JPH10323055A - Power converter - Google Patents

Power converter

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JPH10323055A
JPH10323055A JP10118157A JP11815798A JPH10323055A JP H10323055 A JPH10323055 A JP H10323055A JP 10118157 A JP10118157 A JP 10118157A JP 11815798 A JP11815798 A JP 11815798A JP H10323055 A JPH10323055 A JP H10323055A
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JP
Japan
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pulse
output voltage
voltage
modulation
phase
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Application number
JP10118157A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Nakada
仲田  清
Tokunosuke Tanamachi
棚町  徳之助
Kiyoshi Nakamura
中村  清
Mutsuhiro Terunuma
照沼  睦弘
Masahito Suzuki
鈴木  優人
Yoshio Tsutsui
筒井  義雄
Eiichi Toyoda
豊田  瑛一
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To attain continuous and smooth control of an inverter output voltage, by computing the rising and falling and the timing of the rising and falling of pulses for the positive-side and negative-side switching elements of a power converter interchangeably. SOLUTION: A multiple pulse generating means 1 outputs a dipolar modulated waveform, or unipolar modulated waveform, or overmodulated waveform according to output voltage related information and shift control information. A one- pulse generating means 2 outputs (one pulse mode) a one-pulse waveform according to the output voltage related information. A shift controlling means 3 shifts each PWM mode continuously. Gate signals to be the outputs of the shift controlling means 3 are given to the switching elements in each-phase (U-phase, V- phase, W-phase) switching unit 7a, 7b, 7c through gate amplifiers, and on-off control is performed. Consequently, it becomes possible to adjust the output voltage of the inverter from zero to a maximum voltage continuously and smoothly.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は直流を交流または交
流を直流に変換する電力変換装置の改良に関し、特に、
電力変換装置の出力電圧の制御に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a power converter for converting direct current to alternating current or alternating current to direct current.
The present invention relates to control of an output voltage of a power converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】3レベルインバータは、直流電源電圧
(架線電圧)を直列接続されたコンデンサで2つの直流
電圧に分圧することにより、高電位,中間電位及び低電
位の3つの電圧レベルを作り、主回路スイッチング素子
のオン・オフ動作により、これら3レベルの電圧をイン
バータ出力端子に選択的に導出するものであり、次のよ
うな特徴を備えている。
2. Description of the Related Art A three-level inverter divides a DC power supply voltage (an overhead line voltage) into two DC voltages by a capacitor connected in series, thereby creating three voltage levels of a high potential, an intermediate potential and a low potential. These three levels of voltages are selectively derived to the inverter output terminal by the on / off operation of the main circuit switching element, and have the following features.

【0003】すなわち、出力電圧パルスのステップ数が
増加することにより、見かけ上のスイッチング周波数が
高められ、歪の少ない出力を得られる。素子に印加され
る電圧が2レベルに比べて約半減するため、比較的低耐
圧のスイッチング素子を使える。素子印加電圧の減少に
伴い、素子まわりの発生損失を低減できる等である。と
ころで、上記3レベルインバータの出力電圧パルスの発
生制御法として、以下のような方式がある。
That is, as the number of steps of the output voltage pulse increases, the apparent switching frequency is increased, and an output with less distortion can be obtained. Since the voltage applied to the element is reduced by about half compared to the two levels, a switching element having a relatively low withstand voltage can be used. For example, the loss generated around the element can be reduced as the voltage applied to the element decreases. Incidentally, there is the following method as a method of controlling the generation of the output voltage pulse of the three-level inverter.

【0004】(1)ニュー デベロップメンツ オブ
3 レベル ピーダブリュエム ストラテジーズ「New
Developments of 3−Level PWM Strategies」(EPE’
89Record,1989)の412頁、図1にはダイポー
ラ変調(出力電圧の半周期内にパルスをゼロ電圧を介し
て正負交互に出力することにより出力電圧を表現)と呼
ばれる変調方式,ユニポーラ変調(出力電圧の半周期中
に単一極性のパルスを出力することにより出力電圧を表
現)と呼ばれる変調方式及び上記ダイポーラ変調とユニ
ポーラ変調を1周期中に混在させる変調方式(以下、本
明細書では、部分ダイポーラ変調と称する)が提案され
ている。
(1) New Developments of
3rd Level Pied Brueem Strategies "New
Developments of 3-Level PWM Strategies "(EPE '
89 Record, 1989), page 412, FIG. 1 shows a modulation method called unipolar modulation (expressing the output voltage by alternately outputting pulses positive and negative through zero voltage within a half cycle of the output voltage), and unipolar modulation (output). A modulation method called an output voltage by outputting a pulse of a single polarity during a half cycle of the voltage, and a modulation method in which the dipolar modulation and the unipolar modulation are mixed in one cycle (hereinafter, in this specification, a partial (Referred to as dipolar modulation).

【0005】(2)ピーダブリュエム システム イン
パワー コンバーターズ:アン エクステンション
オブ ザ サブハーモニック メソッド「PWM Systems
in Power Converters:An Extension of the“Subharm
onic”method」(IEEETrasaction on Industrial Elector
onics and Control Instrumentation,Vol.IECI−
28,No.4,November 1981)の316頁、図2
(b)には出力電圧の半周期が複数の単一極性のパルス
で構成され、この中央部分からパルス間のスリットを埋
めるようにパルス数を減少させることにより出力電圧を
表現する変調方式(以下、本明細書では過変調と称す
る)が提案されている。
[0005] (2) PDB system in power converters: unextension
Of the subharmonic method "PWM Systems
in Power Converters: An Extension of the “Subharm
onic ”method” (IEEETrasaction on Industrial Elector
onics and Control Instrumentation, Vol.IECI-
28, No. 4, November 1981), page 316, FIG.
FIG. 3B shows a modulation method (hereinafter, referred to as a modulation method for expressing the output voltage by reducing the number of pulses so as to fill a slit between the pulses from the central portion, in which a half cycle of the output voltage is composed of a plurality of pulses of a single polarity. , Referred to herein as overmodulation).

【0006】(3)スタディ オブ 2 アンド 3
レベル プリカルキュレイティド モデュレーションズ
「Study of 2 and 3−Level Precalculated Modulati
ons」(EPE’91 Record,1991)の411
頁、図16には、0から100%まで出力電圧をカバー
するための出力電圧パルス発生制御方法が提案されてい
る。
(3) Study of 2 and 3
Level Precalculated Modulati "Study of 2 and 3-Level Precalculated Modulati
ons ”(EPE'91 Record, 1991)
FIG. 16 proposes an output voltage pulse generation control method for covering the output voltage from 0 to 100%.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、鉄道車両の
ような用途に3レベルインバータを用いる場合、広範囲
にわたる速度制御を実現するため、ゼロ電圧から電圧利
用率が100%に達する最大電圧(出力電圧の半周期内
に単一のパルスしか存在しない電圧領域であり、以下、
1パルスと呼ぶ)まで、インバータ出力電圧の基本波を
連続に、かつ、インバータ出力電圧の高調波をスムーズ
に制御できることが要求される。
When a three-level inverter is used for an application such as a railway vehicle, the maximum voltage (output voltage) at which the voltage utilization rate reaches 100% from zero voltage in order to realize speed control over a wide range. Is a voltage region in which only a single pulse exists within a half cycle of
(Referred to as one pulse), it is required that the fundamental wave of the inverter output voltage can be continuously controlled and the harmonics of the inverter output voltage can be smoothly controlled.

【0008】ところで、上記従来技術(1)は、ゼロを
含む微小電圧が制御可能なダイポーラ変調,中速領域
(中電圧)をカバーするユニポーラ変調手段、最大電圧
をカバーする1パルスまでを切換えているので、ゼロ電
圧から最大電圧を出力することができ、基本波の連続性
も保ちうるが、ユニポーラ変調と1パルスとの切換え時
に出力電圧の高調波が不連続になり、周波数の急激で大
きな変化による騒音が発生するという問題があった。
The prior art (1) switches between dipolar modulation capable of controlling a minute voltage including zero, unipolar modulation means covering a medium speed region (medium voltage), and one pulse covering a maximum voltage. Therefore, the maximum voltage can be output from the zero voltage, and the continuity of the fundamental wave can be maintained.However, when switching between unipolar modulation and one pulse, the harmonics of the output voltage become discontinuous, and the frequency sharply increases. There was a problem that noise was generated due to the change.

【0009】また、上記従来技術(2)に示された技術
では、ゼロ電圧から最大電圧を表現することができない
という問題があった。
[0009] Further, in the technique shown in the above-mentioned prior art (2), there is a problem that the maximum voltage cannot be expressed from the zero voltage.

【0010】ところで、上記従来技術(1)は、出力電
圧の基本波を連続制御させるため、基本波の位相及び電
圧に対応したパルスデータをメモリに記憶させ、このデ
ータに基づいて各変調に対応したパルス列を出力するも
のであるので制御が複雑である。さらに、上記従来技術
(3)は、ユニポーラ変調において、基本波の半周期に
存在するパルスの数を切換える変調方式であるので、制
御の複雑化を招くという問題がある。
In the prior art (1), in order to continuously control the fundamental wave of the output voltage, pulse data corresponding to the phase and voltage of the fundamental wave is stored in a memory, and based on the data, each modulation is performed. Since the pulse train is output, the control is complicated. Furthermore, the above-mentioned prior art (3) has a problem that in unipolar modulation, the modulation method switches the number of pulses existing in a half cycle of the fundamental wave, thereby complicating the control.

【0011】さらに、上記従来技術は、変調方式やパル
ス数を切換えるときに不快な不連続音が発生するという
問題があった。
Further, the above-mentioned prior art has a problem that an unpleasant discontinuous sound is generated when the modulation method and the number of pulses are switched.

【0012】本発明の目的は、3レベルインバータの出
力電圧をゼロから最大まで制御可能で、インバータ出力
電圧を連続かつスムーズに行える3レベルのパルス発生
制御を実現することにある。
An object of the present invention is to realize a three-level pulse generation control capable of controlling the output voltage of a three-level inverter from zero to a maximum and continuously and smoothly controlling the output voltage of the inverter.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数のスイ
ッチング素子を制御して直流より3レベルの電位を有す
る交流相電圧に変換する電力変換器であって、この電力
変換器の出力相電圧の基本波の半周期に正負のパルス列
と該パルス間に零電位を有するパルス列を前記電力変換
器の相に発生させるダイポーラ変調モードのパルス発生
手段を備えた電力変換装置において、前記パルス発生手
段は、マイクロコンピュータの処理により行い、第1の
割込処理で前記電力変換器における正側のスイッチング
素子のパルスの立上げのタイミングと負側のスイッチン
グ素子のパルスの立下げのタイミングを演算し、第2の
割込処理で前記電力変換器における正側のスイッチング
素子のパルスの立下げのタイミングと負側のスイッチン
グ素子のパルスの立上げのタイミングを演算し、これら
第1と第2の演算処理を交互に行わせるようにしたこと
より達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power converter for controlling a plurality of switching elements to convert a direct current into an alternating phase voltage having three levels of potentials. In a power conversion device comprising pulse generation means of a dipolar modulation mode for generating a positive / negative pulse train in a half cycle of the fundamental wave and a pulse train having a zero potential between the pulses in a phase of the power converter, the pulse generating means comprises: The first interrupt processing calculates the rising timing of the pulse of the positive switching element and the falling timing of the pulse of the negative switching element in the power converter in a first interrupt processing. In the interruption process of 2, the fall timing of the pulse of the positive switching element and the pulse of the negative switching element in the power converter are determined. It calculates the timing of raising is achieved than that which is adapted to perform these first and second arithmetic processing alternately.

【0014】上記パルス発生手段によれば、同一の演算
処理の中で正側と負側のスイッチング素子を立上げるパ
ルスパターンのラップがなくなり、特に低速時における
出力電圧を連続的にかつスムース制御できる。
According to the above-mentioned pulse generating means, there is no wrapping of the pulse pattern for raising the positive and negative switching elements in the same arithmetic processing, so that the output voltage can be continuously and smoothly controlled particularly at low speed. .

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の概要を表1及び図
1から図3を用いて説明した後、一実施例を図1及び図
4から図13を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an outline of the present invention will be described with reference to Table 1 and FIGS. 1 to 3, and an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 4 to 13. FIG.

【0016】3レベルインバータ(NPCインバータと
もいう)は、直流電源電圧(電気車の場合は架線電圧)
を直列接続されたコンデンサで2つの直流電圧に分圧す
ることにより、高電位,中間電位及び低電位の3つの電
圧レベルを作り、主回路スイッチング素子のオン・オフ
動作により、これら3レベルの電圧をインバータ出力端
子に選択的に導出するものである。
A three-level inverter (also called an NPC inverter) is a DC power supply voltage (an overhead wire voltage in the case of an electric vehicle).
Is divided into two DC voltages by a capacitor connected in series to create three voltage levels of a high potential, an intermediate potential and a low potential. These three levels of voltages are turned on and off by a main circuit switching element. It is selectively derived to the inverter output terminal.

【0017】この主回路構成の一例として、鉄道用電気
車に適用した場合の基本構成(3相の場合)を図1に示
す。
As an example of the main circuit configuration, FIG. 1 shows a basic configuration (in the case of three phases) when applied to a railway electric car.

【0018】図1において、4は直流電圧源である直流
架線(電車線)、50は直流リアクトル、51及び52
は直流電圧源4の電圧から中間電位点O(以下、中性点
と呼ぶ)を作り出すため分割配置したクランプコンデン
サである。7a,7b及び7cは自己消弧可能なスイッ
チング素子より構成され、このスイッチング素子に与え
るゲート信号に応じて高電位点電圧(P点電圧),中性
点電圧(O点電圧)及び低電位点電圧(N点電圧)を選
択的に出力するスイッチングユニットである。この例で
は、スイッチングユニット7aは70から73の自己消
弧可能なスイッチング素子(ここではIGBTとした
が、GTO,トランジスタ等でも良い)、74から77
の還流用整流素子、78及び79の補助整流素子より構
成する。また、負荷は誘導電動機6の場合を示した。ス
イッチングユニット7b及び7cも、7aと同様の構成
である。
In FIG. 1, reference numeral 4 denotes a DC overhead line (traffic line) which is a DC voltage source; 50, a DC reactor;
Is a clamp capacitor divided and arranged to generate an intermediate potential point O (hereinafter referred to as a neutral point) from the voltage of the DC voltage source 4. Reference numerals 7a, 7b and 7c each comprise a switching element capable of self-extinguishing, and a high-potential point voltage (P-point voltage), a neutral point voltage (O-point voltage) and a low-potential point according to a gate signal applied to the switching element. A switching unit that selectively outputs a voltage (N-point voltage). In this example, the switching unit 7a includes 70 to 73 self-extinguishing switching elements (here, IGBTs, but GTOs, transistors, or the like), and 74 to 77.
And the auxiliary rectifying elements 78 and 79. Also, the load is shown for the case of the induction motor 6. The switching units 7b and 7c have the same configuration as the switching unit 7a.

【0019】ここではまず、U相のスイッチングユニッ
ト7aを例にとり、その基本的な動作を表1を用いて説
明する。
First, the basic operation of the U-phase switching unit 7a will be described with reference to Table 1 by way of example.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】なお、以下では、クランプコンデンサ51
および52の電圧vcp,vcnは完全平滑でEd/2に分
圧された直流電圧とし、中性点(0点)は仮想的に接地
されているものとする。また、ことわりのない限り、出
力電圧はインバータ出力相電圧を指すものとする。
In the following, the clamp capacitor 51 will be described.
And the voltages vcp and vcn of 52 are perfectly smoothed DC voltages divided to Ed / 2, and the neutral point (point 0) is virtually grounded. Unless otherwise noted, the output voltage indicates the inverter output phase voltage.

【0022】スイッチングユニット7aを構成するスイ
ッチング素子70から73は、表1に示すように3通り
の導通パターンに従いオン・オフ動作する。すなわち、
直流側のP点電位を出力する出力モードPでは、70,
71がオン,72,73がオフで、出力電圧はEd/2
となり、中性点電位を出力する出力モードOでは、7
1,72がオン,70,73がオフで、出力電圧として
ゼロ電位が出力され、N点電位を出力する出力モードN
では、70,71がオフ,72,73がオンで、出力電
圧は−Ed/2となる。
The switching elements 70 to 73 constituting the switching unit 7a are turned on and off according to three types of conduction patterns as shown in Table 1. That is,
In the output mode P that outputs the P-point potential on the DC side, 70,
71 is on, 72 and 73 are off, and the output voltage is Ed / 2
In the output mode O for outputting the neutral point potential, 7
An output mode N in which 1, 72 are on, 70, 73 are off, a zero potential is output as an output voltage, and an N-point potential is output.
In this case, 70 and 71 are off, 72 and 73 are on, and the output voltage is -Ed / 2.

【0023】表1中に各出力モードにおける主回路1相
分(スイッチングユニットとクランプコンデンサ)の等
価回路を示した。スイッチングユニットは、等価的に3
方向の切換えスイッチと見なせる。ここで、素子の導通
状態を1,0の2値で表わすスイッチング関数Sp,S
nを用いると、 出力モードPのとき Sp=1,Sn=0 出力モードOのとき Sp=0,Sn=0 出力モードNのとき Sp=0,Sn=1 と表現できる。このとき、スイッチング関数Sp,Sn
と、スイッチング素子70,71,72,73に与える
ゲート信号Gpu,Gpx,Gnx,Gnu(オフ信号を0,オ
ン信号を1とする)の関係は、次式で表せる。
Table 1 shows an equivalent circuit of one phase of the main circuit (switching unit and clamp capacitor) in each output mode. The switching unit is equivalent to 3
It can be considered as a direction change switch. Here, switching functions Sp, S representing the conduction state of the element by two values of 1, 0
If n is used, it can be expressed as Sp = 1, Sn = 0 in the output mode P, Sp = 0, Sn = 0 in the output mode O, Sp = 0, Sn = 1 in the output mode N. At this time, the switching functions Sp, Sn
And the gate signals Gpu, Gpx, Gnx, Gnu (the off signal is 0 and the on signal is 1) given to the switching elements 70, 71, 72, 73 can be expressed by the following equation.

【0024】[0024]

【数1】 (Equation 1)

【0025】従って、各相毎に2つのスイッチング関数
Sp,Snを用意することにより、スイッチング素子の
導通状態を決定することができる。このスイッチング関
数Sp,Snは、パルス幅変調(PWM)制御により、
出力電圧euが正弦波状になるように決定される。
Therefore, by preparing two switching functions Sp and Sn for each phase, the conduction state of the switching element can be determined. The switching functions Sp and Sn are determined by pulse width modulation (PWM) control.
The output voltage eu is determined to be sinusoidal.

【0026】なお、3レベルインバータの主回路の詳細
は、特開昭51−47848 号公報,特開昭56−74088 号公報
などに記載されている。
The details of the main circuit of the three-level inverter are described in JP-A-51-47848 and JP-A-56-74088.

【0027】ところで、電気車のように限られた電源電
圧で、可変電圧可変周波数(VVVF)領域から定電圧可変
周波数(CVVF)領域に亘る広範囲の速度制御を行う
場合、図2の実線で示すような出力電圧特性が要求され
る。すなわち、低速度領域ではインバータ周波数にほぼ
比例して出力電圧を調整(この領域をVVVF制御領域
と呼ぶ)することにより、電動機内の磁束をほぼ一定に
保ち、所定のトルクを確保し、また、高速度領域ではイ
ンバータの最大出力電圧を維持したまま引き続きインバ
ータ周波数を上昇(この領域をCVVF制御領域と呼
ぶ)させることにより、限られた電圧で電圧利用率を最
大として高速運転を実現するものである。しかしなが
ら、従来から知られているユニポーラ変調方式では、イ
ンバータ周波数が低く、微小な出力電圧の制御が要求さ
れる領域(VVVF制御領域の起点付近)では、スイッ
チング素子の最小オン時間によって定まる最小出力パル
ス幅よりも小さな電圧パルスを実現することができず、
図2の破線で示すように、指令より大きな電圧を出力し
てしまうことになる。
When a wide range of speed control from a variable voltage variable frequency (VVVF) region to a constant voltage variable frequency (CVVF) region is performed with a limited power supply voltage as in an electric car, a solid line in FIG. 2 is used. Such output voltage characteristics are required. That is, in the low-speed region, the output voltage is adjusted substantially in proportion to the inverter frequency (this region is referred to as a VVVF control region), whereby the magnetic flux in the motor is maintained substantially constant, a predetermined torque is secured, and In the high speed region, the inverter frequency is continuously increased while maintaining the maximum output voltage of the inverter (this region is referred to as a CVVF control region), thereby realizing high speed operation by maximizing the voltage utilization rate with a limited voltage. is there. However, in a conventionally known unipolar modulation method, in a region where the inverter frequency is low and a minute output voltage control is required (near the starting point of the VVVF control region), the minimum output pulse determined by the minimum on-time of the switching element. Voltage pulses smaller than the width cannot be realized,
As shown by the broken line in FIG. 2, a voltage higher than the command is output.

【0028】例えば、インバータ出力電圧の電圧パルス
が全てスイッチング素子の最小オン時間Tonにより定
まる最小パルス幅である場合を考えると、このときの出
力電圧実効値Eは
For example, assuming that all the voltage pulses of the inverter output voltage have the minimum pulse width determined by the minimum on-time Ton of the switching element, the output voltage effective value E at this time is

【0029】[0029]

【数2】 E≒2FcTonEmax ここに、Fc:キャリア周波数 …(数2) で与えられ、これよりも小さな電圧は制御できない。こ
こで、Emax は180゜通流の方形波電圧の実効値
であり、
E ≒ 2FcTonEmax Here, Fc: carrier frequency (Equation 2), and a voltage smaller than this cannot be controlled. Here, Emax is the effective value of the 180 ° conduction square wave voltage,

【0030】[0030]

【数3】 (Equation 3)

【0031】で与えられ、3レベルインバータの最大出
力電圧もほぼこのEmax に一致する。上記(数2)によ
れば、Fc=500kHz,Ton=100μsのとき、
E=0.1Emaxであり、この場合、最大出力電圧Emax
の10%以下の電圧は制御できないことになる。そのた
め、ユニポーラ変調だけでは制御可能な出力電圧の下限
値が制限され、連続的な電圧制御が困難であるという問
題があった。
The maximum output voltage of the three-level inverter also substantially matches this Emax. According to the above (Equation 2), when Fc = 500 kHz and Ton = 100 μs,
E = 0.1Emax, in which case the maximum output voltage Emax
Voltage of 10% or less cannot be controlled. Therefore, there is a problem that the lower limit of the controllable output voltage is limited only by the unipolar modulation, and it is difficult to continuously control the voltage.

【0032】これを解決するためにはダイポーラ変調
(ダイポーラモード)が有効であるが、従来技術では、
このダイポーラ変調からユニポーラ変調(ユニポーラモ
ード)に移行する際に注意が必要であった。
In order to solve this problem, dipolar modulation (dipolar mode) is effective.
Care must be taken when shifting from dipolar modulation to unipolar modulation (unipolar mode).

【0033】一方、ユニポーラ変調で出力し得る最大電
圧Eは、理想的な正弦波変調の限界点(変調率A=1)
On the other hand, the maximum voltage E that can be output by unipolar modulation is the limit point of ideal sine wave modulation (modulation rate A = 1).
so

【0034】[0034]

【数4】 E=(π/4)Emax≒0.785Emax …(数4) であり、スイッチング素子の最小オフ時間Toffを考慮
した場合には、
E = (π / 4) Emax ≒ 0.785Emax (Equation 4) In consideration of the minimum off time Toff of the switching element,

【0035】[0035]

【数5】 E≒(π/4)(1−FcToff)Emax ここに、Fc:キャリア周波数 …(数5) となる。例えば、Fc=500Hz,Toff=200
μsのとき、E=0.707Emax であり、この場合に
は、最大出力電圧Emax の約70%までしかカバーでき
ないことになる。この時、1パルスモードのパルス幅を
調整できないとすると、基本波が不連続となり、また、
1パルスモードのパルス幅が調整可能とすると、パルス
の幅を小さくして連続性を保とうとするため、今度は、
高調波の連続性が失われてしまう。
E ≒ (π / 4) (1-FcToff) Emax where Fc: carrier frequency (Equation 5). For example, Fc = 500 Hz, Toff = 200
In μs, E = 0.707Emax, and in this case, it is possible to cover only about 70% of the maximum output voltage Emax. At this time, if the pulse width in the one-pulse mode cannot be adjusted, the fundamental wave becomes discontinuous, and
If the pulse width of the one-pulse mode is adjustable, the pulse width is reduced to maintain continuity.
Harmonic continuity is lost.

【0036】この電圧範囲をカバーする変調方式は種々
考えられるが、パルス発生制御の容易さ,ユニポーラ変
調との整合性,出力電圧に含まれる高調波の連続性等の
観点から過変調(過変調モード)が最も効果的であると
いえる。過変調領域では、出力電圧半周期の電圧パルス
列の中央部分(基本波瞬時値のピーク付近)におけるパ
ルス間の狭幅スリットを徐々に埋めることにより、出力
電圧を1パルス付近まで拡大することを可能としてい
る。
There are various modulation schemes that cover this voltage range. However, overmodulation (overmodulation) is considered from the viewpoint of easiness of pulse generation control, consistency with unipolar modulation, continuity of harmonics included in the output voltage, and the like. Mode) is the most effective. In the overmodulation area, the output voltage can be expanded to about one pulse by gradually filling the narrow slit between pulses in the center part (near the peak of the fundamental instantaneous value) of the voltage pulse train of a half cycle of the output voltage. And

【0037】過変調制御の極限、すなわち、変調率が極
めて大きい領域では、出力電圧の半周期に1つのパルス
しか存在しない、いわゆる1パルスモードに移行し、こ
のときの出力電圧はほぼEmax に達する。しかしなが
ら、このままでは過変調から1パルス、あるいは1パル
スから過変調への移行タイミングは、変調率やキャリア
周波数に依存するため、このタイミングを任意に設定で
きず、この間にヒステリシスを設けると、基本波電圧の
連続性が損なわれる。
In the limit of overmodulation control, that is, in a region where the modulation rate is extremely large, the operation shifts to a so-called one-pulse mode in which only one pulse exists in a half cycle of the output voltage, and the output voltage at this time almost reaches Emax. . However, as it is, the transition timing from overmodulation to one pulse or from one pulse to overmodulation depends on the modulation rate and the carrier frequency, so that this timing cannot be set arbitrarily. Voltage continuity is lost.

【0038】そこで、過変調制御から、過変調の延長で
はないパルス幅制御(つまり、変調率を無限大としない
1パルスモードの作りかた)による電圧制御が可能な1
パルス制御に移行させる。これにより、過変調と1パル
ス制御の間で、所定のタイミングでの移行を可能とし、
基本波電圧の連続的な移行が実現される。
Therefore, from the overmodulation control, it is possible to control the voltage by the pulse width control which is not the extension of the overmodulation (that is, the one pulse mode which does not make the modulation rate infinite).
Shift to pulse control. This enables a transition at a predetermined timing between overmodulation and one-pulse control,
A continuous transition of the fundamental voltage is realized.

【0039】これら一連の移行制御を連続的に行うこと
により、要求される出力電圧に対応したパルスモードを
選択しながら、ゼロ電圧から最大電圧まで連続的にしか
も高精度で安定した出力電圧を得る。
By continuously performing these series of transition controls, a stable and accurate output voltage is obtained from zero voltage to the maximum voltage continuously while selecting a pulse mode corresponding to the required output voltage. .

【0040】すなわち、図2に示すように、誘導電動機
6を図示のようにV/F=一定で制御すると、起動時か
らF1までダイポーラ変調を用い、インバータ周波数が
F1に達した時点でユニポーラ変調領域に移行し、F2
で過変調領域、さらにF3で1パルス領域に順次移行さ
せる。
That is, as shown in FIG. 2, when the induction motor 6 is controlled with V / F = constant as shown, dipolar modulation is used from the start-up to F1, and when the inverter frequency reaches F1, unipolar modulation is performed. Move to the area, F2
To sequentially shift to an overmodulation area, and further to F1 to a one-pulse area.

【0041】以上の考えを、統一した電圧指令に基づい
て実現を可能とした変調波の一例を図3に示す。
FIG. 3 shows an example of a modulated wave capable of realizing the above idea based on a unified voltage command.

【0042】出力電圧の基本波成分に比例した基本変調
波aは、上位の電流制御手段からのインバータ周波数指
令Fi*と出力電圧指令E*に基づいて、次式より作成
する。
The basic modulated wave a proportional to the fundamental wave component of the output voltage is created from the following equation based on the inverter frequency command Fi * and the output voltage command E * from the higher-level current control means.

【0043】[0043]

【数6】 a=Asinθ ここに、A:変調率,t:時間,θ:位相(=2πFi*t) …(数6) ここで、正弦波変調領域における変調率A(0≦A≦1)
は次式で与えられる。
Where: A: modulation rate, t: time, θ: phase (= 2πFi * t) (6) where modulation rate A (0 ≦ A ≦ 1) in the sine wave modulation area. )
Is given by the following equation.

【0044】[0044]

【数7】 (Equation 7)

【0045】この基本変調波aは、ダイポーラ変調,ユ
ニポーラ変調とも全く同一であり、過変調では後で説明
するように変調率Aの算出方法が異なる以外は、やはり
同じである。
The basic modulation wave a is exactly the same for both dipolar modulation and unipolar modulation, and is the same for overmodulation except that the method of calculating the modulation factor A is different as described later.

【0046】ダイポーラ変調とユニポーラ変調の間を連
続的に移行できるようにするため、ここでは、次式に示
す正負バイアス変調波abp,abnを設ける。
In order to enable continuous transition between dipolar modulation and unipolar modulation, positive and negative bias modulation waves abp and abn represented by the following equations are provided here.

【0047】[0047]

【数8】 (Equation 8)

【0048】ダイポーラ変調制御では、上記abp,abn
がそのまま正側変調波apと負側変調波anとなる。
In the dipolar modulation control, the above abp, abn
Become the positive-side modulated wave ap and the negative-side modulated wave an as they are.

【0049】[0049]

【数9】 (Equation 9)

【0050】なお、ここではスイッチング関数Sp,S
nの作成を簡便化するため、ap,anとも正となるよ
うに設定している。最終的に、出力電圧のパルス幅は、
ap,anの大きさに比例して設定され、ダイポーラ変
調の場合には、正負パルスをほぼ180゜ずつずらして
制御する。
Here, the switching functions Sp, S
In order to simplify the creation of n, both ap and an are set to be positive. Finally, the pulse width of the output voltage is
It is set in proportion to the magnitudes of ap and an. In the case of dipolar modulation, the positive and negative pulses are controlled by being shifted by approximately 180 °.

【0051】ユニポーラ変調では、正負変調波ap,a
nは
In the unipolar modulation, the positive and negative modulated waves ap, a
n is

【0052】[0052]

【数10】 (Equation 10)

【0053】[0053]

【数11】 [Equation 11]

【0054】で与えられる。Is given by

【0055】スイッチング素子の最小オフ時間が無視で
きるほど小さい場合には、ap,anの瞬時値が1以上
のとき最大のパルスを出力する(後述の過変調)。
If the minimum off time of the switching element is so small that it can be ignored, the maximum pulse is output when the instantaneous values of ap and an are 1 or more (overmodulation described later).

【0056】ここで、バイアスBの設定は移行制御にお
いて極めて重要であることがわかる。Bの値によりダイ
ポーラ変調領域とユニポーラ変調領域との移行制御が実
現され、 (a)A/2≦B<0.5のとき ダイポーラ変調 (b)B=0 のとき ユニポーラ変調 となる。
Here, it is understood that the setting of the bias B is extremely important in the transition control. Transition control between the dipolar modulation region and the unipolar modulation region is realized by the value of B. (a) When A / 2 ≦ B <0.5 Dipolar modulation (b) When B = 0, unipolar modulation is performed.

【0057】一方、過変調制御では、変調率Aを1以上
まで高め、出力電圧の半周期の中央部分のパルス間のス
リット(ゼロ電圧出力期間)を抑制して、出力電圧を向
上させる。
On the other hand, in the overmodulation control, the modulation rate A is increased to 1 or more, the slit between the pulses in the center part of the half cycle of the output voltage (zero voltage output period) is suppressed, and the output voltage is improved.

【0058】さらに電圧指令を高めた場合には、過変調
モードから1パルスモードに移行する。この動作につい
ては、以下の実施例の中で説明する。
When the voltage command is further increased, the mode shifts from the overmodulation mode to the one-pulse mode. This operation will be described in the following embodiment.

【0059】このように、ダイポーラ変調,ユニポーラ
変調及び過変調を統一した電圧指令に基づいて実現し、
最大出力となる1パルスまでの連続移行制御が可能とな
る。以下、上記考え方を実現する一実施例の構成を説明
する。
Thus, dipolar modulation, unipolar modulation and overmodulation are realized based on a unified voltage command.
Continuous transition control up to one pulse which is the maximum output is possible. Hereinafter, a configuration of an embodiment that realizes the above concept will be described.

【0060】図1は、前述のスイッチングユニットを制
御して、3レベルの電位を有する交流電圧を出力するパ
ルス幅変調装置の例である。
FIG. 1 shows an example of a pulse width modulator for controlling the above-mentioned switching unit and outputting an AC voltage having three levels of potential.

【0061】図1において、1は出力電圧関連情報及び
移行制御情報に従ってダイポーラ変調波形、あるいはユ
ニポーラ変調波形、あるいは過変調波形を出力する多パ
ルス発生手段、2は出力電圧関連情報に従って1パルス
波形を出力(1パルスモード)する1パルス発生手段、3
は各PWMモードを連続的に移行させる移行制御手段で
ある。移行制御手段3の出力であるゲート信号は、図示
しないゲートアンプを介して各相のスイッチングユニッ
ト内のスイッチング素子に与えられ、オン・オフ制御さ
れる。これら多パルス発生手段1,1パルス発生手段
2、及び移行制御手段3から構成されるパルス幅変調手
段が本発明の特徴部分である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a multi-pulse generating means for outputting a dipolar modulation waveform, a unipolar modulation waveform, or an overmodulation waveform in accordance with output voltage-related information and transition control information, and 2 denotes a one-pulse waveform in accordance with output voltage-related information. 1-pulse generating means for output (1-pulse mode), 3
Is a transition control means for continuously transiting each PWM mode. A gate signal, which is an output of the transition control means 3, is supplied to a switching element in a switching unit of each phase via a gate amplifier (not shown) to be turned on / off. The pulse width modulating means composed of the multi-pulse generating means 1, the one-pulse generating means 2, and the transition control means 3 is a feature of the present invention.

【0062】なお、この例では、パルス幅変調手段に取
り込まれる出力電圧関連情報は、上位の電流制御手段8
から与えられる。この電流制御手段8は、電流指令から
電流調節手段81によって誘導電動機6のすべり周波数
指令Fs*を作成(電流指令値と実電動機電流との偏差
による)し、誘導電動機6に取り付けられた回転周波数
検出手段61によって検出された誘導電動機の回転周波
数Frと前記Fs*とを加えてインバータ周波数指令F
i*を作成する。
In this example, the output voltage-related information taken into the pulse width modulation means is based on the higher-order current control means 8.
Given by The current control means 8 creates a slip frequency command Fs * of the induction motor 6 from the current command by the current adjusting means 81 (based on the deviation between the current command value and the actual motor current), and sets the rotation frequency attached to the induction motor 6. The rotation frequency Fr of the induction motor detected by the detection means 61 and the above-mentioned Fs * are added to the inverter frequency command F.
Create i *.

【0063】さらに、このFi*と3レベルインバータ
の直流電圧Ed(PN間電圧で、クランプコンデンサ電
圧の和vcp+vcnに等しい)に基づいて、出力電圧設定
手段82は出力電圧指令E*を作成する。
Further, based on this Fi * and the DC voltage Ed of the three-level inverter (the voltage between PNs, which is equal to the sum of the clamp capacitor voltages vcp + vcn), the output voltage setting means 82 creates an output voltage command E *.

【0064】この出力電圧設定手段82は、Edが低い
場合(Ed=Ed1)には傾きを大きく、Edが高い場合
(Ed=Ed3)には傾きを小さく設定し、常に出力電圧
が要求通りとなるようにして、図2に示した出力電圧特
性を実現するものである。これら電流制御手段は、出力
電圧の瞬時値を出力するものであっても良い。
The output voltage setting means 82 sets the slope to be large when Ed is low (Ed = Ed1), and to be small when Ed is high (Ed = Ed3). Thus, the output voltage characteristics shown in FIG. 2 are realized. These current control means may output an instantaneous value of the output voltage.

【0065】上記パルス幅変調手段の構成と動作につい
て、図4から図11を用いて詳細に説明する。
The configuration and operation of the pulse width modulation means will be described in detail with reference to FIGS.

【0066】図4にパルス幅変調手段の全体構成例を示
す。ここで、多パルス発生手段1は、基本変調波発生手
段11,バイアス重畳手段12,正負分配手段13,基
準信号発生手段14、及びパルス発生手段15から構成
される。
FIG. 4 shows an example of the overall configuration of the pulse width modulation means. Here, the multi-pulse generating means 1 includes a basic modulated wave generating means 11, a bias superimposing means 12, a positive / negative distribution means 13, a reference signal generating means 14, and a pulse generating means 15.

【0067】基本変調波発生手段11は、出力電圧関連
情報として受け取ったインバータ周波数指令Fi*を位
相演算手段112によって時間積分することにより位相
θを求め、このθにおける正弦値sinθ を求める。一
方、出力電圧関連情報の1つである電圧指令E*から振
幅設定手段111により基本変調波の振幅A(変調率)
を演算出力し、1/2したのちsinθ と掛け合わせて振
幅が1/2の瞬時の基本変調波a/2を作成して出力す
る。バイアス重畳手段12は、このa/2に移行制御手
段3の多パルス移行制御手段31からのバイアスBを加
算及び減算し、2本の正負バイアス変調波abp及びabn
を作成して出力する。
The fundamental modulation wave generating means 11 obtains the phase θ by time-integrating the inverter frequency command Fi * received as the output voltage related information by the phase calculating means 112, and obtains the sine value sin θ at this θ. On the other hand, from the voltage command E *, which is one of the output voltage related information, the amplitude A of the basic modulated wave (modulation rate) by the amplitude setting means 111.
Is calculated, and after being halved, multiplied by sin θ to create and output an instantaneous basic modulated wave a / 2 having an amplitude of 2. The bias superimposing means 12 adds and subtracts the bias B from the multi-pulse transition control means 31 of the transition control means 3 to this a / 2, and performs two positive and negative bias modulation waves abp and abn.
And output.

【0068】ここで、ダイポーラ変調とユニポーラ変調
との間の連続的移行はバイアスBの設定による。図5
に、このバイアスBを設定することにより行うダイポー
ラ/ユニポーラ移行制御手段311の構成例を示す。ダ
イポーラ/ユニポーラ移行制御手段311は、出力電圧
指令E*を311aで4/π倍することにより変調率A
を求め、バイアス発生手段311bでこの変調率Aに応
じたバイアスBを決定する。すなわち、変調率Aが小さ
く微小な出力電圧が要求されるところではB=Bo(た
だし、Bo≧A/2)に設定し、A=A1に達したとこ
ろでB=0とする。A=A1のときの出力電圧が式(数
2)に示される電圧よりも大きくなるようにA1をあら
かじめ決めておけば、ゼロを含む微小電圧からの電圧制
御が可能となる。
Here, the continuous transition between the dipolar modulation and the unipolar modulation depends on the setting of the bias B. FIG.
An example of the configuration of the dipolar / unipolar transition control means 311 performed by setting the bias B is shown in FIG. The dipolar / unipolar transition control means 311 multiplies the output voltage command E * by 4 / π by 311a to obtain the modulation rate A.
, And the bias generation means 311b determines the bias B according to the modulation rate A. That is, B = Bo (where Bo ≧ A / 2) when the modulation factor A is small and a minute output voltage is required, and B = 0 when A = A1. If A1 is determined in advance so that the output voltage at the time of A = A1 is higher than the voltage shown in the equation (Equation 2), voltage control from a minute voltage including zero can be performed.

【0069】さらに、上記正負バイアス変調波abp,a
bnを、正負分配手段13によって、abp,abnのうち正
の部分はapに、abp,abnのうち負の部分はanに分
配・合成することにより、ダイポーラ変調からユニポー
ラ変調にかけての出力電圧基本波成分の連続性を維持し
た正負変調波ap,anが作成される。
Further, the positive and negative bias modulation waves abp, abp
The positive and negative distribution means 13 distributes and combines the positive part of abp and abn into ap and the negative part of abp and abn into an, so that the output voltage fundamental wave from dipolar modulation to unipolar modulation is obtained. Positive / negative modulated waves ap and an that maintain the continuity of the components are created.

【0070】この正負変調波ap,anに基づいて、パ
ルス発生手段15は、パルス発生周期が2Toのスイッ
チング関数Sp,Snを生成する。基準信号発生手段1
4が、スイッチング周波数指令Fsw*に従い、パルス発
生周期Toを定める。ここで、Fsw*とToの関係は次
式で表せる。
On the basis of the positive and negative modulated waves ap and an, the pulse generator 15 generates switching functions Sp and Sn whose pulse generation period is 2To. Reference signal generating means 1
4 determines the pulse generation period To according to the switching frequency command Fsw *. Here, the relationship between Fsw * and To can be expressed by the following equation.

【0071】[0071]

【数12】 To=1/(2Fsw*) …(数12) パルス発生手段15のパルス発生動作を図6を用いて説
明する。
(Equation 12) To = 1 / (2Fsw *) (Equation 12) The pulse generation operation of the pulse generation means 15 will be described with reference to FIG.

【0072】図6において、パルスタイミング設定手段
151は、ap,an,aoff ,To(an,aoff に
ついては後述する)に基づいて、Spの立上がりタイミ
ングTpup、及びSnの立下がりタイミングTndnを次式
より求める(処理1)。
In FIG. 6, the pulse timing setting means 151 calculates the rising timing Tpup of Sp and the falling timing Tndn of Sn based on ap, an, aoff, and To (an and aoff will be described later) according to the following equation. (Process 1).

【0073】[0073]

【数13】 (Equation 13)

【0074】[0074]

【数14】 [Equation 14]

【0075】次の周期では、Spの立下がりのタイミン
グTpdn 及びSnの立上がりのタイミングTnup を処理
1と同様に求める(処理2)。
In the next cycle, the falling timing Tpdn of Sp and the rising timing Tnup of Sn are determined in the same manner as in the processing 1 (processing 2).

【0076】[0076]

【数15】 (Equation 15)

【0077】[0077]

【数16】 (Equation 16)

【0078】上記の処理1と処理2を交互に行うことに
より、スイッチング関数Sp,Snが作成される。
The switching functions Sp and Sn are created by alternately performing the processing 1 and the processing 2 described above.

【0079】ここで、aon,aoff は、スイッチング素
子の最小オン時間Ton及び最小オフ時間Toffから定ま
る値であり、
Here, aon and aoff are values determined from the minimum on-time Ton and the minimum off-time Toff of the switching element.

【0080】[0080]

【数17】 [Equation 17]

【0081】で与えられる。すなわち、図7(Spの
例)に示すように、オンパルス幅Twon、及びオフパル
ス幅Twoffは
Is given by That is, as shown in FIG. 7 (example of Sp), the ON pulse width Twon and the OFF pulse width Twoff are

【0082】[0082]

【数18】 (Equation 18)

【0083】となり、図8の破線で示す特性を持つ。こ
こで、オンパルス幅Twon がスイッチング素子によって
定められた最小オン時間Ton以下とならないように、ま
た、オフパルス幅Twoffがスイッチング素子によって定
められた最小オフ時間Toff 以下とならないように、図
8の実線で示す特性とする。これを実現するため、図6
のパルスタイミング設定手段151の機能を付加した。
これによって発生する出力電圧基本波成分の不連続は極
めて小さいため、無視しても差し支えない。
And has the characteristic indicated by the broken line in FIG. Here, the solid line in FIG. 8 is used so that the on-pulse width Twon does not become shorter than the minimum on-time Ton determined by the switching element, and the off-pulse width Twoff does not become shorter than the minimum off-time Toff determined by the switching element. The characteristics shown below. To achieve this, FIG.
The function of the pulse timing setting means 151 is added.
Since the discontinuity of the output voltage fundamental wave component generated thereby is extremely small, it can be ignored.

【0084】なお、aoff は出力電圧基本波成分の不連
続が無視できる範囲内においては可変可能であり、ユニ
ポーラ変調から過変調への移行タイミングとして、ユニ
ポーラ/過変調移行制御手段312から与えている。も
し、aoff を一定に設定した場合には、パルス発生をよ
り簡略化できる。
Note that aoff can be varied within a range where the discontinuity of the output voltage fundamental wave component can be neglected, and is given from the unipolar / overmodulation transition control means 312 as the transition timing from unipolar modulation to overmodulation. . If aoff is set to be constant, pulse generation can be further simplified.

【0085】すなわち、パルスタイミング設定手段15
1が自動的にユニポーラから過変調に移行させるのでa
off を出力するユニポーラ/過変調移行制御手段312
を設ける必要がない。
That is, the pulse timing setting means 15
1 automatically shifts from unipolar to overmodulation.
Unipolar / overmodulation transition control means 312 that outputs off
There is no need to provide

【0086】スイッチング関数発生手段152は、周期
Toの基準信号を発生し、これに同期して上記Tpup,
TndnまたはTpdn,Tnupを基に、Sp,Snをセット
する。過変調時のスイッチング関数の一例を図9に示
す。apの瞬時値Apがaoffを越えるとスイッチン
グ関数Spのパルス間のスリット(図9(c)のハッチ
ング部分)を埋める。この埋められたスリット幅はスイ
ッチング素子の最小オフ時間Toff よりも小さく、
1〜2個程度ずつ徐々になくなるため、出力電圧の基本
波にはほとんど影響を与えない。
The switching function generating means 152 generates a reference signal having a period To, and synchronizes with the above-mentioned Tpup,
Sp and Sn are set based on Tndn or Tpdn and Tnup. FIG. 9 shows an example of a switching function at the time of overmodulation. When the instantaneous value Ap of ap exceeds aoff, the slit between the pulses of the switching function Sp (the hatched portion in FIG. 9C) is filled. This filled slit width is smaller than the minimum off time Toff of the switching element,
Since it gradually disappears by about one or two pieces, it hardly affects the fundamental wave of the output voltage.

【0087】パルスタイミング設定手段151をソフト
ウェアで実現する場合のフローチャートを図10に示
す。
FIG. 10 shows a flowchart when the pulse timing setting means 151 is realized by software.

【0088】ところで、過変調制御では、出力電圧半周
期の中央部分のパルス間のスリットを埋めることにより
最大電圧状態を維持し、変調波のゼロクロス近傍のみで
PWM制御を行っている。そのため、この領域では変調率
Aと実際に出力される出力電圧が非線形となり、変調率
Aを直線的に増加させても、出力電圧はこれに追従して
直線的に増加しない。
By the way, in the overmodulation control, the maximum voltage state is maintained by filling the slit between the pulses in the central part of the half cycle of the output voltage, and only in the vicinity of the zero cross of the modulated wave.
Performs PWM control. Therefore, in this region, the modulation factor A and the actually output voltage become non-linear, and even if the modulation factor A is linearly increased, the output voltage does not linearly increase in accordance with this.

【0089】そこで、変調率Aの設定を非線形化するこ
とにより、過変調時の出力電圧の線形化を図る。すなわ
ち、PWM制御部分でのスイッチング周波数が十分に高
いものとすれば、出力電圧の基本波実効値Eと変調率A
の関係は次式で表せる。
Therefore, the output voltage at the time of overmodulation is linearized by making the setting of the modulation factor A non-linear. That is, if the switching frequency in the PWM control part is sufficiently high, the fundamental wave effective value E of the output voltage and the modulation factor A
Can be expressed by the following equation.

【0090】[0090]

【数19】 [Equation 19]

【0091】従って、上式の関係からあらかじめE*と
Aの関係を算出しておき、図11に示す振幅設定手段1
11を構成することにより、出力電圧をE*に対して直
線的に調整できる。その結果、特に1パルスに近い高電
圧域での電圧制御性を向上できる。
Therefore, the relationship between E * and A is calculated in advance from the relationship of the above equation, and the amplitude setting means 1 shown in FIG.
By configuring 11, the output voltage can be linearly adjusted with respect to E *. As a result, it is possible to improve the voltage controllability particularly in a high voltage region close to one pulse.

【0092】さらに電圧指令を高めた場合には、移行制
御手段3の切換えスイッチ32の働きにより、過変調モ
ードから1パルスモードに移行する。切換えスイッチ3
2は、多パルス移行制御手段31の出力の1つであるS
PMが SPM=0のとき 多パルス側 SPM=1のとき 1パルス側 に切換えられる。図12に、1パルス/多パルス切換え
制御手段313の一例を示す。この例では、電圧指令E
*がE1Pを越えたとき多パルスモードから1パルスモー
ドへ移行させ、E*がEMPより小さくなったとき1パル
スモードから多パルスモードへ移行させるようにヒステ
リシスを設けている。これにより、不用意なPWMモー
ドの移行を抑制し、過渡変動の少ない安定した出力電圧
が得られるようにしている。
When the voltage command is further increased, the mode is switched from the overmodulation mode to the one-pulse mode by the operation of the changeover switch 32 of the transition control means 3. Changeover switch 3
2 is one of the outputs of the multi-pulse shift control means 31
When PM is SPM = 0, multi-pulse side When SPM = 1, it is switched to one pulse side. FIG. 12 shows an example of the one-pulse / multi-pulse switching control means 313. In this example, the voltage command E
A hysteresis is provided so that when * exceeds E1P, the mode shifts from the multi-pulse mode to the one-pulse mode, and when E * becomes smaller than EMP, the mode shifts from the one-pulse mode to the multi-pulse mode. As a result, careless transition of the PWM mode is suppressed, and a stable output voltage with less transient fluctuation is obtained.

【0093】1パルス発生手段2は、位相演算手段2
1、及びパルス発生手段22から構成される。位相演算
手段21の動作は111と全く同じでよく、21を省略
して111の出力を利用してもよい。
The one-pulse generation means 2 includes a phase calculation means 2
1 and pulse generating means 22. The operation of the phase calculation means 21 may be exactly the same as 111, and the output of 111 may be used by omitting 21.

【0094】パルス発生手段22の構成例を図11に示
す。3レベルPWMでは2レベルPWMと異なり、1パ
ルス制御時にパルス幅の制御により出力電圧の調整が行
える。そこで、電圧指令E*から、パルスの立ち上がり
のタイミング位相α、及び立ち下がりのタイミング位相
βを
FIG. 11 shows an example of the configuration of the pulse generating means 22. In the three-level PWM, unlike the two-level PWM, the output voltage can be adjusted by controlling the pulse width during one-pulse control. Therefore, from the voltage command E *, the rising timing phase α and the falling timing phase β of the pulse are

【0095】[0095]

【数20】 (Equation 20)

【0096】で求める。このα,βを位相θを基準にし
てセットし、Sp,Snを作成,出力することにより、
1パルス波形を実現する。
Is obtained by By setting α and β with reference to phase θ, and creating and outputting Sp and Sn,
A one-pulse waveform is realized.

【0097】このように、ダイポーラ変調,ユニポーラ
変調及び過変調を統一した電圧指令に基づいて実現し、
最大出力となる1パルスまでの連続移行制御が可能とな
る。本実施例では、出力電圧をゼロ電圧から最大電圧ま
で連続的かつスムーズに調整することが可能となり、さ
らに、高精度で安定した出力電圧を提供できる効果があ
る。
As described above, dipolar modulation, unipolar modulation, and overmodulation are realized based on a unified voltage command.
Continuous transition control up to one pulse which is the maximum output is possible. In this embodiment, the output voltage can be continuously and smoothly adjusted from the zero voltage to the maximum voltage, and further, there is an effect that a stable output voltage with high accuracy can be provided.

【0098】ところで、図4に示した第1の実施例で
は、上記多パルス発生手段の出力パルス列をインバータ
周波数と非同期で発生させ、1パルス発生手段の出力パ
ルスをインバータ周波数と同期させて制御している。
In the first embodiment shown in FIG. 4, the output pulse train of the multi-pulse generator is generated asynchronously with the inverter frequency, and the output pulse of the one-pulse generator is controlled in synchronization with the inverter frequency. ing.

【0099】この理由は、多パルス領域において同期式
を採用している前述した従来技術では、第1に位相の管
理のための制御が複雑、第2に何らかの制御の要請から
出力電圧指令を正弦波から歪ませる必要がある場合(図
1において、インバータ周波数Fi*や出力電圧指令E
*が電気車制御上の要請により調整されている場合等)
出力電圧指令を忠実に再現できないという問題がある。
The reason for this is that, in the above-mentioned prior art which employs the synchronous method in the multi-pulse region, firstly, control for managing the phase is complicated, and secondly, the output voltage command is sine based on a request for some control. When it is necessary to distort the wave (in FIG. 1, the inverter frequency Fi * and the output voltage command E
* Is adjusted according to electric vehicle control requirements)
There is a problem that the output voltage command cannot be faithfully reproduced.

【0100】つまり、第1の問題は、同期式は、インバ
ータ周波数の整数倍のパルスを出力させるため、各パル
スモード毎に位相と発生パルスの関係を有するテーブル
を備え、パルスモードとインバータ周波数から得られる
位相とからパルス発生位相を読み出して出力するように
している。この位相の管理に要する計算量やパルスモー
ドごとのメモリは膨大なものとなり、制御の複雑化を招
いてしまう。
That is, the first problem is that the synchronous type has a table having a relationship between a phase and a generated pulse for each pulse mode in order to output a pulse of an integral multiple of the inverter frequency. The pulse generation phase is read from the obtained phase and output. The amount of calculation required for managing the phase and the memory for each pulse mode are enormous, which complicates the control.

【0101】また、第2の問題は、従来技術に示された
同期式は、90°分のパルスデータをもっているが、デ
ータは出力電圧が正弦波になるよう作成されているの
で、出力電圧を指令通りに正確に表現しえないという問
題がある。
The second problem is that the synchronous type shown in the prior art has pulse data of 90 °, but since the data is created so that the output voltage becomes a sine wave, the output voltage is reduced. There is a problem that it cannot be expressed exactly as instructed.

【0102】そこで、本実施例では、多パルスモードに
おけるパルスの発生をインバータ周波数とは非同期にす
ることによりこれらの解決を図った。
Therefore, in the present embodiment, these problems are solved by making the generation of pulses in the multi-pulse mode asynchronous with the inverter frequency.

【0103】すなわち、第1の問題に対しては、パルス
の発生のためにインバータ周波数に拘束されずに独立し
てパルスを発生させることができる。つまり、図4にお
いて、スイッチング周波数指令Fsw*をインバータ周波
数指令Fi*とは独立に設定することができる(図4、
基準発生14はインバータ周波数に独立している)。こ
のため、パルス発生のための複雑な制御手続きを要しな
く、制御を簡略化することができる。
That is, with respect to the first problem, a pulse can be generated independently without being restricted by the inverter frequency for generating the pulse. That is, in FIG. 4, the switching frequency command Fsw * can be set independently of the inverter frequency command Fi * (FIG. 4,
Reference generation 14 is independent of inverter frequency). Therefore, the control can be simplified without requiring a complicated control procedure for pulse generation.

【0104】また、第2の問題に対しては、非同期式で
あると、位相毎にデータを持つ必要がなくなり、瞬時の
電圧指令に相当するパルスを出力することができるよう
になったので、歪正弦波であっても忠実に表現すること
ができる。また、上記したように位相演算等に関する制
御が簡略した分、逐次電圧指令に相当したパルスを出力
するための演算を行うことができるようになり、演算周
期を短くすることができるのでさらに、忠実度を増すこ
とができる。
As for the second problem, the asynchronous system eliminates the necessity of having data for each phase, and can output a pulse corresponding to an instantaneous voltage command. Even a distorted sine wave can be faithfully represented. Further, as described above, since the control regarding the phase calculation and the like is simplified, the calculation for outputting the pulse corresponding to the sequential voltage command can be performed, and the calculation cycle can be shortened. You can increase the degree.

【0105】また、非同期式にすると、スイッチング周
波数がインバータ周波数に依存しないため、スイッチン
グ周波数の変化を最小限にすることができ、同期式にみ
られるパルスモード切換え前後における、音質の変化
(異音,不快音)を最小限にすることができるという効
果もある。
Further, in the case of the asynchronous type, since the switching frequency does not depend on the inverter frequency, the change in the switching frequency can be minimized. , Unpleasant sound) can be minimized.

【0106】また、上記実施例は3レベルインバータを
例にとって説明したが、2レベルインバータや3レベル
以上の多レベルインバータにおいても同様である。
Although the above embodiment has been described by taking a three-level inverter as an example, the same applies to a two-level inverter and a multi-level inverter of three or more levels.

【0107】ところで、比較的低い周波数でスイッチン
グを行うGTOサイリスタのようなスイッチング素子の
場合は、出力電圧高調波の内、スイッチング周波数に依
存して発生する側帯波成分とインバータ周波数の基本波
成分との干渉が発生することがある。これを避けるた
め、多パルス発生手段のPWMモードの内、ダイポーラ
変調モードとユニポーラ変調モードをインバータ周波数
に対して非同期とし、過変調モード,1パルスモードを
同期とする(図14)。
By the way, in the case of a switching element such as a GTO thyristor which performs switching at a relatively low frequency, of the output voltage harmonics, a sideband component generated depending on the switching frequency and a fundamental component of the inverter frequency are generated. Interference may occur. In order to avoid this, among the PWM modes of the multi-pulse generating means, the dipolar modulation mode and the unipolar modulation mode are asynchronous with respect to the inverter frequency, and the overmodulation mode and the one-pulse mode are synchronized (FIG. 14).

【0108】このような構成とすることにより、過変調
時においてもより安定した電圧を供給可能となる。
With such a configuration, a more stable voltage can be supplied even during overmodulation.

【0109】図15に多パルス移行制御の他の実施例を
示す。図15には多パルス移行制御手段31のみを示し
た。これは、4種のPWMモードをインバータ周波数指
令Fi*と電圧指令E*の両方に依存して移行させるも
のである。すなわち、Fi*<F1かつE*<E1のとき
ダイポーラ変調、Fi*≧F1かつE1≦E*<E2の
ときユニポーラ変調、E2≦E*<E3のとき過変調、
E*≧E3のとき1パルスとする。これにより、例えば
回生起動時や再力行時のように、周波数が高い高速域で
出力電圧をソフトスタートする場合においても、ダイポ
ーラ変調→ユニポーラ変調→過変調→1パルスという移
行条件が満足され、安定した電圧立ち上げが可能とな
る。また、低周波領域で常にダイポーラ変調制御となる
ため、ユニポーラ変調の場合のような特定スイッチング
素子への電流集中を回避できる。
FIG. 15 shows another embodiment of the multi-pulse shift control. FIG. 15 shows only the multi-pulse shift control means 31. This shifts the four PWM modes depending on both the inverter frequency command Fi * and the voltage command E *. That is, dipolar modulation when Fi * <F1 and E * <E1, unipolar modulation when Fi * ≧ F1 and E1 ≦ E * <E2, overmodulation when E2 ≦ E * <E3,
When E * ≧ E3, one pulse is set. As a result, the transition condition of dipolar modulation → unipolar modulation → overmodulation → one pulse is satisfied even in the case where the output voltage is soft-started in a high-frequency region where the frequency is high, for example, at the time of regenerative start or re-powering, and stable. Voltage rise is possible. In addition, since dipolar modulation control is always performed in the low frequency region, current concentration on a specific switching element as in the case of unipolar modulation can be avoided.

【0110】次に第2の実施例について説明する。Next, a second embodiment will be described.

【0111】第1の実施例を拡張して、図16に示すよ
うに、ダイポーラ変調とユニポーラ変調の間に、両変調
波形が混在する部分ダイポーラ変調を導入すれば、さら
に、出力電圧とスイッチング周波数のスムーズさを増す
ことができる。
If the first embodiment is extended to introduce partial dipolar modulation in which both modulation waveforms coexist between dipolar modulation and unipolar modulation as shown in FIG. 16, the output voltage and the switching frequency can be further increased. Can be increased in smoothness.

【0112】出力電圧指令波形の一例を図17に示す。
図17において、(ロ)以外は図3と全く同じである。
以下、この部分ダイポーラについて説明する。
An example of the output voltage command waveform is shown in FIG.
17 is exactly the same as FIG. 3 except for (b).
Hereinafter, the partial dipolar will be described.

【0113】バイアス重畳と正負分配の効果により、バ
イアスBがダイポーラ変調でもユニポーラ変調でもない
範囲(0<B<A/2)に設定されたとしても、基本変
調波の要求通りの電圧を過不足なく再現することが可能
である。この場合、出力電圧のピーク付近はユニポーラ
変調で、すそ野はダイポーラ変調である部分ダイポーラ
変調となる。このときの正側変調波ap及び負側変調波
anは
Due to the effects of bias superimposition and positive / negative distribution, even if the bias B is set in a range that is neither dipolar modulation nor unipolar modulation (0 <B <A / 2), the voltage required for the fundamental modulated wave is excessively or insufficiently set. It is possible to reproduce without. In this case, the vicinity of the peak of the output voltage is unipolar modulation, and the base of the output voltage is partial dipolar modulation, which is dipolar modulation. At this time, the positive modulation wave ap and the negative modulation wave an

【0114】[0114]

【数21】 (Equation 21)

【0115】[0115]

【数22】 (Equation 22)

【0116】となる。(ap−an)が常に基本変調波
aに一致し、出力電圧基本波の瞬時値の連続性も維持さ
れることがわかる。
Is obtained. It can be seen that (ap-an) always coincides with the fundamental modulation wave a, and the continuity of the instantaneous value of the output voltage fundamental wave is also maintained.

【0117】上記性質を利用して、変調率Aの増加に従
ってバイアスBを徐々に減少させれば、ダイポーラ変調
からユニポーラ変調まで部分ダイポーラ変調を介して連
続的に移行できる。当然ながら、その逆も可能である。
If the bias B is gradually reduced in accordance with the increase of the modulation factor A by utilizing the above-mentioned properties, the transition from the dipolar modulation to the unipolar modulation can be continuously performed via the partial dipolar modulation. Of course, the reverse is also possible.

【0118】ダイポーラ/ユニポーラ移行制御手段の一
例を図18に示す。図18の実線で示したようにバイア
スBを設定すれば、0≦A≦A1の領域ではダイポーラ
変調、A1<A<A2の領域では部分ダイポーラ変調、
A≧A2の領域ではユニポーラ変調となる。この場合、
ダイポーラ変調とユニポーラ変調の切換え時に電動機か
らの異音が生じないため、装置の低騒音化に有効であ
る。
FIG. 18 shows an example of the dipolar / unipolar transition control means. If the bias B is set as shown by the solid line in FIG. 18, dipolar modulation is performed in the region of 0 ≦ A ≦ A1, partial dipolar modulation is performed in the region of A1 <A <A2,
Unipolar modulation is performed in the region of A ≧ A2. in this case,
Since no abnormal noise is generated from the electric motor when switching between dipolar modulation and unipolar modulation, it is effective in reducing the noise of the device.

【0119】図18を応用すると、図19に示すように
領域毎にPWMモードを管理できる。図19は、多パル
ス移行制御手段31のみを示した。これは、5種のPW
Mモードをインバータ周波数指令Fi*と電圧指令E*
の両方に依存して移行させるものである。すなわち、F
i*<FoかつE*<Eoのときダイポーラ変調、Fo
≦Fi*<F1かつEo≦E*<E1のとき部分ダイポ
ーラ変調、Fi*≧F1かつE1≦E*<E2のときユ
ニポーラ変調、E2≦E*<E3のとき過変調、E*≧
E3のとき1パルスとする。これにより、例えば回生起
動時や再力行時のように、周波数が高い高速域で出力電
圧をソフトスタートする場合においても、ダイポーラ変
調→部分ダイポーラ変調→ユニポーラ変調→過変調→1
パルスという移行条件が満足され、安定した電圧立ち上
げが可能となる。また、空転再粘着時においても回生起
動時と同様の効果が挙げられる。さらに、いかなる運転
状態においても、パルスモード切換え時の電動機からの
異音の発生を最小限に止められる効果がある。
When FIG. 18 is applied, the PWM mode can be managed for each area as shown in FIG. FIG. 19 shows only the multi-pulse shift control means 31. This is five kinds of PW
In the M mode, the inverter frequency command Fi * and the voltage command E *
The transition depends on both. That is, F
Dipolar modulation when i * <Fo and E * <Eo, Fo
Partial dipolar modulation when ≦ Fi * <F1 and Eo ≦ E * <E1, unipolar modulation when Fi * ≧ F1 and E1 ≦ E * <E2, overmodulation when E2 ≦ E * <E3, E * ≧
In the case of E3, one pulse is used. Thus, even when the output voltage is soft-started in a high-speed region where the frequency is high, for example, at the time of regenerative start or re-powering, dipolar modulation → partial dipolar modulation → unipolar modulation → overmodulation → 1
The transition condition of a pulse is satisfied, and a stable voltage rise becomes possible. In addition, the same effect as at the time of regenerative activation can be obtained at the time of idling re-adhesion. Further, in any operating state, there is an effect that generation of abnormal noise from the electric motor at the time of pulse mode switching can be minimized.

【0120】ところで、鉄道車両用電気車制御装置に用
いられるインバータでは、インバータ周波数Fi*の可
変範囲は0〜300Hz程度である。出力電圧が最大と
なるインバータ周波数Fcvは、インバータ周波数可変上
限の1/5〜1/3で、Fcvの上限は約100Hz程度
である。非同期でパルスを発生する際に、スイッチング
周波数周りに発生する高調波と、インバータ周波数の基
本波との干渉による出力電流の変動を避けるには、Fcv
の10倍程度のスイッチング周波数、つまり1kHz以
上のスイッチング周波数が必要となる。
By the way, in the inverter used in the electric vehicle control device for railway vehicles, the variable range of the inverter frequency Fi * is about 0 to 300 Hz. The inverter frequency Fcv at which the output voltage becomes maximum is 1/5 to 1/3 of the inverter frequency variable upper limit, and the upper limit of Fcv is about 100 Hz. To avoid fluctuations in output current due to interference between the harmonics generated around the switching frequency and the fundamental wave of the inverter frequency when generating pulses asynchronously, use Fcv
A switching frequency that is about 10 times that of the above, that is, a switching frequency of 1 kHz or more is required.

【0121】さらに、騒音(前述の異音等)低減には、
スイッチング周波数の変動を最小限に押さえることが効
果的であり、過変調の導入により、多パルス領域でのス
イッチング周波数の変動を1〜2Fi以内にすることが
できる。
Further, in order to reduce noise (abnormal noise and the like described above),
It is effective to minimize the fluctuation of the switching frequency, and the fluctuation of the switching frequency in the multi-pulse region can be made within 1 to 2Fi by introducing overmodulation.

【0122】当然ながら、マイクロプロセッサ等を用い
れば、上記パルス幅変調手段の一部または全てをプログ
ラム化して、ソフトウェア的に実現することも可能であ
る。図21に、図4のパルス幅変調手段におけるパルス
の立ち上げ,立ち下げタイミングの演算までをソフトウ
ェアで実現するためのフローチャートの一例を示す。以
上は全て誘導電動機負荷の場合を例にとって説明した
が、これに限らず他の交流電動機においても同様の効果
が期待できる。また、以上は全てインバータを対象とし
た説明であったが、これらのインバータの出力端子をリ
アクタンス要素を介して交流電源と接続し、交流を直流
に変換する自励式コンバータとして動作させることも可
能である。この場合も、インバータの場合と同様の効果
が期待できる。
Of course, if a microprocessor or the like is used, a part or all of the pulse width modulation means can be programmed and realized in software. FIG. 21 shows an example of a flowchart for realizing the processing of the rise and fall timing of the pulse in the pulse width modulation means of FIG. 4 by software. Although the above description has been made with reference to the case of an induction motor load as an example, the present invention is not limited to this, and similar effects can be expected with other AC motors. Although all of the above descriptions have been directed to inverters, the output terminals of these inverters can be connected to an AC power supply via a reactance element to operate as a self-excited converter that converts AC to DC. is there. In this case, the same effect as that of the inverter can be expected.

【0123】なお、以上は3レベルインバータの場合に
ついて述べたが、本発明の考え方は3レベル以上の多レ
ベルインバータにおいても対応可能である。
Although the above description has been made of the case of a three-level inverter, the concept of the present invention can be applied to a multi-level inverter of three or more levels.

【0124】[0124]

【発明の効果】本発明によれば、インバータ出力電圧
を、ゼロ電圧から最大電圧まで連続的かつスムーズに調
整することが可能となる。また、パルス発生制御系を簡
略化するという効果がある。
According to the present invention, it is possible to continuously and smoothly adjust the inverter output voltage from zero voltage to the maximum voltage. Further, there is an effect that the pulse generation control system is simplified.

【0125】さらに、電気車に適用すると低騒音な電気
車を提供することができる。
Further, when applied to an electric vehicle, an electric vehicle with low noise can be provided.

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

【図1】本発明の一実施例を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】出力電圧特性とPWMモードの関係を説明する
図。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between output voltage characteristics and a PWM mode.

【図3】多パルス領域でのPWMモード連続移行のため
の変調波の説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a modulated wave for continuous transition to a PWM mode in a multi-pulse region.

【図4】図1の構成の詳細説明図。FIG. 4 is a detailed explanatory diagram of the configuration in FIG. 1;

【図5】ダイポーラ/ユニポーラ移行制御手段の一例を
示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an example of dipolar / unipolar transition control means.

【図6】多パルス発生手段におけるパルス発生手段の一
例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a pulse generating means in the multi-pulse generating means.

【図7】オン・オフパルス幅の関係を示す波形図。FIG. 7 is a waveform diagram showing a relationship between on / off pulse widths.

【図8】オン・オフパルス幅の特性を示す図。FIG. 8 is a view showing characteristics of an on / off pulse width.

【図9】過変調波形の一例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an example of an overmodulation waveform.

【図10】ソフトウェアによるパルスタイミング設定手
段のフローチャートを示す図。
FIG. 10 is a view showing a flowchart of pulse timing setting means by software.

【図11】振幅設定手段の一構成例を示す図。FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of an amplitude setting unit.

【図12】多パルス/1パルス切換制御手段の一例を示
す図。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a multi-pulse / 1-pulse switching control means.

【図13】1パルス発生手段の一例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of one-pulse generation means.

【図14】他の実施例の一構成例を示す図。FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of another embodiment.

【図15】移行制御手段の一例を示す図。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a transition control unit.

【図16】他のPWMモードを含む場合の出力電圧特性
とPWMモードの関係図。
FIG. 16 is a relationship diagram between an output voltage characteristic and a PWM mode when another PWM mode is included.

【図17】他のPWMモードの変調波を説明する図。FIG. 17 is a diagram for explaining another PWM mode modulated wave.

【図18】他のPWMモードを実現する移行制御手段の
構成図。
FIG. 18 is a configuration diagram of a transition control unit that realizes another PWM mode.

【図19】移行制御手段の一例を示す図。FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a transition control unit.

【図20】インバータ周波数とスイッチング周波数の関
係を説明する図。
FIG. 20 is a diagram illustrating a relationship between an inverter frequency and a switching frequency.

【図21】ソフトウェアによるパルス幅変調手段のフロ
ーチャートを示す図。
FIG. 21 is a view showing a flowchart of pulse width modulation means by software.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…多パルス発生手段、2…1パルス発生手段、3…移
行制御手段、4…直流架線、6…誘導電動機、7a,7
b,7c…スイッチングユニット、8…電流制御手段、
11…基本変調波発生手段、12…バイアス重畳手段、
13…正負分配手段、14…基準信号発生手段、15…
パルス発生手段、21…位相演算手段、22…パルス発
生手段、31…多パルス移行制御手段、32…切換えス
イッチ、50…直流リアクトル、51,52…クランプ
コンデンサ、61…回転周波数検出手段。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Multi-pulse generation means, 2 ... 1 pulse generation means, 3 ... Transition control means, 4 ... DC overhead wire, 6 ... Induction motor, 7a, 7
b, 7c: switching unit, 8: current control means,
11: basic modulated wave generating means, 12: bias superimposing means,
13: positive / negative distribution means, 14: reference signal generation means, 15 ...
Pulse generating means, 21: phase calculating means, 22: pulse generating means, 31: multi-pulse shift control means, 32: changeover switch, 50: DC reactor, 51, 52: clamp capacitor, 61: rotational frequency detecting means.

フロントページの続き (72)発明者 照沼 睦弘 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 鈴木 優人 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 筒井 義雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 豊田 瑛一 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内Continued on the front page (72) Inventor Mutsumi Terunuma 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yuto Suzuki 4026 Kuji-machi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yoshio Tsutsui 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Eiichi Toyoda 1070 Mo, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Mito Plant, Hitachi, Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数のスイッチング素子を制御して直流よ
り3レベルの電位を有する交流相電圧に変換する電力変
換器であって、この電力変換器の出力相電圧の基本波の
半周期に正負のパルス列と該パルス間に零電位を有する
パルス列を前記電力変換器の相に発生させるダイポーラ
変調モードのパルス発生手段を備えた電力変換装置にお
いて、 前記パルス発生手段は、マイクロコンピュータの処理に
より行い、第1の割込処理で前記電力変換器における正
側のスイッチング素子のパルスの立上げのタイミングと
負側のスイッチング素子のパルスの立下げのタイミング
を演算し、第2の割込処理で前記電力変換器における正
側のスイッチング素子のパルスの立下げのタイミングと
負側のスイッチング素子のパルスの立上げのタイミング
を演算し、これら第1と第2の演算処理を交互に行わせ
るようにしたことを特徴とする電力変換装置。
1. A power converter for controlling a plurality of switching elements to convert a direct current to an alternating phase voltage having three levels of potentials, wherein the power converter outputs positive and negative half-cycles of a fundamental wave of an output phase voltage. In a power conversion device comprising pulse generation means of a dipolar modulation mode for generating a pulse train having a zero potential between the pulses in the phase of the power converter, the pulse generation means is performed by processing of a microcomputer, In a first interrupt processing, a rising timing of a pulse of a positive switching element and a falling timing of a pulse of a negative switching element in the power converter are calculated. Calculate the falling timing of the pulse of the positive switching element and the rising timing of the pulse of the negative switching element in the converter, A power converter characterized in that the first and second calculation processes are performed alternately.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2789241A1 (en) * 1999-02-03 2000-08-04 Daimler Chrysler Ag DEVICE FOR PERFORMING A RELAXATION OF CONNECTION OF 3-LEVEL INVERTERS
US7122991B2 (en) 2004-07-07 2006-10-17 Nissan Motor Co., Ltd. Power conversion and vehicle
US8258735B2 (en) 2008-12-15 2012-09-04 Mitsubishi Electric Corporation Power converting apparatus for motor driving
JP2021108527A (en) * 2019-12-27 2021-07-29 株式会社日立製作所 Permanent magnet synchronous machine controller and method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2789241A1 (en) * 1999-02-03 2000-08-04 Daimler Chrysler Ag DEVICE FOR PERFORMING A RELAXATION OF CONNECTION OF 3-LEVEL INVERTERS
US7122991B2 (en) 2004-07-07 2006-10-17 Nissan Motor Co., Ltd. Power conversion and vehicle
US8258735B2 (en) 2008-12-15 2012-09-04 Mitsubishi Electric Corporation Power converting apparatus for motor driving
JP2021108527A (en) * 2019-12-27 2021-07-29 株式会社日立製作所 Permanent magnet synchronous machine controller and method thereof

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