KR100982119B1 - 전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법 - Google Patents

전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부(1)과 컨버터부(1)에 의해 변환된 상기 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 인버터부(2)를 구비한다. 상기 컨버터부(1)는, 사다리꼴 파형 전압 지령 생성부(11)로부터의 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *) 및 캐리어 신호 생성부(15)로부터의 캐리어 신호에 의거하여, 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하고, 인버터부는, 지령 신호 보정부(14, 22, 23)에 의해 보정된 인버터부용 지령 신호에 의거하여, 컨버터부(1)에 의해 변환된 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환한다. 상기 사다리꼴 파형 전압 지령 생성부(11)는, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)의 경사 영역을, 소정의 테이블을 이용하여 생성한다.

Description

전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법{POWER CONVERTING DEVICE, AND CONTROL METHOD FOR THE DEVICE}
본 발명은, 전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
인버터의 대표적인 회로 구성으로서는, 정류 회로와 평활 회로를 통해 상용 교류를 직류로 변환하고, 전압형 변환기에 의해 원하는 교류를 출력하는 간접형 교류 전력 변환 회로가 일반적으로 이용되고 있다. 한편, 교류 전압으로부터 직접 교류 출력을 얻는 방식으로서는, 매트릭스 컨버터를 대표로 하는 직접형 전력 변환 장치가 알려져 있고, 상용 주파수에 의한 전압 맥동을 평활하는 대형의 콘덴서나 리액터가 불필요해지기 때문에, 변환 장치의 소형화를 기대할 수 있고, 차세대의 전력 변환 장치로서 최근 주목받고 있다.
종래의 직접형 전력 변환 장치로서는, 삼상 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 PWM 정류기와, 상기 PWM 정류기에 의해 변환된 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 PWM 인버터를 구비한 것이 있다(예를 들어, 일본 공개특허공보 2004-266972호 참조).
이 직접형 전력 변환 장치는, 입력 전류 지령에 의거하여 사다리꼴파 지령 신호를 생성하고, 사다리꼴파 지령 신호와 캐리어 신호를 비교하여, PWM 정류기의 스위칭 회로를 온 오프하는 PWM 변조 신호를 생성하고 있다. 또, 상기 캐리어 신호를 변형한 삼각파와 출력 전압 지령을 비교하여, PWM 인버터의 스위칭 회로를 온 오프하는 PWM 변조 신호를 생성하고 있다.
그러나 상기 직접형 전력 변환 장치에서는, 입력 전류 지령에 의거하여 연산에 의해 사다리꼴파 지령 신호를 생성하므로, 제어부의 연산 부하가 증가한다는 문제가 있다.
또, 상기 직접형 전력 변환 장치에서는, PWM 인버터측의 캐리어 파형을 변형시킬 필요가 있기 때문에, 변조파형 생성이 복잡하고, 제어 회로가 복잡해진다는 문제가 있다. 또, PWM 정류기와 PWM 인버터에 대해서, 캐리어 신호를 공급하는 캐리어 생성 회로를 따로 따로 이용한 경우에도, 제어부의 회로가 복잡해진다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 과제는, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있는 전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법을 제공하는 것에 있다.
또, 본 발명의 또 하나의 과제는, 제어부의 회로를 간략화할 수 있는 전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 제1 발명의 전력 변환 장치는, 사다리꼴 파형의 지령 신호를 기준 신호의 위상각에 의거하여 생성하는 지령 신호 생성부와,
캐리어 신호를 생성하는 캐리어 신호 생성부와,
상기 지령 신호 생성부로부터의 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부에 의해 생성된 상기 캐리어 신호에 의거하여, 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하거나, 또는, 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 변환부를 구비하고,
상기 지령 신호 생성부는, 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호의 경사 영역을, 소정의 테이블 또는 소정의 식을 이용하여 생성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 지령 신호 생성부에 의해 사다리꼴 파형의 지령 신호를 생성할 때의 상기 기준 신호는, 변환부가 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 경우는, 삼상 교류 입력 전압 중 기준이 되는 신호를 이용하고, 변환부가 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 경우는, 예를 들어 상기 삼상 교류 출력 전압을 만들기 위한 기준이 되는 신호를 이용한다.
상기 구성에 의하면, 상기 지령 신호 생성부에 의해, 사다리꼴 파형의 지령 신호의 경사 영역을, 소정의 테이블 또는 소정의 식을 이용하여 생성함으로써, 복잡한 연산에 의해 사다리꼴 파형의 지령 신호를 형성할 필요가 없고, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 제2 발명의 전력 변환 장치는,
삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부와, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 인버터부를 구비하고, 상기 컨버터부와 상기 인버터부를 접속하는 직류 링크부에 평활용 필터를 갖지 않는 전력 변환 장치로서,
상기 삼상 교류 입력 전압에 동기한 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 생성하는 컨버터부용 지령 신호 생성부와,
캐리어 신호를 생성하는 캐리어 신호 생성부와,
상기 소정의 삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 지령 신호를 생성하는 인버터부용 지령 신호 생성부와,
상기 컨버터부용 지령 신호 생성부로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 인버터부용 지령 신호 생성부에 의해 생성된 상기 인버터부용 지령 신호를 보정하는 지령 신호 보정부를 구비하고,
상기 컨버터부는, 상기 컨버터부용 지령 신호 생성부로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부로부터의 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 삼상 교류 입력 전압을 상기 직류 전압으로 변환하고,
상기 인버터부는, 상기 지령 신호 보정부에 의해 보정된 상기 인버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하고,
상기 컨버터부용 지령 신호 생성부는, 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을, 소정의 테이블 또는 소정의 식을 이용하여 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압의 맥류형의 전압(전류) 파형에 대해서, 삼상 교류 출력 전압(전류)에 변형을 일으키지 않도록, 지령 신호 보정부에 의해 인버터부용 지령 신호를 보정함으로써, 보정된 인버터부용 지령 신호에 의거하여 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 것이 가능해진다. 이 때, 상기 컨버터부용 지령 신호 생성부는, 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을, 소정의 테이블 또는 소정의 식을 이용하여 생성함으로써, 복잡한 연산에 의해 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 형성할 필요가 없고, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 일 실시 형태의 전력 변환 장치에서는,
상기 소정의 식은,
Figure 112008066802644-pct00001
(단, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)
Figure 112008066802644-pct00002
(단, 위상각(φ)은 π≤φ≤4π/3)이다.
상기 실시 형태에 의하면, 상기 컨버터부용 지령 신호 생성부가, 상기 소정의 식을 이용하여 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 생성함으로써, 연산 부하를 저감시키면서, 변형이 없는 삼상 교류 출력 전압(전류)을 확실히 얻을 수 있다.
또한, 일 실시 형태의 전력 변환 장치에서는,
상기 컨버터부용 지령 신호 생성부로부터의 상기 컨버터부용 지령 신호와 상기 캐리어 신호 생성부로부터의 상기 캐리어 신호를 비교하여, 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부와,
상기 인버터부용 지령 신호 생성부로부터의 상기 인버터부용 지령 신호와 상기 컨버터부에 이용된 것과 동일한 상기 캐리어 신호를 비교하여, 인버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부를 구비하고,
상기 컨버터부는, 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부에 의해 생성된 상기 컨버터부 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 삼상 교류 입력 전압을 상기 직류 전압으로 변환하고,
상기 인버터부는, 상기 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부에 의해 생성된 상기 인버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환한다.
상기 실시 형태에 의하면, 상기 컨버터부와 인버터부에 공통되는 1개의 캐리어 신호로 PWM 변조를 가능하게 함으로써 제어부의 회로를 간략화할 수 있다.
또, 일 실시 형태의 전력 변환 장치에서는, 상기 캐리어 신호는 삼각파형의 신호이다.
상기 실시 형태에 의하면, PWM 변조에 적합한 삼각파형의 신호를 캐리어 신호에 이용함으로써, 펄스폭 변조를 위한 회로를 간략화할 수 있다.
또, 일 실시 형태의 전력 변환 장치에서는, 상기 캐리어 신호는 톱니파형의 신호이다.
상기 실시 형태에 의하면, 톱니파형의 신호를 캐리어 신호에 이용함으로써, 캐리어 생성이나 변조 처리를 간소화할 수 있다.
또, 일 실시 형태의 전력 변환 장치에서는,
상기 컨버터부는,
상기 삼상 교류 입력 전압의 각 상전압이 일단에 각각 입력되고, 제1 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로와,
상기 삼상 교류 입력 전압의 각 상전압이 일단에 각각 입력되고, 제2 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로를 갖고,
상기 인버터부는,
상기 소정의 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자가 일단에 각각 접속되고, 상기 제1 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로와,
상기 소정의 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자가 일단에 각각 접속되고, 상기 제2 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로를 가진다.
또, 일 실시 형태의 전력 변환 장치에서는,
상기 컨버터부에 상당하는 가상 컨버터부와, 상기 인버터부에 상당하는 가상 인버터부와, 상기 직류 링크부에 상당하는 가상 직류 링크부를 갖는 매트릭스 컨버터로서,
상기 가상 컨버터부 및 상기 가상 인버터부는,
상기 삼상 교류 입력 전압 중 제1 상전압이 일단에 각각 입력되고, 상기 소정의 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로와,
상기 삼상 교류 입력 전압 중 제2 상전압이 일단에 각각 입력되고, 상기 소정의 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로와,
상기 삼상 교류 입력 전압 중 제3 상전압이 일단에 각각 입력되고, 상기 소정의 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로를 가진다.
또, 일 실시 형태에서는, 상기 제1 발명의 전력 변환 장치에 있어서,
상기 지령 신호 생성부는, 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호의 경사 영역을,
Figure 112008066802644-pct00003
(단, ds *, dt *는 선전류 통류비, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)에 의거하여 생성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 지령 신호 생성부에 의해 사다리꼴 파형의 지령 신호를 생성할 때의 상기 기준 신호는, 변환부가 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 경우는, 삼상 교류 입력 전압 중 기준이 되는 신호를 이용하여 변환부가 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 경우는, 예를 들어 상기 삼상 교류 출력 전압을 만들기 위한 기준이 되는 신호를 이용한다.
상기 실시 형태에 의하면, 상기 지령 신호 생성부에 의해, 사다리꼴 파형의 지령 신호의 경사 영역을,
Figure 112008066802644-pct00004
(단, ds *, dt *는 통류비, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)에 의거하여 생성함으로써, 복잡한 연산에 의해 사다리꼴 파형의 지령 신호를 형성할 필요가 없고, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 일 실시 형태에서는, 상기 제2 발명의 전력 변환 장치에 있어서,
상기 컨버터부용 지령 신호 생성부는, 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을,
Figure 112008066802644-pct00005
(단, ds *, dt *는 선전류 통류비, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)에 의거하여 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 실시 형태에 의하면, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압의 맥류형의 전압(전류) 파형에 대해서, 삼상 교류 출력 전압(전류)에 변형을 일으키지 않도록, 지령 신호 보정부에 의해 인버터부용 지령 신호를 보정함으로써, 보정된 인버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 것이 가능해진다. 이 때, 상기 컨버터부용 지령 신호 생성부는, 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을,
Figure 112008066802644-pct00006
(단, ds *, dt *는 선전류 통류비, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)에 의거하여 생성함으로써, 복잡한 연산에 의해 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 형성할 필요가 없고, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 일 실시 형태의 전력 변환 장치에서는,
상기 컨버터부는,
상기 삼상 교류 입력 전압의 각 상전압이 일단에 각각 입력되고, 제1 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로와,
상기 삼상 교류 입력 전압의 각 상전압이 일단에 각각 입력되고, 제2 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로를 갖고,
상기 인버터부는,
상기 소정의 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자가 일단에 각각 접속되고, 상기 제1 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로와,
상기 소정의 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자가 일단에 각각 접속되고, 상기 제2 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로를 갖는다.
또, 일 실시 형태의 전력 변환 장치에서는,
상기 컨버터부에 상당하는 가상 컨버터부와, 상기 인버터부에 상당하는 가상 인버터부와, 상기 직류 링크부에 상당하는 가상 직류 링크부를 갖는 매트릭스 컨버터로서,
상기 가상 컨버터부 및 상기 가상 인버터부는,
상기 삼상 교류 입력 전압 중 제1 상전압이 일단에 각각 입력되고, 상기 소정의 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로와,
상기 삼상 교류 입력 전압 중 제2 상전압이 일단에 각각 입력되고, 상기 소정의 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로와,
상기 삼상 교류 입력 전압 중 제3 상전압이 일단에 각각 입력되고, 상기 소정의 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로를 가진다.
또, 제3 발명의 전력 변환 장치에서는,
삼상 교류 입력 전압에 동기한 컨버터부용 지령 신호를 생성하는 컨버터부용 지령 신호 생성부와,
소정의 삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 지령 신호를 생성하는 인버터부용 지령 신호 생성부와,
캐리어 신호를 생성하는 캐리어 신호 생성부와,
상기 컨버터부용 지령 신호 생성부로부터의 상기 컨버터부용 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부에 의해 생성된 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부와,
상기 인버터부용 지령 신호 생성부로부터의 상기 인버터부용 지령 신호 및 상기 컨버터부에 이용된 것과 동일한 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 인버터부를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 컨버터부와 인버터부에 공통되는 1개의 캐리어 신호로 PWM 변조를 가능하게 함으로써 제어부의 회로를 간략화할 수 있다.
또, 일 실시 형태의 전력 변환 장치에서는, 상기 캐리어 신호는 삼각파형의 신호이다.
상기 실시 형태에 의하면, PWM 변조에 적합한 삼각파형의 신호를 캐리어 신호에 이용함으로써, 펄스폭 변조를 위한 회로를 간략화할 수 있다.
또, 일 실시 형태의 전력 변환 장치에서는, 상기 캐리어 신호는 톱니파형의 신호이다.
상기 실시 형태에 의하면, 톱니파형의 신호를 캐리어 신호에 이용함으로써, 캐리어 생성이나 변조 처리를 간소화할 수 있다.
또, 제4 발명의 전력 변환 장치의 제어 방법에서는,
사다리꼴 파형의 지령 신호를 지령 신호 생성부에 의해 생성하는 단계와,
캐리어 신호를 캐리어 신호 생성부에 의해 생성하는 단계와,
상기 지령 신호 생성부로부터의 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부에 의해 생성된 상기 캐리어 신호에 의거하여, 변환부에 의해서, 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하거나, 또는, 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 단계를 갖고,
상기 지령 신호 생성부에 의해 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호를 생성하는 단계에 있어서, 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호의 경사 영역을, 소정의 테이블 또는 소정의 식을 이용하여 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 지령 신호 생성부에 의해, 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을, 소정의 테이블 또는 소정의 식을 이용하여 생성함으로써, 복잡한 연산에 의해 사다리꼴 파형의 지령 신호를 형성할 필요가 없고, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 제5 발명의 전력 변환 장치의 제어 방법에서는,
삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부와, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 인버터부를 구비하고, 상기 컨버터부와 상기 인버터부를 접속하는 직류 링크부에 평활용 필터를 갖지 않는 전력 변환 장치의 제어 방법으로서,
상기 삼상 교류 입력 전압에 동기한 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 컨버터부용 지령 신호 생성부에 의해 생성하는 단계와,
캐리어 신호를 캐리어 신호 생성부에 의해 생성하는 단계와,
상기 소정의 삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 지령 신호를 인버터부용 지령 신호 생성부에 의해 생성하는 단계와,
상기 컨버터부용 지령 신호 생성부로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호에 의거하여 상기 인버터부용 지령 신호 생성부에 의해 생성된 상기 인버터부용 지령 신호를 지령 신호 보정부에 의해 보정하는 단계와,
상기 컨버터부용 지령 신호 생성부로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부로부터의 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해, 상기 삼상 교류 입력 전압을 상기 직류 전압으로 변환하는 단계와,
상기 지령 신호 보정부에 의해 보정된 상기 인버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 인버터부에 의해서, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 단계를 갖고,
상기 컨버터부용 지령 신호 생성부에 의해 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 생성하는 단계에 있어서, 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을, 소정의 테이블 또는 소정의 식을 이용하여 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압의 맥류형의 전압(전류) 파형에 대해서, 삼상 교류 출력 전압(전류)에 변형을 일으키지 않도록 지령 신호 보정부에 의해 인버터부용 지령 신호를 보정함으로써, 보정된 인버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 것이 가능해진다. 이 때, 상기 컨버터부용 지령 신호 생성부는, 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을, 소정의 테이블 또는 소정의 식을 이용하여 생성함으로써, 복잡한 연산에 의해 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 형성할 필요가 없고, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 일 실시 형태의 전력 변환 장치의 제어 방법에서는,
상기 소정의 식은,
Figure 112008066802644-pct00007
(단, 위상각(Φ)은 0≤φ≤π/3)
Figure 112008066802644-pct00008
(단, 위상각(φ)은 π≤φ≤4π/3)이다.
상기 실시 형태에 의하면, 상기 컨버터부용 지령 신호 생성부가, 상기 소정의 식을 이용하여 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 생성함으로써, 연산 부하를 저감시키면서, 변형이 없는 삼상 교류 출력 전압(전류)을 확실히 얻을 수 있다.
또, 일 실시 형태에서는, 상기 제5 발명의 전력 변환 장치의 제어 방법에 있어서,
상기 컨버터부용 지령 신호 생성부에 의해 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 생성하는 단계에 있어서, 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을,
Figure 112008066802644-pct00009
(단, ds *, dt *는 통류비, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)에 의거하여 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 실시 형태에 의하면, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압의 맥류형의 전압(전류) 파형에 대해서, 삼상 교류 출력 전압(전류)에 변형을 일으키지 않도록, 지령 신호 보정부에 의해 인버터부용 지령 신호를 보정함으로써, 보정된 인버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 것이 가능해진다. 이 때, 상기 컨버터부용 지령 신호 생성부는, 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을,
Figure 112008066802644-pct00010
(단, ds *, dt *는 통류비, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)에 의거하여 생성함으로써, 복잡한 연산에 의해 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 형성할 필요가 없고, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 제6 발명의 전력 변환 장치의 제어 방법에서는,
삼상 교류 입력 전압에 동기한 컨버터부용 지령 신호를 컨버터부용 지령 신호 생성부에 의해 생성하는 단계와,
소정의 삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 지령 신호를 인버터부용 지령 신호 생성부에 의해 생성하는 단계와,
캐리어 신호를 캐리어 신호 생성부에 의해 생성하는 단계와,
상기 컨버터부용 지령 신호 생성부로부터의 상기 컨버터부용 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부에 의해 생성된 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 삼상 교류 입력 전압으로부터 직류 전압에 컨버터부에 의해 변환하는 단계와,
상기 인버터부용 지령 신호 생성부로부터의 상기 인버터부용 지령 신호 및 상기 컨버터부에 이용된 것과 동일한 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 인버터부에 의해 변환하는 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 컨버터부와 인버터부에 공통되는 1개의 캐리어 신호로 PWM 변조를 가능하게 함으로써, 제어부의 회로를 간략화할 수 있다.
또, 제7 발명의 전력 변환 장치에서는,
공간 벡터 변조 방식에 의해 PWM 변조 신호를 생성하는 PWM 변조 신호 생성부와,
상기 PWM 변조 신호 생성부로부터의 상기 PWM 변조 신호에 의거하여 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하거나, 또는, 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 변환부를 구비하고,
상기 PWM 변조 신호 생성부는, 상기 공간 벡터 변조 방식에 의거하여 출력해야 할 전압 벡터를 이용하여, 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
Figure 112008066802644-pct00011
(단, 0≤φ≤π/3)로 표시되는 출력 시간(τ4, τ6)의 전압 벡터에 의거하여, 상기 PWM 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 지령 신호 생성부가, 공간 벡터 변조 방식에 의거하여 출력해야 할 전압 벡터를 이용하여 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
Figure 112008066802644-pct00012
(단, 0≤φ≤π/3)로 표시되는 출력 시간(τ46)의 전압 벡터에 의거하여, PWM 변조 신호를 생성함으로써, 복잡한 연산에 의해 지령 신호를 형성할 필요가 없고, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 제8 발명의 전력 변환 장치에서는,
삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부와, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 인버터부를 구비하고, 상기 컨버터부와 상기 인버터부를 접속하는 직류 링크부에 평활용 필터를 갖지 않는 전력 변환 장치로서,
공간 벡터 변조 방식에 의해 상기 삼상 교류 입력 전압에 동기한 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부와,
상기 소정의 삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부와,
상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부로부터의 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부에 의해 생성된 상기 인버터부용 PWM 변조 신호를 보정하는 PWM 변조 신호 보정부를 구비하고,
상기 컨버터부는, 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부로부터의 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 삼상 교류 입력 전압을 상기 직류 전압으로 변환하고,
상기 인버터부는, 상기 PWM 변조 신호 보정부에 의해 보정된 상기 인버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하며,
상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부는, 상기 공간 벡터 변조 방식에 의거한 상기 직류 전압을 출력해야 할 전압 벡터를 이용하여 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
Figure 112008066802644-pct00013
(단, 0≤φ≤π/3)로 표시되는 출력 시간(τ4, τ6)의 전압 벡터에 의거하여, 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압의 맥류형의 전압(전류) 파형에 대해서, 삼상 교류 출력 전압(전류)에 변형을 일으키지 않도록, 지령 신호 보정부에 의해 보정된 인버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환한다. 이 때, 상기 컨버터부용 지령 신호 생성부가, 공간 벡터 변조 방식에 의거한 상기 직류 전압을 출력해야 할 전압 벡터를 이용하여 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
Figure 112008066802644-pct00014
(단, 0≤φ≤π/3)로 표시되는 출력 시간(τ4, τ6)의 전압 벡터에 의거하여, 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성함으로써, 복잡한 연산에 의해 지령 신호를 형성할 필요가 없고, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 제9 발명의 전력 변환 장치에서는,
공간 벡터 변조 방식에 의해 PWM 변조 신호를 생성하는 PWM 변조 신호 생성부와,
상기 PWM 변조 신호 생성부로부터의 상기 PWM 변조 신호에 의거하여 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하거나, 또는, 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 변환부를 구비하고,
상기 PWM 변조 신호 생성부는, 상기 공간 벡터 변조 방식에 의거하여 출력해야 할 전압 벡터를 이용하여 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
Figure 112008066802644-pct00015
(단, 0≤φ≤π/3)로 나타나는 출력 시간(τrs, τrt)의 전류 벡터에 의거하여, 상기 PWM 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 지령 신호 생성부가, 공간 벡터 변조 방식에 의거하여 출력해야 할 전압 벡터를 이용하여 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
Figure 112008066802644-pct00016
(단, 0≤φ≤π/3)로 표시되는 출력 시간(τrs, τrt)의 전류 벡터에 의거하여, PWM 변조 신호를 생성함으로써 복잡한 연산에 의해 지령 신호를 형성할 필요가 없고, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 제10 발명의 전력 변환 장치에서는,
삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부와, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 인버터부를 구비하고, 상기 컨버터부와 상기 인버터부를 접속하는 직류 링크부에 평활용의 필터를 갖지 않는 전력 변환 장치로서,
공간 벡터 변조 방식에 의해 상기 삼상 교류 입력 전압에 동기한 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부와,
상기 소정의 삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부와,
상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부로부터의 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부에 의해 생성된 상기 인버터부용 PWM 변조 신호를 보정하는 PWM 변조 신호 보정부를 구비하고,
상기 컨버터부는, 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부로부터의 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 삼상 교류 입력 전압을 상기 직류 전압으로 변환하고,
상기 인버터부는, 상기 PWM 변조 신호 보정부에 의해 보정된 상기 인버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환하고,
상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부는, 상기 공간 벡터 변조 방식에 의거한 상기 직류 전압을 출력해야 할 전압 벡터를 이용하여 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
Figure 112008066802644-pct00017
(단, 0≤φ≤π/3)로 표시되는 출력 시간(τrs, τrt)의 전류 벡터에 의거하여, 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압의 맥류형의 전압(전류) 파형에 대해서, 삼상 교류 출력 전압(전류)에 변형을 일으키지 않도록 지령 신호 보정부에 의해 보정된 인버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환한다. 이 때, 상기 컨버터부용 지령 신호 생성부가, 공간 벡터 변조 방식에 의거한 상기 직류 전압을 출력해야 할 전압 벡터를 이용하여 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
Figure 112008066802644-pct00018
(단, 0≤φ≤π/3)로 표시되는 출력 시간(τrs, τrt)의 전류 벡터에 의거하여, 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성함으로써, 복잡한 연산에 의해 지령 신호를 형성할 필요가 없고, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
이상에서 알 수 있듯이, 본 발명의 전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법에 의하면, 컨버터부 또는 인버터부의 PWM 변조에 이용하는 사다리꼴 파형의 지령 신호의 경사 영역을, 소정의 테이블 또는 소정의 식을 이용하여 생성함으로써, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 본 발명의 전력 변환 장치에 의하면, 컨버터부와 인버터부에 공통되는 1개의 캐리어 신호로 PWM 변조를 가능하게 함으로써, 제어부의 회로를 간략화할 수 있다.
또, 본 발명의 전력 변환 장치에 의하면, 공간 벡터 변조 방식에 의거한 직류 전압을 출력해야 할 전압 벡터를 이용하여 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
Figure 112008066802644-pct00019
(단, 0≤φ≤π/3)로 표시되는 출력 시간(τ4, τ6)의 전압 벡터에 의거하여, 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성함으로써, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 본 발명의 전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법에 의하면, 컨버터부 또는 인버터부의 PWM 변조에 이용하는 사다리꼴 파형의 지령 신호의 경사 영역을 ,
Figure 112008066802644-pct00020
(단, ds *, dt *는 선전류 통류비, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)에 의거하여 생성함으로써, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
또, 본 발명의 전력 변환 장치에 의하면, 공간 벡터 변조 방식에 의거한 직류 전압을 출력해야 할 전압 벡터를 이용해 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
Figure 112008066802644-pct00021
(단, 0≤φ≤π/3)로 표시되는 출력 시간(τrs, τrt)의 전류 벡터에 의거하여, 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성함으로써, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 직접형 전력 변환 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태의 직접형 전력 변환 장치의 구성도이다.
도 3은 직류 링크 부착 직접 변환 회로의 구성도이다
도 4는 직류 링크 부착 직접 변환 회로의 제어 원리를 설명하기 위한 각부의 파형을 나타내는 도면이다
도 5a는 선간 전압 제어 파형을 나타내는 도면이다.
도 5b는 사다리꼴파 변조 파형(상전압)을 나타내는 도면이다.
도 5c는 사다리꼴파 변조 파형(선간 전압)을 나타내는 도면이다.
도 6a는 공간 벡터 변조에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 6b는 공간 벡터 변조에서의 사다리꼴파 변조 파형(상전압)을 나타내는 도면이다.
도 6c는 공간 벡터 변조에서의 사다리꼴파 변조 파형(선간 전압)을 나타내는 도면이다.
도 7은 비교를 위한 동기 PWM 변조 방식을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 직접형 전력 변환 장치의 삼각파형의 캐리어 신호를 이용한 PWM 변조 방식을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 직접형 전력 변환 장치의 톱니파형의 캐리어 신호를 이용한 PWM 변조 방식을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태의 전력 변환 장치의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 형태의 전력 변환 장치의 구성도이다.
도 12는 상기 전력 변환 장치의 지령 파형을 나타내는 도면이다.
도 13은 캐리어 비교를 이용한 경우의 선전류 통류비를 나타내는 도면이다.
도 14는 표 1의 변조 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 공간 벡터 변조를 이용한 경우의 선전류 통류비를 나타내는 도면이다.
도 16은 공간 벡터 변조에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제5 실시 형태의 직류 링크 부착 직접형 전력 변환 장치의 구성도이다.
도 18은 본 발명의 제6 실시 형태의 직접형 전력 변환 장치의 일례로서의 매트릭스 컨버터의 구성도이다.
본 발명의 전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법을 도시한 실시 형태를 설명하기 전에, 본 발명의 전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법의 특징에 대해 설명한다.
우선, 직류/교류 변환하는 전력 변환 장치에 있어서, 일정한 직류 전압에 대해서 정현파형의 선간 전압이 얻어지는 상전압 파형의 생성법과 동일하게, 맥류형의 전압 파형에 대해서도, 정현파 출력이 얻어지는 상전압 신호파의 도출에 대해 설명한다.
기술 문헌 1(리지앙·웨이(Lixiang Wei), 토마스·A·리포(Thomas.A.Lipo) 저, 「간단한 전류 방식을 이용한 새로운 매트릭스 컨버터·토폴로지(A Novel Matrix Converter Topology with Simple Commutation)」, 아이트리플이(IEEE IAS2001), vol.3, pp.1749-1754.2001)에 나타난 직류 링크 부착 직접 변환 회로에 서는, 전류형 변환기이기 때문에, 선전류의 통류비를 사다리꼴 파형으로 제어하고 있다. 이 명세서에서는, 전압형 베이스에서 검토하는 것으로 하여, 전류형과 전압형의 쌍대성(선전류:선간 전압, 상전류:상전압에 대응)을 고려하여, 선간 전압을 사다리꼴 파형으로 제어하는 것으로 한다.
이 기술 문헌 1은, 직류 링크부에 평활이나 정류 회로를 갖지 않는 직류 링크 부착 직접 변환 회로의 변조 방식에 관한 것이다. 이 기술 문헌 1의 직류 링크 부착 직접 변환 회로는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 삼상 브릿지 회로를 구성하는 6개의 스위칭 회로(Sap, Sbp, Scp, San, Sbn, Scn)로 이루어지는 컨버터부와, 삼상 브릿지 회로를 구성하는 6개의 스위칭 회로(Sup, Svp, Swp, Sun, Svn, Swn)로 이루어지는 인버터부를 구비하고 있다. 상기 컨버터부는 삼상 교류 전원(Vsa, Vsb, Vsc)으로부터의 삼상 교류 입력 전압(Va, Vb, Vc)을 직류로 변환한다. 또, 상기 인버터부는, 컨버터부에 의해 변환된 직류 전압(Vdc)을 삼상 교류 출력 전압(Vsu, Vsv, Vsw)으로 변환한다.
도 4의 (a) 내지 (d)는 상기 기술 문헌 1의 직류 링크 부착 직접 변환 회로의 제어 원리에 의거한 각부의 파형을 나타낸 것이다. 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상전압은,[2상:플러스, 1상:마이너스]과 [2상:마이너스, 1상:플러스]의 2개 상태의 어느 하나에 상당하기 때문에, 60도 마다의 6개의 영역으로 분할할 수 있다. 여기에서는, c상을 기준으로 하는 영역 1, 영역 2에 대해 설명한 다. 여기서, 영역 1에 있어서, 최소상인 c상을 스위칭 회로(Scn)에 의해 도통시키고, 최대 또는 중간상인 a상, b상을 스위칭 회로(Sap, Sbp)를 이용하여 이하의 통류비(dac, dbc)로 스위칭시킨다. 동일하게, 영역 2에 있어서는, 최대상인 c상을 스위칭 회로(Scp)에 의해 도통시키고, 중간 또는 최소상인 a상, b상을 스위칭 회로(San, Sbn)를 이용하여 이하의 통류비(dac, dbc)로 스위칭시킨다.
Figure 112008066802644-pct00022
이상의 동작을 6개의 영역에 대해서 적용하면, 각 상의 통류비는, 도 4의 (b)에 나타내는 사다리꼴 파형의 파형이 된다. 또한, 여기에서는, 컨버터측 상부 아암과 하부 아암의 스위칭 상태를 나타내기 때문에, 통류비가 플러스인 경우 상부 아암이 도통하고, 통류비가 마이너스인 경우 하부 아암이 도통하는 것으로 하고 있다.
이 때, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, DC 링크 전압은, 최대상과 최소상 사이의 선간 전압(Emax)과, 최소상(영역 1)과 최대상(영역 2)의 중간상으로 생성되는 선간 전압(Emid)의 2개의 전위가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또, 각 DC 링크 전압에 대해서, 각각 통류비를 곱셈함으로써 평균 전압(Vdc)은,
Figure 112008066802644-pct00023
로 표시되고, DC 링크 전압이 맥류형의 전압 파형이 되는 것을 알 수 있다.
한편, 인버터측에 대해서는, 맥류 전압(Vdc)을 이용하여 전압 제어를 행하기 때문에, 변조파는 맥류분을 보상하도록 통전 시간은 맥류분(COSθin)을 곱하고,
Figure 112008066802644-pct00024
에 의거하여 제어된다. 또, 인버터의 부하는 유도성이기 때문에 전류원으로서 파악할 수 있고, DC 링크 전류는 통전 시간이 상기 식에 나타내는 바와 같이, 맥류분(cosθin)으로 진폭 변조되고 있기 때문에,
Figure 112008066802644-pct00025
로 나타나는 바와 같이 맥류형이 된다. 여기서, 전술과 같이 컨버터측은 1상이 도통 상태에 있고, 2상이 각각의 통류비(dac, dbc)로 스위칭하기 때문에, 영역 1에 있어서 입력 전류는
Figure 112008066802644-pct00026
의 관계가 된다.
이상에 의해, 도 4의 (b)에 나타낸 사다리꼴 파형 통류비와 맥류 전류를 곱한 파형이 되기 때문에, 입력 전류는, 도 4의 (d)에 나타내는 정현파로 할 수 있다.
또, 일정한 직류 전압에 대한 선간 전압 제어법으로서는, 기술 문헌 2(일본 등록특허공보 평6-081514호)에 나타내는 신호파가 알려져 있다(기술 문헌 2의 제3페이지 우란 제10행~제4페이지 좌란 제25행의 기재 및 도 1, 도 2 참조).
여기서, 상전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)는,
Figure 112008066802644-pct00027
로 표시된다. 이 (1)식의 상전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)에 중간 상전압의 1/2를 가산함으로써, 1상을 π/6 늦추고, 다른 2상을 π/3 빠르게 한 극성이 서로 상이한 상전압 지령 신호(Vu **, Vv **, Vw **)는,
Figure 112008066802644-pct00028
로 표현된다. 상기 기술 문헌 2에서는, Vuv선간 전압의 위상을 기준으로 나타내고 있지만, 여기에서는 상전압을 기준으로 하기 때문에, 상순서를 바꾸어 읽어 표기하고 있다(W는 U, U는 V, V 는 W).
또, 맥류 전압(Vlink)은, 전압형 베이스이기 때문에, 선간 전압의 최대값으로 결정되므로,
Figure 112008066802644-pct00029
로 표시된다. 그리고 위상각 0~π/3의 영역에서는, 선간 전압(Vuw)이 최대값이 되기 때문에,
Figure 112008066802644-pct00030
의 관계식이 성립된다. 여기서, (4)식을 (2)식에 대입함으로써, 상전압 지령 신호(Vu **, Vv **, Vw **)는,
Figure 112008066802644-pct00031
로 표시된다.
진폭(1)의 삼각파 캐리어 비교 베이스의 지령값으로 바꿔 쓰면, 다음의 (6)식의 캐리어 진폭과 출력 전압의 관계에서, 상전압 지령 신호(Vu **, Vv **, Vw **)는 (7)식으로 나타나고, 또한 (8)식으로 바꿔 쓸 수 있다.
Figure 112008066802644-pct00032
이상의 결과는, 도 5a에 나타내는 선간 전압 제어 파형에 있어서, 최대 상전압으로 각 상지령값을 나눈 것과 동일하고, 위상각, 0~π/3의 영역에서는 r상이 최대 상전압이 된다. 도 5b는, 위상각, π/3마다의 6개의 영역에 대해서 동일한 연산을 행한 결과이며, 120도 통전의 사다리꼴파 변조 파형(상전압)이 된다.
따라서, 본 발명의 전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법에 있어서, 컨버터부 또는 인버터부의 PWM 변조에 이용하는 사다리꼴 파형의 지령 신호(120도 통전의 사다리꼴파 변조 파형)의 경사 영역을, 소정의 테이블 또는 소정 의 식을 이용하여 생성함으로써, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
다음에, 이상에 의해 얻어진 사다리꼴파 변조 파형이 기술 문헌 1에서 나타나는 선전류 지령과 등가인 것을 나타낸다. 전류형에 있어서 선전류는 전압형에서는 선간 전압에 상당하기 때문에, 도 4의 (b)의 선전류 지령 신호와 도 5c의 사다리꼴파 변조 파형(선간 전압)을 비교한다.
도 4의 (b)에 있어서 b상 선전류 지령 신호(dbc)는,
Figure 112008066802644-pct00033
로 나타나지만, 영역 1에서의 0~π/3의 위상각으로 표기하면,
Figure 112008066802644-pct00034
로 바꿔 쓸 수 있다.
또, 도 5c의 선간 전압 지령을 도 4의 (b)의 선전류 지령 신호와 진폭을 맞추면,
Figure 112008066802644-pct00035
로 표시할 수 있고, (10)식과 동일한 것으로 하면, (11)식에서,
Figure 112008066802644-pct00036
가 성립되면 좋다. 이 (12)식의 우변을, 가법 정리를 이용하여 변형하면,
Figure 112008066802644-pct00037
가 성립한다.
따라서, 본 발명의 전력 변환 장치의 제어 방법에 의해 생성되는 선간 전압 지령 신호는, 기술 문헌 1에 나타나는 선전류 지령과 등가이기 때문에, 예를 들어 기술 문헌 3(타케시타 타카하루, 외2명 저, 「전류형 삼상 인버터·컨버터의 삼각파 비교 방식 PWM 제어」, 전학론 D, Vol.116, No.1, 1996)에 나타나는 전압형, 전류형의 쌍대성(기술 문헌 3의 표 1 참조)에 의거한 논리 연산을 적용함으로써, 용이하게 전압형보다 전류형 PWM 패턴의 발생이 가능하다.
이상, 상전압 지령 신호의 생성법에 대해 설명했지만, PWM 변조 방식으로서는, 삼각파형의 캐리어 신호에 의한 방식 외에, 전압 벡터를 이용한 공간 벡터 변조 방식의 전력 변환 장치에도 적용할 수 있다.
도 6a의 상측의 (a)는, 공간 벡터 변조 방식의 PWM 변조에서의 공간 벡터를 나타내는 벡터도와 도 5a에서의 전압 벡터를 설명하는 도면이다. 이 벡터도에 나타내는 바와 같이, 전압 벡터는, 8개의 상태 중 6개의 상태 (V1~V6)는, 0이 아닌 벡터이고 나머지의 2개의 상태 (V0, V7)는 0상태이다.
이 공간 벡터 변조 방식에서는, 위상각(φ)이 0~π/3에서의 전압 벡터의 출 력 시간을 τ0, τ4, τ6로 하고, 전압 제어율을 ks로 할 때, 전압 벡터의 기본식은,
Figure 112008066802644-pct00038
로 표시된다. 이 위상각, 0~π/3에서의 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)는,
Figure 112008066802644-pct00039
로 표시된다. 도 6a의 하측의 (b)는, 도 5a의 선간 전압 제어 파형에 위상각, 0~π/3에 대응하는 전압 벡터를 나타내고 있다. 또한, 도 6a에서는 전압 제어율(ks)을 0.5로 하고 있다. 여기서, 위상각(φ)이 0~π/3에 있어서 전압 지령 신호(Vs *, Vt *)의 중간 상전압(Vs _ mid *)은,
Figure 112008066802644-pct00040
로 표시된다. 도 6b에 나타내는 바와 같이, 도 5b의 사다리꼴파 변조 파형(상전압)에 위상각, 0~π/3에 대응하는 전압 벡터를 나타내고 있다. 그리고 공간 벡터 변조 방식의 기본식의 τ4/T0와 τ6/T0는,
Figure 112008066802644-pct00041
로 표시된다. 이 기본식을, 도 6a 중의 표에서 위상각, π/3마다 바꾸어 읽어, 전압 벡터의 출력 시간을 결정함으로써, PWM 파형 생성을 행할 수 있다.
또한, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 선간 전압 지령 신호(Vst *)는,
Figure 112008066802644-pct00042
로 표시된다.
도 7은 전술한 일본 공개특허공보 2004-266972호에 나타나는 동기 PWM 변조 방식에 대해서, 기술 문헌 1의 변조법과 대비하여 나타낸 것이다. 도 7에 있어서, tS는 캐리어 주기, I(rt)는 전류 지령, I(st)는 전류 지령, drt는 통류비, dst는 통류비, Ir, Is, It는 입력 전류, Idc는 DC 링크 전류, V0, V4, V6는 전압 지령, d0는 전압 지령(V0)에 대응하는 통류비, d4는 전압 지령(V4)에 대응하는 통류비이다. 또, Vu, Vv, Vw는 인버터의 게이트 신호이다.
도 7에서는, 컨버터측의 캐리어 주기는, st, rt에 통전하는 2개의 스위칭 상태로 분할되고, 또한 각각의 통류비가 상이하기 때문에, 인버터측은 통전 기간마다 캐리어 진폭이 상이한 2개의 캐리어 신호를 이용하고 있다. 또, 캐리어 신호와 비교되는 신호파는, 컨버터의 통류비와 곱셈함으로써, 캐리어 진폭으로 보정된다. 이 때문에, 변조 회로 구성으로서는 일본 공개특허공보 2004-266972호에 나타내는 복잡한 구성이 된다(일본 공개특허공보 2004-266972호의 단락[0021]~[0026]의 기재 및 도 4).
이것에 대해서, 도 8은 본 발명의 전력 변환 장치의 삼각파형의 캐리어 신호를 이용한 PWM 변조 방식을 나타내는 도면이다. 도 8에 있어서, ts는 캐리어 주기, I(rt)는 전류 지령, I(st)는 전류 지령, drt는 통류비, dst는 통류비, Ir, Is, It은 입력 전류, Idc는 DC 링크 전류, V0, V4, V6는 전압 지령, d0는 전압 지령(V0)에 대응하는 통류비, d4는 전압 지령(V4)에 대응하는 통류비이다. 또, Vu, Vv, Vw는 상부 아암의 게이트 신호,/Vu',/Vv',/Vw'는 하부 아암의 게이트 신호이다.
도 8에서는, 컨버터측과 인버터측의 캐리어 신호는 동일한 신호를 이용하고 있고, 종래와 동일하게 진폭 보정된 2개의 지령 신호 중, 한 쪽의 지령 신호에 오프셋을 갖게 하여 캐리어 신호와 비교하고, 다른 쪽에 대해서는 지령 신호의 극성을 반전시킨 후에 캐리어 신호와 비교하고, 그것에 의해 얻어진 게이트 신호를 반전시키고 있다. 또, 각각의 기간의 게이트 신호는, 논리합을 취함으로써, 동일상의 게이트 신호를 얻을 수 있다.
또, 도 9는 본 발명의 전력 변환 장치의 톱니파형의 캐리어 신호를 이용한 PWM 변조 방식을 나타내는 도면이다. 도 9에 있어서, ts는 캐리어 주기, I(rt)는 전류 지령, I(st)는 전류 지령, drt는 통류비, dst는 통류비, Ir, Is, It은 입력 전류, Idc는 DC 링크 전류, V0, V4, V6는 전압 지령, d0는 전압 지령(V0)에 대응하는 통 류비, d4는 전압 지령(V4)에 대응하는 통류비, d6은 전압 지령(V6)에 대응하는 통류비이다. 또, Vu, Vv, Vw는 상부 아암의 게이트 신호,/Vu',/Vv',/Vw'는 하부 아암의 게이트 신호이다.
도 9에 나타내는 전력 변환 장치는, 캐리어 생성이나 변조 처리를 간소화할 수 있고, 소프트웨어화에 보다 적합한 구성이다. 단, 기술 문헌 1에 나타나는 직류 링크 부착 직접 변환 회로에서는, 컨버터측을 0벡터 기간에서 전류시키기 때문에, V0, V7 쌍방의 0벡터를 이용할 필요가 있고, 인버터측은 삼상 변조와 손실면에서 불리해진다. 또, 일반적으로 알려지는 바와 같이, 캐리어에 의한 전압 스펙트럼의 주요 성분의 삼각파의 주파수(2f)에 대하여, 톱니파의 주파수는 f가 되고, 소음면에 대해서도 뒤떨어지는 것이 된다.
이와 같이, 본 발명의 전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법에 의하면, 맥류형의 전압(전류) 파형에 대해서, 선간 전압(선전류)에 변형을 일으키지 않는 캐리어 비교 베이스의 상전압 지령 파형(또는 공간 벡터 변조 방식)에 의해, 지령 신호를 생성할 때의 연산 부하를 경감시킬 수 있다.
또, 컨버터부와 인버터부에 공통되는 1개의 캐리어 신호(삼각파나 톱니파 등)로 동기 PWM 변조를 가능하게 하는 것에 의해서, 변조 회로를 간소화할 수 있다.
이하, 본 발명의 전력 변환 장치 및 전력 변환 장치의 제어 방법을 도시의 실시의 형태에 의해 상세하게 설명한다.
〔제1 실시 형태〕
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 직류 링크 부착 직접형 전력 변환 장치의 구성도이다. 이 제1 실시 형태의 직류 링크 부착 직접형 전력 변환 장치는, 컨버터부와 인버터부를 접속하는 직류 링크부에 평활용의 필터를 갖지 않는다.
이 직접형 전력 변환 장치는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 스위치(Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn)로 이루어지는 컨버터부(1)와, 스위치(Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn)로 이루어지는 인버터부(2)와, 상기 컨버터부(1)의 스위치(Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn) 및 인버터부(2)의 스위치(Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn)를 온 오프하기 위한 게이트 신호를 출력하는 제어부(3)를 구비하고 있다. 상기 스위치(Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn) 및 스위치(Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn)는, 각각 스위칭 소자를 복수 조합하여 구성되어 있는 스위칭 회로이다.
상기 컨버터부(1)는, 삼상 교류 전원(도시하지 않음)으로부터의 상전압(vr)을 스위치(Srp)의 일단과 스위치(Srn)의 일단에 입력하고, 상전압(vs)을 스위치(Ssp)의 일단과 스위치(Ssn)의 일단에 입력하며, 상전압(vt)을 스위치(Stp)의 일단과 스위치(Stn)의 일단에 입력하고 있다. 상기 스위치(Srp, Ssp, Stp)의 타단을 제1 직류 링크부(L1)에 각각 접속하는 한편, 스위치(Srn, Ssn, Stn)의 타단을 제2 직류 링크부(L2)에 각각 접속하고 있다.
또, 상기 인버터부(2)는, 삼상 교류 출력 전압의 상전압(vu)의 출력 단자에 스위치(Sup)의 일단과 스위치(Sun)의 일단을 접속하고, 상전압(vv)의 출력 단자에 스위치(Svp)의 일단과 스위치(Svn)의 일단을 접속하며, 상전압(vw)의 출력 단자에 스위치(Swp)의 일단과 스위치(Swn)의 일단을 접속하고 있다. 상기 스위치(Sup, Svp, Swp)의 타단을 제1 직류 링크부(L1)에 각각 접속하는 한편, 스위치(Sun, Svn, Swn)의 타단을 제2 직류 링크부(L2)에 각각 접속하고 있다.
또, 상기 제어부(3)는, 삼상 교류 입력 전압에 동기하기 위한 기준 신호의 일례로서의 전원 동기 신호(Vr)에 의거하여, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)를 생성하는 지령 신호 생성부 및 컨버터부용 지령 신호 생성부의 일례로서의 사다리꼴 파형 전압 지령 생성부(11)와, 상기 사다리꼴 파형 전압 지령 생성부(11)로부터의 사다리꼴 파형 전압 지령 신호( Vr *, Vs *, Vt *)와 캐리어 신호를 비교하기 위한 비교부(12)와, 상기 비교부(12)로부터의 비교 결과에 의거하여 게이트 신호를 출력하는 전류형 게이트 논리 변환부(13)와, 상기 사다리꼴 파형 전압 지령 생성부(11)로부터의 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)에 의거하여, 통류비( drt, dst)를 검출하는 중간상 검출부(14)와, 상기 캐리어 신호를 생성하는 캐리 어 신호 생성부(15)와, 상기 인버터부(2)에 대한 출력 전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)를 생성하는 인버터부용 지령 신호 생성부의 일례로서의 출력 전압 지령 신호 생성부(21)와, 상기 출력 전압 지령 신호 생성부(21)로부터의 출력 전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)와 중간상 검출부(14)로부터의 통류비(drt, dst)에 의거하여,
Figure 112008066802644-pct00043
(V*:각 상의 전압 벡터)
를 출력하는 연산부(22)와, 상기 출력 전압 지령 신호 생성부(21)로부터의 출력 전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)와 중간상 검출부(14)로부터의 통류비(drt)에 의거하여,
Figure 112008066802644-pct00044
(V*:각 상의 전압 벡터)
를 출력하는 연산부(23)와, 상기 연산부(22, 23)로부터의 연산 결과와 캐리어 신호를 비교하기 위한 비교부(24)와, 상기 비교부(24)로부터의 비교 결과에 의거하여 게이트 신호를 출력하는 논리합 연산부(25)를 가진다.
상기 전류형 게이트 논리 변환부(13)로부터의 게이트 신호에 의해 컨버터부(1)의 스위치(Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn)를 온 오프 제어함과 더불어, 논리합 연산부(25)로부터의 게이트 신호에 의해 인버터부(2)의 스위치(Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn)를 온 오프 제어한다.
상기 중간상 검출부(14)와 연산부(22, 23)로 지령 신호 보정부를 구성하고 있다. 또, 상기 비교부(12)와 전류형 게이트 논리 변환부(13)로 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부를 구성하고, 비교부(24)와 논리합 연산부(25)로 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부를 구성하고 있다.
상기 사다리꼴 파형 전압 지령 생성부(11)는, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)의 경사 영역을 소정의 테이블을 이용하여 생성한다. 여기에서, 도 5a~도 5c에서 설명한 (8)식, 즉,
Figure 112008066802644-pct00045
로 표시되는 상전압 지령 신호(Vu ***, Vv ***, Vw ***)와 동일하게, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)의 경사 영역에서의 값을 미리 테이블로서 설정해 둔다. 여기서, 위상각(φ)은, 삼상 교류 입력 전압의 상전압(vr)에 동기하고 있다.
또한, 테이블 대신에 식을 이용하여 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)의 경사 영역을 구해도 된다.
즉,
Figure 112008066802644-pct00046
(단, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)
Figure 112008066802644-pct00047
(단, 위상각(φ)은 π≤φ≤4π/3)의 소정의 식을 이용하여, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)의 경사 영역을 각각 구한다. 이것에 의해, 연산 부하를 저감시키면서, 변형이 없는 삼상 교류 출력 전압(전류)을 확실히 얻을 수 있다.
상기 구성의 직류 링크 부착 직접형 전력 변환 장치에 의하면, 컨버터부(1)에 의해 변환된 직류 전압의 맥류형의 전압(전류) 파형에 대해서, 삼상 교류 출력 전압(전류)에 변형을 일으키지 않도록, 지령 신호 보정부(14, 22, 23)에 의해 출력 전압 지령 신호를 보정하고, 그 보정된 출력 전압 지령 신호에 의거하여, 컨버터부(1)에 의해 변환된 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환한다. 이 때, 사다리꼴 파형 전압 지령 생성부(11)는, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)의 경사 영역을, 소정의 테이블(또는 소정의 식)을 이용하여 생성함으로써, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
상기 컨버터부(1)와 인버터부(2)에 공통되는 1개의 캐리어 신호로 PWM 변조를 가능하게 함으로써, 제어부의 회로를 간략화할 수 있다.
〔제2 실시 형태〕
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태의 직접형 전력 변환 장치의 일례로서의 매트릭스 컨버터의 구성도이다.
이 매트릭스 컨버터는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 스위치(Sur, Sus, Sut, Svr, Svs, Svt, Swr, Sws, Swt)로 이루어지는 변환부(4)와, 상기 변환부(4)의 스위치(Sur, Sus, Sut, Svr, Svs, Svt, Swr, Sws, Swt)를 온 오프하기 위한 게이트 신호를 출력하는 제어부(5)를 구비하고 있다. 이 변환부(4)가, 가상 컨버터부와 가상 인버터부에 상당하고, 이 가상 컨버터부와 가상 인버터부를 접속하는 가상 직류 링크부에 평활용 필터를 갖지 않는다. 상기 스위치(Sur, Sus, Sut, Svr, Svs, Svt, Swr, Sws, Swt)는, 각각 스위칭 소자를 복수 조합하여 구성되어 있는 스위칭 회로이다.
상기 변환부(4)는, 삼상 교류 전원(6)으로부터의 삼상 교류 입력 전압 중 상전압(vr)을 스위치(Sur, Svr, Swr) 각각의 일단에 입력하고, 삼상 교류 입력 전압 중 상전압(vs)을 Sus, Svs, Sws 각각의 일단에 입력하고, 삼상 교류 입력 전압 중 상전압(vt)을 Sut, Svt, Swt 각각의 일단에 입력하고 있다. 상기 스위치(Sur, Sus, Sut)의 타단을 상전압(vu)의 출력 단자에 각각 접속하는 한편, 스위치(Svr, Svs, Svt)의 타단을 상전압(vr)의 출력 단자에 각각 접속하고, 스위치(Swr, Sws, Swt)의 타단을 상전압(vw)의 출력 단자에 각각 접속하고 있다.
또한, 상기 제어부(5)는, 삼상 교류 입력 전압에 동기하기 위한 기준 신호의 일례로서의 전원 동기 신호(Vr)에 의거하여, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)를 생성하는 지령 신호 생성부 및 컨버터부용 지령 신호 생성부의 일례로서의 사다리꼴 파형 전압 지령 생성부(31)와, 상기 사다리꼴 파형 전압 지령 생성부(31)로부터의 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)와 캐리어 신호를 비교하기 위한 비교부(32)와, 상기 비교부(32)로부터의 비교 결과에 의거하여 게이트 신호를 출력하는 전류형 게이트 논리 변환부(33)와, 상기 사다리꼴 파형 전압 지령 생성부(31)로부터의 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)에 의거하여, 통류비(drt, dst)를 검출하는 중간상 검출부(34)와, 상기 캐리어 신호를 생성하는 캐리어 신호 생성부(35)와, 상기 변환부(4)에 대한 출력 전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)를 생성하는 인버터부용 지령 신호 생성부의 일례로서의 출력 전압 지령 신호 생성부(41)와, 상기 출력 전압 지령 신호 생성부(41)로부터의 출력 전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)와 중간상 검출부(34)로부터 통류비(drt, dst)에 의거하여,
Figure 112008066802644-pct00048
(V*:각 상의 전압 벡터)
를 출력하는 연산부(42)와, 상기 출력 전압 지령 신호 생성부(41)로부터의 출력 전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)와 중간상 검출부(34)로부터의 통류비(drt)에 의거하여,
Figure 112008066802644-pct00049
(V*:각 상의 전압 벡터)
를 출력하는 연산부(43)와, 상기 연산부(42, 43)로부터의 연산 결과와 캐리어 신호를 비교하기 위한 비교부(44)와, 상기 비교부(44)로부터의 비교 결과에 의거하여 게이트 신호를 출력하는 논리합 연산부(45)와, 상기 전류형 게이트 논리 변환부(33)로부터의 신호와 논리합 연산부(45)로부터의 신호에 의거하여, 게이트 신호를 합성하는 게이트 신호 합성부(50)를 가진다.
상기 게이트 신호 합성부(50)로부터의 게이트 신호에 의해 변환부(4)의 스위치(Sur, Sus, Sut, Svr, Svs, Svt, Swr, Sws, Swt)를 온 오프 제어한다.
상기 중간상 검출부(34)와 연산부(42, 43)로 지령 신호 보정부를 구성하고 있다. 또, 상기 비교부(32)와 전류형 게이트 논리 변환부(33)로 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부를 구성하고, 비교부(44)와 논리합 연산부(45)로 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부를 구성하고 있다.
상기 사다리꼴 파형 전압 지령 생성부(31)는, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)의 경사 영역을 소정의 테이블을 이용하여 생성한다. 여기서, 도 5a~도 5c에서 설명한 (8)식, 즉,
Figure 112008066802644-pct00050
로 표시되는 상전압 지령 신호(Vu **, Vv **, Vw * *)와 동일하게, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)의 경사 영역에서의 값을 미리 테이블로서 설정해 둔다. 여기서, 위상각(φ)은, 삼상 교류 입력 전압의 상전압(vr)에 동기하고 있다.
또한, 테이블 대신에 식을 이용하여 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)의 경사 영역을 구해도 된다.
즉,
Figure 112008066802644-pct00051
(단, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)
Figure 112008066802644-pct00052
(단, 위상각(φ)은 π≤φ≤4π/3)의 소정의 식을 이용하여, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)의 경사 영역을 각각 구한다. 이것에 의해, 연산 부하를 저감시키면서, 변형이 없는 삼상 교류 출력 전압(전류)을 확실히 얻을 수 있다.
상기 구성의 매트릭스 컨버터에 의하면, 가상 컨버터부에 의해 변환된 가상 직류 전압의 맥류형의 전압(전류) 파형에 대해서, 삼상 교류 출력 전압(전류)에 변 형을 일으키지 않도록, 지령 신호 보정부(34, 42, 43)에 의해 출력 전압 지령 신호를 보정하고, 그 보정된 출력 전압 지령 신호에 의거하여 가상 인버터부는, 가상 컨버터부에 의해 변환된 가상 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환한다. 이 때, 사다리꼴 파형 전압 지령 생성부(31)는, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)의 경사 영역을, 소정의 테이블(또는 소정의 식)을 이용하여 생성함으로써, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
상기 가상 컨버터부와 가상 인버터부에 공통되는 1개의 캐리어 신호로 PWM 변조를 가능하게 함으로써, 제어부의 회로를 간략화할 수 있다.
상기 제1, 제2 실시 형태에서는, 테이블 또는 식을 이용하여 경사 영역을 구한 사다리꼴 파형 전압 지령 신호를 컨버터측에 적용한 직접형 전력 변환 장치에 대해 설명했지만, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호를 인버터측에 적용한 전력 변환 장치에 본 발명을 적용해도 된다. 이하의 제3, 제4 실시 형태에 의해, 이 사다리꼴 파형 전압 지령 신호를 인버터측에 적용한 전력 변환 장치를 설명한다.
〔제3 실시 형태〕
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태의 전력 변환 장치의 구성도를 나타내고 있다.
이 제3 실시 형태의 전력 변환 장치는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 삼상 교류 전원(100)으로부터의 삼상 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부의 일례로서의 전압 출력 전압형 변환기(101)와, 상기 전압 출력 전압형 변환기(101) 로부터의 직류 전압을 변환하여 원하는 삼상 교류 전압을 모터(103)에 출력하는 인버터부(102)와, 상기 전압 출력 전압형 변환기(101)와 인버터부(102)를 제어하는 제어부(110)를 구비하고 있다.
상기 인버터부(102)는, 삼상 교류 출력 전압의 상전압(vr)의 출력 단자에 트랜지스터(Srp)의 이미터와 트랜지스터(Srn)의 컬렉터를 접속하고, 상전압(vs)의 출력 단자에 트랜지스터(Ssp)의 이미터와 트랜지스터(Ssn)의 컬렉터를 접속하며, 상전압(vt)의 출력 단자에 트랜지스터(Stp)의 이미터와 트랜지스터(Stn)의 컬렉터를 접속하고 있다. 상기 트랜지스터(Srp, Ssp, Stp)의 컬렉터를 제1 직류 링크부(L101)에 각각 접속하는 한편, 트랜지스터(Srn, Ssn, Stn)의 이미터를 제2 직류 링크부(L102)에 각각 접속하고 있다. 또, 상기 트랜지스터(Srp, Ssp, Stp)의 컬렉터와 이미터의 사이에 다이오드(Drp, Dsp, Dtn)를 각각 역방향으로 접속함과 더불어, 상기 트랜지스터(Srn, Ssn, Stn)의 컬렉터와 이미터의 사이에 다이오드(Drn, Dsn, Dtn)를 각각 역방향으로 접속하고 있다.
또, 상기 제어부(110)는, 진폭 지령(ks)과 위상 지령(θ)에 의거하여, 전압 출력 전압형 변환기(101)에 맥류 전압 지령 신호를 출력하는 맥류 전압 지령 생성부(104)와, 위상 지령(θ)에 의거하여 사다리꼴형 상전압 지령 신호를 생성하는 사다리꼴형 상전압 지령 생성부(105)와, 상기 사다리꼴형 상전압 지령 생성부(105)로 부터의 사다리꼴형 상전압 지령 신호에 의거하여, PWM 변조 신호를 인버터부(102)에 출력하는 PWM 변조부(106)를 갖고 있다. 상기 PWM 변조부(106)는 캐리어 신호 생성부(106a)를 가진다.
여기서, 사다리꼴형 상전압 지령 생성부(105)는, 제1 실시 형태의 도 1에 나타내는 사다리꼴 파형 전압 지령 신호 생성부(11)나, 제2 실시 형태의 도 2에 나타내는 사다리꼴 파형 전압 지령 신호 생성부(31)와 마찬가지로, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호의 경사 영역을 소정의 테이블을 이용하여 생성하거나, 또는, 테이블 대신에 식을 이용하여 사다리꼴 파형 전압 지령 신호의 경사 영역을 구한다. 이것에 의해, 연산 부하를 저감시키면서 변형이 없는 삼상 교류 출력 전압(전류)을 확실히 얻을 수 있다.
도 12는 상기 전력 변환 장치의 지령 파형을 나타내고 있고, 도 12의 (a)는 진폭 지령의 파형을 나타내며, 도 12의 (b)는 상전압 지령 파형을 나타내고 있다. 또, 도 10에 나타내는 전압 출력 전압형 변환기(101) 대신에 전류형의 변환기를 이용한 경우의 선전류 지령의 파형을 도 12의 (c)에 나타내고 있다.
〔제4 실시 형태〕
도 11은 본 발명의 제4 실시 형태의 전력 변환 장치의 구성도를 나타내고 있다.
이 제4 실시 형태의 전력 변환 장치는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 삼상 교류 전원(200)으로부터의 삼상 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부의 일례로서의 전류 출력 전류형 변환기(201)와, 상기 전류 출력 전류형 변환기(201) 로부터의 직류 전압을 변환하여 원하는 삼상 교류 전압을 모터(203)에 출력하는 인버터부(202)와, 상기 전류 출력 전류형 변환기(201)와 인버터부(202)를 제어하는 제어부(210)를 구비하고 있다. 상기 전류 출력 전류형 변환기(201)의 플러스극측 단자에 제1 직류 링크부(L201)의 일단을 접속하는 한편, 전류 출력 전류형 변환기(201)의 마이너스극측 단자에 제2 직류 링크부(L202)의 일단을 접속하고 있다.
상기 인버터부(202)는, 제1 직류 링크부(L201)에 트랜지스터(Srp, Ssp, Stp)의 컬렉터를 접속하고, 트랜지스터(Srp, Ssp, Stp)의 이미터에 다이오드(Drp, Dsp, Dtp)의 애노드를 각각 접속하고 있다. 상기 다이오드(Drp, Dsp, Dtp)의 캐소드를 상전압(vr, vs, vt)의 출력 단자에 각각 접속하고 있다. 한편, 트랜지스터(Srn, Ssn, Stn)의 이미터를 제2 직류 링크부(L202)에 각각 접속하고, 트랜지스터(Srn, Ssn, Stn)의 컬렉터에 다이오드(Drn, Dsn, Dtn)의 캐소드를 각각 접속하고 있다. 상기 다이오드(Drn, Dsn, Dtn)의 애노드를 상전압(vr, vs, vt)의 출력 단자에 각각 접속하고 있다.
또, 제어부(210)는, 진폭 지령(ks)과 위상 지령(θ)에 의거하여, 전류 출력 전류형 변환기(201)에 맥류 전류 지령 신호를 출력하는 맥류 전류 지령 생성부(204)와, 위상 지령(θ)에 의거하여, 사다리꼴형 상전압 지령 신호를 생성하는 사다리꼴형 상전압 지령 생성부(205)와, 상기 사다리꼴형 상전압 지령 생성부(205)로부터의 사다리꼴형 상전압 지령 신호에 의거하여, PWM 변조 신호를 출력하는 PWM 변조부(207)와, PWM 변조부(207)로부터의 PWM 변조 신호를 논리 변환하여 인버터 부(202)에 출력하는 전류형 논리 변환부(206)를 갖고 있다. 상기 PWM 변조부(207)는 캐리어 신호 생성부(207a)를 가진다.
여기서, 사다리꼴형 상전압 지령 생성부(205)는, 제1 실시 형태의 도 1에 나타내는 사다리꼴 파형 전압 지령 신호 생성부(11)나, 제2 실시 형태의 도 2에 나타내는 사다리꼴 파형 전압 지령 신호 생성부(31)와 동일하게, 사다리꼴 파형 전압 지령 신호의 경사 영역을 소정의 테이블을 이용하여 생성하거나, 또는 테이블 대신에 식을 이용하여 사다리꼴 파형 전압 지령 신호의 경사 영역을 구한다. 이것에 의해, 연산 부하를 저감시키면서 변형이 없는 삼상 교류 출력 전압(전류)을 확실히 얻을 수 있다.
도 12는 상기 전력 변환 장치의 지령 파형을 나타내고 있고, 도 12의 (a)는 진폭 지령의 파형을 나타내며, 도 12의 (b)는 상전류 지령의 파형을 나타내고 있다. 또, 도 12의 (c)는 도 11의 전류형 논리 변환부(206)에서 변환되고, 인버터부(202)에 부여되는 선전류 지령값을 나타내고 있다.
또한, 상기 제3, 제4 실시 형태의 전력 변환 장치에 있어서,
Figure 112008066802644-pct00053
로 표시되는 공간 벡터 변조 방식의 기본식을 이용하여, 전압 벡터의 출력 시간을 결정함으로써, PWM 파형 생성을 행할 수도 있다.
〔제5 실시 형태〕
도 17은 본 발명의 제5 실시 형태의 직류 링크 부착 직접형 전력 변환 장치 의 구성도이다. 이 제5 실시 형태의 직류 링크 부착 직접형 전력 변환 장치는, 컨버터부와 인버터부를 접속하는 직류 링크부에 평활용 필터를 갖지 않는다.
이 제5 실시 형태의 직접형 전력 변환 장치는, 제어부를 제외하고 제1 비교 예의 도 1에 나타내는 직접형 전력 변환 장치의 컨버터부 및 인버터부와 동일한 구성을 하고 있고, 도 17에서는 컨버터부와 인버터부를 생략한다(컨버터부와 인버터부에 대해서는 도 1을 원용한다).
또, 상기 제어부(303)는, 삼상 교류 입력 전압에 동기하기 위한 기준 신호의 일례로서의 전원 동기 신호(Vr)에 의거하여, 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)를 생성하는 지령 신호 생성부 및 컨버터부용 지령 신호 생성부의 일례로서의 사다리꼴 파형 선전류 지령 생성부(311)와, 상기 사다리꼴 파형 선전류 지령 생성부(311)로부터의 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)와 전원 동기 신호(Vr)에 의거하여, 캐리어 신호 A, B에 대응하는 신호파(drpa *, drpb *, drna *, drnb *)를 출력하는 신호 분배부(316)와, 상기 신호 분배부(316)로부터의 신호파(drpa *, drpb *, drna *, drnb *)와 캐리어 신호 A, B(도 17에서는 "캐리어 A", "캐리어 B")를 비교하기 위한 비교부(312)와, 상기 비교부(312)로부터의 비교 결과에 의거하여 게이트 신호를 출력하는 논리합 연산부(313)와, 상기 사다리꼴 파형 선전류 지령 생성부(311) 로부터의 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)에 의거하여, 통류비(drt, dst)를 검출하는 2상 지령 검출(314)와, 상기 캐리어 신호 A, B를 생성하는 캐리어 신호 생성부(315)와, 상기 인버터부(2)에 대한 출력 전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)를 생성하는 인버터부용 지령 신호 생성부의 일례로서의 출력 전압 지령 신호 생성부(321)와, 상기 출력 전압 지령 신호 생성부(321)로부터의 출력 전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)와 2상 지령 검출부(314)로부터의 통류비(drt, dst)에 의거하여,
Figure 112008066802644-pct00054
(V*:각 상의 전압 벡터)
를 출력하는 연산부(322)와, 상기 출력 전압 지령 신호 생성부(321)로부터의 출력 전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)와 2상 지령 검출부(314)로부터의 통류비(drt)에 의거하여,
Figure 112008066802644-pct00055
(V*:각 상의 전압 벡터)
를 출력하는 연산부(323)와, 상기 연산부(322, 323)로부터의 연산 결과와 캐리어 신호를 비교하기 위한 비교부(324)와, 상기 비교부(324)로부터의 비교 결과에 의거하여 게이트 신호를 출력하는 논리합 연산부(325)를 가진다.
상기 논리합 연산부(313)로부터의 게이트 신호에 의해 컨버터부(1)의 스위치(Srp, Srn, Ssp, Ssn, Stp, Stn)를 온 오프 제어함과 더불어, 논리합 연산부(325)로부 터의 게이트 신호에 의해 인버터부(2)의 스위치(Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn)를 온 오프 제어한다.
상기 2상 지령 검출부(314)와 연산부(322, 323)로 지령 신호 보정부를 구성하고 있다. 또, 상기 비교부(312)와 논리합 연산부(313)로 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부를 구성하고, 비교부(324)와 논리합 연산부(325)로 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부를 구성하고 있다.
상기 사다리꼴 파형 선전류 지령 생성부(311)는, 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)의 경사 영역을 소정의 테이블을 이용하여 생성한다.
여기서, 다음 식에 의거하여, 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)의 경사 영역에서의 값을 미리 테이블로서 설정하고 있다.
Figure 112008066802644-pct00056
여기서, ds *, dt *는 선전류 통류비이며, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3이다. 또, 위상각(φ)은, 삼상 교류 입력 전압의 상전압(vr)에 동기하고 있다.
또한, 테이블 대신에 상기 식을 이용하여 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)의 경사 영역을 구해도 된다.
도 13은 캐리어 비교를 이용한 경우의 선전류 통류비를 나타내고 있고, 도 13의 (a)는 상전압 파형을 나타내며, 도 13의 (b)는 선전류 통류비 파형을 나타내고 있다. 예를 들어, 도 13에 나타내는 모드(1)의 영역에 있어서, 2상 변조되는 경사 영역을 상기 식에 의거하여 선전류 통류비 지령을 생성한다.
또한, 여기서 이용하는 사다리꼴 파형 파형은, 제1 비교예의 사다리꼴 파형 전압 지령 신호(Vr *, Vs *, Vt *)의 선간 전압 파형과 동등하다(전압형, 전류형의 상대성보다 선전류 지령에 상당).
표 1은, 모드마다의 비교해야 할 캐리어 신호를 나타내고 있지만, 상기 2상의 지령값(ds *, dt *)의 합이 1이 되기 때문에, 2상 각각이 상이한 캐리어 신호로 비교되도록 선택하면 된다. 여기에서는, 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)의 상승 파형으로 캐리어 신호 A를 선택하고, 하강 파형으로 캐리어 신호 B를 선택하고 있다.
Figure 112008066802644-pct00057
또, 도 14는, 표 1의 변조 방식을 설명하기 위한 도면을 나타내고 있다. 도 14에 있어서, 위로부터 순서대로, 통류비 지령(dr *), 지령(drp *), 지령(drn *), 신호 분배 신호(Ca), 신호 분배 신호(Cb), 신호파(drpa *), 신호파(drpb *), 신호파(drna *), 신호파(drnb *), 게이트 신호(Srp), 게이트 신호(Srn)를 나타내고 있다.
신호 분배부(316)에 있어서, 통류비 지령(dr *)은 플러스 마이너스 각각의 지령(drp *, drn *)으로 분리한 후, 지령값의 파형을 π/2 진상(進相)한 신호 분배 신호(Ca, Cb)에 의거하여, 비교해야 할 캐리어 신호 A, B에 대응하는 신호파(drpa *, drpb *, drna *, drnb *)를 얻는다. 즉, 신호파(drpa *)는, 지령(drp *)과 신호 분배 신호(Ca)의 논리곱에 의해 얻어지고, 신호파(drpb *)는, 지령(drp *)과 신호 분배 신호(Cb)와의 논리곱에 의해 얻어지며, 신호파(drna *)는, 지령(drn *)과 신호 분배 신호(Ca)의 논리곱에 의해 얻어지고, 신호파(drnb *)는, 지령(drn *)과 신호 분배 신호(Cb)의 논리곱에 의해 얻어진다.
여기서 얻어진 신호는, 비교부(312)에서 2개의 캐리어 신호 A, B와 비교된 후, 논리합 연산부(313)에서 논리합을 취함으로써, 상하 아암의 게이트 신호(Srp, Srn)를 얻는다. 통류비 지령(ds *, dt *)에 대해서도 동일하게 하여, 게이트 신호(Ssp, Ssn, Stp, Stn)를 얻는다. 즉, 게이트 신호(Srp)는, 신호파(drpa *)와 신호파(drpb *)의 논리합에 의해 얻어지고, 게이트 신호(Srn)는 신호파(drna *)와 신호파(drnb *)의 논리합에 의해 얻어진다.
상기 구성의 직접형 전력 변환 장치에 의하면, 컨버터부(1)에 의해 변환된 직류 전압의 맥류형의 전압(전류) 파형에 대해서, 삼상 교류 출력 전압(전류)에 변형을 일으키지 않도록, 지령 신호 보정부(314, 322, 323)에 의해 출력 전압 지령 신호를 보정하고, 그 보정된 출력 전압 지령 신호에 의거하여, 컨버터부(1)에 의해 변환된 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환한다. 이 때, 사다리꼴 파형 선전류 지령 생성부(311)는, 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)의 경사 영역을,
Figure 112008066802644-pct00058
에 의거하여 생성함으로써, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
마찬가지로, 공간 벡터 변조를 이용하여 실현하는 것도 가능하고, 도 15의 (a)는 상전압 파형을 나타내며, 도 15의 (b)는 선전류 통류비 파형을 나타내고, 도 16은 전류형 공간 벡터 변조 방식의 PWM 변조에서의 전류 벡터를 나타내고 있다.
도 16에 나타내는 전류 벡터는, 상전류로 규정되지만, 사다리꼴 파형 신호파이며 1상이 60도 기간 도통 상태이기 때문에, 도 15에 나타내는 바와 같이, 2상의 선전류 통류비에 의거하여, 다음 식과 같이 각 전류 벡터의 통전 시간을 부여함으로써 상전류를 공급할 수 있다.
Figure 112008066802644-pct00059
표 2는, 이 전류형 공간 벡터 변조 방식의 PWM 변조에서의 각 전류 벡터의 출력 시간을 나타내고 있다.
Figure 112008066802644-pct00060
〔제6 실시 형태〕
도 18은 본 발명의 제6 실시 형태의 직접형 전력 변환 장치의 일례로서의 매트릭스 컨버터의 구성도이다.
이 제6 실시 형태의 직접형 전력 변환 장치는, 제어부를 제외하고 제2 비교 예의 도 2에 나타내는 직접형 전력 변환 장치의 변환부와 동일한 구성을 하고 있고, 도 18에서는 변환부를 생략한다(변환부에 대해서는 도 2를 원용한다).
전압형과의 차이점은, 가상 컨버터부와 가상 인버터부의 동기에 있어서, 1상 변조 파형에 대해서, 2상 변조 파형을 이용하는 것이다. 또, 가상 컨버터부측에 대해서는, 캐리어 신호를 2상 이용하고 있지만, 게이트 신호의 생성에 상전류로부터 선전류로의 논리 변환부를 불필요로 하는 점이 상이하다.
또, 상기 제어부(405)는, 삼상 교류 입력 전압에 동기하기 위한 기준 신호의 일례로서의 전원 동기 신호(Vr)에 의거하여, 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)를 생성하는 지령 신호 생성부 및 컨버터부용 지령 신호 생성부의 일례로서의 사다리꼴 파형 선전류 지령 생성부(431)와, 상기 사다리꼴 파형 선전류 지령 생성부(431)로부터의 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)와 전원 동기 신호(Vr)에 의거하여, 캐리어 신호 A, B에 대응하는 신호파(drpa *, drpb *, drna *, drnb *)를 출력하는 신호 분배부(436)와, 상기 신호 분배부(436)로부터의 신호파(drpa *, drpb *, drna *, drnb *)와 캐리어 신호 A, B(도 18에서는 "캐리어 A", "캐리어 B")를 비교하기 위한 비교부(432)와, 상기 비교부(432)로부터의 비교 결과에 의거하여 게이트 신호를 출력하는 논리합 연산부(433)와, 상기 사다리꼴 파형 선전류 지령 생성부(431)로부터의 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)에 의거하여, 통류비(drt, dst)를 검출하는 2상 지령 검출부(434)와, 상기 캐리어 신호 A, B를 생성하는 캐리어 신호 생성부(435)와, 상기 변환부(4)에 대한 출력 전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)를 생성하는 인버터부용 지령 신호 생성부의 일례로서의 출력 전압 지령 신호 생성부(441)와, 상기 출력 전압 지령 신호 생성부(441)로부터의 출력 전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)와 2상 지령 검출부(434)로부터의 통류비(drt, dst)에 의거하여,
Figure 112008066802644-pct00061
(V*:각 상의 전압 벡터)
를 출력하는 연산부(442)와, 상기 출력 전압 지령 신호 생성부(441)로부터의 출력 전압 지령 신호(Vu *, Vv *, Vw *)와 2상 지령 검출부(434)로부터의 통류비(drt)에 의거하여,
Figure 112008066802644-pct00062
(V*:각 상의 전압 벡터)
를 출력하는 연산부(443)와, 상기 연산부(442, 443)로부터의 연산 결과와 캐리어 신호를 비교하기 위한 비교부(444)와, 상기 비교부(444)로부터의 비교 결과에 의거하여 게이트 신호를 출력하는 논리합 연산부(445)와, 상기 논리합 연산부(433)로부터의 신호와 논리합 연산부(445)로부터의 신호에 의거하여, 게이트 신호를 합성하는 게이트 신호 합성부(450)를 가진다.
상기 게이트 신호 합성부(450)로부터의 게이트 신호에 의해 변환부(4)의 스위치(Sur, Sus, Sut, Svr, Svs, Svt, Swr, Sws, Swt)를 온 오프 제어한다.
상기 2상 지령 검출부(434)와 연산부(442, 443)로 지령 신호 보정부를 구성하고 있다. 또, 상기 비교부(432)와 논리합 연산부(433)로 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부를 구성하고, 비교부(444)와 논리합 연산부(445)로 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부를 구성하고 있다.
상기 사다리꼴 파형 선전류 지령 생성부(431)는, 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)의 경사 영역을 소정의 테이블을 이용하여 생성한다.
여기서, 상기 제5 실시 형태와 동일하게, 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)의 경사 영역에서의 값을 미리 테이블로서 설정하고 있다.
또한, 테이블 대신에 상기 식을 이용하여 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)의 경사 영역을 구해도 된다.
상기 구성의 매트릭스 컨버터에 의하면, 가상 컨버터부에 의해 변환된 가상 직류 전압의 맥류형의 전압(전류) 파형에 대해서, 삼상 교류 출력 전압(전류)에 변형을 일으키지 않도록, 지령 신호 보정부(434, 442, 443)에 의해 출력 전압 지령 신호를 보정하고, 그 보정된 출력 전압 지령 신호에 의거하여, 가상 인버터부는, 가상 컨버터부에 의해 변환된 가상 직류 전압을 소정의 삼상 교류 출력 전압으로 변환한다. 이 때, 사다리꼴 파형 전압 지령 생성부(31)는, 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호(dr *, ds *, dt *)의 경사 영역을
Figure 112008066802644-pct00063
에 의거하여 생성함으로써, 간단한 구성으로 제어부의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
상기 제5, 제6 실시 형태에서는, 테이블 또는 식을 이용하여 경사 영역을 구한 사다리꼴 파형 전압 지령 신호, 사다리꼴 파형 선전류 지령 신호를 컨버터측에 적용한 직접형 전력 변환 장치에 대해 설명했지만, 사다리꼴 파형의 지령 신호를 인버터측에 적용한 전력 변환 장치에 본 발명을 적용해도 된다.

Claims (25)

  1. 사다리꼴 파형의 지령 신호를 기준 신호의 위상각에 의거하여 생성하는 지령 신호 생성부(11, 31, 105, 205, 311, 431)와,
    캐리어 신호를 생성하는 캐리어 신호 생성부(15, 35, 106a, 207a, 315, 435)와,
    상기 지령 신호 생성부(11, 31, 105, 205, 311, 431)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부(15, 35, 106a, 207a, 315, 435)에 의해 생성된 상기 캐리어 신호에 의거하여, 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하거나, 또는, 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 변환부(1, 4, 102, 202)를 구비하고,
    상기 지령 신호 생성부(11, 31, 105, 205, 311, 431)는, 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호의 경사 영역을, 테이블 또는 식을 이용하여 생성하며,
    상기 식은,
    Figure 112010045484943-pct00097
    (단, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)
    Figure 112010045484943-pct00098
    (단, 위상각(φ)은 π≤φ≤4π/3)인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  2. 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부(1)와, 상기 컨버터부(1)에 의해 변환된 상기 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 인버터부(2)를 구비하고, 상기 컨버터부(1)와 상기 인버터부(2)를 접속하는 직류 링크부에 평활용 필터를 갖지 않는 전력 변환 장치로서,
    상기 삼상 교류 입력 전압에 동기한 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 생성하는 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)와,
    캐리어 신호를 생성하는 캐리어 신호 생성부(15, 35, 315, 435)와,
    상기 삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 지령 신호를 생성하는 인버터부용 지령 신호 생성부(21, 41, 321, 441)와,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 인버터부용 지령 신호 생성부(21, 41, 321, 441)에 의해 생성된 상기 인버터부용 지령 신호를 보정하는 지령 신호 보정부(14, 22, 23, 34, 42, 43, 314, 322, 323, 434, 442, 443)를 구비하고,
    상기 컨버터부(1)는, 상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부(15, 35, 315, 435)로부터의 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 삼상 교류 입력 전압을 상기 직류 전압으로 변환하고,
    상기 인버터부(2)는, 상기 지령 신호 보정부(14, 22, 23, 34, 42, 43, 314, 322, 323, 434, 442, 443)에 의해 보정된 상기 인버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 컨버터부(1)에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 삼상 교류 출력 전압으로 변환하고,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)는, 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을, 테이블 또는 식을 이용하여 생성하며,
    상기 식은,
    Figure 112010045484943-pct00099
    (단, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)
    Figure 112010045484943-pct00100
    (단, 위상각(φ)은 π≤φ≤4π/3)인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31)로부터의 상기 컨버터부용 지령 신호와 상기 캐리어 신호 생성부(15, 35)로부터의 상기 캐리어 신호를 비교하여, 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부(12, 13, 32, 33)와,
    상기 인버터부용 지령 신호 생성부(21, 41)로부터의 상기 인버터부용 지령 신호와 상기 컨버터부(1)에 이용된 것과 동일한 상기 캐리어 신호를 비교하여, 인버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부(24, 25, 44, 45)를 구비하고,
    상기 컨버터부(1)는, 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부(12, 13, 32, 33)에 의해 생성된 상기 컨버터부 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 삼상 교류 입력 전압을 상기 직류 전압으로 변환하고,
    상기 인버터부(2)는, 상기 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부(24, 25, 44, 45)에 의해 생성된 상기 인버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 컨버터부(1)에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 캐리어 신호는 삼각파형의 신호인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 캐리어 신호는 톱니파형의 신호인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 컨버터부(1)는,
    상기 삼상 교류 입력 전압의 각 상전압이 일단에 각각 입력되고, 제1 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Srp, Ssp, Stp)와,
    상기 삼상 교류 입력 전압의 각 상전압이 일단에 각각 입력되고, 제2 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Srn, Ssn, Stn)를 갖고,
    상기 인버터부(2)는,
    상기 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자가 일단에 각각 접속되고, 상기 제1 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Sup, Svp, Swp)와,
    상기 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자가 일단에 각각 접속되고, 상기 제2 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Sun, Svn, Swn)를 갖는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 컨버터부에 상당하는 가상 컨버터부와, 상기 인버터부에 상당하는 가상 인버터부와, 상기 직류 링크부에 상당하는 가상 직류 링크부를 갖는 매트릭스 컨버터로서,
    상기 가상 컨버터부 및 상기 가상 인버터부는,
    상기 삼상 교류 입력 전압 중 제1 상전압이 일단에 각각 입력되고, 상기 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Sur, Svr, Swr)와,
    상기 삼상 교류 입력 전압 중 제2 상전압이 일단에 각각 입력되고, 상기 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Sus, Svs, Sws)와,
    상기 삼상 교류 입력 전압 중 제3 상전압이 일단에 각각 입력되고, 상기 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Sut, Svt, Swt)를 갖는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  9. 사다리꼴 파형의 지령 신호를 기준 신호의 위상각에 의거하여 생성하는 지령 신호 생성부(11, 31, 105, 205, 311, 431)와,
    캐리어 신호를 생성하는 캐리어 신호 생성부(15, 35, 106a, 207a, 315, 435)와,
    상기 지령 신호 생성부(11, 31, 105, 205, 311, 431)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부(15, 35, 106a, 207a, 315, 435)에 의해 생성된 상기 캐리어 신호에 의거하여, 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하거나, 또는, 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 변환부(1, 4, 102, 202)를 구비하고,
    상기 지령 신호 생성부(11, 31, 105, 205, 311, 431)는, 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호의 경사 영역을, 테이블 또는 식을 이용하여 생성하며,
    상기 지령 신호 생성부(311, 431)는, 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호의 경사 영역을,
    Figure 112010045484943-pct00066
    (단, ds *, dt *는 선전류 통류비, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)에 의거하여 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  10. 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부(1)와, 상기 컨버터부(1)에 의해 변환된 상기 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 인버터부(2)를 구비하고, 상기 컨버터부(1)와 상기 인버터부(2)를 접속하는 직류 링크부에 평활용 필터를 갖지 않는 전력 변환 장치로서,
    상기 삼상 교류 입력 전압에 동기한 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 생성하는 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)와,
    캐리어 신호를 생성하는 캐리어 신호 생성부(15, 35, 315, 435)와,
    상기 삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 지령 신호를 생성하는 인버터부용 지령 신호 생성부(21, 41, 321, 441)와,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 인버터부용 지령 신호 생성부(21, 41, 321, 441)에 의해 생성된 상기 인버터부용 지령 신호를 보정하는 지령 신호 보정부(14, 22, 23, 34, 42, 43, 314, 322, 323, 434, 442, 443)를 구비하고,
    상기 컨버터부(1)는, 상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부(15, 35, 315, 435)로부터의 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 삼상 교류 입력 전압을 상기 직류 전압으로 변환하고,
    상기 인버터부(2)는, 상기 지령 신호 보정부(14, 22, 23, 34, 42, 43, 314, 322, 323, 434, 442, 443)에 의해 보정된 상기 인버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 컨버터부(1)에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 삼상 교류 출력 전압으로 변환하고,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)는, 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을, 테이블 또는 식을 이용하여 생성하며,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(311, 431)는, 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을,
    Figure 112010045484943-pct00067
    (단, ds *, dt *는 선전류 통류비, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)에 의거하여 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 컨버터부(1)는,
    상기 삼상 교류 입력 전압의 각 상전압이 일단에 각각 입력되고, 제1 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Srp, Ssp, Stp)와,
    상기 삼상 교류 입력 전압의 각 상전압이 일단에 각각 입력되고, 제2 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Srn, Ssn, Stn)를 갖고,
    상기 인버터부(2)는,
    상기 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자가 일단에 각각 접속되고, 상기 제1 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Sup, Svp, Swp)와,
    상기 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자가 일단에 각각 접속되고, 상기 제2 직류 링크부에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Sun, Svn, Swn)를 갖는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 컨버터부에 상당하는 가상 컨버터부와, 상기 인버터부에 상당하는 가상 인버터부와, 상기 직류 링크부에 상당하는 가상 직류 링크부를 갖는 매트릭스 컨버터로서,
    상기 가상 컨버터부 및 상기 가상 인버터부는,
    상기 삼상 교류 입력 전압 중 제1 상전압이 일단에 각각 입력되고, 상기 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Sur, Svr, Swr)와,
    상기 삼상 교류 입력 전압 중 제2 상전압이 일단에 각각 입력되고, 상기 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Sus, Svs, Sws)와,
    상기 삼상 교류 입력 전압 중 제3 상전압이 일단에 각각 입력되고, 상기 삼상 교류 출력 전압의 각 출력 단자에 타단이 각각 접속된 3개의 스위칭 회로(Sut, Svt, Swt)를 갖는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  13. 삼상 교류 입력 전압에 동기한 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 생성하는 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31)와,
    삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 지령 신호를 생성하는 인버터부용 지령 신호 생성부(21, 41)와,
    캐리어 신호를 생성하는 캐리어 신호 생성부(15, 35)와,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부(15, 35)에 의해 생성된 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부(1)와,
    상기 인버터부용 지령 신호 생성부(21, 41)로부터의 상기 인버터부용 지령 신호 및 상기 컨버터부(1)에 이용된 것과 동일한 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 컨버터부(1)에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 인버터부(2)를 갖고,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31)는, 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을, 테이블 또는 식을 이용하여 생성하며,
    상기 식은,
    Figure 112010045484943-pct00101
    (단, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)
    Figure 112010045484943-pct00102
    (단, 위상각(φ)은 π≤φ≤4π/3)인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 캐리어 신호는 삼각파형의 신호인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 캐리어 신호는 톱니파형의 신호인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  16. 사다리꼴 파형의 지령 신호를 지령 신호 생성부(11, 31, 105, 205, 311, 431)에 의해 생성하는 단계와,
    캐리어 신호를 캐리어 신호 생성부(15, 35, 106a, 207a, 315, 435)에 의해 생성하는 단계와,
    상기 지령 신호 생성부(11, 31, 105, 205, 311, 431)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부(15, 35, 106a, 207a, 315, 435)에 의해 생성된 상기 캐리어 신호에 의거하여, 변환부(1, 4, 102, 202)에 의해서, 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하거나, 또는, 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 단계를 갖고,
    상기 지령 신호 생성부(11, 31, 105, 205, 311, 431)에 의해 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호를 생성하는 단계에 있어서, 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호의 경사 영역을, 테이블 또는 식을 이용하여 생성하고,
    상기 식은,
    Figure 112010045484943-pct00103
    (단, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)
    Figure 112010045484943-pct00104
    (단, 위상각(φ)은 π≤φ≤4π/3)인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치의 제어 방법.
  17. 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부(1)와, 상기 컨버터부(1)에 의해 변환된 상기 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 인버터부(2)를 구비하고, 상기 컨버터부(1)와 상기 인버터부(2)를 접속하는 직류 링크부에 평활용 필터를 갖지 않는 전력 변환 장치의 제어 방법으로서,
    상기 삼상 교류 입력 전압에 동기한 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)에 의해 생성하는 단계와,
    캐리어 신호를 캐리어 신호 생성부(15, 35, 315, 435)에 의해 생성하는 단계와,
    상기 삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 지령 신호를 인버터부용 지령 신호 생성부(21, 41, 321, 441)에 의해 생성하는 단계와,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 인버터부용 지령 신호 생성부(21, 41, 321, 441)에 의해 생성된 상기 인버터부용 지령 신호를 지령 신호 보정부(14, 22, 23, 34, 42, 43, 314, 322, 323, 434, 442, 443)에 의해 보정하는 단계와,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부(15, 35, 315, 435)로부터의 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 컨버터부(1)에 의해, 상기 삼상 교류 입력 전압을 상기 직류 전압으로 변환하는 단계와.
    상기 지령 신호 보정부(14, 22, 23, 34, 42, 43, 314, 322, 323, 434, 442, 443)에 의해 보정된 상기 인버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 인버터부(2)에 의해서, 상기 컨버터부(1)에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 단계를 갖고,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)에 의해 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 생성하는 단계에 있어서, 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을, 테이블 또는 식을 이용하여 생성하고,
    상기 식은,
    Figure 112010045484943-pct00105
    (단, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)
    Figure 112010045484943-pct00106
    (단, 위상각(φ)은 π≤φ≤4π/3)인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치의 제어 방법.
  18. 삭제
  19. 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부(1)와, 상기 컨버터부(1)에 의해 변환된 상기 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 인버터부(2)를 구비하고, 상기 컨버터부(1)와 상기 인버터부(2)를 접속하는 직류 링크부에 평활용 필터를 갖지 않는 전력 변환 장치의 제어 방법으로서,
    상기 삼상 교류 입력 전압에 동기한 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)에 의해 생성하는 단계와,
    캐리어 신호를 캐리어 신호 생성부(15, 35, 315, 435)에 의해 생성하는 단계와,
    상기 삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 지령 신호를 인버터부용 지령 신호 생성부(21, 41, 321, 441)에 의해 생성하는 단계와,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 인버터부용 지령 신호 생성부(21, 41, 321, 441)에 의해 생성된 상기 인버터부용 지령 신호를 지령 신호 보정부(14, 22, 23, 34, 42, 43, 314, 322, 323, 434, 442, 443)에 의해 보정하는 단계와,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부(15, 35, 315, 435)로부터의 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 컨버터부(1)에 의해, 상기 삼상 교류 입력 전압을 상기 직류 전압으로 변환하는 단계와.
    상기 지령 신호 보정부(14, 22, 23, 34, 42, 43, 314, 322, 323, 434, 442, 443)에 의해 보정된 상기 인버터부용 지령 신호에 의거하여, 상기 인버터부(2)에 의해서, 상기 컨버터부(1)에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 단계를 갖고,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31, 311, 431)에 의해 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 생성하는 단계에 있어서, 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을, 테이블 또는 식을 이용하여 생성하고,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(311, 431)에 의해 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 생성하는 단계에 있어서, 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을,
    Figure 112010045484943-pct00070
    (단, ds *, dt *는 통류비, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)에 의거하여 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치의 제어 방법.
  20. 사다리꼴 파형의 지령 신호를 지령 신호 생성부(11, 31, 105, 205, 311, 431)에 의해 생성하는 단계와,
    캐리어 신호를 캐리어 신호 생성부(15, 35, 106a, 207a, 315, 435)에 의해 생성하는 단계와,
    상기 지령 신호 생성부(11, 31, 105, 205, 311, 431)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부(15, 35, 106a, 207a, 315, 435)에 의해 생성된 상기 캐리어 신호에 의거하여, 변환부(1, 4, 102, 202)에 의해서, 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하거나, 또는, 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 단계를 갖고,
    상기 지령 신호 생성부(11, 31, 105, 205, 311, 431)에 의해 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호를 생성하는 단계에 있어서, 상기 사다리꼴 파형의 지령 신호의 경사 영역을, 테이블 또는 식을 이용하여 생성하고,
    상기 지령 신호 생성부에 의해 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 생성하는 단계에 있어서, 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을,
    Figure 112010045484943-pct00107
    (단, ds *, dt *는 통류비, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)에 의거하여 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치의 제어 방법.
  21. 삼상 교류 입력 전압에 동기한 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31)에 의해 생성하는 단계와,
    삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 지령 신호를 인버터부용 지령 신호 생성부(21, 41)에 의해 생성하는 단계와,
    캐리어 신호를 캐리어 신호 생성부(15, 35)에 의해 생성하는 단계와,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31)로부터의 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호 및 상기 캐리어 신호 생성부(15, 35)에 의해 생성된 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 삼상 교류 입력 전압으로부터 직류 전압으로 컨버터부(1)에 의해 변환하는 단계와,
    상기 인버터부용 지령 신호 생성부(21, 41)로부터의 상기 인버터부용 지령 신호 및 상기 컨버터부(1)에 이용된 것과 동일한 상기 캐리어 신호에 의거하여, 상기 컨버터부(1)에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 삼상 교류 출력 전압으로 인버터부(2)에 의해 변환하는 단계를 갖고,
    상기 컨버터부용 지령 신호 생성부(11, 31)에 의해 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호를 생성하는 단계에 있어서, 상기 사다리꼴 파형의 컨버터부용 지령 신호의 경사 영역을, 테이블 또는 식을 이용하여 생성하고,
    상기 식은,
    Figure 112010045484943-pct00108
    (단, 위상각(φ)은 0≤φ≤π/3)
    Figure 112010045484943-pct00109
    (단, 위상각(φ)은 π≤φ≤4π/3)인 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치의 제어 방법.
  22. 공간 벡터 변조 방식에 의해 PWM 변조 신호를 생성하는 PWM 변조 신호 생성부와,
    상기 PWM 변조 신호 생성부로부터의 상기 PWM 변조 신호에 의거하여 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하거나, 또는, 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 변환부를 구비하고,
    상기 PWM 변조 신호 생성부는, 상기 공간 벡터 변조 방식에 의거하여 출력해야 할 전압 벡터를 이용하여, 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
    Figure 112010045484943-pct00071
    (단, 0≤φ≤π/3)로 표시되는 출력 시간(τ4, τ6)의 전압 벡터에 의거하여, 상기 PWM 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  23. 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부와, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 인버터부를 구비하고, 상기 컨버터부와 상기 인버터부를 접속하는 직류 링크부에 평활용 필터를 갖지 않는 전력 변환 장치로서,
    공간 벡터 변조 방식에 의해 상기 삼상 교류 입력 전압에 동기한 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부와,
    상기 삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부와,
    상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부로부터의 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부에 의해 생성된 상기 인버터부용 PWM 변조 신호를 보정하는 PWM 변조 신호 보정부를 구비하고,
    상기 컨버터부는, 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부로부터의 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 삼상 교류 입력 전압을 상기 직류 전압으로 변환하고,
    상기 인버터부는, 상기 PWM 변조 신호 보정부에 의해 보정된 상기 인버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 삼상 교류 출력 전압으로 변환하고,
    상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부는, 상기 공간 벡터 변조 방식에 의거한 상기 직류 전압을 출력해야 할 전압 벡터를 이용하여 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
    Figure 112010045484943-pct00072
    (단, 0≤φ≤π/3)로 표시되는 출력 시간(τ4, τ6)의 전압 벡터에 의거하여, 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  24. 공간 벡터 변조 방식에 의해 PWM 변조 신호를 생성하는 PWM 변조 신호 생성부와,
    상기 PWM 변조 신호 생성부로부터의 상기 PWM 변조 신호에 의거하여 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하거나, 또는, 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 변환부를 구비하고,
    상기 PWM 변조 신호 생성부는, 상기 공간 벡터 변조 방식에 의거하여 출력해야 할 전류 벡터를 이용하여 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
    Figure 112010045484943-pct00073
    (단, 0≤φ≤π/3)로 표시되는 출력 시간(τrsrt)의 전류 벡터에 의거하여 상기 PWM 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  25. 삼상 교류 입력 전압을 직류 전압으로 변환하는 컨버터부와, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 삼상 교류 출력 전압으로 변환하는 인버터부를 구비하고, 상기 컨버터부와 상기 인버터부를 접속하는 직류 링크부에 평활용 필터를 갖지 않는 전력 변환 장치로서,
    공간 벡터 변조 방식에 의해 상기 삼상 교류 입력 전압에 동기한 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부와,
    상기 삼상 교류 출력 전압을 출력하기 위한 인버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부와,
    상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부로부터의 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 인버터부용 PWM 변조 신호 생성부에 의해 생성된 상기 인버터부용 PWM 변조 신호를 보정하는 PWM 변조 신호 보정부를 구비하고,
    상기 컨버터부는, 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부로부터의 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 삼상 교류 입력 전압을 상기 직류 전압으로 변환하고,
    상기 인버터부는, 상기 PWM 변조 신호 보정부에 의해 보정된 상기 인버터부용 PWM 변조 신호에 의거하여, 상기 컨버터부에 의해 변환된 상기 직류 전압을 상기 삼상 교류 출력 전압으로 변환하고,
    상기 컨버터부용 PWM 변조 신호 생성부는, 상기 공간 벡터 변조 방식에 의거한 상기 직류 전압을 출력해야 할 전류 벡터를 이용하여 캐리어 주기를 T0, 위상각을 φ로 할 때,
    Figure 112010045484943-pct00074
    (단, 0≤φ≤π/3)로 표시되는 출력 시간(τrsrt)의 전류 벡터에 의거하여, 상기 컨버터부용 PWM 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
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