JPH1056783A - Control apparatus for inverter - Google Patents

Control apparatus for inverter

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Publication number
JPH1056783A
JPH1056783A JP8208064A JP20806496A JPH1056783A JP H1056783 A JPH1056783 A JP H1056783A JP 8208064 A JP8208064 A JP 8208064A JP 20806496 A JP20806496 A JP 20806496A JP H1056783 A JPH1056783 A JP H1056783A
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JP
Japan
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output current
output
switching element
signal
voltage
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Pending
Application number
JP8208064A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Sakamoto
坂本  潔
Takashi Ikimi
高志 伊君
Toshiaki Okuyama
俊昭 奥山
潤一 ▲高▼橋
Junichi Takahashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1056783A publication Critical patent/JPH1056783A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a control apparatus by which the distortion of an output current is suppressed by a method wherein one out of an upper switching element and a lower switching element is ON/OFF-controlled according to the positive polarity or the negative polarity of the output current and the switching element on the other side is operated in a control mode in which the element is set to an always truned-off state. SOLUTION: A current control means 6 outputs, to an adder 9, a voltage command signal V* at an amplitude according to a deviation signal Δi. On the other hand, a computing circuit 7a ON/OFF-controls a switching element S1, and it outputs, on the basis of an output current (i), a distortion compensation signal Vc 1 in a control mode in which a switching element S2 is always turned off. In addition, a computing circuit 7b ON/OFF-controls the switching element S2, and it outputs, on the basis of the output current (i), a distortion compensation signal Vc 2 in a control mode in which the switching element S1 is always turned off. One out of the distortion compensation signals Vc 1, Vc 2 is selected by a changeover circuit 8, outputted to the adder 9 and added to the voltage command signal V* to change a voltage command value.

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】本発明はインバータの制御装
置に関する。
The present invention relates to a control device for an inverter.

【0002】[0002]

【従来の技術】特公平4−46073号公報に、出力電流の正
負極性に対応して上下スイッチング素子の一方をオン/
オフ制御し、他方のスイッチング素子は常にオフ状態と
する電圧型インバータ装置技術の記載がある。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Publication No. 4-46073 discloses that one of upper and lower switching elements is turned on / off in accordance with the polarity of the output current.
There is a description of a voltage-type inverter device technology in which an off control is performed and the other switching element is always in an off state.

【0003】通常の電圧型インバータ装置で、上下スイ
ッチング素子は、上側オン・下側オフ、あるいは上側オ
フ・下側オンの状態を繰り返すように制御される。一
方、インバータの出力電流は、オン状態のスイッチング
素子を流れずに、その素子に逆並列接続されたフリーホ
イールダイオードを流れる場合がある。従来技術はこの
点に着目し、出力電流を流さないスイッチング素子は、
オンさせずに常にオフ状態としてインバータを動作させ
る。
In a normal voltage-type inverter device, the upper and lower switching elements are controlled so as to repeat an upper on / lower off state or an upper off / lower on state. On the other hand, there is a case where the output current of the inverter does not flow through the on-state switching element but flows through a freewheel diode connected in anti-parallel to that element. The prior art focuses on this point, and switching elements that do not pass output current
Operate the inverter always off without turning it on.

【0004】この技術によれば、二つのスイッチング素
子のうち一方は常にオフ状態であるため、もう一方のス
イッチング素子をターンオンさせる際、直流電源短絡を
防止するデッドタイムを設ける必要がない。このため、
この技術を使用すればデッドタイムに起因する出力電圧
歪の問題、あるいはインバータの電圧利用率低下の問題
が生じない利点がある。
According to this technique, since one of the two switching elements is always in an off state, it is not necessary to provide a dead time for preventing a DC power supply short circuit when turning on the other switching element. For this reason,
The use of this technique has the advantage that the problem of output voltage distortion due to the dead time or the problem of reduction in the voltage utilization of the inverter does not occur.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、通常のインバ
ータ回路では、スイッチング素子の保護のためにスナバ
回路が設けられており、従来技術を適用するとスナバ回
路の影響で出力電圧波形が歪む問題を生じる。以下、電
圧歪の発生機構を簡単に説明する。
However, a conventional inverter circuit is provided with a snubber circuit for protecting the switching element, and when the conventional technique is applied, a problem arises in that the output voltage waveform is distorted due to the influence of the snubber circuit. . Hereinafter, the mechanism of generating voltage distortion will be briefly described.

【0006】図5にスナバ回路を備えたインバータ回路
を示す。ここで、SN1とSN2がスナバ回路である。
スナバ回路は、スナバ回路に並列接続されたスイッチン
グ素子がターンオフするときに、スイッチング素子の両
端電圧が上昇するのを抑制する働きがある。スナバ回路
を備えたインバータの回路は、図6に示すように動作す
る。ただし、ここではインバータ出力電流iは常に正と
考える。また、簡単のためにS1とS2を共にオフとす
るデッドタイムは考慮しない。このインバータ回路の動
作は次の四つの状態に分けられる。(状態1)S1オ
ン,S2オフの状態で、コンデンサ電圧はVcs1=
0、およびVcs2=2Eで、出力電圧はEである。こ
の状態では、図6(a)に示すようにS1を通して出力
電流が流れる。(状態2)S1オフ、およびS2オンに
それぞれ変化した後の、CS1およびCS2の充放電期
間。CS2は、図6(b)に示すようにRS2とS2を
通って放電する。それに応じてCS1は充電される。出
力電圧はEから−Eへ変化する。(状態3)状態2から
充放電が進み、フリーホイールダイオードD2が導通し
た状態。コンデンサ電圧はVcs1=2E、およびVc
s2=0、出力電圧は−Eである。この状態では、図6
(c)に示すようにD2を通して出力電流が流れる。
(状態4)S1オン、およびS2オフにそれぞれ変化し
た後の、CS1およびCS2の充放電期間。CS1は、
図6(d)に示すようにRS1とS1を通って放電す
る。それに応じてCS2は充電される。出力電圧は−E
からEへ変化する。
FIG. 5 shows an inverter circuit having a snubber circuit. Here, SN1 and SN2 are snubber circuits.
The snubber circuit has a function of suppressing an increase in the voltage across the switching element when the switching element connected in parallel to the snubber circuit is turned off. The inverter circuit including the snubber circuit operates as shown in FIG. However, here, it is assumed that the inverter output current i is always positive. For simplicity, a dead time for turning off both S1 and S2 is not considered. The operation of this inverter circuit is divided into the following four states. (State 1) In a state where S1 is on and S2 is off, the capacitor voltage is Vcs1 =
0, and Vcs2 = 2E, the output voltage is E. In this state, an output current flows through S1 as shown in FIG. (State 2) Charge and discharge periods of CS1 and CS2 after changing to S1 off and S2 on, respectively. CS2 discharges through RS2 and S2 as shown in FIG. 6 (b). CS1 is charged accordingly. The output voltage changes from E to -E. (State 3) A state in which charging and discharging have proceeded from state 2 and the freewheel diode D2 has become conductive. The capacitor voltage is Vcs1 = 2E and Vc
s2 = 0, and the output voltage is -E. In this state, FIG.
An output current flows through D2 as shown in FIG.
(State 4) Charge and discharge periods of CS1 and CS2 after changing to S1 on and S2 off, respectively. CS1 is
As shown in FIG. 6D, discharge is performed through RS1 and S1. CS2 is charged accordingly. Output voltage is -E
From E to E.

【0007】ここで、従来技術を適用すると、状態3で
出力電流を流さないスイッチング素子S2は、常にオフ
に制御される。しかし、スイッチング素子S2は状態2
におけるコンデンサCS2の放電経路となっているた
め、S2が常にオフになるとCS2の放電経路が変わ
る。すなわち、CS2の放電経路は図7に示すように変
化し、CS2はRS2と負荷を通って放電するようにな
る。コンデンサCS2の放電時間(電圧が2Eから零ま
で変化する時間)は、図6(b)に示す経路の場合はほ
ぼ一定である。しかし、経路が図7に示すように変わる
と、放電時間が出力電流の大きさに依存して変化するよ
うになる。したがって、出力電圧はCS2の電圧に影響
されるので、出力電圧がEから−Eに変化する時間も、
出力電流の大きさに依存して決まるようになる。
Here, when the prior art is applied, the switching element S2 which does not flow the output current in the state 3 is always turned off. However, switching element S2 is in state 2
, The discharge path of CS2 changes when S2 is always turned off. That is, the discharge path of CS2 changes as shown in FIG. 7, and CS2 discharges through RS2 and the load. The discharge time (time when the voltage changes from 2E to zero) of the capacitor CS2 is almost constant in the case of the path shown in FIG. However, when the path changes as shown in FIG. 7, the discharge time changes depending on the magnitude of the output current. Therefore, since the output voltage is affected by the voltage of CS2, the time when the output voltage changes from E to −E is also:
It is determined depending on the magnitude of the output current.

【0008】同様に、インバータ出力電流が負の場合は
S1が常にオフ状態となり、S2がオフに変化した後
で、CS1の放電時間が出力電流の大きさに依存して変
化するようになる。また、このときに出力電圧が−Eか
らEに変化する時間が、出力電流の大きさに依存して決
まるようになる。
Similarly, when the inverter output current is negative, S1 is always turned off, and after S2 is turned off, the discharge time of CS1 changes depending on the magnitude of the output current. At this time, the time when the output voltage changes from -E to E is determined depending on the magnitude of the output current.

【0009】以上より、従来技術を適用すると、上下ス
イッチング素子のうち、オン・オフ制御をしている一方
の素子がターンオフした際、出力電圧がEから−E、あ
るいは−EからEに変化する時間が出力電流の大きさに
依存する。この電圧変化の遅れはインバータ出力電圧の
誤差となり、特に出力電流が小の場合で誤差が大きくな
りインバータ出力電圧が歪む問題がある。
As described above, when the prior art is applied, the output voltage changes from E to -E or from -E to E when one of the upper and lower switching elements, which is on / off controlled, is turned off. Time depends on the magnitude of the output current. This delay in the voltage change results in an error in the inverter output voltage. In particular, when the output current is small, the error increases, and the inverter output voltage is distorted.

【0010】本発明の目的は、スナバ回路を備えたイン
バータ回路で、前述のように出力電流極性に応じて不導
通側のスイッチング素子を常にオフに固定するように制
御しても、出力電圧歪が発生しないインバータの制御装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an inverter circuit provided with a snubber circuit, which can control output voltage distortion even if the non-conducting side switching element is controlled to be always turned off in accordance with the output current polarity as described above. It is an object of the present invention to provide an inverter control device which does not cause the problem.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は上側スイッチング素子をオン/オフ制御
し、下側スイッチング素子をオフに固定する制御モード
に対応して、出力電流値に基づいて出力電圧誤差の補償
量を求める手段と、上側スイッチング素子をオフに固定
し、下側スイッチング素子をオン/オフ制御する制御モ
ードに対応して、出力電流値に基づいて出力電圧誤差の
補償量を求める手段と、前記補償量を制御モードに応じ
て選択する手段と、前記手段で選択した補償量を電圧指
令値に加算する手段を設け、出力電圧誤差を予め補償す
るように電圧指令値を変化させる。
In order to achieve the above object, the present invention provides a control mode in which an upper switching element is controlled to be turned on / off and a lower switching element is fixed to be turned off, based on an output current value. Means for determining the amount of compensation for the output voltage error, and the amount of compensation for the output voltage error based on the output current value corresponding to a control mode in which the upper switching element is fixed to off and the lower switching element is on / off controlled. , A means for selecting the compensation amount in accordance with the control mode, and a means for adding the compensation amount selected by the means to a voltage command value, wherein the voltage command value is compensated in advance for an output voltage error. Change.

【0012】また、出力電流あるいは出力電流指令の瞬
時値の絶対値が小さい領域では、上下スイッチング素子
を両方ともオン/オフ制御する制御モードを新たに追加
し、前記モードにおける出力電圧誤差の補償量を出力電
流に基づいて求める手段と、制御モードに応じて補償量
を選択する手段と、前記手段で選択した補償量を電圧指
令値に加算する手段を設け、出力電圧誤差をなくすよう
に電圧指令値を変化させる。
In a region where the absolute value of the output current or the instantaneous value of the output current command is small, a control mode for controlling ON / OFF of both the upper and lower switching elements is newly added, and the compensation amount of the output voltage error in the mode is added. Means based on the output current, means for selecting the amount of compensation according to the control mode, and means for adding the amount of compensation selected by the means to the voltage command value. Change the value.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施例を図1に示
す。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.

【0014】以下、第一の実施例の構成を説明する。図
1で1は電圧型インバータ、2はインバータ1によって
駆動される負荷装置である。インバータ1で自己消弧型
スイッチング素子S1,S2は図示のように直列に接続
される。スイッチング素子S1にはフリーホイールダイ
オードD1が逆並列に接続され、さらにスナバ回路SN
1が並列接続される。スナバ回路SN1は抵抗器RS1
とダイオードDS1の並列接続回路に、コンデンサCS
1を直列に接続した回路から構成される。同様に、スイ
ッチング素子S2にはフリーホイールダイオードD2が
逆並列に接続され、さらにスナバ回路SN2が図示の極
性で並列接続される。スナバ回路SN2は抵抗器RS2と
ダイオードDS2の並列接続回路に、コンデンサCS2
を直列に接続した回路から構成される。スイッチング素
子S1,S2の接続点をインバータ1の出力端子とす
る。負荷2は出力端子から直流電圧源E1,E2の接続
点との間に接続される。直流電圧源E1およびE2はそ
れぞれ電圧Eを発生し、図示のように直列に接続され
る。直流電圧源E1の正側端子はスイッチング素子S1
の正側端子に接続され、直流電圧源E2の負側端子はス
イッチング素子S2の負側端子に接続される。電流検出
器3はインバータ1の出力電流iを検出する。電流指令
回路4は電流指令信号i*を発生する。加算器5は電流
指令信号i*と出力電流iの偏差i*−i を演算し偏差
信号Δiを出力する。電流制御手段6は偏差信号Δiに
応じた振幅の電圧指令信号V* を出力する。演算回路7
aはスイッチング素子S1がオン/オフ制御されS2が
常にオフとなる制御モードにおける歪補償信号Vc1を
出力電流iに基づいて出力する。また、演算回路7bは
スイッチング素子S2がオン/オフ制御されS1が常に
オフとなる制御モードにおける歪補償信号Vc2を出力
電流iに基づいて出力する。切替回路8は後述する選択
信号SS1およびSS2により制御され、歪補償信号V
c1およびVc2の一方を選択し、歪補償信号Vcを出
力する。加算器9は電圧指令信号V* と歪補償信号Vc
との和を計算し出力する。比較器11は、電圧指令信号
* と歪補償信号Vcの和(V*+Vc)と搬送波生成手
段10の出力する搬送波信号Tとの大小を比較し、パル
ス幅変調されたパルス信号111を出力する。反転回路
12は、パルス信号111の反転信号121を出力す
る。選択回路13は、電流指令信号i* の極性に応じ
て、常にオフとするスイッチング素子を選択するための
信号SS1およびSS2を出力する。論理積回路14a
はPWMパルス信号111と選択信号SS1との論理積
を出力し、出力信号はゲート回路15aを介してスイッ
チング素子S1のゲート端子G1に接続される。また、
論理積回路14bは信号121と選択信号SS2との論
理積を出力し、出力信号はゲート回路15bを介しスイ
ッチング素子S2のゲート端子G2に接続される。
Hereinafter, the configuration of the first embodiment will be described. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a voltage type inverter, and reference numeral 2 denotes a load device driven by the inverter 1. In the inverter 1, the self-extinguishing type switching elements S1 and S2 are connected in series as shown. A freewheel diode D1 is connected to the switching element S1 in anti-parallel, and a snubber circuit SN
1 are connected in parallel. The snubber circuit SN1 is a resistor RS1
The capacitor CS is connected to the parallel connection circuit of
1 are connected in series. Similarly, a freewheel diode D2 is connected in antiparallel to the switching element S2, and a snubber circuit SN2 is connected in parallel with the polarity shown. The snubber circuit SN2 is connected to a parallel connection circuit of a resistor RS2 and a diode DS2,
Are connected in series. A connection point between the switching elements S1 and S2 is set as an output terminal of the inverter 1. The load 2 is connected between the output terminal and a connection point between the DC voltage sources E1 and E2. DC voltage sources E1 and E2 each generate a voltage E and are connected in series as shown. The positive terminal of the DC voltage source E1 is a switching element S1.
, And the negative terminal of the DC voltage source E2 is connected to the negative terminal of the switching element S2. The current detector 3 detects an output current i of the inverter 1. The current command circuit 4 generates a current command signal i * . The adder 5 calculates a deviation i * −i between the current command signal i * and the output current i and outputs a deviation signal Δi. The current control means 6 outputs a voltage command signal V * having an amplitude corresponding to the deviation signal Δi. Arithmetic circuit 7
a outputs a distortion compensation signal Vc1 based on the output current i in a control mode in which the switching element S1 is on / off controlled and S2 is always off. The arithmetic circuit 7b outputs a distortion compensation signal Vc2 in a control mode in which the switching element S2 is on / off controlled and S1 is always off, based on the output current i. The switching circuit 8 is controlled by selection signals SS1 and SS2 described later,
One of c1 and Vc2 is selected, and a distortion compensation signal Vc is output. The adder 9 includes a voltage command signal V * and a distortion compensation signal Vc.
Is calculated and output. The comparator 11 compares the sum (V * + Vc) of the voltage command signal V * and the distortion compensation signal Vc with the carrier signal T output from the carrier generation means 10 and outputs a pulse signal 111 pulse-modulated. I do. The inverting circuit 12 outputs an inverted signal 121 of the pulse signal 111. The selection circuit 13 outputs signals SS1 and SS2 for selecting a switching element to be always turned off in accordance with the polarity of the current command signal i * . AND circuit 14a
Outputs the logical product of the PWM pulse signal 111 and the selection signal SS1, and the output signal is connected to the gate terminal G1 of the switching element S1 via the gate circuit 15a. Also,
The logical product circuit 14b outputs a logical product of the signal 121 and the selection signal SS2, and the output signal is connected to the gate terminal G2 of the switching element S2 via the gate circuit 15b.

【0015】第一の実施例では、電圧型インバータの出
力電圧を変化させて、インバータ出力電流を制御する。
以下、電流制御の動作を説明する。まず、スイッチング
素子S1とS2の接続点から負荷2に向かって流れる電
流をインバータ出力電流iとし、S1とS2の接続点か
ら負荷2に向かう方向を正と定める。この出力電流の電
流指令値i* として次式の正弦波信号を与える。
In the first embodiment, the output voltage of the voltage type inverter is changed to control the inverter output current.
Hereinafter, the operation of the current control will be described. First, the current flowing from the connection point of the switching elements S1 and S2 toward the load 2 is defined as the inverter output current i, and the direction from the connection point of S1 and S2 toward the load 2 is defined as positive. A sine wave signal of the following equation is given as a current command value i * of the output current.

【0016】i*=I・sin(ωt+θ) なお、Iは振幅、ωは角周波数、θは初期位相である。
出力電流iを電流指令値i*に追従させるため、電流制
御手段6は電流指令信号i*と検出信号iとの偏差Δi
に応じた電圧指令信号V* を出力する。実際には電流制
御手段6として、偏差Δiに比例した電圧指令信号を出
力する比例制御器や、偏差Δiに比例した量、および偏
差Δiの積分値に比例した量の和を電圧指令信号とする
比例積分制御器が使用される。電圧指令信号V* と歪補
償信号Vcの和は比較器11で搬送波信号Tと比較され
る。比較器11は(V*+Vc)>Tが成り立つなら1
を、そうでなければ0をパルス幅変調信号111として
出力する。一方、選択回路13は電流指令信号i* の正
負極性に応じてスイッチング素子の制御モードを選択す
る。具体的には、電流指令信号i* が正の場合はS1を
オン/オフ制御しS2を常にオフする制御モードとする
ために、SS1=1およびSS2=0を出力する。また
* が負の場合にはS2をオン/オフ制御しS1を常に
オフする制御モードとするために、SS1=0およびS
S2=1を出力する。なお、直流電源の短絡を防ぐた
め、電流指令信号i* の極性が変化したときは、SS1
あるいはSS2が0から1へ立ち上がるときに遅れを持た
せSS1=SS2=0となる期間を作る。論理積回路1
4aは、選択信号SS1とパルス幅変調信号111との
論理積を計算し、その出力をゲート回路15aを介して
スイッチング素子S1に接続する。同様に、論理積回路
14bは、選択信号SS2と信号111の反転信号121
との論理積を計算し、その出力をゲート回路15bを介
してスイッチング素子S2に接続する。なお、ここでは
論理積の出力が1のときはスイッチオン、零のときはス
イッチオフと定める。以上のようにインバータ1のスイ
ッチング素子をオン/オフ制御することにより、インバ
ータ1の出力電流iは電流指令信号i*に追従するよう
に制御される。
I * = I · sin (ωt + θ) where I is the amplitude, ω is the angular frequency, and θ is the initial phase.
In order for the output current i to follow the current command value i * , the current control means 6 determines the deviation Δi between the current command signal i * and the detection signal i.
And outputs a voltage command signal V * corresponding to. Actually, as the current control means 6, a proportional controller that outputs a voltage command signal proportional to the deviation Δi, or a sum of an amount proportional to the deviation Δi and an amount proportional to the integral value of the deviation Δi is used as the voltage command signal. A proportional-integral controller is used. The sum of the voltage command signal V * and the distortion compensation signal Vc is compared with the carrier signal T by the comparator 11. The comparator 11 is 1 if (V * + Vc)> T holds.
Otherwise, 0 is output as the pulse width modulation signal 111. On the other hand, the selection circuit 13 selects the control mode of the switching element according to the positive / negative polarity of the current command signal i * . Specifically, when the current command signal i * is positive, SS1 = 1 and SS2 = 0 are output in order to perform a control mode in which S1 is turned on / off and S2 is always turned off. When i * is negative, SS1 = 0 and S1 to control the on / off state of S2 and set the control mode to always turn off S1.
S2 = 1 is output. Note that when the polarity of the current command signal i * changes, SS1
Alternatively, a delay is provided when SS2 rises from 0 to 1 to create a period where SS1 = SS2 = 0. AND circuit 1
4a calculates the logical product of the selection signal SS1 and the pulse width modulation signal 111, and connects the output to the switching element S1 via the gate circuit 15a. Similarly, the AND circuit 14b outputs the selection signal SS2 and the inverted signal 121 of the signal 111.
Is calculated, and its output is connected to the switching element S2 via the gate circuit 15b. Here, it is determined that when the output of the logical product is 1, the switch is on, and when it is zero, the switch is off. As described above, the on / off control of the switching element of the inverter 1 controls the output current i of the inverter 1 to follow the current command signal i * .

【0017】第一の実施例では、出力電圧誤差によって
電圧歪が発生するのを避けるために歪補償制御を行う。
以下、第一の実施例の歪補償制御について説明する。第
一の実施例で、パルス幅変調信号111が図2(a)の
ように変化するとき、インバータの出力電圧Voutは
スナバ回路の影響によって遅れて変化する。電流指令i
*>0のとき、すなわち、SS1=1かつSS2=0のと
きは、図2(b),(c)に示すように出力電圧の立ち下が
り(Eから−Eへの変化)時間は出力電流iが零に近い
ほど長くなる。逆に電流指令i*<0 のとき、すなわ
ち、SS1=0かつSS2=1のときは図2(d),
(e)に示すように出力電圧の立ち上がり(−EからEへ
の変化)時間は出力電流iが零に近いほど長くなる。こ
れらの電圧変化遅れのため、出力電圧は指令に対して誤
差を持つ。ここで、歪補償信号Vcを零とすると、スイ
ッチング素子の制御モードおよび出力電流値に依存した
電圧誤差が発生する。このため電圧指令として正弦波信
号を与えても、出力電圧は図3(b)のように歪を持っ
たものになる。そこで本発明では、前述の制御モードに
対応した歪補償信号Vcを、インバータ電圧指令V*
加算するフィードフォワード補償を行い、出力電圧歪を
低減させる。各制御モードでの補償信号は、演算回路7
aおよび7bによって出力電流値に基づいて演算され
る。切替回路8はSS1=1ならVc1を選択するスイ
ッチ81と、SS2=1ならVc2を選択するスイッチ
82から構成され、制御モードに対応した歪補償信号V
cを出力する。この補償信号Vcを電圧指令に加算する
と、出力電圧の歪成分は相殺され出力電圧は正弦波とな
る。
In the first embodiment, distortion compensation control is performed to prevent the occurrence of voltage distortion due to an output voltage error.
Hereinafter, the distortion compensation control according to the first embodiment will be described. In the first embodiment, when the pulse width modulation signal 111 changes as shown in FIG. 2A, the output voltage Vout of the inverter changes with a delay due to the influence of the snubber circuit. Current command i
* > 0, that is, when SS1 = 1 and SS2 = 0, as shown in FIGS. 2B and 2C, the fall time (change from E to −E) of the output voltage is equal to the output current. It becomes longer as i is closer to zero. Conversely, when the current command i * <0, that is, when SS1 = 0 and SS2 = 1, FIG.
As shown in (e), the rise time (change from -E to E) of the output voltage becomes longer as the output current i approaches zero. Because of these voltage change delays, the output voltage has an error with respect to the command. Here, when the distortion compensation signal Vc is set to zero, a voltage error occurs depending on the control mode of the switching element and the output current value. Therefore, even if a sine wave signal is given as a voltage command, the output voltage will be distorted as shown in FIG. Therefore, in the present invention, output voltage distortion is reduced by performing feedforward compensation in which the distortion compensation signal Vc corresponding to the above-described control mode is added to the inverter voltage command V * . The compensation signal in each control mode is calculated by the arithmetic circuit 7
Calculated based on the output current value by a and 7b. The switching circuit 8 includes a switch 81 that selects Vc1 when SS1 = 1, and a switch 82 that selects Vc2 when SS2 = 1, and a distortion compensation signal V corresponding to the control mode.
Output c. When this compensation signal Vc is added to the voltage command, the distortion component of the output voltage is canceled and the output voltage becomes a sine wave.

【0018】なお、電流iの絶対値が零に近いほど、出
力電圧の立ち上がり/立ち下がりに時間がかかるため出
力電圧誤差は大きくなる。例えば、電流指令i*>0 の
とき、電流iの絶対値が零に近いほど、出力電圧がEか
ら−Eへに変化するのが遅くなるため、同じゲート信号
を与えても電圧指令値より高い電圧が出力される。そこ
で、図3に示すように歪補償信号Vc1の値は電流iが
小さいほど負側に大きくなるように設定する。同様に、
歪補償信号Vc2については、電流iが小さいほど補償
量が正側に大きくなるように設定する。
It should be noted that the closer the absolute value of the current i is to zero, the longer it takes for the rise / fall of the output voltage to increase, so that the output voltage error increases. For example, when the current command i * > 0, the closer the absolute value of the current i is to zero, the slower the output voltage changes from E to −E. High voltage is output. Therefore, as shown in FIG. 3, the value of the distortion compensation signal Vc1 is set to be larger on the negative side as the current i is smaller. Similarly,
The distortion compensation signal Vc2 is set such that the smaller the current i is, the larger the compensation amount becomes on the positive side.

【0019】次に本発明の第二の実施例の構成を図4に
示す。第一の実施例は、電流値が小さい領域ほど出力電
圧誤差が大きくなるため歪補償が難しくなる恐れがあ
る。そこで第二の実施例では、出力電流が零に近い領域
で、両方のスイッチング素子がオン/オフ制御するよう
にスイッチング素子の制御モードを変更する。これによ
り、低電流時に出力電圧誤差が大きくならないため歪量
が低減される。
FIG. 4 shows the configuration of a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, there is a possibility that distortion compensation becomes difficult because the output voltage error increases as the current value decreases. Therefore, in the second embodiment, the control mode of the switching elements is changed so that both switching elements are turned on / off in a region where the output current is close to zero. As a result, the output voltage error does not increase when the current is low, so that the amount of distortion is reduced.

【0020】以下、第二の実施例の構成について説明す
る。第一の実施例と異なる部分について説明する。演算
回路7cは、スイッチング素子S1とS2の両方がオン
/オフ制御される制御モードにおける歪補償信号Vc3
を、出力電流iに基づいて出力する。切替回路8は各制
御モードに対応して、三つの歪補償信号Vc1,Vc2、およ
びVc3から一つを選択し歪補償信号Vcを出力する。
選択回路13は電流指令i* の値に応じて制御モードを
選択する。選択回路13は、電流指令i* が−Icより
も大きい場合にSS1=1とし、小さい場合は0とす
る。また、電流指令i* がIcよりも小さい場合はSS
2=1とし、大きい場合は0とする。つまり、電流指令
* が−IcからIcの間にある場合は、SS1とSS
2は共に1となり、スイッチング素子S1とS2は両方
がオン/オフ制御される。
Hereinafter, the configuration of the second embodiment will be described. The parts different from the first embodiment will be described. The arithmetic circuit 7c outputs the distortion compensation signal Vc3 in the control mode in which both the switching elements S1 and S2 are on / off controlled.
Is output based on the output current i. The switching circuit 8 selects one of the three distortion compensation signals Vc1, Vc2, and Vc3 and outputs the distortion compensation signal Vc in accordance with each control mode.
The selection circuit 13 selects a control mode according to the value of the current command i * . The selection circuit 13 sets SS1 = 1 when the current command i * is larger than -Ic, and sets it to 0 when the current command i * is smaller. If the current command i * is smaller than Ic, SS
2 = 1, and 0 if larger. That is, when the current command i * is between -Ic and Ic, SS1 and SS1
2 is 1 and both switching elements S1 and S2 are on / off controlled.

【0021】第二の実施例の動作を説明する。両方のス
イッチング素子をオン/オフ制御する制御モードでは、
二つのスイッチが共にオフになる時間(デッドタイム)
を設けるために、ゲートアンプ15a,15bは、ゲー
ト信号がオフからオンへ立ち上がるタイミングを所定の
時間だけ遅らせる。このデッドタイムによる出力電圧歪
を補償するため、演算回路7cはデッドタイム歪を補償
する信号Vc3を出力する。第二の実施例における切替
回路8は論理回路とスイッチにより構成され、S1をオ
ン/オフ制御しS2を常にオフする制御モードでは歪補
償信号Vc1を選択し、S2をオン/オフ制御しS1を
常にオフする制御モードでは歪補償信号Vc2を選択
し,S1およびS2を共にオン/オフ制御する制御モー
ドでは歪補償信号Vc3を選択するように動作する。こ
うして選択された補償信号を電圧指令に加算することに
より、スイッチング素子の各制御モードにおける出力電
圧の歪分は相殺され出力電圧は正弦波となる。
The operation of the second embodiment will be described. In the control mode in which both switching elements are on / off controlled,
Time when both switches are off (dead time)
The gate amplifiers 15a and 15b delay the timing at which the gate signal rises from off to on by a predetermined time. In order to compensate for the output voltage distortion due to the dead time, the arithmetic circuit 7c outputs a signal Vc3 for compensating the dead time distortion. The switching circuit 8 in the second embodiment is constituted by a logic circuit and a switch. In a control mode in which S1 is turned on / off and S2 is always turned off, the distortion compensation signal Vc1 is selected, and S2 is turned on / off to control S1. The operation is such that the distortion compensation signal Vc2 is selected in the control mode that is always off, and the distortion compensation signal Vc3 is selected in the control mode in which both S1 and S2 are on / off controlled. By adding the selected compensation signal to the voltage command, the distortion of the output voltage in each control mode of the switching element is canceled, and the output voltage becomes a sine wave.

【0022】なお、出力電流iは電流指令値i* に追従
するように制御されるため、第一および第二の実施例に
おける演算回路7a〜7cの入力信号は、出力電流iに
限らず指令値i* を用いて補償信号を演算することが可
能である。
Since the output current i is controlled so as to follow the current command value i * , the input signals of the arithmetic circuits 7a to 7c in the first and second embodiments are not limited to the output current i. It is possible to calculate the compensation signal using the value i * .

【0023】また、2レベルに限らず、3レベル以上の
電圧が出力可能なインバータに対して、本発明を適用し
ても同様の効果が得られる。
The same effect can be obtained by applying the present invention to an inverter capable of outputting not only two levels but also three or more levels of voltage.

【0024】また本明細書では、説明をわかりやすくす
るために、構成及び動作を電気回路とアナログ信号を用
いて説明しているが、マイクロプロセッサ等を用いてデ
ィジタル回路で構成し、ソフトウエアで動作させても本
発明の効果は同様である。
In this specification, the structure and operation are described using an electric circuit and an analog signal in order to make the description easy to understand. The effect of the present invention is the same even if it is operated.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明によれば、スナバ回路を備えた電
圧型インバータを、出力電流の正負極性に応じて上下ス
イッチング素子の一方をオン/オフ制御し、他方のスイ
ッチング素子は常にオフ状態とする制御モードにより動
作させても、制御モードに応じた歪補償信号を電圧指令
に加算するため、出力電圧歪を補償できる。そのため、
出力電流歪を抑えることができ、電動機の出力トルクの
変動を防止することができる。
According to the present invention, the voltage type inverter having the snubber circuit controls on / off of one of the upper and lower switching elements according to the positive / negative polarity of the output current, and the other switching element is always in the off state. Even when the operation is performed in the control mode, the output voltage distortion can be compensated because the distortion compensation signal corresponding to the control mode is added to the voltage command. for that reason,
Output current distortion can be suppressed, and fluctuations in the output torque of the motor can be prevented.

【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電圧型インバータ制御
装置の回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram of a voltage-type inverter control device showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例における出力電圧波形図。FIG. 2 is an output voltage waveform diagram in the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施例における動作波形図。FIG. 3 is an operation waveform diagram in the embodiment of FIG.

【図4】本発明の他の実施例の回路図。FIG. 4 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention.

【図5】従来のスナバ回路を備えた電圧型インバータ装
置の回路図。
FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional voltage-type inverter device including a snubber circuit.

【図6】図5のインバータ装置の回路図。FIG. 6 is a circuit diagram of the inverter device shown in FIG. 5;

【図7】出力電流極性に応じて不導通側のスイッチング
素子を常にオフに固定するように制御した場合の回路
図。
FIG. 7 is a circuit diagram in a case where control is performed such that a non-conducting side switching element is always fixed to OFF in accordance with an output current polarity;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…インバータ回路、SN1〜SN2…スナバ回路、2
…負荷、3…電流検出器、4…電流指令回路、5…加算
器、6…電流制御手段、7a〜7c…補償量演算回路、
8…切替回路、9…加算器、10…搬送波生成手段、1
1…比較器、12…反転回路、13…選択回路、14a
〜14b…論理積回路、15a〜15b…ゲート回路。
1: Inverter circuit, SN1 to SN2: Snubber circuit, 2
... Load, 3 ... Current detector, 4 ... Current command circuit, 5 ... Adder, 6 ... Current control means, 7a-7c ... Compensation amount calculation circuit,
8 switching circuit, 9 adder, 10 carrier generation means, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Comparator, 12 ... Inverting circuit, 13 ... Selection circuit, 14a
1414b: AND circuit, 15a〜15b: Gate circuit

───────────────────────────────────────────────────── 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 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor ▲ Taka ▼ Junichi Hashimi 5-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Omika Plant of Hitachi, Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流電源に直列接続された複数のスイッチ
ング素子を含み、前記スイッチング素子をオン/オフ制
御し平均出力電圧を制御する電圧型インバータ装置にお
いて、出力電流の極性が正の場合には、前記直流電源の
負側端子と前記出力端子間のスイッチング素子をオフ状
態に固定する第一のモードと、出力電流の極性が負の場
合には、前記直流電源の正側端子と前記出力端子間のス
イッチング素子をオフ状態に固定する第二のモードにそ
れぞれ制御する制御手段と、前記第一のモードおよび前
記第二のモードそれぞれにおける出力電圧誤差の補償信
号を出力電流値に基づいて求める手段と、前記補償信号
を前記各制御モードに対応して電圧指令値に加算する手
段を備え、前記電圧指令信号をパルス幅変調して、前記
スイッチング素子のオン/オフを制御することを特徴と
するインバータの制御装置。
1. A voltage-type inverter device including a plurality of switching elements connected in series to a DC power supply and controlling on / off of the switching elements to control an average output voltage, when an output current has a positive polarity. A first mode in which a switching element between the negative terminal of the DC power supply and the output terminal is fixed to an OFF state, and a positive terminal of the DC power supply and the output terminal when the polarity of the output current is negative. Control means for controlling the switching mode between the first mode and the second mode for fixing the switching element in an off state, and means for obtaining a compensation signal for an output voltage error in each of the first mode and the second mode based on an output current value Means for adding the compensation signal to a voltage command value corresponding to each of the control modes, wherein the voltage command signal is pulse-width modulated, and the switching element Controller of the inverter and controls the on / off.
【請求項2】直流電源に直列接続された複数のスイッチ
ング素子を含み、前記スイッチング素子をオン/オフ制
御し平均出力電圧を制御する電圧型インバータ装置にお
いて、出力電流の極性が正で、出力電流の瞬時値が所定
値Ic1より大きい場合には、前記直流電源の負側端子
と前記出力端子間のスイッチング素子をオフ状態に固定
する第一のモードと、出力電流の極性が負で、出力電流
の瞬時値が所定値Ic2より小さい場合には、前記直流電
源の正側端子と前記出力端子間のスイッチング素子をオ
フ状態に固定する第二のモードと、出力電流の瞬時値i
と前記所定値Ic1およびIc2がIc2<i<Ic1
を満たす場合には、いずれのスイッチング素子もオフ状
態に固定することを停止する第3のモードに制御する制
御手段と、前記第一,第二,第三の各モードにおける出
力電圧誤差の補償信号を出力電流値に基づいて求める手
段と、前記補償信号を前記各制御モードに対応して電圧
指令値に加算する手段を備え、前記電圧指令信号をパル
ス幅変調して、前記スイッチング素子のオン/オフを制
御することを特徴とするインバータの制御装置。
2. A voltage type inverter device including a plurality of switching elements connected in series to a DC power supply and controlling on / off of the switching elements to control an average output voltage, wherein the polarity of the output current is positive and the output current is Is larger than the predetermined value Ic1, the first mode in which the switching element between the negative terminal of the DC power supply and the output terminal is fixed to the off state, and the polarity of the output current is negative and the output current Is smaller than the predetermined value Ic2, the second mode in which the switching element between the positive terminal of the DC power supply and the output terminal is fixed to the OFF state, and the instantaneous value i of the output current
And the predetermined values Ic1 and Ic2 satisfy Ic2 <i <Ic1.
If the above condition is satisfied, control means for controlling to a third mode for stopping fixing any of the switching elements to the off state, and a compensation signal for an output voltage error in each of the first, second, and third modes And a means for adding the compensation signal to a voltage command value corresponding to each of the control modes. The voltage command signal is subjected to pulse width modulation to turn on / off the switching element. An inverter control device for controlling turning off.
【請求項3】請求項1または請求項2において、前記出
力端子と直流電源の正側端子、あるいは負側端子の間の
スイッチング素子をオフ状態に固定する各制御モードに
対応し、出力電流値に応じて補償量を求める手段は、出
力電流の瞬時値の大きさが零に近いほど補償電圧を大き
くするインバータの制御装置。
3. An output current value according to claim 1, wherein each of the control modes is such that a switching element between the output terminal and a positive terminal or a negative terminal of the DC power supply is fixed in an off state. Means for obtaining a compensation amount according to the following formula: a controller for an inverter that increases the compensation voltage as the magnitude of the instantaneous value of the output current approaches zero.
【請求項4】請求項1において、出力電流の極性が変化
し、前記第一のモードから前記第二のモードへ切り替え
る場合、あるいはその逆の場合に、前記切替によってオ
フからオンに変化するスイッチング素子は、オフからオ
ンへの立ち上がりを所定の時間遅らせるインバータの制
御装置。
4. The switching method according to claim 1, wherein the polarity of the output current changes to switch from the first mode to the second mode, or vice versa, the switching changing from off to on. The element is an inverter control device that delays the rise from off to on for a predetermined time.
【請求項5】請求項2において、前記第三のモードが選
択されているときは、前記スイッチング素子のオフから
オンへの立ち上がりを所定の時間遅らせるインバータの
制御装置。
5. The inverter control device according to claim 2, wherein when the third mode is selected, a rise of the switching element from off to on is delayed by a predetermined time.
【請求項6】請求項1,2,3,4または5において、
前記出力電流値に対応する信号を生成する手段を備え、
前記信号を出力電流の代わりに使用して出力電圧誤差の
補償信号を求めるインバータの制御装置。
6. The method of claim 1, 2, 3, 4, or 5,
Means for generating a signal corresponding to the output current value,
An inverter control device for obtaining a compensation signal for an output voltage error using the signal instead of the output current.
【請求項7】請求項6において、前記出力電流の目標値
である出力電流指令を発生する電流指令発生手段と、出
力電流を前記出力電流指令値に近づける電流制御手段を
備え、前記出力電流指令信号を出力電流値に対応する信
号とし、出力電流の代わりに使用して出力電圧誤差の補
償信号を求めることを特徴とするインバータの制御装
置。
7. The output current command according to claim 6, further comprising: a current command generating means for generating an output current command which is a target value of the output current; and a current control means for causing an output current to approach the output current command value. An inverter control device characterized in that a signal is a signal corresponding to an output current value, and a compensation signal for an output voltage error is obtained by using the signal instead of the output current.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013013220A (en) * 2011-06-29 2013-01-17 Mitsubishi Electric Corp Power conversion device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013013220A (en) * 2011-06-29 2013-01-17 Mitsubishi Electric Corp Power conversion device
US9112429B2 (en) 2011-06-29 2015-08-18 Mitsubishi Electric Corporation Power converter using a field effect transistor and a diode

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