JPH0446568A - Control system of multiple pwm inverter - Google Patents

Control system of multiple pwm inverter

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JPH0446568A
JPH0446568A JP2152737A JP15273790A JPH0446568A JP H0446568 A JPH0446568 A JP H0446568A JP 2152737 A JP2152737 A JP 2152737A JP 15273790 A JP15273790 A JP 15273790A JP H0446568 A JPH0446568 A JP H0446568A
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JP
Japan
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bridge inverter
carrier frequency
inverter
frequency
output
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JP2152737A
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Inventor
Satoru Ito
知 伊東
Kiyoshi Nakada
清 仲田
Kiyoshi Nakamura
清 中村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce the higher harmonic of a low order, a current ripple, thrust pulsations or torque pulsations at the time of half bridge one-step operation by changing the carrier frequency of a half bridge inverter by output frequency and setting carrier frequency at the time of starting at a value higher than that at the time of multiple operation. CONSTITUTION:A carrier-frequency command circuit 6 is installed, and carrier frequency is set at a value higher than that at the time of multiple operation on the operation only of a half bridge inverter. Accordingly, the higher harmonic of a low order can be decreased from output currents, and thrust pulsations can be reduced when a linear motor is used as load and torque pulsations when a rotary machine is used as load in the same extent as those at the time of multiple operation respectively.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、リニアモータ、もしくは回転型の電動機を駆
動する多重PWMインバータの制御方式〔従来の技術〕 代表的従来技術として、電気学会全国大会予稿集(昭和
54年)第915頁から第916頁記載の技術が挙げら
れる。これは、出力変圧器を持たないハーフブリッジイ
ンバータと、出力変圧器を備えたフルブリッジインバー
タの交流出力端を直列接続した構成の多重インバータに
関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is a control system for a multiplex PWM inverter that drives a linear motor or a rotary motor [Prior Art] Examples include the technique described on pages 915 to 916 of Proceedings (1978). This relates to a multiplex inverter in which the AC output ends of a half-bridge inverter without an output transformer and a full-bridge inverter with an output transformer are connected in series.

インバータの多重運転時には、各段の三角波キャリアに
等しい位相差を設ける相差運転により、多重インバータ
の見かけの周波数(等価キャリア周波数)を各単位イン
バータの実際のキャリア周波数よりも高くすることがで
きる。従って、出力電流に現れる高調波は、この等価キ
ャリア周波数の倍数近傍に現れ、本来のキャリア周波数
の近傍には見られないために、低次の高調波を低減する
ことができた。
When multiple inverters are operated, the apparent frequency (equivalent carrier frequency) of the multiple inverters can be made higher than the actual carrier frequency of each unit inverter by phase difference operation in which an equal phase difference is provided for the triangular wave carriers of each stage. Therefore, harmonics appearing in the output current appear near multiples of this equivalent carrier frequency and are not seen near the original carrier frequency, making it possible to reduce low-order harmonics.

一方、起動時の出力周波数の低い領域では、負萄の抵抗
分のためにV/f (出力電圧対周波数の比)が大きく
なり、出力変圧器が飽和するためにフルブリッジインバ
ータを運転することができない。従って、フルブリッジ
インバータをすべて停止し、出力変圧器を持たないハー
フブリッジインバーター段のみで運転している。
On the other hand, in the low output frequency region at startup, V/f (ratio of output voltage to frequency) increases due to the negative resistance, and the output transformer saturates, making it necessary to operate a full-bridge inverter. I can't. Therefore, all full-bridge inverters are stopped and only half-bridge inverter stages without output transformers are operated.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

そのため出力周波数の低い起動時には、キャリア周波数
の整数倍の周波数近傍に高調波が発生し、低次の高調波
が増加するため、第2図に示されるように出力電流の総
合歪率が多重運転時に比べ大きくなり、推力、もしくは
、トルクの脈動が増大するという問題があった。
Therefore, at startup with a low output frequency, harmonics are generated near frequencies that are integral multiples of the carrier frequency, and low-order harmonics increase, so the overall distortion rate of the output current increases as shown in Figure 2. There was a problem in that the thrust force or torque pulsation increased.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するため、本発明はハーフブリッジイン
バータのキャリア周波数を出力周波数により変化させる
手段を設け、起動時におけるキャリア周波数を、多重運
転時よりも高く設定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is characterized by providing means for changing the carrier frequency of the half-bridge inverter depending on the output frequency, and setting the carrier frequency at startup to be higher than at the time of multiplex operation.

〔作用〕 上記ハーフブリッジインバータのキャリア周波数設定手
段は、出力周波数の低い領域でキャリア周波数を高める
ように動作する。その結果、ハーフブリッジ−段運転時
における低次の高調波が減少し、電流リプルや推力脈動
、もしくは、トルク脈動を低減することができる。
[Operation] The carrier frequency setting means of the half-bridge inverter operates to increase the carrier frequency in a low output frequency region. As a result, lower harmonics during half-bridge stage operation are reduced, and current ripple, thrust pulsation, or torque pulsation can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例を示したもので、ハーフブリ
ッジインバータ及びフルブリッジインバータにより構成
される多重インバータの一相分及びその制御回路を示す
。一般には一段のハーフブリッジインバータと複数段の
フルブリッジインバータから構成されるが、ここでは多
重数を二段とし、フルブリッジインバータを一段のみ示
している。1はフルブリッジインバータの一相分であり
、11−14のGTOサイリスタ (Gate Tur
n offThyristor)、及び、それぞれのG
TOサイリスタに逆並列に接続された15〜18のダイ
オードにより構成される。2はハーフブリッジインバー
タの一札分であり、同様にC3TOサイリスタ21゜2
2、及び、逆並列ダイオード23.24により構成され
る。3は直流側回路で、等しい出力電圧を持った直流電
圧源31及び32の中間点から中性線がとられる。4は
フルブリッジインバータの出力変圧器である。5は多重
インバータに与えられた指令電圧実効値E′を各段の出
力電圧比に応じて分配する出力電圧指令回路、6は出力
周波数指令値f′に応じて各段にキャリア周波数指令値
f’cx及びf’czを与えるキャリア周波数指令回路
、71.74は出力周波数指令値f′と5から与えられ
た指令電圧実効値E′l及びE′2から変調波信号e’
l及びe′2をつくる変調波発生回路、72.73.7
5はキャリア周波数指令値f’cl及びf’c2とキャ
リアの位相指令値θ′1.θ′a2゜0’bzからキャ
リアを発生するキャリア発生回路。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, showing one phase of a multiplex inverter constituted by a half-bridge inverter and a full-bridge inverter, and its control circuit. Generally, it is composed of one stage of half-bridge inverter and multiple stages of full-bridge inverters, but here the number of multiplexed stages is two, and only one stage of full-bridge inverters is shown. 1 is one phase of the full bridge inverter, and 11-14 GTO thyristors (Gate Tur
n off Thyristor), and each G
It consists of 15 to 18 diodes connected in antiparallel to the TO thyristor. 2 is one bill of half-bridge inverter, and similarly C3TO thyristor 21°2
2, and anti-parallel diodes 23 and 24. 3 is a DC side circuit, and a neutral line is taken from a midpoint between DC voltage sources 31 and 32 having the same output voltage. 4 is the output transformer of the full bridge inverter. 5 is an output voltage command circuit that distributes the command voltage effective value E' given to the multiplex inverter according to the output voltage ratio of each stage, and 6 is a carrier frequency command value f to each stage according to the output frequency command value f'. A carrier frequency command circuit 71.74 provides a modulated wave signal e' from the output frequency command value f' and the command voltage effective values E'l and E'2 given from 5.
Modulated wave generation circuit that creates l and e'2, 72.73.7
5 are carrier frequency command values f'cl and f'c2 and carrier phase command value θ'1. A carrier generation circuit that generates carriers from θ′a2°0′bz.

81、.82.86は変調波信号e 1及び +2とキ
ャリアの大小を比較し、それに基づいてパルス信号を発
生するコンパレータ、83はフルブリッジインバータの
負側アームに与える電圧指令値の極性を反転する極性反
転回路、84,85.87はコンパレータ81,82.
86からのパルス信号に基づいて各段のインバータのG
 T Oを駆動するゲートアンプである。
81,. 82.86 is a comparator that compares the magnitude of the carrier with the modulated wave signals e1 and +2 and generates a pulse signal based on the comparison, and 83 is a polarity inverter that inverts the polarity of the voltage command value given to the negative arm of the full bridge inverter. The circuits 84, 85.87 are comparators 81, 82 .
G of the inverter at each stage based on the pulse signal from 86
This is a gate amplifier that drives T.O.

次に、動作について述べる。Next, the operation will be described.

多重インバータの出力周波数がある一定の周波数Fs以
上の時には、フルブリッジインバータ、もしくは、フル
ブリッジインバータ及びハーフブリッジインバータによ
り多重運転が行われる。ここで各キャリアに、段数に応
じて等しい位相差を与える相差運転を行うことにより、
見かけの周波数(等価キャリア周波数)が実際のキャリ
ア周波数よりも高くなり、低次の高調波が低減される。
When the output frequency of the multiplex inverter is equal to or higher than a certain frequency Fs, multiplex operation is performed using a full-bridge inverter or a full-bridge inverter and a half-bridge inverter. By performing phase difference operation to give each carrier an equal phase difference according to the number of stages,
The apparent frequency (equivalent carrier frequency) becomes higher than the actual carrier frequency, and lower harmonics are reduced.

しかし、起動時に出力周波数がFsより低い場合には、
V/f (出力電圧対周波数の比)が大きいために出力
変圧器4が飽和し、フルブリッジインバータを運転する
ことができない。よって出力周波数がFs以下の起動時
には、ハーフブリッジインバータの単独運転となる。こ
のため、キャリア周波数の倍数の周波数近傍に高調波が
現れ、電流の歪が増大する。
However, if the output frequency is lower than Fs at startup,
Since the V/f (ratio of output voltage to frequency) is large, the output transformer 4 is saturated and the full-bridge inverter cannot be operated. Therefore, at startup when the output frequency is below Fs, the half-bridge inverter operates alone. Therefore, harmonics appear near frequencies that are multiples of the carrier frequency, increasing current distortion.

この問題を解決するために、キャリア周波数指令回路6
を設け、ハーフブリッジインバータ単独での運転時には
キャリア周波数を多重運転時のキャリア周波数よりも高
く設定し、出力電流から低次の高調波を低減する。−例
をあげると、第3図において多重運転時のキャリア周波
数がFCmである場合、出力電流の総合歪率はdo%で
ある。同じキャリア周波数Fc+aでハーフブリッジイ
ンバータ単独の運転を行うと、総合歪率はdx% まで
増大する。そこでハーフブリッジインバータ単独運転時
には、ハーフブリッジインバータのキャリア周波数をF
csとすることにより、総合歪率を多重運転時と同しd
o%に抑えることができる。この場合ハーフブリッジイ
ンバータのキャリア周波数fc1、及びフルブリッジイ
ンバータのキャリア周波数fczは出力周波数fに対し
5例えば、第4図のように設定される。
To solve this problem, carrier frequency command circuit 6
When operating the half-bridge inverter alone, the carrier frequency is set higher than the carrier frequency during multiplex operation to reduce lower harmonics from the output current. - For example, in FIG. 3, when the carrier frequency during multiple operation is FCm, the total distortion rate of the output current is do%. When the half-bridge inverter is operated alone at the same carrier frequency Fc+a, the total distortion rate increases to dx%. Therefore, when operating the half-bridge inverter alone, the carrier frequency of the half-bridge inverter is set to F.
By setting cs, the overall distortion rate is the same as during multiple operation d
It can be suppressed to 0%. In this case, the carrier frequency fc1 of the half-bridge inverter and the carrier frequency fcz of the full-bridge inverter are set to 5 with respect to the output frequency f, for example, as shown in FIG. 4.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ハーフブリッジインバータ単独で運転
時におけるキャリア周波数をフルブリッジインバータに
より多重運転時よりも高く設定することにより、起動時
における出力電流の総合歪率が低下する。これにより起
動時に、負荷がりニアモータならば推力脈動を、回転機
ならばトルク脈動を、それぞれ、多重運転時並に減少さ
せることができる。
According to the present invention, by setting the carrier frequency when the half-bridge inverter is operating alone to be higher than when the full-bridge inverter is operating in multiple modes, the overall distortion factor of the output current at startup is reduced. This makes it possible to reduce thrust pulsations in the case of a heavily loaded near motor and torque pulsations in the case of a rotary machine at the time of startup, to the same extent as in the case of multiple operation.

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

第1図は本発明の一実施例の系統図、第2図は出力周波
数に対する出力電流の総合歪率の特性図、第3図はハー
フブリッジインバータ単独運転時及びフルブリッジイン
バータ多重運転時におけるキャリア周波数に対する出力
電流の総合歪率の特性図、第4図は出力周波数に対する
キャリア周波数の設定の一例の説明図である。 第2図 第3図 F(仄  FcS キャリア#i1破斂 土力周1枚
Fig. 1 is a system diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a characteristic diagram of the total distortion factor of output current with respect to output frequency, and Fig. 3 is a carrier diagram during single half-bridge inverter operation and full-bridge inverter multiplex operation. FIG. 4 is a characteristic diagram of the overall distortion factor of the output current with respect to the frequency. FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of setting the carrier frequency with respect to the output frequency. Fig. 2 Fig. 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、出力変圧器を持たないハーフブリッジインバータと
、前記出力変圧器を備えた単相フルブリッジインバータ
の交流出力端を直列接続し、前記ハーフブリッジインバ
ータと前記フルブリッジインバータをパルス幅変調制御
して、出力電圧を所定値に調節する制御回路を備えた多
重電圧型PWMインバータにおいて、 前記ハーフブリッジインバータのキャリア周波数を、イ
ンバータ周波数の減少に応じて上昇させることを特徴と
する多重PWMインバータの制御方式。 2、請求項1において、前記ハーフブリッジインバータ
のキャリア周波数を前記フルブリッジインバータのキャ
リア周波数以上に設定する多重PWMインバータの制御
方式。
[Claims] 1. The AC output ends of a half-bridge inverter without an output transformer and a single-phase full-bridge inverter equipped with the output transformer are connected in series, and the half-bridge inverter and the full-bridge inverter are connected in series. A multi-voltage PWM inverter equipped with a control circuit that performs pulse width modulation control to adjust the output voltage to a predetermined value, characterized in that the carrier frequency of the half-bridge inverter is increased in accordance with a decrease in the inverter frequency. Control method for multiple PWM inverter. 2. The multiple PWM inverter control method according to claim 1, wherein the carrier frequency of the half-bridge inverter is set to be higher than the carrier frequency of the full-bridge inverter.
JP2152737A 1990-06-13 1990-06-13 Control system of multiple pwm inverter Pending JPH0446568A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6771693B1 (en) * 2019-08-30 2020-10-21 三菱電機株式会社 Power converter

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6771693B1 (en) * 2019-08-30 2020-10-21 三菱電機株式会社 Power converter
WO2021038823A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 三菱電機株式会社 Power conversion device
US11909305B2 (en) 2019-08-30 2024-02-20 Mitsubishi Electric Corporation AC-to-DC power converter which removed a common mode component form the output current

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