and 62 perform determination of the voltage level commands Lpwm and Lfp, respectively; [b] which of the first and second modulating sections 61 and 62 is to be is determined based on the frequency command fref and the modulation rate command dref (determined by the switching determination unit 71 in FIG. 2); Controlling gate signal generation common to the units 61 and 62 can be mentioned.

前記[a]の第1,第2変調部61,62においては、それぞれ非同期PWM方式,固定パルスパターン方式の演算を行い、電圧レベル指令Lpwm,Lfpを各々出力することになるが、前記[b]の切替判定部71の切替判定結果に基づいて、第1,第2変調部61,62のうち選択されない方の演算を実施しないように設定しても良い。これにより、不要な演算を省略することが可能となる。 The first and second modulation units 61 and 62 of [a] perform calculations of the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method, respectively, and output the voltage level commands Lpwm and Lfp, respectively. ] may be set so that the operation of the one that is not selected out of the first and second modulation sections 61 and 62 is not performed based on the switching determination result of the switching determination section 71 . This makes it possible to omit unnecessary calculations.

第1,第2変調部61,62それぞれの具体的な変調法や信号生成部8の具体的なブロック構成については詳述していないが、特に限定されるものではなく、既知の構成を適宜適用することが可能である。 Specific modulation methods of the first and second modulation units 61 and 62 and specific block configurations of the signal generation unit 8 are not described in detail, but are not particularly limited, and known configurations may be used as appropriate. It is possible to apply

なお、一般的には、非同期PWM方式の変調部からゲート信号を直接得る制御方式も存在するが,本実施形態の第1変調部61では、電圧指令とキャリア信号との振幅比較(三角波比較)によって相電圧のレベルのみを確定させるものとする。例えば、非同期PWM方式そのものの構成が変更できない変調部の場合などは、ゲート信号を得てから回路構成を考慮して電圧レベル指令L*に変換して適用できるようにすれば良い。 In general, there is a control method in which a gate signal is directly obtained from an asynchronous PWM modulation unit. shall determine only the level of the phase voltages. For example, in the case of a modulating section in which the configuration of the asynchronous PWM method itself cannot be changed, the gate signal may be obtained and then converted into a voltage level command L * in consideration of the circuit configuration so that it can be applied.

また、切替判定部71の切替判定構成においては、既知の構成を適宜適用することが可能であるが、一例としては以下の実施例1~4が挙げられる。 In addition, in the switching determination configuration of the switching determination unit 71, a known configuration can be appropriately applied, and examples thereof include the following Examples 1 to 4.

≪実施例1≫
固定パルスパターン方式は、パルスが細くなる低変調率領域やスイッチング周波数の下がる低周波数領域において、制御安定性が低下し易い傾向がある。このような傾向に対策するためには、固定パルスパターン方式の安定性が低下する領域を非同期PWM方式で制御するような切替条件となるように、切替設計を行えば良い。
<<Example 1>>
The fixed pulse pattern system tends to deteriorate control stability in a low modulation rate region where the pulse is thin and a low frequency region where the switching frequency is low. In order to deal with such a tendency, switching design should be performed so that the switching conditions are such that the region where the fixed pulse pattern method is unstable is controlled by the asynchronous PWM method.

そこで、実施例1の切替判定構成では、図3のフローチャートに示す演算により、切替判定部71に入力された周波数指令fref,変調率指令drefをそれぞれ切替周波数fc,切替変調率dcと比較して判定できるように、切替設計を行った。 Therefore, in the switching determination configuration of the first embodiment, the frequency command fref and the modulation rate command dref input to the switching determination unit 71 are compared with the switching frequency fc and the switching modulation rate dc by the calculation shown in the flowchart of FIG. A switching design was carried out so that the judgment could be made.

図3においては、まず変調率判定ステップS1-1により、変調率指令drefが切替変調率dcを超過しているかどうかを判定し、当該超過している場合には周波数判定ステップS1-2に移行し、当該超過していない場合は選択処理ステップS1-4に移行する。 In FIG. 3, first, in a modulation rate determination step S1-1, it is determined whether or not the modulation rate command dref exceeds the switching modulation rate dc. However, if it is not exceeded, the process proceeds to the selection processing step S1-4.

周波数判定ステップS1-2では、周波数指令frefが切替周波数fcを超過しているかどうかを判定し、当該超過している場合には選択処理ステップS1-3に移行し、当該超過していない場合は処理ステップS1-4に移行する。 In the frequency determination step S1-2, it is determined whether or not the frequency command fref exceeds the switching frequency fc. The process proceeds to processing step S1-4.

選択処理ステップS1-3は、第2変調部62を採用(固定パルスパターン方式を採用)する場合の切替判定結果Sel(例えば図中ではSel=1)を導出するものであって、切替出力部7において電圧レベル指令Lfpを電圧レベル指令L*として出力できるように、当該切替判定結果Selを切替出力部7に出力する。 The selection processing step S1-3 derives the switching determination result Sel (for example, Sel=1 in the drawing) when the second modulation unit 62 is adopted (the fixed pulse pattern method is adopted). 7, the switching determination result Sel is output to the switching output unit 7 so that the voltage level command Lfp can be output as the voltage level command L * .

選択処理ステップS1-4においては、第1変調部61を採用(非同期PWM方式を採用)する場合の切替判定結果Sel(例えば図中ではSel=0)を導出するものであって、切替出力部7において電圧レベル指令Lpwmを電圧レベル指令L*として出力できるように、当該切替判定結果Selを切替出力部7に出力する。 In the selection processing step S1-4, the switching determination result Sel (for example, Sel=0 in the drawing) when the first modulation unit 61 is adopted (adopting the asynchronous PWM method) is derived. 7, the switching determination result Sel is output to the switching output unit 7 so that the voltage level command Lpwm can be output as the voltage level command L * .

図3のフローチャートによる演算を行うタイミングについては、必ずしも電圧指令更新や変調法の演算と同期していなくとも良い。例えば、制御位相θfpを参照し、0radの場合など特定の電圧位相でのみ演算を行う構成とすれば、切替出力部7の切り替えに伴う電流衝撃を避けやすいと考えられる。また、電圧指令更新と同期して演算を行い、電圧位相が特定の位相のときに当該演算結果を採用する構成としても良い。 The timing of performing the calculation according to the flowchart of FIG. 3 does not necessarily have to be synchronized with the update of the voltage command or the calculation of the modulation method. For example, if the control phase θfp is referenced and calculation is performed only at a specific voltage phase such as 0 rad, it is considered that the current shock caused by the switching of the switching output section 7 can be easily avoided. Further, the calculation may be performed in synchronization with the updating of the voltage command, and the calculation result may be adopted when the voltage phase is a specific phase.

また、図3のフローチャートの重要な点は、切替判定部71に入力された周波数指令fref,変調率指令drefをそれぞれ切替周波数fc,切替変調率dcと比較して、切替判定を行う点である。各ステップS1-1~S1-4の順番や内容(例えば図中の不等号の種類等)は、適宜変更しても良い。 An important point of the flowchart of FIG. 3 is that the frequency command fref and the modulation rate command dref input to the switching determination unit 71 are compared with the switching frequency fc and the switching modulation rate dc, respectively, to perform switching determination. . The order and contents of steps S1-1 to S1-4 (for example, the types of inequality signs in the figure, etc.) may be changed as appropriate.

図3のフローチャートにおける切替設計は、図4の周波数-変調率特性図で示すことができる。なお、図4においては、左下がり斜線で描写した領域Xは第1変調部61が採用される場合であり、空白で描写した領域Yは第2変調部62が採用される場合である。 The switching design in the flow chart of FIG. 3 can be illustrated by the frequency-modulation rate characteristic diagram of FIG. In FIG. 4 , the area X drawn with left-down diagonal lines is the case where the first modulating section 61 is adopted, and the area Y drawn with blanks is the case where the second modulating section 62 is adopted.

図4に示すように切替条件(切替周波数fc,切替変調率dc)が一定となるように切替設計した場合、切替出力部7における切り替えの境界(非同期PWM方式と固定パルスパターン方式とが切り替わる境界;以下、単に切替境界と適宜称する)は、直線的な境界線L1のようになる。そして、実施例1の切替判定構成によれば、境界線L1を基準にして切替出力部7が切り替わることになる。 As shown in FIG. 4, when switching is designed so that the switching conditions (switching frequency fc, switching modulation rate dc) are constant, the boundary of switching in the switching output unit 7 (the boundary where the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method are switched) ; hereinafter simply referred to as a switching boundary) is like a linear boundary line L1. Then, according to the switching determination configuration of the first embodiment, the switching output section 7 is switched with reference to the boundary line L1.

次に、図5は、電力変換システム30に従来構成,実施例1をそれぞれ適用し、装置10を駆動させた場合のシミュレーション波形を示す。なお、装置10の電力変換部3はセル6段の場合のものとする。また、図5(A)の波形は、比較例として従来構成を適用した場合(ゲート信号gを切り替える構成の場合)の波形であり、図5(B)の波形は実施例1を適用した場合の波形である。また、図5では、第2変調部62から第1変調部61(固定パルスパターン方式から非同期PWM方式)へと切り替わるタイミングの相電圧と、当該相の多重化される前のセル電圧を示した。 Next, FIG. 5 shows simulation waveforms when the conventional configuration and the first embodiment are applied to the power conversion system 30 and the device 10 is driven. It is assumed that the power converter 3 of the device 10 has six stages of cells. Further, the waveform in FIG. 5A is the waveform when the conventional configuration is applied as a comparative example (when the gate signal g is switched), and the waveform in FIG. 5B is the waveform when the first embodiment is applied. is the waveform of In addition, FIG. 5 shows the phase voltage at the timing of switching from the second modulating section 62 to the first modulating section 61 (from the fixed pulse pattern method to the asynchronous PWM method) and the cell voltage before the phase is multiplexed. .

図5(A)(B)の両者においては、相電圧レベルの推移がほぼ同じであることが読み取れる。しかしながら、従来構成を適用した場合の図5(A)では、各々で生成したゲート信号gが切り替わっているため、当該切り替えのタイミングで多数のセルがスイッチングしていることが読み取れる。これにより、従来構成の場合は、電流衝撃やスイッチング損失の増大が懸念されることが判る。 In both FIGS. 5A and 5B, it can be read that the transition of the phase voltage level is almost the same. However, in FIG. 5A when the conventional configuration is applied, since the gate signal g generated by each is switched, it can be read that many cells are switching at the switching timing. As a result, it can be seen that in the case of the conventional configuration, there is concern about an increase in current impact and switching loss.

一方、実施例1を適用した場合の図5(B)では、ゲート信号生成制御が共通化しているため、無用なスイッチングが起こっていないことが読み取れる。 On the other hand, in FIG. 5B when the first embodiment is applied, it can be read that unnecessary switching does not occur because the gate signal generation control is common.

したがって、以上示した実施例1のような切替判定構成を電力変換システム30に適用することにより、電力変換部3の構成に左右されることなく、非同期PWM方式と固定パルスパターン方式の切替制御を実現できることが判る。 Therefore, by applying the switching determination configuration as in the first embodiment described above to the power conversion system 30, switching control between the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method can be performed without being influenced by the configuration of the power conversion unit 3. It turns out that it can be realized.

≪実施例2≫
実施例1の周波数指令fref,変調率指令drefは、実運用上、切替境界付近(図4の領域X,Yの境界付近)の値になる場合がある。この場合、例えば切替出力部7の切り替え(非同期PWM方式と固定パルスパターン方式の切り替え)が頻繁になり、電流衝撃が生じたり、電力変換システム30における各制御が不安定になるおそれがある。
<<Example 2>>
The frequency command fref and modulation rate command dref of the first embodiment may be values near the switching boundary (near the boundary between regions X and Y in FIG. 4) in actual operation. In this case, for example, the switching of the switching output unit 7 (switching between the asynchronous PWM method and the fixed pulse pattern method) becomes frequent, which may cause a current shock or make each control in the power conversion system 30 unstable.

そこで、実施例2の切替判定構成では、実施例1を改良して、ヒステリシスを考慮した切替条件を適宜追加して切替設計を行った。具体的には、図6のフローチャートに示すような演算により、切替判定部71に入力された周波数指令fref,変調率指令drefを、それぞれ切替周波数fc0,fc1、切替変調率dc0,dc1と比較して判定できるように切替設計を行った。なお、切替周波数fc0,fc1、切替変調率dc0,dc1においては、下記式(1)が成り立つものとする。 Therefore, in the switching determination configuration of the second embodiment, the switching design is performed by improving the first embodiment by appropriately adding a switching condition in consideration of the hysteresis. Specifically, the frequency command fref and the modulation rate command dref input to the switching determination unit 71 are compared with the switching frequencies fc0 and fc1 and the switching modulation rates dc0 and dc1, respectively, by the calculations shown in the flowchart of FIG. Switching design was performed so that judgment can be made based on It is assumed that the switching frequencies fc0 and fc1 and the switching modulation rates dc0 and dc1 satisfy the following equation (1).

fc0>fc1
dc0>dc1 ……(1)
図6においては、まずヒステリシス判定ステップS2-1により、前回の切替判定において導出された切替判定結果Sel(前回値;切替出力部7の切り替わりの状況)を判定し、現在における切替出力部7の切り替わり状況(第1,第2変調部61,62のうち何れを採用しているか)を判定する。
fc0 > fc1
dc0>dc1 (1)
In FIG. 6, first, in the hysteresis determination step S2-1, the switching determination result Sel (previous value; switching status of the switching output unit 7) derived in the previous switching determination is determined, and the current switching output unit 7 is determined. The switching status (which one of the first and second modulation sections 61 and 62 is adopted) is determined.

このヒステリシス判定ステップS2-1では、現在の切替出力部7において第1変調部61が採用されていると判定した場合には変調率判定ステップS2-2に移行し、当該切替出力部7において第2変調部62が採用されていると判定した場合には変調率判定ステップS2-6に移行する。 In the hysteresis determination step S2-1, if it is determined that the current switching output unit 7 employs the first modulation unit 61, the process proceeds to the modulation factor determination step S2-2. If it is determined that the 2 modulation unit 62 is employed, the process proceeds to the modulation factor determination step S2-6.

変調率判定ステップS2-2では、変調率指令drefが切替変調率dc0を超過しているかどうかを判定し、当該超過している場合には周波数判定ステップS2-3に移行し、当該超過していない場合は選択処理ステップS2-5に移行する。 In the modulation rate determination step S2-2, it is determined whether or not the modulation rate command dref exceeds the switching modulation rate dc0. If not, the process proceeds to selection processing step S2-5.

周波数判定ステップS2-3では、周波数指令frefが切替周波数fc0を超過しているかどうかを判定し、当該超過している場合には選択処理ステップS2-4に移行し、当該超過していない場合は処理ステップS2-5に移行する。 In the frequency determination step S2-3, it is determined whether or not the frequency command fref exceeds the switching frequency fc0. The process proceeds to processing step S2-5.

選択処理ステップS2-4,S2-5は、それぞれ図3の選択処理ステップS1-3,S1-4と同様のものであり、その詳細な説明を省略する。 The selection processing steps S2-4 and S2-5 are the same as the selection processing steps S1-3 and S1-4 in FIG. 3, respectively, and detailed description thereof will be omitted.

変調率判定ステップS2-6では、変調率指令drefが切替変調率dc1を超過しているかどうかを判定し、当該超過している場合には周波数判定ステップS2-7に移行し、当該超過していない場合は選択処理ステップS2-9に移行する。 In the modulation rate determination step S2-6, it is determined whether or not the modulation rate command dref exceeds the switching modulation rate dc1. If not, the process proceeds to selection processing step S2-9.

周波数判定ステップS2-7では、周波数指令frefが切替周波数fc1を超過しているかどうかを判定し、当該超過している場合には選択処理ステップS2-8に移行し、当該超過していない場合は処理ステップS2-9に移行する。 In the frequency determination step S2-7, it is determined whether or not the frequency command fref exceeds the switching frequency fc1. The process proceeds to processing step S2-9.

選択処理ステップS2-8,S2-9は、それぞれ図3の選択処理ステップS1-3,S1-4と同様のものであり、その詳細な説明を省略する。 The selection processing steps S2-8 and S2-9 are the same as the selection processing steps S1-3 and S1-4 in FIG. 3, respectively, and detailed description thereof will be omitted.

図6のフローチャートによる演算を行うタイミングについては、図3と同様に、必ずしも電圧指令更新や変調法の演算と同期していなくとも良い。例えば、制御位相θfpを参照し、0radの場合など特定の電圧位相でのみ演算を行う構成とすれば、切替出力部7の切り替えにともなう電流衝撃を避けやすいと考えられる。また、電圧指令更新と同期して演算を行い、電圧位相が特定の位相のときに当該演算結果を採用する構成としても良い。 As with FIG. 3, the timing of performing the calculation according to the flowchart of FIG. 6 does not necessarily have to be synchronized with the updating of the voltage command and the calculation of the modulation method. For example, if the control phase θfp is referenced and calculation is performed only at a specific voltage phase such as 0 rad, it is considered that the current impact due to the switching of the switching output section 7 can be easily avoided. Further, the calculation may be performed in synchronization with the updating of the voltage command, and the calculation result may be adopted when the voltage phase is a specific phase.

また、図6のフローチャートの重要な点は、ヒステリシス判定ステップS2-1によるヒステリシス判定結果に基づいて、切替判定部71に入力された周波数指令fref,変調率指令drefをそれぞれ切替周波数fc0,切替変調率dc0と比較、または当該周波数指令fref,変調率指令drefをそれぞれ切替周波数fc1,切替変調率dc1と比較して、切替判定を行う点である。各ステップS2-1~S2-9の順番や内容(例えば図中の不等号の種類等)は、適宜変更しても良い。 An important point of the flowchart of FIG. 6 is that the frequency command fref and the modulation rate command dref input to the switching determination unit 71 are changed to the switching frequency fc0 and the switching modulation based on the hysteresis determination result of the hysteresis determination step S2-1. The switching determination is made by comparing with the rate dc0, or by comparing the frequency command fref and the modulation rate command dref with the switching frequency fc1 and the switching modulation rate dc1, respectively. The order and contents of steps S2-1 to S2-9 (for example, the types of inequality signs in the figure) may be changed as appropriate.

図6のフローチャートにおける切替設計は、図7の周波数-変調率特性図で示すことができる。なお、図7において、右下がり斜線で描写した領域Zは、ヒステリシスが考慮される場合を示すものである。また、図7では、実施例1との比較参考のために、境界線L1も併せて描写している。 The switching design in the flow chart of FIG. 6 can be illustrated by the frequency-modulation rate characteristic diagram of FIG. In FIG. 7, a region Z drawn with slanting lines downward to the right indicates a case where hysteresis is taken into account. In addition, in FIG. 7, a boundary line L1 is also depicted for comparison reference with the first embodiment.

図7に示すように、ヒステリシスを考慮した切替条件(切替周波数fc0,fc1、切替変調率dc0,dc1)が一定となるように切替設計した場合、切替境界は、2つの直線的な境界線L2a,L2bのようになる。そして、実施例2の切替判定構成によれば、ヒステリシス判定ステップS2-1の判定結果に基づいて、境界線L2a,L2bのうち何れか一方が選択され、当該一方を基準にして切替出力部7が切り替わることになる。 As shown in FIG. 7, when switching is designed so that the switching conditions (switching frequencies fc0, fc1, switching modulation rates dc0, dc1) considering hysteresis are constant, the switching boundaries are two linear boundary lines L2a. , L2b. Then, according to the switching determination configuration of the second embodiment, one of the boundary lines L2a and L2b is selected based on the determination result of the hysteresis determination step S2-1, and the switching output unit 7 is selected based on the one. will switch.

以上示した実施例2のような切替判定構成を電力変換システム30に適用することにより、実施例1と同様の作用効果を奏する他に、ヒステリシスを考慮した切替設計が可能である。このため、電力変換システム30における各制御において、切替境界付近の安定性を向上(例えば、dc0とdc1の差分やfc0とfc1の差分に応じて向上)できる可能性があることが判る。 By applying the switching determination configuration such as that of the second embodiment described above to the power conversion system 30, it is possible to achieve switching design in consideration of hysteresis in addition to the same effects as those of the first embodiment. Therefore, in each control in the power conversion system 30, it is possible to improve the stability near the switching boundary (for example, improve according to the difference between dc0 and dc1 and the difference between fc0 and fc1).

≪実施例3≫
実施例1,2の切替判定構成においては、切替条件が一定で切替境界(境界線L1,L2a,L2b)が直線的になる場合について説明したが、例えば当該切替境界が直線的以外であって切替条件が適宜変動するものであっても、所望の切替判定を実施できるように切替設計すれば良い。また、必要に応じて、特許文献1,2に開示されている切替設計を適宜適用しても良い。
<<Example 3>>
In the switching determination configurations of the first and second embodiments, the switching conditions are constant and the switching boundaries (boundary lines L1, L2a, L2b) are linear. Even if the switching conditions change as appropriate, the switching can be designed so that the desired switching determination can be performed. Moreover, the switching design disclosed in Patent Documents 1 and 2 may be appropriately applied as necessary.

そこで、実施例3の切替判定構成では、実施例1,2を改良し、切替変調率dにおいて、切替周波数fに応じて曲線的に変動(後述の図8では切替条件が境界線L3上で変動)するように切替設計した。 Therefore, in the switching determination configuration of the third embodiment, the first and second embodiments are improved so that the switching modulation factor d varies in a curvilinear manner according to the switching frequency f (in FIG. 8 described later, the switching condition is It was designed to switch so that it changes.

実施例3の切替設計においては、単に全ての周波数領域で切替変調率dが変動するようにしても良いが、一部の周波数領域では当該切替変調率dが一定となるようにしても良いものとする。 In the switching design of the third embodiment, the switching modulation rate d may simply vary in all frequency ranges, but the switching modulation rate d may be constant in some frequency ranges. and

具体例としては、後述の図8に示すように、切替周波数fが低周波数領域(後述の図8では切替周波数fが周波数fc2以下)で変動する場合には、切替変調率dが一定となるように切替設計することが挙げられる。また、当該切替周波数fが低周波数領域を超えて変動する場合には、切替変調率dが当該切替周波数fに反比例して変動するように切替設計することが挙げられる。 As a specific example, as shown in FIG. 8, which will be described later, when the switching frequency f fluctuates in a low frequency region (in FIG. 8, which will be described later, the switching frequency f is equal to or lower than the frequency fc2), the switching modulation rate d is constant. switching design. Further, when the switching frequency f fluctuates beyond the low frequency region, the switching design may be such that the switching modulation factor d fluctuates in inverse proportion to the switching frequency f.

このような切替設計の場合、固定パルスパターン方式の利点、例えば同期駆動による低周波脈動減少や、高調波の減少等の効果が十分に得られ、かつ制御安定性が損なわれないようにすることが挙げられる。 In the case of such a switching design, the advantages of the fixed pulse pattern system, such as reduction of low-frequency pulsation due to synchronous driving and reduction of harmonics, should be sufficiently obtained, and control stability should not be impaired. is mentioned.

また、実施例3の切替設計においては、切替出力部7の切り替え前後においてスイッチング周波数が急激に変わらないようにするために、下記式(2)を満たすように設定され、当該切り替え前後のスイッチング周波数を揃えるようにしても良い。なお、下記式(2)においては、切替周波数をf、キャリア信号のキャリア周波数をfcarrier、第2変調部62において第1変調部61に切り替わる切替境界付近(後述の図8では、例えば領域Yにおける境界線L3付近)の基本波1周期のパルス数をNとする。 Further, in the switching design of the third embodiment, in order to prevent the switching frequency from suddenly changing before and after switching of the switching output unit 7, the switching frequency before and after switching is set so as to satisfy the following equation (2). may be aligned. In the following equation (2), the switching frequency is f, the carrier frequency of the carrier signal is f carrier , and the vicinity of the switching boundary where the second modulation section 62 switches to the first modulation section 61 (for example, region Y Let N be the number of pulses in one cycle of the fundamental wave near the boundary line L3 in .

carrier=N・f ……(2)
式(2)を満たすような切替設計によれば、電流衝撃をより抑制し易くなる。なお、式(2)においては、厳密に満たすようにする必要はなく、また、常に満たすようにする必要もない。例えば、式(2)を近似的に満たすような切替周波数fを適用し、当該切替周波数fに応じて切替変調率dが曲線的に変動するように切替設計しても良い。また、一時的に式(2)を満たすようなfcarrier、あるいはNとなるように適宜調整して切替設計しても良い。
fcarrier =N·f (2)
A switching design that satisfies equation (2) makes it easier to suppress the current shock. It should be noted that the formula (2) need not be strictly satisfied, nor is it always necessary to be satisfied. For example, a switching frequency f that approximately satisfies the expression (2) may be applied, and switching design may be performed so that the switching modulation factor d varies in a curvilinear manner according to the switching frequency f. In addition, switching design may be performed by appropriately adjusting f carrier or N so as to temporarily satisfy the expression (2).

図8の周波数-変調率特性図は、実施例3の切替設計を示すものである。図8における切替境界は、図中の境界線L3のように、切替周波数fが周波数fc2以下の領域では直線的であり、当該切替周波数fが周波数fc2を超えている領域では曲線的なものとなっている。そして、実施例3の切替判定構成によれば、図8に示すような境界線L3を基準にして切替出力部7が切り替わることになる。 The frequency-modulation rate characteristic diagram of FIG. 8 shows the switching design of the third embodiment. The switching boundary in FIG. 8 is linear in the region where the switching frequency f is equal to or lower than the frequency fc2, and is curved in the region where the switching frequency f exceeds the frequency fc2, like the boundary line L3 in the drawing. It's becoming Then, according to the switching determination configuration of the third embodiment, the switching output section 7 is switched based on the boundary line L3 as shown in FIG.

例えば、切替判定部71に入力される周波数指令frefが低周波数領域の場合には、たとえ変調率指令drefが高変調率であっても、第2変調部62が採用(Sel=1)されることとなり、固定パルスパターン方式の利点が得られ易くなる。 For example, when the frequency command fref input to the switching determination unit 71 is in the low frequency range, the second modulation unit 62 is adopted (Sel=1) even if the modulation rate command dref is a high modulation rate. As a result, the advantages of the fixed pulse pattern method can be easily obtained.

なお、実施例3の切替設計において、実施例2に示したようなヒステリシスを考慮した切替設計を組み合わせた場合の切替境界は、例えば図8の2つの境界線L3a,L3bのようになる。そして、実施例2のヒステリシス判定ステップS2-1のような判定結果に基づいて、境界線L3a,L3bのうち何れか一方が選択され、当該一方を基準にして切替出力部7が切り替わることになる。 In addition, in the switching design of the third embodiment, when the switching design considering the hysteresis as shown in the second embodiment is combined, the switching boundary becomes like two boundary lines L3a and L3b in FIG. 8, for example. Then, one of the boundary lines L3a and L3b is selected based on the determination result of the hysteresis determination step S2-1 of the second embodiment, and the switching output unit 7 is switched based on the selected one. .

したがって、以上示した実施例3のような切替判定構成を電力変換システム30に適用することにより、実施例1,2と同様の作用効果を奏する他に、固定パルスパターン方式の利点を活用することができ、電流衝撃の抑制がより容易になることが判る。 Therefore, by applying the switching determination configuration as in the third embodiment shown above to the power conversion system 30, in addition to the same effects as in the first and second embodiments, the advantages of the fixed pulse pattern method can be utilized. It can be seen that the current impact can be suppressed more easily.

≪実施例4≫
実施例1~3では、第1,第2変調部61,62の出力する電圧レベル指令Lpwm,Lfpについて特に制約を設けていない。しかし、第1,第2変調部61,62の出力において電圧位相のズレが生じている場合には、切替出力部7の切り替え時に大きな電流衝撃が生じるおそれがあるため、何らかの対策をすることが好ましい。
<<Example 4>>
In the first to third embodiments, no particular restrictions are imposed on the voltage level commands Lpwm and Lfp output by the first and second modulating sections 61 and 62, respectively. However, if there is a voltage phase shift between the outputs of the first and second modulating sections 61 and 62, a large current shock may occur when the switching output section 7 is switched. preferable.

ここで、非同期PWM方式においては、例えば、キャリア同期のサンプリング・電圧指令更新を行い、電圧指令更新後はキャリア半周期以内に1回、三角波キャリアと電圧指令の交差によるスイッチングを行うという構成が、好適であるとされている。 Here, in the asynchronous PWM method, for example, carrier-synchronous sampling and voltage command update are performed, and after the voltage command is updated, switching is performed once within a half carrier cycle by the intersection of the triangular wave carrier and the voltage command. It is considered suitable.

また、固定パルスパターン方式においては、例えば、制御位相がテーブル位相を超えたタイミングでスイッチングを行う必要があるため、周波数指令に基づく積分演算をできる限り短く行い、テーブル値以上の位相となった場合には瞬時に電圧レベル指令を変更できるような構成が、好適であるとされている。 In addition, in the fixed pulse pattern method, for example, it is necessary to perform switching at the timing when the control phase exceeds the table phase. It is said that a configuration that can change the voltage level command instantaneously is preferable.

このような傾向を踏まえて、実施例4の切替判定構成では、実施例1~3を改良し、下記式(3)を満たすように切替設計を行った。なお、下記式(3)においては、第1変調部61における電圧指令の位相(Vuvw*の位相)をθpwm、第2変調部62における制御位相をθfp、第2変調部62の出力電圧を基準にした場合の第1変調部61の出力電圧の遅れ時間をt1とする。 Based on this tendency, in the switching determination configuration of Example 4, Examples 1 to 3 were improved, and switching design was performed so as to satisfy the following formula (3). In the following equation (3), the phase of the voltage command (the phase of Vuvw * ) in the first modulating section 61 is θpwm, the control phase in the second modulating section 62 is θfp, and the output voltage of the second modulating section 62 is the reference. Let t 1 be the delay time of the output voltage of the first modulation unit 61 when .

θfp=θpwm+2πfref・t1 ……(3)
例えば、周波数指令frefの場合、式(3)を満たす関係であれば、第1,第2変調部61,62の出力において電圧位相は等しくなる。第1変調部61がキャリア同期で電圧指令を更新し、第2変調部62が高速積分演算を行う位相の変化に対して瞬時にレベルが変化する場合には、式(3)のt1は式(4)で示すとおりとなる。
θfp=θpwm+2πfref·t 1 (3)
For example, in the case of the frequency command fref, if the relationship satisfies Equation (3), the voltage phases of the outputs of the first and second modulating sections 61 and 62 are the same. When the first modulating section 61 updates the voltage command in carrier synchronization and the level changes instantaneously with respect to the phase change for which the second modulating section 62 performs high-speed integration, t 1 in equation (3) is It becomes as shown in Formula (4).

Figure 0007264037000002
Figure 0007264037000002

式(3)(4)の関係を保つように第1,第2変調部61,62の各演算を行うことで、切替出力部7の切り替え時の電圧位相のズレを抑制でき、電流衝撃を抑制した切替制御が達成できる。なお、実施例4の本質は式(3)であり、式(4)においては実際の運用状況と合致するように適宜補正しても良い。 By performing respective calculations of the first and second modulating sections 61 and 62 so as to maintain the relationships of formulas (3) and (4), it is possible to suppress the voltage phase shift at the time of switching of the switching output section 7 and reduce the current impact. Suppressed switching control can be achieved. Note that the essence of the fourth embodiment is the expression (3), and the expression (4) may be corrected as appropriate so as to match the actual operational situation.

したがって、以上示した実施例4のような切替判定構成を電力変換システム30に適用することにより、実施例1~3と同様の作用効果を奏する他に、電流衝撃の抑制がより容易になることが判る。 Therefore, by applying the switching determination configuration as in the fourth embodiment shown above to the power conversion system 30, in addition to the same effects as in the first to third embodiments, it becomes easier to suppress the current shock. I know.

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the present invention has been described in detail only with respect to the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. It goes without saying that such changes and the like belong to the scope of claims.

1…入力電源
2…トランス
3…電力変換部
30…電力変換システム
4…負荷
5…上位制御部
51…積算器
61…第1変調部(非同期PWM方式)
62…第2変調部(固定パルスパターン方式)
7…切替出力部
71…切替判定部
8…信号生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Input power supply 2... Transformer 3... Power conversion part 30... Power conversion system 4... Load 5... Upper control part 51... Integrator 61... First modulation part (asynchronous PWM method)
62 Second modulation unit (fixed pulse pattern method)
7 Switch output unit 71 Switch determination unit 8 Signal generation unit

Claims (8)

電圧指令とキャリア信号との振幅比較により、電力変換部のゲート信号を生成するための電圧レベル指令を出力する非同期PWM方式による第1変調部と、
各変調率において電圧位相に応じた電圧レベル指令が定められているパルスパターンを格納したテーブルを有し、変調率指令および制御位相の入力に応じて、前記ゲート信号を生成するための電圧レベル指令を出力する固定パルスパターン方式による第変調部と、
第1,第2変調部の各電圧レベル指令のうち何れかを出力するように切り替えられる切替出力部と、
切替出力部から入力された電圧レベル指令に基づいて前記ゲート信号を生成する信号生成部と、
切替出力部の切り替えの基準となる切替周波数,切替変調率が予め設定されており、周波数指令,変調率指令をそれぞれ当該切替周波数,切替変調率と比較することにより、切替出力部の切替判定を行う切替判定部と、を備え
切替出力部は、切替判定部の切替判定結果に基づいて、各電圧レベル指令のうち何れかを出力することを特徴とする電力変換システム。
a first modulating unit based on an asynchronous PWM method that outputs a voltage level command for generating a gate signal for the power conversion unit by comparing the amplitudes of the voltage command and the carrier signal;
A voltage level command for generating the gate signal according to the input of the modulation rate command and the control phase, having a table storing a pulse pattern in which a voltage level command corresponding to the voltage phase is determined for each modulation rate. A second modulation unit based on a fixed pulse pattern system that outputs
a switching output unit that is switched to output one of the voltage level commands of the first and second modulation units;
a signal generation unit that generates the gate signal based on the voltage level command input from the switching output unit;
A switching frequency and a switching modulation rate, which serve as references for switching the switching output section, are set in advance, and the switching determination of the switching output section is performed by comparing the frequency command and the modulation rate command with the switching frequency and the switching modulation rate, respectively. and a switching determination unit that performs
A power conversion system , wherein the switching output unit outputs one of the voltage level commands based on the switching determination result of the switching determination unit .
切替判定部は、
周波数指令が切替周波数を超過し、かつ変調率指令が切替変調率を超過している場合には、切替出力部において第2変調部の電圧レベル指令を出力するように判定し、
周波数指令が切替周波数以下、または変調率指令が切替変調率以下の場合には、切替出力部において第1変調部の電圧レベル指令を出力するように判定する、
ことを特徴とする請求項記載の電力変換システム。
The switching determination unit
If the frequency command exceeds the switching frequency and the modulation rate command exceeds the switching modulation rate, the switching output unit determines to output the voltage level command of the second modulation unit,
If the frequency command is equal to or less than the switching frequency or the modulation rate command is equal to or less than the switching modulation rate, the switching output unit determines to output the voltage level command of the first modulation unit;
The power conversion system according to claim 1 , characterized by:
切替判定部は、
下記式(1)を満たすように切替周波数fc0,fc1、切替変調率dc0,dc1が設定されており、
切替判定結果の前回値に基づいて、現在の切替出力部において第1,第2変調部のうち何れが採用されているかを判定し、
現在の切替出力部において第1変調部が採用されていると判定された場合には、
切替周波数fc0および切替変調率dc0を適用し、
周波数指令が切替周波数fc0を超過し、かつ変調率指令が切替変調率dc0を超過している場合には、切替出力部において第2変調部の電圧レベル指令を出力するように判定し、
周波数指令が切替周波数fc0以下、または変調率指令が切替変調率dc0以下の場合には、切替出力部において第1変調部の電圧レベル指令を出力するように判定し、
現在の切替出力部において第2変調部が採用されていると判定された場合には、
切替周波数fc1および切替変調率dc1を適用し、
周波数指令が切替周波数fc1を超過し、かつ変調率指令が切替変調率dc1を超過している場合には、切替出力部において第2変調部の電圧レベル指令を出力するように判定し、
周波数指令が切替周波数fc1以下、または変調率指令が切替変調率dc1以下の場合には、切替出力部において第1変調部の電圧レベル指令を出力するように判定する、
ことを特徴とする請求項記載の電力変換システム。
fc0>fc1
dc0>dc1 ……(1)
The switching determination unit
The switching frequencies fc0 and fc1 and the switching modulation rates dc0 and dc1 are set so as to satisfy the following formula (1),
determining which of the first and second modulation units is adopted in the current switching output unit based on the previous value of the switching determination result;
If it is determined that the current switching output unit adopts the first modulation unit,
applying a switching frequency fc0 and a switching modulation factor dc0,
If the frequency command exceeds the switching frequency fc0 and the modulation rate command exceeds the switching modulation rate dc0, the switching output unit determines to output the voltage level command of the second modulation unit,
when the frequency command is equal to or less than the switching frequency fc0 or the modulation rate command is equal to or less than the switching modulation rate dc0, the switching output unit determines to output the voltage level command of the first modulation unit;
If it is determined that the current switching output unit adopts the second modulation unit,
applying a switching frequency fc1 and a switching modulation factor dc1,
If the frequency command exceeds the switching frequency fc1 and the modulation rate command exceeds the switching modulation rate dc1, the switching output unit determines to output the voltage level command of the second modulation unit,
If the frequency command is equal to or less than the switching frequency fc1 or the modulation rate command is equal to or less than the switching modulation rate dc1, the switching output unit determines to output the voltage level command of the first modulation unit;
The power conversion system according to claim 1 , characterized by:
fc0 > fc1
dc0>dc1 (1)
切替判定部の切替周波数,切替変調率は、それぞれ変動して設定することができるものであって、
切替変調率は、
切替周波数が任意の周波数閾値を超過して変動する場合には、当該切替周波数に反比例して変動し、
切替周波数が任意の周波数閾値以下で変動する場合には、一定となる、
ことを特徴とする請求項の何れかに記載の電力変換システム。
The switching frequency and the switching modulation rate of the switching determination unit can be varied and set,
The switching modulation factor is
if the switching frequency varies in excess of any frequency threshold, it varies inversely with the switching frequency;
constant if the switching frequency varies below an arbitrary frequency threshold,
The power conversion system according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that:
切替判定部は、下記式(2)を満たすように設定されていることを特徴とする請求項の何れかに記載の電力変換システム。
carrier=N・f ……(2)
なお、式(2)においては、切替周波数をf、キャリア信号のキャリア周波数をfcarrier、第2変調部において第1変調部に切り替わる切替境界付近の基本波1周期のパルス数をNとする。
The power conversion system according to any one of claims 1 to 4 , wherein the switching determination unit is set so as to satisfy the following formula (2).
f carrier =N·f (2)
In equation (2), f is the switching frequency, f carrier is the carrier frequency of the carrier signal, and N is the number of pulses in one period of the fundamental wave near the switching boundary where the second modulation section switches to the first modulation section.
切替判定部は、下記式(3)を満たすように設定されていることを特徴とする請求項の何れかに記載の電力変換システム。
θfp=θpwm+2πfref・t ……(3)
なお、式(3)においては、第1変調部における電圧指令の位相をθpwm、第2変調部における制御位相をθfp、周波数指令をfref、第2変調部の出力電圧を基準にした場合の第1変調部の出力電圧の遅れ時間をtとする。
6. The power conversion system according to any one of claims 1 to 5 , wherein the switching determination unit is set so as to satisfy the following formula (3).
θfp=θpwm+2πfref·t 1 (3)
In equation (3), the phase of the voltage command in the first modulating section is θpwm, the control phase in the second modulating section is θfp, the frequency command is fref, and the output voltage of the second modulating section is used as a reference. Let t1 be the delay time of the output voltage of one modulation unit.
式(3)のtは、下記式(4)を満たすことを特徴とする請求項記載の電力変換システム。
Figure 0007264037000003
7. The power conversion system according to claim 6 , wherein t1 in the formula (3) satisfies the following formula (4).
Figure 0007264037000003
電力変換部は、4レベル以上のマルチレベル電力変換器であることを特徴とする請求項の何れかに記載の電力変換システム。 8. The power conversion system according to any one of claims 1 to 7 , wherein the power converter is a multi-level power converter having four or more levels.
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