JPH09233824A

JPH09233824A - 多重変換器制御装置

Info

Publication number: JPH09233824A
Application number: JP8091711A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Watanabe; 正彦渡辺; Toshihiko Matsuda; 敏彦松田; Takashi Ikimi; 高志伊君; Junichi Takahashi; 潤一高橋; Masanobu Nemezawa; 正信根目沢; Kazuo Kawarafuki; 和男川原吹
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】異なるＰＷＭ信号により駆動する各種の多重
変換器において、１つの回路構成によって各々の多重変
換器毎の制御方式に適したＰＷＭ信号を発生することに
ある。【解決手段】第１と第２の搬送波発生手段４４．１、
４４．２と、第１と第２の変調波入力手段４１．１、４
１．２と、第１の同期入力信号と第１の搬送波を所定の
位相差に制御する第１の搬送波位相制御手段４３．１
と、第１の搬送波を基に生成した第２の同期入力信号と
第２の搬送波を所定の位相差に制御する第２の搬送波位
相制御手段４３．２と、搬送波選択手段４７、変調波選
択手段４６及び第１と第２の比較手段４２．１、４２．
２からなる第１と第２のＰＷＭ信号を出力する手段を具
備し、第１のＰＭＷ信号を第１の搬送波と第１の変調波
を比較して得、第２のＰＭＷ信号を第１と第２の搬送波
および第１と第２の変調波の組み合わせを変えた比較に
より得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、搬送波と変調波を
比較して得られるＰＷＭ信号により電力変換器を駆動す
る多重変換器制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電力変換器の大容量化や電流
脈動の低減を図るために、複数の変換器を並列に接続し
た並列多重変換器や、中性点出力端を有する直流回路の
正極と負極間に直列接続された４個のスイッチング素子
に対して２つのＰＷＭ信号を用いて駆動する直列多重変
換器などが用いられている。これら各種の多重変換器
は、その構成要素となるスイッチング素子に対して、三
角波状の搬送波と正弦波状の変調波の大小関係を比較
し、パルス幅変調されたＰＷＭ信号を印加することによ
り制御する。このようなＰＷＭ信号の発生方法の例とし
て、特開昭６４−４７２７７号公報、特開平３−３６９
６４号公報、特開平３−１５９５７０号公報等をはじめ
数多く出願公開されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、変換器のスイッチング素子に印加するＰＷＭ信号発
生方法として、並列多重変換器では、各々の変換器毎に
搬送波と変調波の大小を比較し、しかも各変換器間の搬
送波を同相あるいは所定の位相差を持たせて、各々のＰ
ＷＭ信号を発生させている。また、直列多重変換器で
は、１つの搬送波と２つの変調波を比較して２つのＰＷ
Ｍ信号を発生させる方法や、所定量のバイアスを有する
同相の２つの搬送波と１つの変調波を比較して２つのＰ
ＷＭ信号を発生させている。これら各々のＰＷＭ信号の
発生においては、使用する搬送波の数と変調波の数が異
なることや、搬送波間の位相差も対象により異なるた
め、それぞれにおいて専用の回路を用いてＰＷＭ信号を
生成していた。そのため、上記従来技術の各種の多重変
換器制御装置では、回路構成が複雑になり、また、大型
化してしまう、という問題点がある。

【０００４】本発明の課題は、異なるＰＷＭ信号により
駆動する各種の多重変換器において、１つの回路構成に
よって各々の多重変換器毎の制御方式に適したＰＷＭ信
号を発生するに好適な多重変換器制御装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、同一機能を
有する第１と第２の搬送波発生手段と、同一機能を有す
る第１と第２の変調波入力手段と、第１の同期入力信号
と第１の搬送波を所定の位相差に制御する第１の搬送波
位相制御手段と、前記第１の搬送波を基に生成した第２
の同期入力信号と第２の搬送波を所定の位相差に制御す
る第２の搬送波位相制御手段と、第１と第２のＰＷＭ信
号を出力する手段を具備し、前記第１のＰＭＷ信号を前
記第１の搬送波と第１の変調波を比較して得、第２のＰ
ＭＷ信号を第１と第２の搬送波および第１と第２の変調
波の組み合わせを変えた比較により得ることによって、
解決される。ここで、第１の同期入力信号は、第１の搬
送波を同期化する基準信号として外部から入力し、第２
の同期入力信号は、前記第１の搬送波の上ピーク信号ま
たは下ピーク信号とする。ここで、第１と第２のＰＷＭ
信号を出力する手段は、第１の搬送波と第１の変調波を
比較して第１のＰＷＭ信号を出力すると共に、第１の搬
送波と第２の搬送波を入力として一方を選択出力する搬
送波選択手段と、第１の変調波と第２の変調波を入力と
して一方を選択出力する変調波選択手段と、第１の搬送
波と第１の変調波を比較する第１の比較手段と、前記両
選択手段のそれぞれの出力を比較する第２の比較手段を
有し、第１の搬送波と第１の変調波を比較して第１のＰ
ＷＭ信号を出力すると共に、前記両手段のそれぞれの出
力を比較して第２のＰＷＭ信号を出力する。また、上記
課題は、並列多重変換器あるいは直列多重変換器を複数
台並列に接続した電力変換システムであって、前記複数
台の多重変換器のうち、マスターとする第１の搬送波発
生手段が発生する搬送波の上ピーク信号または下ピーク
信号を同期出力信号とし、前記同期出力信号を他のスレ
ーブとする多重変換器の搬送波位相制御手段に同期入力
信号として直列あるいは並列に入力し、それぞれ互いに
搬送波のピーク点間で位相を制御した複数のＰＷＭ信号
を出力し、複数台の前記多重変換器を駆動することによ
って、解決される。

【０００６】本発明は、第１のＰＷＭ信号は、常に第１
の変調波と第１の搬送波を第１の比較器で比較すること
により生成する。また、第２のＰＷＭ信号は、第１ある
いは第２の変調波と第１あるいは第２の搬送波をそれぞ
れ変調波選択手段と搬送波選択手段により切り替え、第
２の比較器に入力することにより生成する。つまり、搬
送波選択手段が第２の搬送波を選択し、変調波選択手段
が第２の変調波を選択した場合は、各々が独立な第１と
第２のＰＷＭ信号を出力することになる。また、搬送波
選択手段が第１の搬送波を選択し、変調波選択手段が第
２の変調波を選択した場合は、共通な第１の搬送波と各
々独立な第１と第２の変調波による第１と第２のＰＷＭ
信号を出力することになる。更に、搬送波選択手段が第
２の搬送波を選択し、変調波選択手段が第１の変調波を
選択した場合は、搬送波位相制御手段により位相制御さ
れた第１と第２の搬送波と共通な第１の変調波による第
１と第２のＰＷＭ信号を出力することになる。また、第
１の搬送波位相制御手段は、第１の同期入力信号として
外部入力信号を用い、第２の搬送波位相制御手段は、第
２の同期入力信号として第１の搬送波のピーク信号を用
いる。そして、各々の同期入力信号の入力時点から搬送
波位相差に対応した所定時間経過後に各々の同期引き込
み信号を第１および第２の搬送波発生手段に出力する。
また、第１および第２の搬送波発生手段は、各々の同期
引き込み信号の入力時点で各々の搬送波を強制的にピー
ク点にプリセットすることにより、各々の搬送波は、同
期入力信号と搬送波ピーク点で所定の位相差に制御され
る。複数の多重変換器を駆動する電力変換システムにあ
っては、外部入力される第１の同期入力信号により複数
の多重変換器間の搬送波位相を制御し、第２の同期入力
信号により第１と第２の搬送波間の搬送波位相を制御す
ることになるため、出力するＰＷＭ信号は、全ての搬送
波間で所定の位相差に制御された信号とすることができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図２は、本発明の一実施形態による多
重変換器制御装置の全体構成を示す。図２において、多
重変換器制御装置の全体構成は、制御部１、ドライブ回
路５、多重変換器６、負荷７、電流検出器８からなる。
制御部１は、演算部２と検出部３およびＰＷＭ信号発生
部４から構成される。演算部２は、マイクロコンピュー
タなどの演算機能を有する手段で構成され、演算のサン
プリング毎に指令入力と検出部３から得られる検出値を
もとに所定演算を行い、電圧指令値をＰＷＭ信号発生部
４に出力する。ＰＷＭ信号発生部４は、演算部２から与
えられる電圧指令値を変調波瞬時値とし、内部で生成す
る搬送波と大小比較を行い、電圧指令値に応じたデュー
ティを有するＰＷＭ信号を出力する。このＰＷＭ信号
は、多重変換器６を構成するスイッチング素子の数だけ
出力され、ドライブ回路５により増幅され、多重変換器
６の各スイッチング素子に伝送される。多重変換器６
は、直流電源から負荷７に所定の交流電流を供給する。
なお、負荷７に供給される電流は、電流検出器８により
検出され、検出部３に出力され、また、負荷７の状態も
同様に検出部３に出力される。この負荷７の状態は、例
えば、本システムをモータの速度制御系とした場合に
は、エンコーダやレゾルバのような各種の速度検出器の
パルス信号あるいはアナログ信号が検出部３に出力され
る。

【０００８】図１は、本実施形態におけるＰＷＭ信号発
生部４の詳細構成を示す。ＰＷＭ信号発生部４は、２組
の変調波つまり第１の変調波（Ｕｒ１，Ｖｒ１，Ｗｒ
１）と第２の変調波（Ｕｒ２，Ｖｒ２，Ｗｒ２）を入力
し、２組の搬送波つまり第１の搬送波１と第２の搬送波
２を生成する。変調波となる電圧指令値は、演算部２か
ら変調波入力器４１．１と４１．２にサンプリング毎に
瞬時値として与えられる。また、２つの搬送波は、カウ
ンタを中心に構成された搬送波発生部４４．１と４４．
２により生成される。まず、三相各々の第１のＰＷＭ信
号は、三相各々に設けられた比較器４２．１により、三
相各々の第１の変調波Ｕｒ１，Ｖｒ１，Ｗｒ１と三相に
共通の第１の搬送波１を各々比較して得る。この三相各
々の第１のＰＷＭ信号は、変換器６のスイッチング素子
が短絡しないように三相毎にデッドタイムｔｄ（後記）
を確保したＰＷＭ信号（Ｕ１，Ｕ３，…，Ｗ３）とし
て、非ラップ回路４５．１から出力する。また、変調波
入力器４１．１と４１．２に入力された２つの三相の変
調波は、相毎に設けられたマルチプレクサ４６の入力と
なり、一方の変調波が選択され、比較器４２．２に出力
される。更に、搬送波発生部４４．１と４４．２により
生成される２つの搬送波は、マルチプレクサ４７の入力
となり、一方の搬送波が選択され、比較器４２．２に出
力される。従って、三相各々の第２のＰＷＭ信号は、相
毎に設けられた比較器４２．２により、マルチプレクサ
４６により選択された相毎の変調波と、マルチプレクサ
４７により選択された三相に共通の搬送波を各々比較し
て得る。この三相各々の第２のＰＷＭ信号は、第１のＰ
ＷＭ信号と同様に、変換器６のスイッチング素子が短絡
しないように三相毎にデッドタイムｔｄ（後記）を確保
したＰＷＭ信号（Ｕ２，Ｕ４，…，Ｗ４）として、非ラ
ップ回路４５．２から出力する。なお、搬送波位相制御
部４３．１は、同期入力信号の入力時点から所定位相に
対応した時間経過後に同期引き込み信号１を搬送波発生
部４４．１に出力し、同期入力信号と第１の搬送波との
位相を制御する。また、搬送波位相制御部４３．２は、
搬送波位相制御部４３．１と同様に動作し、搬送波発生
部４４．１が出力する第１の搬送波の上ピーク信号１を
入力することにより、同期引き込み信号２を搬送波発生
部４４．２に出力し、搬送波発生部４４．２が出力する
第２の搬送波を第１の搬送波とピーク点間で位相制御さ
れた信号とする。

【０００９】図３に、搬送波位相制御部４３．ｎ（ｎ
は、図２に記載の１あるいは２に対応する。以下、同
様）と搬送波発生部４４．ｎの詳細構成を示す。なお、
搬送波位相制御部４３．２の入力信号は、第１の搬送波
の上ピーク点信号１であるが、同期入力信号としてまと
めて説明する。まず、搬送波位相制御部４３．ｎは、レ
ジスタ４３６に設定された値に従い、アンド回路４３５
により同期入力信号を入力または禁止することで、搬送
波の位相制御運転の可否を設定する。搬送波の位相制御
運転を実行しない場合、同期入力信号の入力を阻止し、
同期化運転を行わない。そのため、第１と第２の搬送波
位相制御手段４３．１、４３．２は互いに独立な第１と
第２の搬送波１，２を発生し、各々独立な第１と第２の
変調波とにより第１と第２のＰＷＭ信号を出力し、複数
の変換器を独立に駆動する。搬送波の位相制御運転を実
行する場合、同期入力信号をダウンカウンタ４３２のロ
ード信号（ＬＯＤ）として、位相設定値４３１の値をダ
ウンカウンタ４３２にプリセットする。この計数値がプ
リセットされた時点において、ダウンカウンタ４３２の
キャリー信号（ＣＡＲ）はローレベルとなり、イネーブ
ル信号（ＥＮ）をローレベルにすることにより、ダウン
カウンタ４３２のカウンタ動作が開始される。その後、
ダウンカウンタ４３２が位相設定値を計数した時点にお
いて、キャリー信号がハイレベルになることにより、ダ
ウンカウンタ４３２は動作を停止する。エッジ検出回路
４３３は、キャリー信号の立ち上がりと立ち下がりの両
エッジを検出し、アンドゲート４３４によりダウンカウ
ンタ４３２が位相設定値を計数した時点のみ、同期引き
込み信号として搬送波発生部４４．ｎに出力する。一
方、搬送波発生部４４．ｎは、クロックを計数するアッ
プダウンカウンタ４４１の値（Ｂ）と、上ピーク値４４
２および下ピーク値４４４を各々バッファ４４３および
４４５を介してマルチプレクサ４４６で選択された一方
のピーク値（Ａ）を比較器４４７において比較し、アッ
プダウンカウンタ４４１の計数方向を決めるアップダウ
ン信号（Ｕ／Ｄ）とする。なお、フリップフロップ４４
８は、アップダウンカウンタ４４１の計数値が過渡状態
における不定期間を比較器４４７が比較しないように、
インバータ回路４４９の出力によりクロックの逆位相で
同期している。つまり、アップダウンカウンタ４４１が
アップカウント時は、マルチプレクサ４４６は上ピーク
点を選択し、比較器４４７の出力が変化することでダウ
ンカウントに移行し、続いて、アップダウンカウンタ４
４１がダウンカウント時は、マルチプレクサ４４６は下
ピーク点を選択し、比較器４４７の出力が変化すること
でアップカウントに移行するように動作する。このよう
な動作を繰り返すことにより、アップダウンカウンタ４
４１の計数値は、上ピーク値と下ピーク値を往復する三
角波の搬送波となる。また、搬送波同期のための同期出
力信号は、エッジ検出回路４５０とアンド回路４５１に
より、搬送波の上ピーク点のみを出力する。更に、アッ
プダウンカウンタ４４１には、同期引き込み信号がカウ
ンタのロード信号（ＬＯＤ）として入力されるため、そ
の時点で上ピーク値をダウンカウンタ４４１にプリセッ
トすることにより、搬送波の位相を制御する。

【００１０】これらの動作を図４に示すタイムチャート
を用いて説明する。まず、第１の搬送波位相制御部４
３．１の同期入力信号をマスクすると、第１の搬送波発
生部４４．１は、上ピーク値１と下ピーク値１を往復す
る独立な三角波の搬送波を発生し、アップダウン１信号
（Ｕ／Ｄ）の立ち上がりで同期出力信号である上ピーク
１信号を第２の搬送波位相制御部４３．２に出力する。
第２の搬送波位相制御部４３．２は、前記の上ピーク１
信号の入力時点において、位相制御用のダウンカウンタ
４３２に位相設定値４３１をプリセットし、ダウンカウ
ンタ４３２のカウンタキャリーをローレベルにする。そ
の後、ダウンカウンタ４３２の計数動作の終了時点にお
いて、カウンタキャリー信号がハイレベルになり、同期
引き込み２信号を第２の搬送波発生部４４．２に出力す
る。従って、同期引き込み２信号により第２の搬送波発
生部４４．２の搬送波２を発生するアップダウンカウン
タ４４１は、強制的に上ピーク値２にプリセットされ、
第２の搬送波は第１の搬送波に対して所定の位相に制御
される。そして、第２の搬送波の上ピーク値２のとき、
アップダウン２信号（Ｕ／Ｄ）が立ち上がる。なお、図
４では、同期の引き込み時点で搬送波２の波形が不連続
になっているが、第１と第２の搬送波発生用クロックが
同一のため、動作中に位相設定値が変化しなければ、図
４に示すような不連続な波形は発生しないことは明らか
である。なお、本実施形態は、搬送波の位相を搬送波の
上ピーク点において制御するが、搬送波の下ピーク点に
おいて制御することも可能であり、また、ＰＭＷ信号の
出力中において搬送波の振幅あるいは周期を変更するこ
とも可能である。このように、本実施形態では、搬送波
発生部と搬送波位相制御部を同一クロックで動作させる
ため、連続的で精度の高い搬送波位相制御を実現できる
と共に、第１の搬送波と第２の搬送波を各々の搬送波の
ピーク点でハードウェア的に位相制御するため、演算部
が処理する位相制御のためのソフトウェア負担が少ない
搬送波位相制御を実現できる。

【００１１】図５は、本発明のＰＷＭ信号発生部を並列
多重変換器に適用した実施形態を示す。本実施形態は、
正と負の２レベルを出力する３相変換器６１．１および
６１．２を２台駆動する。図２と同一符号のものは同一
機能を有する。ＰＷＭ信号発生部４が出力する信号（Ｕ
１〜Ｗ４）とゲート回路５が出力する信号（Ｕ１’〜Ｗ
４’）は各々が１対１に対応し、第１のＰＷＭ信号（Ｕ
１〜Ｗ３）で第１の３相変換器６１．１を駆動し、第２
のＰＷＭ信号（Ｕ２〜Ｗ４）で第２の３相変換器６１．
２を駆動する。

【００１２】図６に、この２つの変換器に出力するＰＷ
Ｍ信号の発生方法を説明するタイムチャートを示す。図
６において、搬送波は３相に共通であり、変調波は１２
０゜づつ位相のずれたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相うちＵ相
のみを代表して記す。図５に示した２つの変換器に出力
するＰＷＭ信号の発生方法は、ＰＷＭ信号発生部４内の
変調波を選択するマルチプレクサ４６が第２の変調波Ｕ
ｒ２を選択し、また、搬送波を選択するマルチプレクサ
４７が第２の搬送波２を選択する。この場合、第２の搬
送波２は、第１の搬送波１に対して所定の位相θｃに制
御された搬送波となる。第１の変調波Ｕｒ１と第１の搬
送波１から第１のＰＷＭ信号Ｕ１，Ｕ３、また、第２の
変調波Ｕｒ２と第２の搬送波２から第２のＰＷＭ信号Ｕ
２，Ｕ４が得られる。つまり、２つのＰＷＭ信号は、別
々の変調波と、所定の位相θｃに制御された２つの搬送
波により、各々独立に生成される。なお、図５に示した
変換器のスイッチング素子へのＰＷＭ信号（Ｕ１，…，
Ｗ４）は、それぞれが短絡防止のためのデッドタイムｔ
ｄを確保した非ラップ回路４５．ｎの出力信号を表わ
す。

【００１３】次に、図７は、本発明のＰＷＭ信号発生部
を直列多重変換器に適用した実施形態を示す。本実施形
態は、正極と負極の間に第１から第４まで４個のスイッ
チング素子を直列に接続し、３レベルを出力する３相の
直列多重変換器６２を駆動する。図５と同一符号のもの
は同一機能を有する。ＰＷＭ信号発生部４が出力する第
１のＰＷＭ信号（Ｕ１〜Ｗ３）で第１と第３のスイッチ
ング素子をオンオフさせ、また、第２のＰＷＭ信号（Ｕ
２〜Ｗ４）で第２と第４のスイッチング素子をオンオフ
させ、直列多重変換器６２を駆動する。

【００１４】図８に、この直列多重変換器６２に出力す
るＰＷＭ信号の一発生方法を説明するタイムチャートを
示す。なお、変調波は図６と同様にＵ相のみを代表して
記す。図７に示した直列多重変換器に出力するＰＷＭ信
号の発生方法は、ＰＭＷ信号発生部４内の変調波を選択
するマルチプレクサ４６が第１の変調波Ｕｒ１を選択
し、また、搬送波を選択するマルチプレクサ４７が第２
の搬送波２を選択する。更に、搬送波位相制御回路４
３．２に設定する位相設定値４３１を零にする。これに
より、第２の搬送波は第１の搬送波と同相に制御され
る。なお、２つの搬送波間のバイアス量は、各々の搬送
波発生部４４．１，４４．２に設定される上ピーク点と
下ピーク点の値で一意的に決まる。図８において、変調
波Ｕｒ１は第１と第２のＰＷＭ信号に共通であり、周期
と位相が等しく、所定バイアスされた２つの搬送波を第
１と第２のＰＷＭ信号毎に別々に比較する。つまり、第
１のＰＭＷ信号Ｕ１，Ｕ３は第１の搬送波１と第１の変
調波を比較して得られ、第２のＰＭＷ信号Ｕ２，Ｕ４は
第２の搬送波２と第１の変調波を比較して得られる。な
お、図７に示した直列多重変換器のスイッチング素子へ
のＰＷＭ信号（Ｕ１，…，Ｕ４）は、それぞれが短絡防
止のためのデッドタイムｔｄを確保した非ラップ回路４
５．ｎの出力信号を表わす。また、図９に、図７に示し
た直列多重変換器６２に出力するＰＷＭ信号の他の発生
方法を説明するタイムチャートを示す。なお、変調波は
図８と同様にＵ相のみを代表して記す。

【００１５】図９に示す他の発生方法は、ＰＭＷ信号発
生部４内の変調波を選択するマルチプレクサ４６が第２
の変調波Ｕｒ２を選択し、また、搬送波を選択するマル
チプレクサ４７が第１の搬送波１を選択する。従って、
図８のＰＭＷ信号発生方法が１つの変調波と２つの搬送
波を用いるのに対し、図９の発生方法は、２つの変調波
と１つの搬送波により、第１と第２のＰＭＷ信号毎に別
々に比較する。つまり、第１のＰＭＷ信号Ｕ１，Ｕ３は
第１の搬送波１と第１の変調波Ｕｒ１を比較して得ら
れ、第２のＰＭＷ信号Ｕ２，Ｕ４は第１の搬送波１と第
２の変調波Ｕｒ２を比較して得られる。なお、変調波は
演算部２からサンプリング毎に瞬時値として与えられる
ため、２つの変調波のバイアス量は演算部２において管
理されることになる。また、図７に示した直列多重変換
器のスイッチング素子へのＰＭＷ信号（Ｕ１，…，Ｕ
４）は、それぞれが短絡防止のためのデッドタイムｔｄ
を確保した非ラップ回路４５．ｎの出力信号を表わす。
このように、本発明のＰＷＭ信号発生部を並列多重変換
器や直列多重変換器に適用した実施形態から明らかなよ
うに、２つのＰＭＷ信号は、互いに独立あるいは搬送波
または変調波と関連を持つＰＭＷ信号として得られるた
め、本発明は、１つの回路構成により、各種の多重変換
器の制御が可能になる。

【００１６】図１０は、本発明のＰＷＭ信号発生部を上
述した並列多重変換器あるいは直列多重変換器を複数台
（ｍ台）並列に接続した電力変換システムに適用した実
施形態を示す。なお、図１と同一符号のものは同一機能
を有する。図１０の電力変換システムは、多重変換器
６．１から６．ｍを共通な電源と共通な負荷７の間で並
列に接続され、負荷７に供給する電流を分担するシステ
ムである。多重変換器６．１から６．ｍへは、各々に対
応するＰＭＷ信号発生部４．１から４．ｍが出力する２
つのＰＭＷ信号をドライブ回路５．１から５．ｍにより
増幅し、スイッチング素子を駆動する。本実施形態にお
いてはＰＭＷ信号発生部４．１をマスター、ＰＭＷ信号
発生部４．２から４．ｍをスレーブの関係に設定し、マ
スターのＰＭＷ信号発生部４．１の搬送波ピーク信号を
同期出力信号として、他のスレーブとなるＰＭＷ信号発
生部４．２から４．ｍへ並列に出力する。従って、ＰＭ
Ｗ信号発生部４．２から４．ｍの各々は、その同期出力
信号を同期入力信号として入力することにより、各変換
器間の位相を制御する。つまり、スレーブとなるＰＭＷ
信号発生部４．２から４．ｍが出力する搬送波は、各々
がマスターのＰＭＷ信号発生部４．１が出力する搬送波
に対して所定位相を持ったＰＭＷ信号を出力する。な
お、図１０においては、マスターとなるＰＭＷ信号発生
部４．１の同期出力信号をスレーブとなるＰＭＷ信号発
生部４．２から４．ｍの同期入力信号として並列に接続
しているが、ＰＭＷ信号発生部４．１から４．ｍの各々
が有する同期出力信号と同期入力信号を隣り合うＰＭＷ
信号発生部間で直列に接続することにより、隣り合うＰ
ＭＷ信号発生部間で相対的に搬送波位相を制御したＰＭ
Ｗ信号を発生することも可能である。また、図１０中に
は記していないが、制御部１は図１と同様に演算部と検
出部を有し、それらは単独であっても複数個を有するマ
ルチシステムであっても構わないことは明かである。更
に、上述した複数個のＰＭＷ信号発生部を並列または直
列に接続して複数個のＰＭＷ信号を出力する構成を用い
ることにより、直流電源の正極と負極の間に、２（ｎ−
１）個のスイッチ素子を直列に接続し、ｎレベルの電圧
を出力できるｎレベル直列多重変換器にも適用すること
が可能である。本発明のＰＷＭ信号発生部は、複数の多
重変換器を並列に接続した場合においても、各々の多重
変換器を駆動するＰＭＷ信号の搬送波位相をハードウェ
アで制御できることから、演算部が処理するソフトウェ
ア負担を少なくすることができる。

【００１７】なお、以上説明した本発明の実施形態で
は、多重変換器を駆動する２つのＰＭＷ信号の発生方法
として、ハードウェアにより構成された方法により実現
しているが、本発明は、高速な演算能力を持つ手段とし
て、例えば、高速なマイクロコンピュータを用いること
により、ソフトウェアにおいても搬送波あるいは変調波
で相互に関連を持つ２つのＰＭＷ信号を発生することが
実現可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２つの搬送波と２つの変調波から２つのＰＭＷ信号を出
力するに当って、一方のＰＭＷ信号は、一方の搬送波と
一方の変調波を比較することにより得、他のＰＭＷ信号
は、２つの搬送波と２つの変調波の組み合わせを変えた
比較により得るすることで、２つのＰＭＷ信号は、互い
に独立あるいは搬送波または変調波と関連を持つＰＭＷ
信号とすることができるため、１つの回路構成により、
並列多重変換器や直列多重変換器など各種の多重変換器
を制御することが可能になる、という効果がある。ま
た、本発明によれば、搬送波発生部と搬送波位相制御部
を同一クロックで動作させるため、連続的で精度の高い
搬送波位相制御を実現できると共に、２つの搬送波を各
々の搬送波のピーク点でハードウェア的に位相制御する
ため、演算部が処理する位相制御のためのソフトウェア
負担が少ない搬送波位相制御を実現できる、という効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＰＷＭ信号発生部の詳細構成図

【図２】本発明の一実施形態による多重変換器制御装置
の全体構成図

【図３】搬送波位相制御部と搬送波発生部の詳細構成図

【図４】搬送波位相制御のタイムチャート

【図５】本発明を並列多重変換器に適用した実施形態

【図６】図５の動作を説明するタイムチャート

【図７】本発明を直列多重変換器に適用した実施形態

【図８】変調波を共通とした時の図７の動作を説明する
タイムチャート

【図９】搬送波を共通とした時の図７の動作を説明する
タイムチャート

【図１０】本発明を複数の多重変換器を用いたシステム
に適用した実施形態

【符号の説明】

１制御部２演算部３検出部４ＰＷＭ信号発生部４．１〜４．ｍＰＷＭ信号発生部５ドライブ回路５．１〜５．ｍドライブ回路６多重変換器６．１〜６．ｍ多重変換器４１．１、４１．２変調波入力器４２．１、４２．２比較器４３．１、４３．２位相制御部４４．１、４４．２搬送波発生部４５．１、４５．２非ラップ回路４６、４７マルチプレイクサ６１．１、６１．２２レベル変換器６２直列多重変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋潤一茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者根目沢正信茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者川原吹和男茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】搬送波と変調波に基づいて生成したＰＷ
Ｍ信号を用いて電力変換器のスイッチ素子をスイッチン
グする多重変換器制御装置において、同一機能を有する
第１と第２の搬送波発生手段と、同一機能を有する第１
と第２の変調波入力手段と、第１の同期入力信号と第１
の搬送波を所定の位相差に制御する第１の搬送波位相制
御手段と、前記第１の搬送波を基に生成した第２の同期
入力信号と第２の搬送波を所定の位相差に制御する第２
の搬送波位相制御手段と、第１と第２のＰＷＭ信号を出
力する手段を具備し、前記第１のＰＭＷ信号を前記第１
の搬送波と第１の変調波を比較して得、第２のＰＭＷ信
号を第１と第２の搬送波および第１と第２の変調波の組
み合わせを変えた比較により得ることを特徴とする多重
変換器制御装置。
【請求項２】請求項１において、第１の同期入力信号
は、第１の搬送波を同期化する基準信号として外部から
入力し、第２の同期入力信号は、前記第１の搬送波の上
ピーク信号または下ピーク信号とすることを特徴とする
多重変換器制御装置。
【請求項３】請求項１において、第１および第２の搬
送波発生手段は、各々計数値をプリセットすることが可
能な可逆カウンタを有し、設定した搬送波の上ピーク値
と下ピーク値の間を交互に一定周期のクロックを計数
し、所定の周期あるいは振幅値の第１および第２の三角
波を発生し、第１あるいは第２の搬送波位相制御手段が
出力する第１あるいは第２の同期引き込み信号を入力し
た時、前記上ピーク値あるいは下ピーク値を各々の前記
可逆カウンタにプリセットし、搬送波位相を制御するこ
とを特徴とする多重変換器制御装置。
【請求項４】請求項１において、第１および第２の搬
送波位相制御手段は、各々計数値をカウントするカウン
タを有し、予め設定した搬送波位相を計数したとき、同
期引き込み信号を第１あるいは第２の搬送波発生手段に
出力することを特徴とする多重変換器制御装置。
【請求項５】請求項１において、第１および第２の搬
送波位相制御手段は、第１および第２の同期入力信号の
入力を阻止する第１および第２の阻止機能を備え、前記
阻止機能の動作を設定したとき、複数の変換器を独立に
駆動することを特徴とする多重変換器制御装置。
【請求項６】請求項１において、第１と第２のＰＷＭ
信号を出力する手段は、第１の搬送波と第２の搬送波を
入力として一方を選択出力する搬送波選択手段と、第１
の変調波と第２の変調波を入力として一方を選択出力す
る変調波選択手段と、第１の搬送波と第１の変調波を比
較する第１の比較手段と、前記両選択手段のそれぞれの
出力を比較する第２の比較手段を有し、第１の搬送波と
第１の変調波を比較して第１のＰＷＭ信号を出力すると
共に、前記両手段のそれぞれの出力を比較して第２のＰ
ＷＭ信号を出力することを特徴とする多重変換器制御装
置。
【請求項７】請求項６において、第１の比較手段は、
第１の搬送波位相制御手段が外部入力される基準信号に
対して所定位相差に制御した第１の搬送波と第１の変調
波を比較して第１のＰＷＭ信号を出力し、第２の比較手
段は、搬送波選択手段が第２の搬送波を選択出力し、変
調波選択手段が第２の変調波を選択出力することによっ
て、第２の搬送波位相制御手段が第１の搬送波に対して
所定位相差に制御した第２の搬送波と第２の変調波を比
較して第２のＰＷＭ信号を出力し、並列多重変換器を駆
動することを特徴とする多重変換器制御装置。
【請求項８】請求項６において、第１の搬送波は、バ
イアス量が異なる２つの搬送波からなり、第１の比較手
段は、第１の搬送波位相制御手段が外部入力される基準
信号に対して所定位相差に制御した前記一方の第１の搬
送波と第１の変調波を比較して第１のＰＷＭ信号を出力
し、第２の比較手段は、搬送波選択手段が前記他方の第
１の搬送波を選択出力し、変調波選択手段が第２の変調
波を選択出力することによって、前記他方の第１の搬送
波と第２の変調波を比較して第２のＰＷＭ信号を出力
し、直列多重変換器を駆動することを特徴とする多重変
換器制御装置。
【請求項９】請求項６において、第２の搬送波は、バ
イアス量が異なる２つの搬送波からなり、第１の比較手
段は、第１の搬送波位相制御手段が外部入力される基準
信号に対して所定位相差に制御した前記一方の第２の搬
送波と第１の変調波を比較して第１のＰＷＭ信号を出力
し、第２の比較手段は、搬送波選択手段が前記他方の第
２の搬送波を選択出力し、変調波選択手段が第２の変調
波を選択出力することによって、前記他方の第２の搬送
波と第２の変調波を比較して第２のＰＷＭ信号を出力
し、直列多重変換器を駆動することを特徴とする多重変
換器制御装置。
【請求項１０】請求項１から請求項９のいずれかにお
いて、並列多重変換器あるいは直列多重変換器を複数台
並列に接続した電力変換システムであって、前記複数台
の多重変換器のうち、マスターとする第１の搬送波発生
手段が発生する搬送波の上ピーク信号または下ピーク信
号を同期出力信号とし、前記同期出力信号を他のスレー
ブとする多重変換器の搬送波位相制御手段に同期入力信
号として直列あるいは並列に入力し、それぞれ互いに搬
送波のピーク点間で位相を制御した複数のＰＷＭ信号を
出力し、複数台の前記多重変換器を駆動することを特徴
とする多重変換器制御装置。