JPH04295279A - Controller of neutral point clamp type power converter - Google Patents

Controller of neutral point clamp type power converter

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JPH04295279A
JPH04295279A JP3058493A JP5849391A JPH04295279A JP H04295279 A JPH04295279 A JP H04295279A JP 3058493 A JP3058493 A JP 3058493A JP 5849391 A JP5849391 A JP 5849391A JP H04295279 A JPH04295279 A JP H04295279A
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茂 田中
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Abstract

PURPOSE:To prevent the DC shortcircuit and remove wasteful time, which has been regarded as necessary conventionally, by limiting the gate signal of four elements constituting a neutral point clamp type power converter according to the direction of the output current. CONSTITUTION:When the output current IU>=0, the lower elements S3 and S4 are put in off condition. Moreover, when the output current IU<=0, the upper elements S1 and S2 are put in off condition. Either pair of the upper two elements S1 and S2 and the lower two elements S3 and S4 are in off condition, so the converter never short-circuits. Moreover, when the output current IU>=0, the element S3 is in always on, so there is no necessity for providing the wasteful time in the gate signal of the element S1. Moreover, when the output current IU<0, the element S1 is always off, so there is no necessity for providing wasteful time in the gate signal of the element S3 likewise. It is the same between the elements S2 and S4.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[発明の目的] [Purpose of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、交流電力を直流電力に
変換するパルス幅変調制御(PWM制御)コンバ―タや
、直流電力を交流電力に変換するPWM制御インバ―タ
等に適用される3レベルの出力電圧を発生する中性点ク
ランプ式電力変換器の制御装置に関する。
[Industrial Application Field] The present invention is applicable to pulse width modulation control (PWM control) converters that convert AC power to DC power, PWM control inverters that convert DC power to AC power, etc. The present invention relates to a control device for a neutral point clamp type power converter that generates three levels of output voltage.

【0002】0002

【従来の技術】図7は、従来の中性点クランプ式インバ
―タの主回路及び制御回路構成図を示す。図は1相分(
U相分)を示し、3相出力インバ―タの場合、V,W,
相も同様に構成される。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a main circuit and control circuit configuration diagram of a conventional neutral point clamp type inverter. The figure shows one phase (
In the case of a 3-phase output inverter, V, W,
The phases are similarly constructed.

【0003】図中、Vd1,Vd2は直流電源、S1 
〜S4 は自己消弧素子、D1 〜D4 はフリ―ホイ
リングダイオ―ド、D5 ,D6 はクランプ用ダイオ
―ド、LOADば負荷、CTU は電流検出器である。 又、制御回路として、比較器CU ,C1 ,C2 、
電流制御補償回路GU (s) 、三角波発生器TRG
、シュミット回路SH1 ,SH2 が設けられている
[0003] In the figure, Vd1 and Vd2 are DC power supplies, S1
-S4 are self-extinguishing elements, D1-D4 are free-wheeling diodes, D5 and D6 are clamp diodes, LOAD is a load, and CTU is a current detector. Further, as a control circuit, comparators CU, C1, C2,
Current control compensation circuit GU(s), triangular wave generator TRG
, Schmitt circuits SH1 and SH2 are provided.

【0004】このインバ―タの出力電圧VU は、4つ
の素子S1〜S4 をオン、オフさせることによって、
次のように変化する。ただし、全体の直流電圧をVd 
とし、Vd1=Vd2=Vd /2とする。即ち、S1
 とS2 がオンのとき、VU =+Vd /2S2 
とS3 がオンのとき、VU =0S3 とS4 がオ
ンのとき、VU =−Vd /2となる。この時、素子
は2個ずつオンさせなければならない。3個同時にオン
になると、直流電源を短絡し、過電流によって素子を破
壊してしまう。
The output voltage VU of this inverter is determined by turning on and off the four elements S1 to S4.
It changes as follows. However, the overall DC voltage is Vd
and Vd1=Vd2=Vd/2. That is, S1
When and S2 are on, VU = +Vd /2S2
When S3 and S3 are on, VU =0. When S3 and S4 are on, VU = -Vd /2. At this time, the elements must be turned on two at a time. If all three of them turn on at the same time, they will short-circuit the DC power supply and destroy the elements due to overcurrent.

【0005】例えば、素子S1 〜S3 にオン信号が
入ると、直流電圧Vd1を素子S1 ―S2―S3 ―
ダイオ―ドD6 で短絡し、過大な短絡電流が素子に流
れ、素子を壊してしまう。
For example, when an on signal is applied to the elements S1 to S3, the DC voltage Vd1 is applied to the elements S1 to S3.
A short circuit occurs in diode D6, and an excessive short circuit current flows through the element, destroying the element.

【0006】このような直流短絡を防止するため、素子
S1 とS3 を逆動作させ、素子S2S4 を逆動作
させている。即ち、素子S1 がオンのときは素子S3
 をオフさせ、素子S3 がオンのときは素子S1 を
オフさせている。同様に、素子S2 がオンのときは素
子S4 をオフさせ、素子S4 がオンのときは、素子
S2 をオフさせている。図8は、中性点クランプ式イ
ンバ―タの従来のパルス幅変調制御法を説明するための
タイムチャ―ト図である。
In order to prevent such a DC short circuit, elements S1 and S3 are operated in reverse, and element S2S4 is operated in reverse. That is, when element S1 is on, element S3
is turned off, and when element S3 is on, element S1 is turned off. Similarly, when element S2 is on, element S4 is turned off, and when element S4 is on, element S2 is turned off. FIG. 8 is a time chart for explaining a conventional pulse width modulation control method for a neutral point clamp type inverter.

【0007】図中、X,YはPWM制御の搬送波信号で
、Xは+EMAX 〜0の間を変化する三角波、Yは−
EMAX 〜0の間を変化する三角波である。また、e
i はPWM制御入力信号である。入力信号ei と三
角波X、Yとを比較し、素子S1 〜S4 のゲ―ト信
号g1 ,g2 を作る。即ち、 ei >Xのとき、g1 =1で、S1 をオン、S3
 をオフさせる。 ei ≦Xのとき、g1 =0で、S1 をオフ、S3
 をオンさせる。 ei ≧Yのとき、g2 =0で、S4 をオフ、S2
 をオンさせる。 ei <Yのとき、g2 =1で、S4 をオン、S2
 をオフさせる。
In the figure, X and Y are carrier wave signals of PWM control, X is a triangular wave varying between +EMAX and 0, and Y is -
It is a triangular wave that changes between EMAX and 0. Also, e
i is a PWM control input signal. Input signal ei and triangular waves X and Y are compared to generate gate signals g1 and g2 for elements S1 to S4. That is, when ei > X, g1 = 1, S1 is turned on, S3
turn off. When ei ≦X, g1 = 0, S1 is turned off, S3
Turn on. When ei ≧Y, g2 = 0, S4 is turned off, S2
Turn on. When ei <Y, g2 = 1, S4 is turned on, S2
turn off.

【0008】この結果、出力電圧VU は、図の最下段
のようになり、その平均値(破線で示す)は前記入力信
号ei に比例した値となる。このように、中性点クラ
ンプ式インバ―タでは、出力電圧VU として、3レベ
ル(+Vd /2,0,−Vd /2)の電圧が得られ
、高調波成分の少ない電圧波形となる。電動機負荷の場
合は、電流の脈動は小さくなり、トルクリップルも低減
できる利点がある。
As a result, the output voltage VU becomes as shown in the bottom row of the figure, and its average value (indicated by a broken line) becomes a value proportional to the input signal ei. In this way, in the neutral point clamp type inverter, voltages of three levels (+Vd/2, 0, -Vd/2) are obtained as the output voltage VU, resulting in a voltage waveform with few harmonic components. In the case of a motor load, there is an advantage that current pulsation is small and torque ripple is also reduced.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の中性点
クランプ式インバ―タの制御装置には、次のような問題
点がある。
However, the conventional neutral point clamp type inverter control device has the following problems.

【0010】即ち、インバ―タを構成する素子S1 〜
S4 が理想的なスイッチング素子である場合は問題な
いが、実際には素子にオフ信号を与えてもすぐにオフせ
ず、一定の時間を経てタ―ンオフする。オフからオンに
移るときも同様であるが、一般には、タ―ンオフ時間の
方がタ―ンオン時間より長い。
That is, the elements S1 . . .
There is no problem if S4 is an ideal switching element, but in reality, even if an off signal is applied to the element, it does not turn off immediately, but turns off after a certain period of time. The same applies when switching from off to on, but generally the turn-off time is longer than the turn-on time.

【0011】従って、例えば、素子S1 にオフ信号を
与えると同時に素子S3 にオン信号を与えると、素子
S1 がまだオフしないうちに素子S3 がオンし、3
つの素子S1〜S3 がオンになる期間が発生し、直流
電源を短絡し、過大な電流が流れて素子を壊すことにな
る。
Therefore, for example, if an off signal is given to element S1 and an on signal is given to element S3 at the same time, element S3 is turned on before element S1 is turned off, and 3
A period occurs in which the two elements S1 to S3 are turned on, shorting the DC power supply and causing an excessive current to flow and destroy the elements.

【0012】図9及び図10はその問題点を解決するた
めの従来のPWM制御方法を説明するためのタイムチャ
―ト図である。図中、g1 ,g2図8のPWM制御法
によって求めた信号である。
FIGS. 9 and 10 are time charts for explaining a conventional PWM control method for solving this problem. In the figure, g1 and g2 are signals obtained by the PWM control method shown in FIG.

【0013】信号g1 から素子S1 のゲ―ト信号g
s1を作り、信号g1 の反転信号から素子S3 のゲ
―ト信号gs3を作る。ゲ―ト信号gs1は信号g1 
が「0」から「1」に変わったあとΔtD (むだ時間
)だけ「0」状態を保ち、その後gs1=g1 とする
。また、ゲ―ト信号gs3は信号g1 の反転信号が「
0」から「1」に変わったあとΔtD (むだ時間)だ
け「0」状態を保ち、その後gs3=g1 の反転信号
とする。前記むだ時間ΔtD は素子のタ―ンオフ時間
等を考慮して決められる。このように、素子S1 とS
3 のゲ―ト信号gs1,gs3のオン期間をむだ時間
ΔtD だけ各々短くすることにより、素子S1 とS
3 が同時にオンになることを防止している。素子S2
 とS4 のゲ―ト信号gs2,gs4も同様である。 この従来の、むだ時間を用いて直流短絡を防止する方法
は次のような欠点がある。即ち、前記むだ時間ΔtD 
の期間、出力電流の方向によりインバ―タの出力電圧V
U の値が変わってしまうことである。
Gate signal g of element S1 from signal g1
s1 is generated, and a gate signal gs3 of the element S3 is generated from the inverted signal of the signal g1. Gate signal gs1 is signal g1
After changing from "0" to "1", the state remains "0" for ΔtD (dead time), and then gs1=g1. Furthermore, the gate signal gs3 is an inverted signal of the signal g1.
After changing from "0" to "1", the "0" state is maintained for ΔtD (dead time), and then the signal becomes an inverted signal of gs3=g1. The dead time ΔtD is determined in consideration of the turn-off time of the device and the like. In this way, elements S1 and S
By shortening the ON periods of gate signals gs1 and gs3 of 3 by the dead time ΔtD, the elements S1 and S
3 are prevented from being turned on at the same time. Element S2
The same applies to the gate signals gs2 and gs4 of and S4. This conventional method of preventing DC short circuits using dead time has the following drawbacks. That is, the dead time ΔtD
During the period, the inverter output voltage V depends on the direction of the output current.
This means that the value of U will change.

【0014】図9は素子S2 がオンのとき(S4 は
オフ)素子S1 とS3 をむだ時間ΔtDを保ちなが
ら交互にオン,オフさせたときのインバ―タの出力電圧
を示す。
FIG. 9 shows the output voltage of the inverter when elements S1 and S3 are alternately turned on and off while maintaining dead time ΔtD when element S2 is on (S4 is off).

【0015】VU(+)は出力電電流IU が図5の矢
印の方向(正方向)に流れているときの出力電圧を、V
U(−)は出力電流IU 図7の矢印と反対方向(負方
向)に流れているときの出力電圧を示す。むだ時間Δt
D の間、素子S1 とS3 はともにオフ状態にあり
、IU が正のときは素子S2 を介して電流が流れ、
VU(+)=0となり、IU が負のときはダイオ―ド
D1 ,D2 を介して電流が流れてVU(−)=Vd
 /2となる。すなわち、最初のゲ―ト信号g1 の通
り素子S1 ,S3 をオン,オフさせた場合の出力電
圧をVU とすると、 IU >0のとき、VU(+)=VU −ΔVD   
 IU <0のとき、VU(−)=VU +ΔVDとな
る。ただし、ΔVD はむだ時間ΔtD に基づくバイ
アス電圧である。
VU(+) is the output voltage when the output current IU is flowing in the direction of the arrow (positive direction) in FIG.
U(-) indicates the output voltage when the output current IU is flowing in the opposite direction (negative direction) to the arrow in FIG. Dead time Δt
During D , both elements S1 and S3 are in the off state, and when IU is positive, current flows through element S2;
VU (+) = 0, and when IU is negative, current flows through diodes D1 and D2 and VU (-) = Vd.
/2. That is, if the output voltage when the elements S1 and S3 are turned on and off according to the first gate signal g1 is VU, then when IU > 0, VU (+) = VU - ΔVD
When IU<0, VU(-)=VU+ΔVD. However, ΔVD is a bias voltage based on the dead time ΔtD.

【0016】また、図10は素子S3 がオン(S1 
はオフ)のとき、素子S2 とS4 をむだ時間ΔtD
 を保ちながら交互にオン,オフさせた時のインバ―タ
出力電圧を示す。  VU(+)は出力電流IU が図
7の矢印の方向(正方向)に流れているときの出力電圧
を、VU(−)は出力電流IU が図7の矢印と反対方
向(負方向)に流れているときの出力電圧を示す。むだ
時間ΔtD の間、素子S2 とS4 はともにオフ状
態にあり、IU が正のときはダイオ―ドD3 ,D4
 を介して電流が流れてVU(+)=−Vd /2とな
り、IU が負のときは素子S3 を介して電流が流れ
て、VU(−)=0となる。すなわち、最初のゲ―ト信
号g2 の通り素子S2,S4 をオン,オフさせた場
合の出力電圧をVU とすると、図10で説明したとき
と同様に、 IU >0のとき、VU(+)=VU −ΔVD   
 IU <0のとき、VU(−)=VU +ΔVDとな
る。このむだ時間ΔtD  に基づくバイアス電圧ΔV
D は、出力電流IU の向きによって決定され、PW
M制御の搬送波(三角波)周波数をfc とした場合、
次のように表される。 ΔVD =(Vd /2)・fc ・ΔtD例えば、f
c =1KHZ ,ΔtD =100μsec とした
場合、 ΔVD =0.1・(Vd /2) となる。このバイアス電圧ΔVD は、出力電流IU 
を制御するとき外乱源として作用し、当該電流波形を歪
ませる問題が残る。従来は、この外乱源を打ち消すため
、PWM制御の入力信号ei に出力電流の方向に応じ
てΔVD に比例した補償電圧±ΔeD を加えている
。しかし、完全には打ち消すことが難しく、出力電流に
波形歪みが残ってしまうのが実状である。また、この補
償電圧±ΔeD を加えた分だけ、PWM制御の制御範
囲が狭くなり、結果的に、中性点クランプ式インバ―タ
の利用率を低下させることになる。
Further, in FIG. 10, element S3 is on (S1
is off), the dead time ΔtD of elements S2 and S4 is
This shows the inverter output voltage when the inverter is turned on and off alternately while maintaining the voltage. VU (+) is the output voltage when the output current IU is flowing in the direction of the arrow in Figure 7 (positive direction), and VU (-) is the output voltage when the output current IU is flowing in the opposite direction (negative direction) to the arrow in Figure 7. Indicates the output voltage when flowing. During the dead time ΔtD, both elements S2 and S4 are in the off state, and when IU is positive, the diodes D3 and D4
Current flows through element S3, resulting in VU(+)=-Vd/2, and when IU is negative, current flows through element S3, resulting in VU(-)=0. That is, if the output voltage when the elements S2 and S4 are turned on and off according to the first gate signal g2 is VU, then as explained in FIG. 10, when IU > 0, VU(+) =VU-ΔVD
When IU<0, VU(-)=VU+ΔVD. Bias voltage ΔV based on this dead time ΔtD
D is determined by the direction of the output current IU and PW
When the carrier wave (triangular wave) frequency of M control is fc,
It is expressed as follows. ΔVD = (Vd /2)・fc・ΔtD For example, f
When c = 1 KHZ and ΔtD = 100 μsec, ΔVD = 0.1·(Vd /2). This bias voltage ΔVD is the output current IU
When controlling the current waveform, the problem remains that it acts as a disturbance source and distorts the current waveform. Conventionally, in order to cancel out this disturbance source, a compensation voltage ±ΔeD proportional to ΔVD is applied to the PWM control input signal ei according to the direction of the output current. However, it is difficult to completely cancel out the distortion, and the reality is that waveform distortion remains in the output current. Furthermore, the control range of PWM control becomes narrower by the addition of this compensation voltage ±ΔeD, resulting in a reduction in the utilization rate of the neutral point clamp type inverter.

【0017】このように従来の中性点クランプ式インバ
―タのPWM制御には、直流短絡を防止するため、素子
S1 とS3 及び素子S2 とS4 のそれぞれの切
換え時にむだ時間を設けているが、このむだ時間により
出力電流が歪み、インバ―タの利用率が低下するという
問題点がある。
As described above, in the PWM control of the conventional neutral point clamp type inverter, in order to prevent DC short circuits, dead time is provided when switching between elements S1 and S3 and between elements S2 and S4. This dead time distorts the output current and reduces the utilization rate of the inverter.

【0018】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
もので、むだ時間をなくし、かつ直流短絡も防止できる
中性点クランプ式電力変換器の制御装置を提供すること
を目的とする。 [発明の構成]
The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a control device for a neutral point clamp type power converter that can eliminate dead time and prevent DC short circuits. [Structure of the invention]

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、直列接続された4個の自己消弧素子S1,
S2 ,S3 ,S4 と、これらの各素子に逆並列接
続されるフリ―ホイリングダイオ―ドD1 ,D2 ,
D3 ,D4 と、クランプ用ダイオ―ドD5 ,D6
 とで構成される中性点クランプ式電力変換器において
、パルス幅変調制御用搬送波として、1つは零とプラス
側で変化する三角波X、もう1つは零とマイナス側で変
化する三角波Yを発生する三角波発生手段と、前記電力
変換器の出力電流或いは出力電流に対応した信号IU 
の方向を判別する手段と、前記IU が、IU ≧0の
条件で前記下側の2つの自己消弧素子S3 ,S4 を
オフとし、PWM制御入力信号ei と前記三角波X,
Yとを比較し、ei >Xのとき、前記上側の2つの自
己消弧素子S1 ,S2 をオン Y≦ei ≦Xのとき、前記上側の自己消弧素子S2 
をオン(S1 をオフ) ei <Yのとき、前記上側の2つの自己消弧素子S1
 ,S2 をオフ させるゲ―ト信号と、前記IU が、IU <0の条件
で前記上側の2つの自己消弧素子S1 ,S2 をオフ
とし、ei >Xのとき、前記下側の2つの自己消弧素
子S3 ,S4 をオフ Y≦ei ≦Xのとき、前記下側の自己消弧素子S3 
をオン(S4 をオフ) ei <Yのとき、前記下側の2つの自己消弧素子S3
 ,S4 をオン させるゲ―ト信号とを作る手段を具備したことを特徴と
するものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention comprises four self-extinguishing elements S1,
S2, S3, S4, and free-wheeling diodes D1, D2, connected in antiparallel to each of these elements.
D3, D4 and clamp diodes D5, D6
In a neutral point clamp type power converter consisting of, as carrier waves for pulse width modulation control, one is a triangular wave X that changes between zero and the positive side, and the other is a triangular wave Y that changes between zero and the negative side. Triangular wave generating means to generate a triangular wave, and an output current of the power converter or a signal IU corresponding to the output current.
means for determining the direction of the PWM control input signal ei and the triangular wave X,
When ei > X, the upper two self-extinguishing elements S1 and S2 are turned on.
(turn off S1) When ei <Y, the two upper self-extinguishing elements S1
. When the arc-extinguishing elements S3 and S4 are turned off when Y≦ei≦X, the lower self-extinguishing element S3
(turn off S4) When ei <Y, the lower two self-extinguishing elements S3
, S4.

【0020】[0020]

【作用】本発明は、中性点クランプ式電力変換器を構成
する4つの素子S1〜S4 のゲ―ト信号を出力電流I
U の方向によって制限することにより直流短絡を防止
し、かつ従来必要とされいてた無駄時間をなくしたもの
である。
[Operation] The present invention converts the gate signals of the four elements S1 to S4 constituting the neutral point clamp type power converter into an output current I
By limiting the direction of U, DC short circuits are prevented and the wasted time that was conventionally required is eliminated.

【0021】即ち、IU ≧0のとき、当該出力電流I
U は素子S3 とS4 を介して流れることはないの
で、素子S3 とS4 をオフ状態にしておく。逆に、
IU <0のとき、当該出力電流IU は素子S1 と
S2 を介して流れることはないので、素子S1 とS
2 をオフ状態にしておく。このように、上側2つの素
子が下側2つの素子のどちらか一対はオフ状態にあり、
変換器が直流短絡することはなくなる。
That is, when IU≧0, the output current I
Since U does not flow through elements S3 and S4, elements S3 and S4 are kept in the off state. vice versa,
When IU < 0, the output current IU does not flow through the elements S1 and S2, so the output current IU does not flow through the elements S1 and S2.
2 is turned off. In this way, either the upper two elements or the lower two elements are in the off state,
There will be no direct current short circuit in the converter.

【0022】従来の制御装置では、素子S1 とS3 
を同時にオンさせないようにむだ時間を設けていたが、
本発明によれば、IU ≧0のとき、素子S3 は常に
オン状態にあり、素子S1 のゲ―ト信号にむだ時間を
設ける必要がなくなる。また、IU <0のとき、素子
S1 は常にオフとなっており、やはり、素子S3 の
ゲ―ト信号にむだ時間を設ける必要もない。同様に素子
S2 とS4 の間でむだ時間を設ける必要もなくなる
In the conventional control device, elements S1 and S3
A dead time was provided to prevent both from turning on at the same time, but
According to the present invention, when IU≧0, the element S3 is always in the on state, and there is no need to provide a dead time for the gate signal of the element S1. Further, when IU <0, the element S1 is always off, and there is no need to provide a dead time to the gate signal of the element S3. Similarly, there is no need to provide dead time between elements S2 and S4.

【0023】即ち、本発明によれば、PWM制御の入力
信号ei と三角波XまたはYと比較して得られた信号
を、素子S1 〜S4 のゲ―ト信号として直接用いる
ことができるようになり、出力電圧は前記入力信号ei
 に比例した値が得られ、歪みのない出力電流に制御出
来るようになる。また、むだ時間に伴う変換器の利用率
低下もなくなり、従来の問題点を解決することができる
That is, according to the present invention, the signal obtained by comparing the PWM control input signal ei with the triangular wave X or Y can be directly used as the gate signal of the elements S1 to S4. , the output voltage is the input signal ei
A value proportional to is obtained, making it possible to control the output current without distortion. In addition, there is no reduction in the utilization rate of the converter due to dead time, and the conventional problems can be solved.

【0024】[0024]

【実施例】図1は、本発明の中性点クランプ式インバ―
タの制御装置を説明するための主回路構成図および制御
装置のブロック図の一実施例を示す。
[Example] Figure 1 shows the neutral point clamp type inverter of the present invention.
1 shows an example of a main circuit configuration diagram and a block diagram of the control device for explaining the control device of the computer.

【0025】図中、Vd1,Vd2は直流電源、S1 
,S2 ,S3 ,S4 は自己消弧素子、D1D2 
,D3 ,D4 はフリ―ホイリングダイオ―ド、D5
 ,D6 はクランプ用ダイオ―ド、LOADは負荷、
CTU は電流検出器である。又、制御回路として、比
較器CU ,C1 ,C2 、電流制御補償回路GU 
(s) 、三角波発生器TRG、シュミット回路SH1
 ,SH2 、ヒステリシス回路HS、反転器IV〜I
V3 、論理積回路AND1 〜AND4 が設けられ
ている。この図は1相分(U相分)のみを示しているが
、3相負荷の場合、他の2相(V相,W相)も同様に構
成される。
In the figure, Vd1 and Vd2 are DC power supplies, S1
, S2, S3, S4 are self-extinguishing elements, D1D2
, D3, D4 are free-wheeling diodes, D5
, D6 is the clamp diode, LOAD is the load,
CTU is a current detector. Also, as a control circuit, comparators CU, C1, C2, and a current control compensation circuit GU
(s), triangular wave generator TRG, Schmitt circuit SH1
, SH2, hysteresis circuit HS, inverter IV~I
V3 and AND circuits AND1 to AND4 are provided. Although this figure shows only one phase (U phase), in the case of a three-phase load, the other two phases (V phase, W phase) are configured in the same way.

【0026】U相の負荷電流IU を電流検出器CTU
 により検出し、電流制御回路の比較器CU に入力す
る。比較器CU は電流指令値IU * と電流検出値
IU とを比較し、偏差εU =IU * −IU を
求める。当該偏差εU を次の制御補償回路GU (s
) で増幅し、PWM制御の入力信号ei とする。
The U-phase load current IU is detected by the current detector CTU.
and input it to the comparator CU of the current control circuit. Comparator CU compares current command value IU* and current detected value IU to obtain deviation εU=IU*-IU. The deviation εU is converted to the next control compensation circuit GU (s
) is amplified and used as the input signal ei for PWM control.

【0027】三角波発生器TRGは2つの三角波X,Y
を発生し、比較器C1 ,C2 に入力する。比較器C
1 は三角波Xと前記入力信号ei を比較しシュミッ
ト回路SH1を介して素子素子S1 とS3 のための
ゲ―ト信号g1 を作る。又、比較器C2 は三角波Y
と前記入力信号ei を比較し、シュミット回路SH2
 を介して素子S2とS4 のためのゲ―ト信号g2 
を作る。ヒステリシス回路HSはインバ―タの出力電流
IU の方向を検出するもので、その出力sigは次の
ようになる。 IU ≧0のとき、sig=1 IU <0のとき、sig=0
The triangular wave generator TRG generates two triangular waves X, Y
is generated and input to comparators C1 and C2. Comparator C
1 compares the triangular wave X with the input signal ei and generates a gate signal g1 for the elements S1 and S3 via the Schmitt circuit SH1. Also, comparator C2 is a triangular wave Y
and the input signal ei, and the Schmitt circuit SH2
gate signal g2 for elements S2 and S4 via
make. The hysteresis circuit HS detects the direction of the inverter's output current IU, and its output sig is as follows. When IU ≧0, sig=1 When IU <0, sig=0

【0028】反転器IV1 〜IV3 及び論理積回路
AND1 〜AND4 を介して、次の論理演算を行な
い、素子S1 〜S4 のゲ―ト信号gs1〜gs4を
求める。即ち、となる。図2は、本発明の動作を説明す
るためのタイムチャ―ト図である。
The following logical operations are performed via inverters IV1 to IV3 and AND circuits AND1 to AND4 to obtain gate signals gs1 to gs4 of elements S1 to S4. That is, it becomes. FIG. 2 is a time chart diagram for explaining the operation of the present invention.

【0029】PWM制御の搬送波Xは0〜+EMAX 
の間で変化する一定周波数の三角波である。又、搬送波
Yは0〜−EMAX の間で変化する一定周波数の三角
波で、搬送波Xと同相になっている。PWM制御入力信
号ei と前記三角波X,Yとを比較し、信号g1 ,
g2 を作る。 即ち、 ei >Xのとき、g1 =1 ei ≦Xのとき、g1 =0 ei <Yのとき、g2 =1 ei ≧Yのとき、g2 =0 となる。
[0029] PWM control carrier wave X is 0 to +EMAX
It is a triangular wave with a constant frequency that changes between . Further, the carrier wave Y is a triangular wave with a constant frequency varying between 0 and -EMAX, and is in phase with the carrier wave X. The PWM control input signal ei and the triangular waves X, Y are compared, and the signals g1,
Make g2. That is, when ei>X, g1=1 when ei≦X, g1=0 when ei<Y, and g2=1 when ei≧Y, g2=0.

【0030】また、インバ―タの出力電流IU が破線
のように変化した場合、ヒステリシス回路HSの出力s
igは、a点で「0」から「1」に、また、b点で「1
」から「0」になる。素子S1 のケ―ト信号gs1は
、sig=1(IU ≧0)のとき、gs1=g1 と
なり素子S1 をオン,オフし、sig=0(IU <
0)のとき、gs1=0となり素子S1 をオフする。 素子S2 のケ―ト信号gs2は、 sig=0(IU <0)のとき、gs2=0となり素
子S2 をオフする。素子S3 のケ―ト信号gs3は
、sig=1(IU ≧0)のとき、gs3=0となり
素子S3 をオフする。素子S4 のゲ―ト信号gs4
は、sig=0(IU <0)のとき、gs4=g2 
となり素子S4 をオン,オフし、sig=1(IU 
≧0)のとき、gs4=0となり素子S4 をオフする
Furthermore, when the output current IU of the inverter changes as shown by the broken line, the output s of the hysteresis circuit HS
ig changes from "0" to "1" at point a and "1" at point b.
” becomes “0”. When sig=1 (IU ≧0), the gate signal gs1 of the element S1 becomes gs1=g1, which turns the element S1 on and off, and when sig=0 (IU <
0), gs1=0, turning off element S1. When sig=0 (IU <0), the gate signal gs2 of the element S2 becomes gs2=0, turning off the element S2. When sig=1 (IU≧0), the gate signal gs3 of the element S3 becomes gs3=0, turning off the element S3. Gate signal gs4 of element S4
is, when sig=0 (IU <0), gs4=g2
The element S4 is turned on and off, and sig=1(IU
≧0), gs4=0 and element S4 is turned off.

【0031】即ち、IU ≧0のときは、下側の素子S
3 とS4 はオフ状態となり、上側の素子S1 とS
2 が元の信号g1 ,g2 に従ってオン,オフ動作
することによりPWM制御を行っている。
That is, when IU≧0, the lower element S
3 and S4 are in the off state, and the upper elements S1 and S
2 performs PWM control by turning on and off according to the original signals g1 and g2.

【0032】また、IU <0のときは、上側の素子S
1 とS2 はオフ状態となり、下側の素子S3 とS
4 が元の信号g1 ,g2 に従ってオン,オフ動作
することによりPWM制御を行っている。
Furthermore, when IU <0, the upper element S
1 and S2 are in the off state, and the lower elements S3 and S
4 performs PWM control by turning on and off in accordance with the original signals g1 and g2.

【0033】従って、従来のむだ時間ΔtD は必要な
くなり、インバ―タの出力電圧VU はPWM制御の三
角波X,Yと入力信号eiを比較して求めた元の信号g
1 ,g2に従った波形となり、その平均値は当該入力
信号ei に比例した値となる。
Therefore, the conventional dead time ΔtD is no longer necessary, and the inverter output voltage VU is equal to the original signal g obtained by comparing the triangular waves X and Y of PWM control with the input signal ei.
1, g2, and its average value is proportional to the input signal ei.

【0034】図3は本発明の別の実施例を示す制御回路
の構成図で、図中、MM1 ,MM2はモノマルチ回路
、AND1 〜AND9 は論理積回路、MT1 〜M
T4 は最小オン時間設定回路、OR1 ,OR2 は
論理和回路である。他の記号は図1に示した記号に準ず
る。また、図4は図3の最小オン時間設定回路の具体的
な回路例を示すもので、MM11はモノマルチ回路、O
R11は論理和回路である。図5及び図6は、図3の制
御回路の動作説明を行なうためのタイムチャ―ト図であ
る。以下この図5及び図6を参照しながら、図3,図4
の説明を行なう。
FIG. 3 is a configuration diagram of a control circuit showing another embodiment of the present invention, in which MM1 and MM2 are monomulti circuits, AND1 to AND9 are AND circuits, and MT1 to M
T4 is a minimum on-time setting circuit, and OR1 and OR2 are OR circuits. Other symbols correspond to those shown in FIG. Moreover, FIG. 4 shows a specific circuit example of the minimum on-time setting circuit in FIG. 3, where MM11 is a monomulti circuit, O
R11 is an OR circuit. 5 and 6 are time charts for explaining the operation of the control circuit shown in FIG. 3. FIG. 3 and 4 while referring to FIGS. 5 and 6.
I will explain.

【0035】図5は図2のタイムチャ―トのb点を拡大
したもので、出力電流IU の方向がb点で正から負に
切り替る。信号sigが「1」から「0」に移るタイミ
ングで図3のモノマルチ回路MM1 をトリガしその出
力m1 を時間Δt1 の間「0」にする。b点付近で
は、g1 =0となっており、g2 はb点より時間ψ
だけ前に「0」から「1」に切り替っている。sig=
1(IU ≧0)のとき、信号g1 ,g2 に関係な
くgs3,gs4は0となり、素子S3 とS4 はオ
フとなる。 ψだけ前にオンからオフに切り替る。b点でsigが「
1」から「0」にに切り替ると、信号g1 ,g2 に
関係なくgs1,gs2は「0」となり、素子S1 ,
S2 はオフとなる。 即ち、この場合、素子S2 にオフ信号が与えられてか
ら時間ψ後に素子S3 とS4 にオン信号が与えられ
ることになる。
FIG. 5 is an enlarged view of point b in the time chart of FIG. 2, and the direction of the output current IU switches from positive to negative at point b. At the timing when the signal sig changes from "1" to "0", the monomulti circuit MM1 shown in FIG. 3 is triggered and its output m1 is set to "0" for a time Δt1. Near point b, g1 = 0, and g2 is the time ψ from point b.
It was switched from "0" to "1" just before. sig=
1 (IU≧0), gs3 and gs4 become 0 regardless of signals g1 and g2, and elements S3 and S4 are turned off. Switch from on to off before ψ. At point b, sig is “
When switching from "1" to "0", gs1, gs2 become "0" regardless of signals g1, g2, and elements S1,
S2 is turned off. That is, in this case, after a time ψ after the off signal is given to the element S2, the on signals are given to the elements S3 and S4.

【0036】一般に、インバ―タを構成するスイッチン
グ素子S1 〜S4 はオフ信号が与えられてもすぐに
タ―ンオフすることはできず、一定の遅れ時間がある。 素子がタ―オンするときも同様に遅れ時間があるが、一
般にはタ―ンオフ時間の方がタ―ンオン時間より長い。 このため、時間ψが素子S2 のタ―オフ時間より短い
場合、b点付近で、素子S2 がオフする前に素子S3
 ,S4 がオンし、図1の直流電源Vd2をダイオ―
ドD5 ―素子S2 ―素子S3 ―素子S4 の経路
で短絡してしまう。これにより、過大な電流が流れ、素
子を壊してしまう。
Generally, the switching elements S1 to S4 constituting an inverter cannot be turned off immediately even if an off signal is applied, and there is a certain delay time. Similarly, there is a delay time when a device turns on, but the turn-off time is generally longer than the turn-on time. Therefore, if time ψ is shorter than the turn-off time of element S2, element S3 will turn off before element S2 turns off near point b.
, S4 is turned on, and the DC power supply Vd2 in Fig. 1 is turned on.
A short circuit occurs along the path D5 - element S2 - element S3 - element S4. This causes an excessive current to flow and destroy the element.

【0037】そこで、図3に示すように、信号sigの
立ち上りで動作するモノマルチ回路MM1 と信号si
gの立ち下りで動作するモノマルチ回路MM2 を用意
し、それらの出力信号m1 ,m2 を論理積回路AN
D5 により論理積を取り、m3 =m1 ・m2 と
して、次の論理積回路AND6 〜AND9 に入力す
る。
Therefore, as shown in FIG. 3, a monomulti circuit MM1 that operates at the rising edge of the signal sig and
A mono multi-circuit MM2 that operates at the falling edge of g is prepared, and its output signals m1 and m2 are connected to an AND circuit AN.
A logical product is obtained by D5, and m3 = m1 .m2 is inputted to the next logical product circuits AND6 to AND9.

【0038】図5に示すようにモノマルチ回路MM1 
,MM2 の出力信号m1 ,m2 はΔt1 の時間
だけ「0」となる。論理積回路AND6 〜AND9 
は論理積回路AND1 〜AND4 の出力信号gs1
〜gs4と前記信号m3 の論理積をとるもので、図5
のの場合、b点でモノマルチ回路MM1 が動作し、全
ての素子S1 〜S4をΔt1 の期間だけオフさせる
。この結果、素子S3 ,S4 のゲ―ト信号  gs
3,gs4はそれぞれ破線のようにgs31 ,gs4
1 となる。モノマルチ回路MM1 ,MM2 の設定
時間Δt1 を素子のタ―ンオフ時間より長くすれば、
前述の直流短絡を防止することができる。図6は図2の
b´点で電流の方向が変化した場合を想定して、その付
近を拡大したものである。
As shown in FIG. 5, the monomulti circuit MM1
, MM2 output signals m1 and m2 become "0" only for the time Δt1. Logical product circuit AND6 ~ AND9
is the output signal gs1 of the AND circuits AND1 to AND4
~gs4 and the signal m3 are ANDed, as shown in Figure 5.
In the case of , the mono-multi circuit MM1 operates at point b and turns off all the elements S1 to S4 for a period of Δt1. As a result, the gate signal gs of elements S3 and S4
3 and gs4 are gs31 and gs4, respectively, as shown by the broken lines.
It becomes 1. If the setting time Δt1 of the monomulti circuits MM1 and MM2 is made longer than the turn-off time of the element,
The aforementioned DC short circuit can be prevented. FIG. 6 is an enlarged view of the vicinity of point b' in FIG. 2, assuming that the direction of the current changes at point b'.

【0039】b´点でモノマルチ回路MM1 が動作し
、Δt1 だけ全ての素子をオフさせるようにゲ―ト信
号gs11 ,gs21 ,gs31 ,gs41 が
与えられる。この結果、素子S1 のゲ―ト信号gs1
1 のオン期間が幅が狭くなり素子の最小オン時間Δt
ONを満足できなくなる。
At point b', the monomulti circuit MM1 operates, and gate signals gs11, gs21, gs31, and gs41 are applied so as to turn off all the elements by Δt1. As a result, the gate signal gs1 of element S1
1, the width of the on-period becomes narrower, and the minimum on-time of the element Δt
ON becomes unsatisfactory.

【0040】一般に、大容量のインバ―タでは、自己消
弧素子としてGTO(ゲ―トタ―ンオフサイリスタ)な
どが使われ、タ―ンオフ時の過電圧を抑制するためスナ
バ回路が設置される。このスナバ回路コンデンサの電圧
を初期化する(放電させる)ため、GTOをオンさせた
時、一定時間(最小オン時間:例えば100マイクロ秒
程度)オン状態を維持しなければならない。このスナバ
コンデンサの電圧が十分低くならない内に再び素子をオ
フすると当該コンデンサ電圧が異常に高くなり、素子に
過電圧が印加され、素子を壊してしまう。
Generally, in a large-capacity inverter, a GTO (gate turn-off thyristor) or the like is used as a self-extinguishing element, and a snubber circuit is installed to suppress overvoltage at the time of turn-off. In order to initialize (discharge) the voltage of this snubber circuit capacitor, when the GTO is turned on, it must be kept on for a certain period of time (minimum on-time: about 100 microseconds, for example). If the element is turned off again before the voltage of this snubber capacitor becomes sufficiently low, the capacitor voltage becomes abnormally high, and an overvoltage is applied to the element, damaging the element.

【0041】図6の場合、素子S1 のオン期間が短い
ため、スナバコンデンサの放電が十分お行われず、素子
S1 が過電圧で壊れる危険がある。そこで、図3では
ゲ―ト信号gs11 ,gs21 ,gs31 ,gs
41 を最小オン時間設定回路MT1 〜MT4 を介
して、信号gs12 ,gs22 ,gs32 ,gs
42 としている。
In the case of FIG. 6, since the ON period of the element S1 is short, the snubber capacitor is not sufficiently discharged, and there is a risk that the element S1 will be broken due to overvoltage. Therefore, in FIG. 3, the gate signals gs11, gs21, gs31, gs
41 through the minimum on-time setting circuits MT1 to MT4, the signals gs12, gs22, gs32, gs
42.

【0042】最小オン時間設定回路MT1 の具体的回
路例を図4に示す。モノマルチ回路MM11は信号gs
11 の立ち上りで動作し、時間Δt11だけ「1」と
なる。論理和回路OR11により、モノマルチ回路MM
11の出力信号m11と論理積回路AND6 の出力信
号gs11 との論理和をとり、図6の破線で示した信
号gs12 が得られる。設定時間Δt11を前述の最
小オン時間ΔtONより少し長くすることにより、スナ
バコンデンサの電圧を十分に放電させことができ、過電
圧が発生することる。
A specific circuit example of the minimum on-time setting circuit MT1 is shown in FIG. Mono multi circuit MM11 has signal gs
11, and becomes "1" for a time Δt11. Mono-multi circuit MM by logical sum circuit OR11
The output signal m11 of No. 11 and the output signal gs11 of the AND circuit AND6 are logically summed to obtain the signal gs12 shown by the broken line in FIG. By making the set time Δt11 slightly longer than the above-mentioned minimum on-time ΔtON, the voltage of the snubber capacitor can be sufficiently discharged, and overvoltage will not occur.

【0043】しかし、ここで問題点がもう1つ残る。即
ち、素子S1 のオン時間を前述のように長くした場合
、図6のδの期間で、素子S1 がオンで素子S2 が
オフになる。このδの期間、図1のインバ―タの出力電
流Iu の向が図の矢印方向に流れていた場合、素子S
2 がオフしているため電流IU ばダイオ―ドD3 
,D4 を介してながれ、素子S2 のカソ―ド側端子
は直流電源Vd2の負側に接続され、かつ素子S1 が
オンしているため、素子S2 のアノ―ド側端子は直流
電源Vd1の正側に接続される。故に、素子S2 に直
流全電圧Vd =Vd1+Vd2が印加され、過電圧に
より素子S2 を壊すことになる。
However, one more problem remains here. That is, when the on-time of the element S1 is lengthened as described above, the element S1 is on and the element S2 is off during the period δ in FIG. During this period of δ, if the direction of the output current Iu of the inverter in Fig. 1 is flowing in the direction of the arrow in the figure, then the element S
Since 2 is off, the current IU is lower than diode D3.
, D4, and the cathode side terminal of element S2 is connected to the negative side of DC power supply Vd2, and since element S1 is on, the anode side terminal of element S2 is connected to the positive side of DC power supply Vd1. connected to the side. Therefore, a DC total voltage Vd=Vd1+Vd2 is applied to the element S2, and the overvoltage will destroy the element S2.

【0044】この問題を解決するため、本発明では、図
3に示すように論理和回路  OR1,OR2 を設け
ている。即ち、素子S1 のゲ―ト信号gs11 が「
1」のとき、論理和回路OR1 により、素子S2 も
「1」になるようにし、直流全電圧が素子S2 に印加
されるのを防止している。これを図6で説明すると、素
子S1 のゲ―ト信号gs11 がgs12 のように
オン期間が広げられた場合、素子S2 ゲ―ト信号gs
21 もgs22 (破線で示す)のようにオン期間を
広げることにより前述の直流全電圧が素子S2 に印加
されるモ―ドをなくしている。上側2つの素子S1 ,
S2がオンのとき、下側2つの素子S3 ,S4 は必
ずオフとなっているため、直流電源を短絡することはな
い。
In order to solve this problem, the present invention provides logical sum circuits OR1 and OR2 as shown in FIG. That is, the gate signal gs11 of the element S1 is "
When the voltage is ``1'', the logical sum circuit OR1 causes the element S2 to also become ``1'', thereby preventing the full DC voltage from being applied to the element S2. To explain this with reference to FIG. 6, when the on period of the gate signal gs11 of the element S1 is expanded as in gs12, the gate signal gs of the element S2 is
21 also eliminates the above-mentioned mode in which the full DC voltage is applied to the element S2 by widening the on-period as in gs22 (indicated by a broken line). The upper two elements S1,
When S2 is on, the lower two elements S3 and S4 are always off, so the DC power supply will not be short-circuited.

【0045】このことは、素子S3 とS4 にも当て
はまり、論理和回路OR2 によって素子S4 がオン
の時は必ず素子S3 もオンになるようにして素子S3
 に直流全電圧Vd が印加されるのを防いでいる。こ
の時、上側2つの素子S1 ,S2 はオフとなってい
るので、直流電源を短絡することはない。
This also applies to elements S3 and S4, and when element S4 is on, element S3 is always turned on by the logical sum circuit OR2.
This prevents the full DC voltage Vd from being applied to the At this time, since the upper two elements S1 and S2 are off, the DC power supply is not short-circuited.

【0046】以上のように、本発明の中性点クランプ式
インバ―タの制御装置によれば、インバ―タの出力電流
の方向により上側2つの素子或いは下側2つの素子のど
ちらかをオフ状態にして直流電源を短絡するモ―ドをな
くしており、従来不可欠とされていたむだ時間をなくし
いる。これにより、変換器の利用率が向上し、装置の小
形軽量化あるいはコスト低減を図ることができるように
なる。また、むだ時間に伴なう電流制御系への外乱がな
くなり、歪みのない正弦波電流を負荷に供給できる。
As described above, according to the neutral point clamp type inverter control device of the present invention, either the upper two elements or the lower two elements can be turned off depending on the direction of the output current of the inverter. This eliminates the mode in which the DC power supply is short-circuited in the current state, eliminating the dead time that was previously considered indispensable. This improves the utilization rate of the converter, making it possible to reduce the size and weight of the device or reduce the cost. Further, disturbance to the current control system due to dead time is eliminated, and a distortion-free sinusoidal current can be supplied to the load.

【0047】図1の装置では、出力電流の方向を判断す
るのに、実際の電流IU を検出し、それを用いて方向
の判定を行なっている。この場合、出力電流にリプルが
ある時は零点付近で、頻繁に正負が切り換えられ、その
判定が難しくなる。
In the apparatus shown in FIG. 1, the actual current IU is detected and used to determine the direction of the output current. In this case, when there is a ripple in the output current, the positive and negative states are frequently switched near the zero point, making it difficult to judge.

【0048】インバ―タの出力電流を制御する場合、そ
の電流基準信号IU* を用いて出力電流の方向を判定
するのがよい。即ち、電流基準IU * にはリプルが
なく、零点の判定が楽に行なえ、特に、電流制御により
IU =IU * になっていると考えれば、方向の判
定誤差はわずかとなる。多少位相がずれたとしても、電
流制御波形が若干歪む程度で、素子を壊す恐れはない。   以上の説明はU相分のインバ―タについて述べたが
、V相,W相も同様に制御され、従来の問題点は解決さ
れる。また、3相3線式の負荷にも同様に適用されるこ
とは言うまでもない。更に、搬送波X,Yの周波数は一
定として説明したが、両者の位相が一致していれば、周
波数を変えても同様に適用できることは言うまでもない
When controlling the output current of the inverter, it is preferable to use the current reference signal IU* to determine the direction of the output current. That is, there is no ripple in the current reference IU*, and the zero point can be easily determined.In particular, if it is considered that IU=IU* is established by current control, the error in determining the direction will be small. Even if the phase is slightly shifted, the current control waveform will be slightly distorted and there is no risk of damaging the device. Although the above description has been made regarding the U-phase inverter, the V-phase and W-phase are similarly controlled, and the conventional problems are solved. It goes without saying that the present invention can also be applied to three-phase, three-wire loads. Furthermore, although the explanation has been made assuming that the frequencies of the carrier waves X and Y are constant, it goes without saying that the same application can be made even if the frequencies are changed as long as the phases of the carrier waves are the same.

【0049】又、以上の実施例は説明を分り易くするた
め、ハ―ドウェアの制御ブロック図として表したが、マ
イクロコンピュ―タ等を用いて本発明をソフトウェアに
よる演算で行なうことができることは言うまでもない。
Furthermore, although the above embodiments have been shown as hardware control block diagrams to make the explanation easier to understand, it goes without saying that the present invention can be carried out by software calculations using a microcomputer or the like. stomach.

【0050】以上は直流電力を交流電力に変換するイン
バ―タについて説明したが、交流電力を直流電力に変換
するコンバ―タについても同様に適用することができる
ことは言うまでもない。
Although the inverter that converts DC power to AC power has been described above, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to a converter that converts AC power to DC power.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明のように、本発明の中性点クラ
ンプ式電力変換器の制御装置によれば、従来必要とされ
ていた、むだ時間を設けることなく直流電源短絡を防止
することが可能となる。そのため、変換器の利用率が向
上し、装置の小形軽量化あるいはコスト低減が図られる
、又、むだ時間に伴なう電流制御系への外乱がなくなり
、歪みのない正弦波電流を負荷に供給できる中性点クラ
ンプ式電力変換器の制御装置を提供することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the control device for a neutral point clamp type power converter of the present invention, it is possible to prevent DC power supply short circuits without providing dead time, which was conventionally required. It becomes possible. As a result, the utilization rate of the converter is improved, the device is made smaller and lighter, and costs are reduced. Also, disturbances to the current control system due to dead time are eliminated, and a distortion-free sine wave current is supplied to the load. It is possible to provide a control device for a neutral point clamp type power converter that can perform the following functions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の中性点クランプ式電力変換器の制御装
置の一実施例を示す主回路の構成図と制御装置のブロッ
ク図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a main circuit and a block diagram of a control device showing an embodiment of a control device for a neutral point clamp type power converter according to the present invention.

【図2】本発明の動作を説明するためのタイムチャ―ト
図。
FIG. 2 is a time chart diagram for explaining the operation of the present invention.

【図3】本発明の他の実施例を示す制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram showing another embodiment of the present invention.

【図4】[図3]の一部詳細回路図。FIG. 4 is a partially detailed circuit diagram of FIG. 3;

【図5】[図3]に示す変発明の他の実施例の動作を説
明するためのタイムチャ―ト図。
FIG. 5 is a time chart diagram for explaining the operation of another embodiment of the modified invention shown in FIG. 3;

【図6】[図3]に示す変発明の他の実施例の動作を説
明するためのタイムチャ―ト図。
FIG. 6 is a time chart diagram for explaining the operation of another embodiment of the modified invention shown in FIG. 3;

【図7】中性点クランプ式電力変換器の主回路の構成図
と従来の制御装置のロック図。
FIG. 7 is a block diagram of a main circuit of a neutral point clamp type power converter and a lock diagram of a conventional control device.

【図8】従来の制御装置による動作を説明するためのタ
イムチャ―ト図。
FIG. 8 is a time chart diagram for explaining operations by a conventional control device.

【図9】従来の制御装置による動作を説明するためのタ
イムチャ―ト図。
FIG. 9 is a time chart diagram for explaining operations by a conventional control device.

【図10】従来の制御装置による動作を説明するための
タイムチャ―ト図。
FIG. 10 is a time chart diagram for explaining operations by a conventional control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Vd1,Vd2…直流電源、S1 〜S4 …自己消弧
素子、D1 〜D4 …フリ―ホイリングダイオ―ド、
D5 ,D6 …クランプ用ダイオ―ド、LOAD…負
荷、CTU…電流検出器、CU ,C1 ,C2 ,C
3 …比較器、GU (s) …電流制御補償回路、T
RG…三角波発生器、SH1 ,SH2 ,SH3 …
シュミット回路、HS…ヒステリシス回路、IV1 〜
IV3…反転回路、AND1 〜AND9 …論理積回
路、MM1 ,MM2 ,MM11…モノマルチ回路、
MT1 〜MT4 …最小オン時間設定回路、OR1 
,OR2 ,OR11…論理和回路。
Vd1, Vd2...DC power supply, S1 to S4...Self-extinguishing element, D1 to D4...Free wheeling diode,
D5, D6...Clamp diode, LOAD...Load, CTU...Current detector, CU, C1, C2, C
3...Comparator, GU(s)...Current control compensation circuit, T
RG...Triangular wave generator, SH1, SH2, SH3...
Schmitt circuit, HS...Hysteresis circuit, IV1 ~
IV3...Inversion circuit, AND1 to AND9...AND circuit, MM1, MM2, MM11...Mono multi circuit,
MT1 to MT4...Minimum on-time setting circuit, OR1
, OR2, OR11...OR circuit.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】    直列接続された4個の自己消弧素
子S1 ,S2,S3 ,S4と、これらの各素子に逆
並列接続されるフリ―ホイリングダイオ―ドD1 ,D
2,D3 ,D4 と、クランプ用ダイオ―ドD5 ,
D6 とで構成される中性点クランプ式電力変換器にお
いて、パルス幅変調制御用搬送波として、1つは零とプ
ラス側で変化する三角波X、もう1つは零とマイナス側
で変化する三角波Yを発生する三角波発生手段と、前記
電力変換器の出力電流或いは出力電流に対応した信号I
U の方向を判別する手段と、前記IU が、IU ≧
0の条件で前記下側の2つの自己消弧素子S3 ,S4
 をオフとし、PWM制御入力信号ei と前記三角波
X,Yとを比較し、ei >Xのとき、前記上側の2つ
の自己消弧素子S1 ,S2 をオン Y≦ei ≦Xのとき、前記上側の自己消弧素子S2 
をオン(S1 をオフ) ei <Yのとき、前記上側の2つの自己消弧素子S1
 ,S2 をオフ させるゲ―ト信号と、前記IU が、IU <0の条件
で前記上側の2つの自己消弧素子S1 ,S2 をオフ
とし、ei >Xのとき、前記下側の2つの自己消弧素
子S3 ,S4 をオフ Y≦ei ≦Xのとき、前記下側の自己消弧素子S3 
をオン(S4 をオフ) ei <Yのとき、前記下側の2つの自己消弧素子S3
 ,S4 をオン させるゲ―ト信号とを作る手段を具備して成る中性点ク
ランプ式電力変換器の制御装置。
Claim 1: Four self-extinguishing elements S1, S2, S3, S4 connected in series, and free-wheeling diodes D1, D connected antiparallel to each of these elements.
2, D3, D4 and clamping diode D5,
In a neutral point clamp type power converter configured with D6, one is a triangular wave X that changes between zero and the positive side, and the other is a triangular wave Y that changes between zero and the negative side, as carrier waves for pulse width modulation control. and a triangular wave generating means for generating an output current of the power converter or a signal I corresponding to the output current.
a means for determining the direction of U, and a means for determining the direction of IU;
Under the condition of 0, the lower two self-extinguishing elements S3 and S4
is turned off, the PWM control input signal ei is compared with the triangular waves X and Y, and when ei > X, the two upper self-extinguishing elements S1 and S2 are turned on. Self-extinguishing element S2 of
(turn off S1) When ei <Y, the two upper self-extinguishing elements S1
. When the arc-extinguishing elements S3 and S4 are turned off when Y≦ei≦X, the lower self-extinguishing element S3
(turn off S4) When ei <Y, the lower two self-extinguishing elements S3
, S4.
【請求項2】    前記上側2つの自己消弧素子S1
 ,S2 のうち自己消弧素子S1 にオンゲ―ト信号
を与える場合、自己消弧素子S2 にも必ずオンゲ―ト
信号を与え、前記下側の2つの自己消弧素子S3 ,S
4 のうち自己消弧素子S4 にオンゲ―ト信号を与え
る場合、自己消弧素子S3 にも必ずオンゲ―ト信号を
与える手段を具備したことを特徴とする請求項第1項記
載の中性点クランプ式電力変換器の制御装置。
[Claim 2] The upper two self-extinguishing elements S1
, S2, when an on-gate signal is given to the self-extinguishing element S1, an on-gate signal is always given to the self-extinguishing element S2, and the two lower self-extinguishing elements S3, S
4. The neutral point according to claim 1, characterized in that when an on-gate signal is given to the self-arc extinguishing element S4 among the self-arc extinguishing elements S4, a means for always giving an on-gate signal to the self-arc extinguishing element S3 is provided. Control device for clamp type power converter.
【請求項3】    直列接続された4個の自己消弧素
子S1 ,S2,S3 ,S4と、これらの各素子に逆
並列接続されるフリ―ホイリングダイオ―ドD1 ,D
2,D3 ,D4 と、クランプ用ダイオ―ドD5 ,
D6 とで構成される中性点クランプ式電力変換器にお
いて、パルス幅変調制御用搬送波として、1つは零とプ
ラス側で変化する三角波X、もう1つは零とマイナス側
で変化する三角波Yを発生する三角波発生手段と、前記
電力変換器の出力電流或いは出力電流に対応した信号I
U の方向を判別する手段と、前記IU が、IU ≧
0の条件で前記下側の2つの自己消弧素子S3 ,S4
 をオフとし、PWM制御入力信号ei と前記三角波
X,Yとを比較し、ei >Xのとき、前記上側の2つ
の自己消弧素子S1 ,S2 をオン Y≦ei ≦Xのとき、前記上側の自己消弧素子S2 
をオン(S1 をオフ) ei <Yのとき、前記上側の2つの自己消弧素子S1
 ,S2 をオフ させるゲ―ト信号と、前記IU が、IU <0の条件
で前記上側の2つの自己消弧素子S1 ,S2 をオフ
とし、ei >Xのとき、前記下側の2つの自己消弧素
子S3 ,S4 をオフ Y≦ei ≦Xのとき、前記下側の自己消弧素子S3 
をオン(S4 をオフ) ei <Yのとき、前記下側の2つの自己消弧素子S3
 ,S4 をオン させるゲ―ト信号とを作る手段と、前記電力変換器の出
力電流或いは出力電流に対応した信号IU の方向が切
替わった際に所定時間Δt1 前記ゲ―ト信号を鎖錠す
る手段を具備して成る中性点クランプ式電力変換器の制
御装置。
3. Four self-extinguishing elements S1, S2, S3, S4 connected in series, and free-wheeling diodes D1, D connected in antiparallel to each of these elements.
2, D3, D4 and clamping diode D5,
In a neutral point clamp type power converter configured with D6, one is a triangular wave X that changes between zero and the positive side, and the other is a triangular wave Y that changes between zero and the negative side, as carrier waves for pulse width modulation control. and a triangular wave generating means for generating an output current of the power converter or a signal I corresponding to the output current.
a means for determining the direction of U, and a means for determining the direction of IU;
Under the condition of 0, the lower two self-extinguishing elements S3 and S4
is turned off, the PWM control input signal ei is compared with the triangular waves X and Y, and when ei > X, the two upper self-extinguishing elements S1 and S2 are turned on. Self-extinguishing element S2 of
(turn off S1) When ei <Y, the two upper self-extinguishing elements S1
. When the arc-extinguishing elements S3 and S4 are turned off when Y≦ei≦X, the lower self-extinguishing element S3
(turn off S4) When ei <Y, the lower two self-extinguishing elements S3
, S4, and locking the gate signal for a predetermined time Δt1 when the direction of the output current of the power converter or the signal IU corresponding to the output current is switched. A control device for a neutral point clamp type power converter, comprising means.
【請求項4】    前記所定時間Δt1 前記ゲ―ト
信号を鎖錠する場合、それまでオン状態にあった自己消
弧素子の最小オン時間を確保する手段を備えたことを特
徴とする請求項第3項記載の中性点クランプ式電力変換
器の制御装置。
4. When locking the gate signal for the predetermined time Δt1, the device further comprises means for ensuring a minimum on-time of a self-extinguishing element that has been on until then. A control device for a neutral point clamp type power converter according to item 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19725825C2 (en) * 1996-06-18 2003-12-18 Toshiba Kawasaki Kk Power converter neutral point clamped
DE19758592B4 (en) * 1996-06-18 2005-01-27 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Switch module for power converter - contains two diodes, each coupled in anti-parallel to one of two self-turn off units which are connected in series

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DE19725825C2 (en) * 1996-06-18 2003-12-18 Toshiba Kawasaki Kk Power converter neutral point clamped
DE19758592B4 (en) * 1996-06-18 2005-01-27 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Switch module for power converter - contains two diodes, each coupled in anti-parallel to one of two self-turn off units which are connected in series

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