KR101200815B1 - A three level space vector pwm overmodulation control apparatus and its method - Google Patents

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홍찬희
이동명
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Abstract

PURPOSE: A three level space vector PWM(Pulse Width Modulation) over modulation control device and method are provided to easily create a commanded voltage value in a static over modulation technique by easily producing static over modulation using a same phase over modulation technique. CONSTITUTION: A modulation index is calculated using the size of a fundamental wave component of phase voltage and the size of a fundamental wave component of instruction value voltage. A first over modulation mode and a second over modulation mode are classified according to the modulation index. A first instruction value voltage vector is created by increasing the instruction value voltage to first increasing instruction value voltage in the first over modulation mode. The instruction value voltage is increased to second instruction value voltage in the second over modulation mode.

Description

3레벨 공간 벡터 ＰＷＭ 과변조 제어 장치 및 방법{A THREE LEVEL SPACE VECTOR PWM OVERMODULATION CONTROL APPARATUS AND ITS METHOD}Three-level spatial vector PPM overmodulation control device and method {A THREE LEVEL SPACE VECTOR PWM OVERMODULATION CONTROL APPARATUS AND ITS METHOD}

본 발명은 3레벨 공간 벡터 PWM 과변조 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동적 과변조 방식인 동일 위상 과변조 기법을 정적 과변조 기법에 적용하여 3레벨 공간 PWM의 과변조 영역에서 지령 전압을 용이하게 제어할 수 있는 3레벨 공간 벡터 PWM 과변조 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for controlling a three-level spatial vector PWM overmodulation. More specifically, the present invention relates to a static overmodulation technique in which the same phase overmodulation technique, which is a dynamic overmodulation scheme, is applied to an overmodulation region of a three-level spatial PWM. A three-level space vector PWM overmodulation control device and method capable of easily controlling voltage are provided.

최근에 전동기의 구동 시스템에서는 빠른 스위칭(Switching)이 가능하도록 IGBT, MOSFET과 같은 스위칭 소자를 사용하여 출력 주파수와 전압을 동시에 제어할 수 있고, 직류의 입력 전원으로부터 3상 교류 출력의 전압을 발생시키는 3상 전압형(Voltage Fed) PWM(Pulse Width Modulation)인버터를 모터구동, 무정전 전원장치(UPS: Uninterruptible Power Supply) 등과 같은 응용에 널리 사용되고 있다. 또한, 인버터의 출력전압 고조파를 저감하기 위하여 멀티레벨 인버터의 구동방식에 대해서도 널리 연구되고 있다. Recently, the drive system of the motor can control the output frequency and voltage at the same time by using switching elements such as IGBT and MOSFET to enable fast switching, and generate the voltage of 3-phase AC output from DC input power. Three-phase Voltage Fed Pulse Width Modulation (PWM) inverters are widely used in applications such as motor driving and uninterruptible power supplies (UPS). In addition, in order to reduce the output voltage harmonics of the inverter, the driving method of the multilevel inverter has been widely studied.

3레벨 인버터는 2 레벨 인버터에 비하여 고조파의 감소 등의 장점으로 그 사용이 확대되고 있다. 이는 3레벨의 경우 한 레그의 전압의 형태가 3가지의 형태가 나옴으로 인해 두개의 전압 형태를 갖는 기존의 2레벨에 비하여 출력전압 및 전류의 고조파가 줄어드는 것을 볼 수 있다. The use of three-level inverters has been expanded due to the reduction of harmonics, etc., compared to two-level inverters. It can be seen that the harmonics of the output voltage and the current are reduced in comparison with the existing two levels having two voltage forms due to the three types of voltages of one leg in the three levels.

한편, 기존에 3레벨 인버터 스위칭 기법으로는 주로 space vector pwm기법이 사용되고 있으며, 이를 구현하기 위한 방식 중 하나로 2레벨 시스템에서의 SVPWM 기법을 응용하는 방식이 있다.Meanwhile, a space vector pwm technique is mainly used as a three-level inverter switching technique, and one of the methods for implementing the three-level inverter switching technique is to apply the SVPWM technique in a two-level system.

예컨대, 지령 전압 V*가 육각형 내접원을 벗어나게 되면 즉 인버터가 선형적으로 출력할 수 있는 범위를 벗어나게 되는 과변조 영역에서는 인버터의 출력 전압은 육각형의 변 안으로 제한하는 과변조 기법이다.For example, in the overmodulation region where the command voltage V * is out of the hexagonal inscribed circle, that is, out of the range that the inverter can linearly output, the output voltage of the inverter is limited to the hexagonal side.

그런데, 이러한 방식은 과변조 발생 시 과변조 영역에서 지령 전압 V* 보다 출력전압이 작게 되어 지령 전압에 대한 출력 전압의 선형성이 깨지게 된다. 그 결과 전압을 제어하는 제어의 성능이 심하게 왜곡될 수 있고, 고조파 또한 발생하여 시스템의 전체 성능을 저하시키게 된다.
However, in such a scheme, when the overmodulation occurs, the output voltage is smaller than the command voltage V * in the overmodulation region, thereby breaking the linearity of the output voltage with respect to the command voltage. As a result, the performance of the control to control the voltage can be severely distorted, and harmonics also occur, which degrades the overall performance of the system.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 동일 위상 과변조 기법을 이용하여 정적 과변조를 용이하게 구현함으로써 정적 과변조 기법에서 지령 전압치를 용이하게 생성할 수 있는 3레벨 공간 벡터 PWM 과변조 제어 장치 및 방법을 제공함에 목적이 있다. In order to solve the above problems, the present invention provides a three-level space vector PWM overmodulation control device that can easily generate a command voltage value in a static overmodulation technique by easily implementing a static overmodulation using an in-phase overmodulation technique. And to provide a method.

본원의 제1 발명에 따른 3상 3레벨 PWM 인버터의 과변조 제어 방법은, 복수의 스위칭 소자가 3상 3레벨 형태로 배치되어 27가지의 스위칭 상태를 가지는 PWM 인버터의 과변조 제어 방법에 있어서, 상기 스위칭 소자를 스위칭하기 위한 지령치 전압을 공간 전압 벡터로 변환하는 단계; 6개의 최외각 벡터를 포함하는 육각형상이며, 상기 육각형상은 6등분된 섹터를 포함하고, 상기 섹터는 삼각형상의 4등분된 영역을 포함하며, 상기 삼각형상은 우측 벡터, 좌측 벡터 및 영 벡터를 표현하도록 상기 공간 전압 벡터를 d-q 평면 상의 기본 벡터 모델로 표현하는 단계; 상전압의 기본파 성분의 크기와 상기 지령치 전압의 기본파 성분의 크기를 이용하여 변조지수(m)를 계산하는 단계; 상기 변조지수에 따라 제1 과변조 모드와 제2 과변조 모드로 구분하는 단계; 상기 제1 과변조 모드이면, 상기 지령치 전압을 제1 상승 지령치 전압으로 상승시켜 제1 지령치 전압 벡터를 생성하는 단계; 상기 제2 과변조 모드이면, 상기 지령치 전압을 제2 상승 지령치 전압으로 상승시킴과 아울러 유지각을 계산하여 상기 유지각에 따라 상기 기본 벡터 모델에 투영시키는 구간을 계산하는 단계를 포함한다.In the overmodulation control method of the three-phase three-level PWM inverter according to the first invention of the present application, in the over-modulation control method of the PWM inverter having a plurality of switching elements are arranged in a three-phase three-level form having 27 switching states, Converting a setpoint voltage for switching the switching element into a space voltage vector; A hexagon comprising six outermost vectors, the hexagon comprising six equal sectors, the sector comprising triangular regions on a triangle, the triangle representing a right vector, a left vector, and a zero vector Representing the spatial voltage vector as a basic vector model on a dq plane; Calculating a modulation index (m) using the magnitude of the fundamental wave component of the phase voltage and the magnitude of the fundamental wave component of the command value voltage; Dividing into a first overmodulation mode and a second overmodulation mode according to the modulation index; Generating a first setpoint voltage vector by raising the setpoint voltage to a first rising setpoint voltage in the first overmodulation mode; In the second overmodulation mode, increasing the setpoint voltage to a second rising setpoint voltage, calculating a holding angle, and calculating a section to project the base vector model according to the holding angle.

바람직하게는, 상기 변조지수에 따라 제1 과변조 모드와 제2 과변조 모드로 구분하는 단계는, 상기 변조지수(m)가 0.907≤m<0.9514이면 상기 제1 과변조 모드로 구분하고, 상기 변조지수(m)가 0.9514<m≤1이면 상기 제2 과변조 모드로 구분한다.Preferably, the step of dividing into a first overmodulation mode and a second overmodulation mode according to the modulation index, if the modulation index (m) is 0.907≤m <0.9514, the first overmodulation mode is divided, When the modulation index m is 0.9514 <m ≦ 1, the modulation index m is classified into the second overmodulation mode.

또한, 본원의 제2 발명에 따른 3상 3레벨 PWM 인버터의 과변조 제어 장치는, 복수의 스위칭 소자가 3상 3레벨 형태로 배치되어 27가지의 스위칭 상태를 가지는 PWM 인버터; 상기 스위칭 소자를 스위칭하기 위한 지령치 전압을 공간 전압 벡터로 변환하는 지령치 전압 벡터 변환유닛; 6개의 최외각 벡터를 포함하는 육각형상이며, 상기 육각형상은 6등분된 섹터를 포함하고, 상기 섹터는 삼각형상의 4등분된 영역을 포함하며, 상기 삼각형상은 우측 벡터, 좌측 벡터 및 영 벡터를 표시하도록 상기 공간 전압 벡터를 d-q 평면 상의 기본 벡터 모델로 표시하는 공간 벡터 표시유닛; 상전압의 기본파 성분의 크기와 상기 지령치 전압의 기본파 성분의 크기를 이용하여 변조지수(m)를 계산하는 변조지수 계산유닛; 기 변조지수에 따라 제1 과변조 모드 또는 제2 과변조 모드로 결정하는 과변조 모드 결정유닛; 상기 제1 과변조 모드이면, 상기 지령치 전압을 제1 상승 지령치 전압으로 상승시켜 제1 지령치 전압 벡터를 생성하고, 상기 제2 과변조 모드이면, 상기 지령치 전압을 제2 상승 지령치 전압으로 상승시킴과 아울러 유지각을 계산하여 상기 유지각에 따라 상기 기본 벡터 모델에 투영시키는 구간을 계산하는 과변조 제어유닛을 포함한다.
In addition, the over-modulation control device of the three-phase three-level PWM inverter according to the second invention of the present invention, a plurality of switching elements are arranged in three-phase three-level form PWM inverter having a switching state of 27; A setpoint voltage vector converting unit for converting a setpoint voltage for switching the switching element into a space voltage vector; A hexagon comprising six outermost vectors, the hexagon comprising six equal sectors, the sector comprising a triangular quadrilateral region, the triangular phase representing a right vector, a left vector, and a zero vector A space vector display unit for displaying the space voltage vector as a basic vector model on a dq plane; A modulation index calculation unit for calculating a modulation index (m) using the magnitude of the fundamental wave component of the phase voltage and the magnitude of the fundamental wave component of the command value voltage; An overmodulation mode determination unit for determining a first overmodulation mode or a second overmodulation mode according to a premodulation index; Raising the setpoint voltage to a first rising setpoint voltage in the first overmodulation mode to generate a first setpoint voltage vector, and raising the setpoint voltage to a second rising setpoint voltage in the second overmodulating mode; And an overmodulation control unit that calculates a holding angle and calculates a section to be projected onto the basic vector model according to the holding angle.

본 발명에 따르면, 동일 위상 과변조 기법을 이용하여 정적 과변조를 용이하게 구현함으로써 정적 과변조 기법에서 지령 전압치를 용이하게 생성할 수 있다.
According to the present invention, the command voltage value can be easily generated in the static overmodulation technique by easily implementing the static overmodulation using the in-phase overmodulation technique.

도 1은 본 발명에 따른 3레벨 인버터의 토폴로지,
도 2는 본 발명에 따른 3레벨 인버터의 스위칭 상태도,
도 3은 1섹터내 배치되는 영역에서의 기준 전압 벡터도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 과변조 현상 발생시 공간 전압 벡터도,
도 5는 본 발명에 따른 과변조 모드1에서의 상승 전후의 전압 벡터도,
도 6은 본 발명에 따른 과변조 모드1에서의 변조지수(m)와 신변조지수(m(new))의 관계도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 과변조 모드1에서의 전압 생성 개념도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 과변조 모드2에서의 전압 생성 개념도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 과변조 모드2에서의 변조지수와 유지각과의 관계도, 및
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3레벨 인버터의 과변조 모드에서의 제어 흐름도이다.1 is a topology of a three-level inverter according to the present invention,
2 is a switching state diagram of a three-level inverter according to the present invention,
3 is a reference voltage vector diagram in a region disposed in one sector;
4 is a space voltage vector diagram when an overmodulation phenomenon occurs according to an embodiment of the present invention;
5 is a voltage vector diagram before and after the rise in the overmodulation mode 1 according to the present invention,
6 is a relationship diagram between a modulation index m and a new modulation index m (new) in the overmodulation mode 1 according to the present invention;
7 is a conceptual diagram illustrating voltage generation in overmodulation mode 1 according to an embodiment of the present invention;
8 is a conceptual diagram illustrating voltage generation in overmodulation mode 2 according to an embodiment of the present invention;
9 is a diagram illustrating a relationship between a modulation index and a holding angle in overmodulation mode 2 according to an embodiment of the present invention, and
10 is a control flowchart of the overmodulation mode of the three-level inverter according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예(들)에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiment (s) of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the elements of each drawing, it should be noted that the same elements are denoted by the same reference numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, many specific details are shown in the following description, which is provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention may be practiced without these specific details. Will be self-evident. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 3레벨 인버터의 토폴로지로서, 3레벨 인버터의 1상의 스위칭 상태는 1, 0, -1 등과 같이 3가지 형태를 가지므로 3상의 경우에 전압 벡터는 27가지의 전압 상태를 가진다.1 is a topology of a three-level inverter according to the present invention, since the switching state of one phase of the three-level inverter has three forms such as 1, 0, -1, etc. Have

도 2는 본 발명에 따른 3레벨 인버터의 스위칭 상태도로서, (111), (000), (-1-1 -1)의 스위칭 상태와 같은 무효 벡터와 (110)과 (00-1)과 같이 두 스위칭 상태에서 동일한 상전압을 가지는 형태가 존재하여 27가지의 스위칭 상태가 18개의 유효 전압 조합과 1개의 영전압 형태를 가진다. 여기서 전압 벡터의 형태를 영 벡터 (Zero vector), 작은 육각형의 꼭지점에 해당하는 작은 벡터(Small vector), 큰 육각형의 빗면 중심에 존재하는 중간 전압 벡터 (Medium vector), 큰 육각형의 꼭지점에 해당하는 큰 벡터 (Large vector)로 구분할 수 있다.Figure 2 is a switching state diagram of a three-level inverter according to the present invention, such as the invalid state (111), (000), (-1-1 -1) switching state and (110) and (00-1) There are forms with the same phase voltage in both switching states, so 27 switching states have 18 effective voltage combinations and one zero voltage form. Here, the shape of the voltage vector is a zero vector, a small vector corresponding to a vertex of a small hexagon, a medium vector at the center of a slope of a large hexagon, and a vertex of a large hexagon. It can be divided into a large vector.

본 발명에 따르면, 연산 횟수를 최대한 줄이는 것을 목적으로 3 레벨 SVPWM의 인가시간을 결정한다.According to the present invention, the application time of the three-level SVPWM is determined for the purpose of minimizing the number of operations.

우선 용어를 정의하면, 도 2의 공간 전압 벡터도에서 큰 육각형을 60도 간격으로 6등분한 영역(A,B,C,D,E,F로 표기)중 한 영역을 "섹터"라 칭하며, 한 섹터를 4개의 작은 정삼각형으로 나눈 영역(1,2,3,4로 표기)을 "영역"이라 칭한다. First of all, the term "sector" is defined as one of the regions (denoted as A, B, C, D, E, F) that divides the large hexagon into six equal intervals in the spatial voltage vector diagram of FIG. An area (denoted as 1, 2, 3, 4) by dividing a sector into four small equilateral triangles is called an "area".

또한, 본 발명의 3레벨 공간 벡터 PWM에 따르면, 지령치 전압 벡터가 존재하는 영역에서 삼각형의 세 꼭지점 전압을 생성하는 우측 벡터, 좌측 벡터, 및 영 벡터의 시간적 조합으로 지령치 전압을 생성한다. 또한, 과변조 기법과 자연스럽게 연결되도록 최외각 벡터 즉 큰 벡터의 크기로부터 각 영역에서의 전압벡터의 인가시간을 계산토록 한다. 우선 6개의 섹터 (A~F, 60도 간격)를 지령치 전압의 각도로부터 결정하고, 외곽 육각형의 꼭지점에 해당하는 큰 벡터를 통하여, 우측벡터의 시비율(dm1)과 좌측벡터의 시비율(dm2)을 구한다. In addition, according to the three-level space vector PWM of the present invention, the setpoint voltage is generated by a temporal combination of a right vector, a left vector, and a zero vector that generate three vertex voltages of a triangle in a region where the setpoint voltage vector exists. In addition, the application time of the voltage vector in each region is calculated from the magnitude of the outermost vector, that is, the large vector, so as to be naturally connected to the overmodulation technique. First, six sectors (A to F, 60 degree intervals) are determined from the angle of the setpoint voltage, and through the large vector corresponding to the vertex of the outer hexagon, the ratio of the right vector (dm1) and the ratio of the left vector (dm2) )

도 3은 1섹터내 배치되는 영역에서의 기준 전압 벡터도로서, 전압벡터는 1~4 영역 중에 한 영역에 존재하게 되고 이는 구해진 우측벡터의 시비율(dm1)과 좌측벡터의 시비율(dm2)로부터 아래의 조건에 의해 영역을 결정한다. 섹터 A를 예를 들어 설명하면, 우측벡터의 시비율(dm1)과 좌측벡터의 시비율(dm2)은 섹터 A 전체를 2레벨 인버터와 비교하여 하나의 영역이라고 보았을 때 우측벡터와 좌측 벡터의 인가시간으로 볼 수 있으며 아래와 같이 구해진다.
FIG. 3 is a reference voltage vector diagram in an area disposed in one sector, wherein the voltage vector exists in one region of regions 1 to 4, which is the ratio of the obtained right vector (dm1) and the ratio of the left vector (dm2). Area is determined by the following conditions. Sector A is described by way of example. The ratio of dm1 of the right vector and dm2 of the left vector is applied to the right vector and the left vector when the entire sector A is regarded as one area compared with the two-level inverter. It can be seen as time and is given by

Figure 112011072139402-pat00001
Figure 112011072139402-pat00001

Figure 112011072139402-pat00002
Figure 112011072139402-pat00002

여기서, 우측벡터의 시비율(dm1)은 Tm1/Ts으로, Tm1은 우측벡터 인가시간, Ts는 sampling time,

Figure 112011072139402-pat00003
는 우측 벡터와 지령치 벡터 사이의 각도이다. Here, the ratio dm1 of the right vector is Tm1 / Ts, Tm1 is the right vector application time, Ts is the sampling time,
Figure 112011072139402-pat00003
Is the angle between the right vector and the setpoint vector.

3레벨의 경우에는 구해진 우측벡터의 시비율(dm1)과 좌측벡터의 시비율(dm2)로부터 도 3에 보인 영역의 구분을 수학식2를 이용하여 구할 수 있다.In the case of 3 levels, the division of the region shown in FIG. 3 can be obtained from Equation 2 from the obtained ratio of the right vector dm1 and the ratio of the left vector dm2.

Figure 112011072139402-pat00004
Figure 112011072139402-pat00004

dm1 > 0.5, 영역 2 d m1 > 0.5, area 2

dm2 > 0.5, 영역 4 d m2 > 0.5, area 4

그 외 조건, 영역 3
Other Conditions, Zone 3

영역별 스위칭 시간은 다음과 같이 결정한다.
The switching time for each area is determined as follows.

도 3과 같이 전압 벡터가 영역 1에 존재하는 경우 지령치 전압은 수학식3과 같이 생성하게 되고, 이는 수학식4로 나타낼 수 있다. 수학식4에서 각 벡터에 해당하는 값을 대입 정리하고 Ts로 나누어 시비율로 표시된 값은 수학식5와 같다. 수학식5를 실수부와 허수부를 정리하면 수학식6 및 수학식7과 같다.When the voltage vector exists in the region 1 as shown in FIG. 3, the command value voltage is generated as in Equation 3, which can be represented by Equation 4. In Equation 4, the values corresponding to each vector are substituted and divided by Ts, and the value expressed as the ratio is equal to Equation 5. When the real part and the imaginary part are arranged in Equation 5, Equation 6 and Equation 7 are obtained.

Figure 112011072139402-pat00005
Figure 112011072139402-pat00005

Figure 112011072139402-pat00006
Figure 112011072139402-pat00006

Figure 112011072139402-pat00007
Figure 112011072139402-pat00007

Figure 112011072139402-pat00008
Figure 112011072139402-pat00008

Figure 112011072139402-pat00009
Figure 112011072139402-pat00009

여기서 d1은 각 영역에서 좌측벡터, d2는 우측벡터, d3는 중앙벡터의 시비율이다.  Where d1 is the left vector in each region, d2 is the right vector, and d3 is the ratio of the center vector.

수학식1을 이용하여 d1, d2, d3을 dm1과 dm2로 나타내면 수학식8 내지 10과 같다.When d1, d2, and d3 are represented by dm1 and dm2 using Equation 1, Equations 8 to 10 are represented.

Figure 112011072139402-pat00010
Figure 112011072139402-pat00010

Figure 112011072139402-pat00011
Figure 112011072139402-pat00011

Figure 112011072139402-pat00012
Figure 112011072139402-pat00012

수학식 3 내지 10의 관계를 도 2의 섹터 B~F에 동일하게 적용하면 표 1과 같이 각 영역에서의 전압벡터의 시비율을 구할 수 있다. 한편 인가시간은 인가 시비율에 Ts를 곱하여 구해진다.
When the relations of Equations 3 to 10 are equally applied to the sectors B to F of FIG. 2, the ratios of the voltage vectors in each region can be obtained as shown in Table 1 below. On the other hand, the application time is obtained by multiplying the application rate by T s .

영역 1Zone 1 영역 2Zone 2 영역 3Zone 3 영역 4Zone 4 d1 d 1 1-d2-d3 1-d 2 -d 3 1-d2-d3 1-d 2 -d 3 1-d2-d3 1-d 2 -d 3 1-d2-d3 1-d 2 -d 3 d2 d 2 2dm1 2d m1 2dm1-12d m1 -1 2dm1+2dm2-12d m1 + 2d m 2-1 2dm1 2d m1 d3 d 3 2dm2 2d m2 2dm22d m 2 1-2dm2 1-2d m2 -1+2dm2 -1 + 2d m2

이때, 변조지수(m)는 수학식11과 같이 표현된다.At this time, the modulation index (m) is expressed as in Equation (11).

Figure 112011072139402-pat00013
Figure 112011072139402-pat00013

여기서,

Figure 112011072139402-pat00014
는 지령 전압의 기본파 성분의 첨두치 크기이고,
Figure 112011072139402-pat00015
는 상 전압의 기본파 성분의 크기이다.
here,
Figure 112011072139402-pat00014
Is the peak size of the fundamental wave component of the reference voltage,
Figure 112011072139402-pat00015
Is the magnitude of the fundamental wave component of the phase voltage.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 과변조 현상 발생시 공간 전압 벡터도이다. 4 is a space voltage vector diagram when an overmodulation phenomenon occurs in accordance with an embodiment of the present invention.

과변조 영역에서 새로운 전압 벡터는 육각형의 변을 따라 이동하므로 3 레벨의 경우 전압벡터가 영역 2 또는 4의 빗면에 존재한다. 섹터 A의 경계인 1,2,3,4의 구분 없이 큰 삼각형을 2 레벨 SVPWM의 영역으로 유추하여, 시비율(dm1, dm2)을 계산하고 이를 이용하여 영역 1,2,3,4에서의 스위칭 시간을 계산한다.In the overmodulation region, the new voltage vector moves along the sides of the hexagon, so for three levels, the voltage vector is on the slope of region 2 or 4. By inferring a large triangle into the two-level SVPWM region without the distinction of sectors 1,2,3,4, the ratios dm1, dm2 are calculated and used to switch in the regions 1,2,3,4. Calculate the time

본 발명에 따르면, 과변조시 동일위상 과변조 기법을 이용하여 삼각함수 연산 없이 육각형의 빗변에 사영되는 전압 지령치를 결정하는 과변조 모드1(변조지수m, 0.907≤m<0.9514)과, 정적과변조 기법을 이용하여 지령치 전압의 기본파 크기를 만족시킬 수 있는 과변조 모드2(변조지수m, 0.9514≤m≤1)로 구분한다.According to the present invention, the overmodulation mode 1 (modulation index m, 0.907≤m <0.9514) for determining the voltage command value projected on the hypotenuse of the hexagon without trigonometric calculation using the in-phase overmodulation technique during overmodulation, The modulation technique is classified into overmodulation mode 2 (modulation index m, 0.9514≤m≤1) which can satisfy the fundamental wave size of the setpoint voltage.

동일 위상 과변조방식은 육각형 외부에 존재하는 지령벡터(V*)를 동일 위상으로 사변에 사영시키는 것으로 이때의 우측벡터와 좌측벡터의 인가시간은 수학식12와 같다.In the same phase overmodulation method, the instruction vector (V *) existing outside the hexagon is projected on the quadrangle in the same phase.

Figure 112011072139402-pat00016
Figure 112011072139402-pat00016

o o 과변조Overmodulation 모드1Mode 1 (0.907≤m<0.9514) (0.907≤m <0.9514)

과변조 모드1에서 지령치 값의 기본파 성분의 크기가 새로운 전압 지령치, 즉 승압된 전압치가 원의 궤적으로 이동시 지령치 전압의 기본파 크기(V1)와 일치하도록 승압된 전압을 생성하게 된다. 여기서 승압 전압의 크기(V2)는 푸리에 급수 전개를 통해 수학식13 및 수학식14와 같이 계산할 수 있으며, 계산과정은 당업자에게 자명한 사항이므로 생략한다.   In overmodulation mode 1, a voltage boosted is generated such that the magnitude of the fundamental wave component of the setpoint value coincides with the fundamental voltage magnitude (V1) of the setpoint voltage when the new voltage setpoint value, that is, the boosted voltage value moves to the circle trajectory. Here, the magnitude V2 of the boosted voltage may be calculated as in Equation 13 and Equation 14 through Fourier series expansion, and the calculation process is obvious to those skilled in the art, and thus will be omitted.

Figure 112011072139402-pat00017
Figure 112011072139402-pat00017

Figure 112011072139402-pat00018
Figure 112011072139402-pat00018

여기서, 수학식14를 수학식13에 대입하면 도 6b에서 B점에 해당하는 교차각(

Figure 112011072139402-pat00019
)와 변조지수(m)의 관계를 수학식15와 같이 얻을 수 있다.Here, if the equation (14) is substituted into the equation (13), the intersection angle corresponding to the point B in FIG.
Figure 112011072139402-pat00019
) And the modulation index (m) can be obtained as shown in Equation 15.

Figure 112011072139402-pat00020
Figure 112011072139402-pat00020

변조지수(m)로부터 수학식15를 이용하여 교차각을 구하고, 구해진 교차각을 수학식14에 대입하면 승압 전압의 크기(V2)를 구할 수 있다. 그리고, 신변조지수(m(new))를 수학식 16과 같이 나타낼 수 있다.From the modulation index m, the intersection angle is obtained using Equation 15, and the magnitude of the boosted voltage V2 is obtained by substituting the obtained intersection angle into Equation 14. The new modulation index m (new) can be expressed by Equation 16.

Figure 112011072139402-pat00021
Figure 112011072139402-pat00021

한편, 과변조 영역 시작 지점의 지령치 전압의 기본파 크기(V1)는

Figure 112011072139402-pat00022
이고, 이때 변조지수(m)는 0.907이다. 선형영역에서는 지령치의 기본파와 출력의 기본파 크기가 동일하므로, 신변조지수(m(new)) 또한, 0.907이다. 과변조 모드1의 끝에서 교차각은 0도이므로 수학식14 및 15로부터 이때의 지령치 전압의 기본파 크기(V1)는 0.6057Vdc이며, Vb=0.667Vdc, 이에 대응하는 변조지수(m)는 0.9514, 신변조지수(m(new))는 1.0472이다. 신변조지수(m(new))가 1.0472인 경우, 수학식16에서 알 수 있듯이 승압전압의 크기(V2)는 육각형에 외접하는 전압인 2/3Vdc이다.
On the other hand, the fundamental wave magnitude (V1) of the setpoint voltage at the start point of the overmodulation region is
Figure 112011072139402-pat00022
In this case, the modulation index (m) is 0.907. In the linear region, since the fundamental wave of the setpoint and the fundamental wave of the output are the same, the new modulation index m (new) is also 0.907. Since the crossing angle at the end of overmodulation mode 1 is 0 degrees, the fundamental wave magnitude (V1) of the setpoint voltage at this time is 0.6057Vdc, and Vb = 0.667Vdc, and the corresponding modulation index (m) is 0.9514 from equations (14) and (15). The new modulation index (m (new)) is 1.0472. When the new modulation index (m (new)) is 1.0472, as can be seen in Equation 16, the magnitude of the boost voltage V2 is 2 / 3Vdc, which is a voltage circumscribed to the hexagon.

도 5는 본 발명에 따른 과변조 모드1에서의 상승 전후의 전압 벡터도이고, 도 6은 본 발명에 따른 과변조 모드1에서의 변조지수(m)와 신변조지수(m(new))의 관계도로서, 수학식1, 14 및 15를 이용하여 도시한 것이다. 이에 따르면, 변조지수(m)가 0.907 내지 0.9514 사이에서 변화하는 동안, 신변조지수(m(new))는 0.907 내지 1.0472에서 변화함을 알 수 있다.5 is a voltage vector diagram before and after rising in the overmodulation mode 1 according to the present invention, Figure 6 is a modulation index (m) and the new modulation index (m (new)) of the overmodulation mode 1 according to the present invention. As a relationship diagram, it shows using Formula (1), (14), and (15). Accordingly, it can be seen that while the modulation index (m) varies between 0.907 and 0.9514, the new modulation index (m (new)) varies from 0.907 to 1.0472.

한편, 표 2는 본 발명에 따른 과변조 모드1에서의 변조지수(m)와 신변조지수(m(new))의 관계를 세 구간으로 나누어 근사화한 것이다. On the other hand, Table 2 is approximated by dividing the relationship between the modulation index (m) and the new modulation index (m (new)) in the over-modulation mode 1 according to the present invention divided into three sections.

과변조 모드1 (0.907≤m<0.9514)Overmodulation Mode 1 (0.907≤m <0.9514) m의 범위range of m m(new)의 근사식Approximation of m (new) 0.907≤m<0.940.907≤m <0.94 m(new)=1.731m-0.6656m (new) = 1.731m-0.6656 0.94≤m<0.9510.94≤m <0.951 m(new)=5.48m-4.19m (new) = 5.48m-4.19 0.951≤m<0.95140.951≤m <0.9514 m(new)=35.82m-33.04m (new) = 35.82m-33.04

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 과변조 모드1에서의 전압 생성 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating voltage generation in overmodulation mode 1 according to an embodiment of the present invention.

표 1을 이용하여 승압전압(V2)을 생성하고, 승압전압의 지령치 벡터(

Figure 112011072139402-pat00023
)는 도 7의 점선과 같이 위상에 따라 회전하게 된다. 전압의 위상이 B지점에 놓일 때, Tr + Tl = Ts가 된다. B-C 구간에서는 승압전압의 지령치 벡터(
Figure 112011072139402-pat00024
)가 육각형의 외부에 존재하므로 Tr + Tl > Ts가 되고, 육각형 빗면으로 사용되는 전압벡터는 동일 위상 과변조 기법을 나타내는 수학식12를 통해 결정된다. 따라서, 승압전압의 지령치 벡터(
Figure 112011072139402-pat00025
)를 이용하여 Tr과 Tl을 계산하고, Tr + Tl > Ts인 경우, 수학식12에 의해 인가시간을 결정함으로써 정적 과변조를 구할 수 있다.
The boosted voltage V2 is generated using Table 1, and the command value vector of the boosted voltage (
Figure 112011072139402-pat00023
) Rotates according to the phase as shown by the dotted line in FIG. 7. When the phase of the voltage is at point B, Tr + Tl = Ts. In the BC section, the setpoint vector of the boosted voltage (
Figure 112011072139402-pat00024
) Is outside of the hexagon, so Tr + Tl> Ts, and the voltage vector used as the hexagonal inclined plane is determined by Equation 12 representing the in-phase overmodulation technique. Therefore, the command value vector of the boosted voltage (
Figure 112011072139402-pat00025
) And Tr and Tl, and when Tr + Tl> Ts, static overmodulation can be obtained by determining the application time by Equation 12.

o 과변조 모드2(0.9514≤m≤1)Overmodulation mode 2 (0.9514≤m≤1)

신변조지수(m(new))가 1.0472인 즉 승압된 전압의 크기가 2/3Vdc가 되는 시점 이후로는 더 이상 출력 전압을 증가할 수 없으므로 과변조 모드2로 전환시킨다. 과변조 모드2에서의 지령치 전압의 기본파 크기를 만족하기 위하여, 유지각(

Figure 112011072139402-pat00026
)동안 2/3Vdc의 전압을 인가하는 구간이 필요하다. 본 발명에 따르면, 과변조 모드1에서와 마찬가지로, 과변조 모드2에서도 동일위상 과변조 기법을 사용하여 새로운 전압 지령을 생성한다.
Since the new modulation index (m (new)) is 1.0472, that is, the output voltage can no longer be increased after the stepped-up voltage reaches 2 / 3Vdc, it is switched to overmodulation mode 2. In order to satisfy the fundamental wave size of the setpoint voltage in overmodulation mode 2, the holding angle (
Figure 112011072139402-pat00026
Is required to apply a voltage of 2 / 3Vdc. According to the present invention, as in overmodulation mode 1, in overmodulation mode 2, a new voltage command is generated using the in-phase overmodulation technique.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 과변조 모드2에서의 전압 생성 개념도이다.8 is a conceptual diagram of voltage generation in overmodulation mode 2 according to an embodiment of the present invention.

지령치 전압의 궤적이 눈금 선으로 표시된 안쪽 반원인 경우 승압된 전압의 지령의 크기를 2/3Vdc로 고정하고 유지각(

Figure 112011072139402-pat00027
)만을 계산하여 유지각(
Figure 112011072139402-pat00028
) 이전에 지령전압이 위치하는 경우에는 새로운 전압 벡터의 위상은 0도에 머물게 하고 (도 8a), 현재의 위상각이
Figure 112011072139402-pat00029
인 경우보다 큰 경우에는 60도에서 머물게 하며 (도 8b), 이 외의 구간 (도 8c)에서는 지령 위상각과 일치하도록 전압벡터를 생성한다. If the trajectory of the setpoint voltage is an inner semicircle indicated by a scale line, the size of the stepped-up voltage is fixed at 2 / 3Vdc and the holding angle (
Figure 112011072139402-pat00027
) And only the retention angle (
Figure 112011072139402-pat00028
In the case where the command voltage is previously located, the phase of the new voltage vector stays at 0 degrees (Fig. 8a), and the current phase angle is
Figure 112011072139402-pat00029
If larger than, stay at 60 degrees (FIG. 8B), and in other sections (FIG. 8C), generate a voltage vector to match the command phase angle.

과변조 모드2에서 새로운 위상각 지령치는 수학식17과 같이 생성한다.In overmodulation mode 2, a new phase angle command value is generated as shown in Equation 17.

Figure 112011072139402-pat00030
Figure 112011072139402-pat00030

변조지수(m)와 유지각(

Figure 112011072139402-pat00031
)의 관계는 과변조 모드1에서와 동일한 방식으로 푸리에 급수의 전개에 따라 수학식18과 같이 구해질 수 있다. 푸리에 급수의 전개는 당업자에게 자명한 사항에 불과하므로 생략하기로 한다.Modulation index (m) and holding angle (
Figure 112011072139402-pat00031
) Can be calculated according to Equation 18 according to the expansion of the Fourier series in the same manner as in the overmodulation mode 1. The development of the Fourier series is omitted only because it is obvious to those skilled in the art.

Figure 112011072139402-pat00032
Figure 112011072139402-pat00032

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 과변조 모드2에서의 변조지수와 유지각과의 관계도이고, 3구간으로 나누어 1차 선형 방정식으로 근사화시키면 표3과 같다.9 is a diagram illustrating a relationship between a modulation index and a holding angle in the overmodulation mode 2 according to an embodiment of the present invention. Table 3 is approximated by a linear linear equation.

과변조 모드2(0.9514≤m≤1)Overmodulation Mode 2 (0.9514≤m≤1) m의 범위range of m 유지각

Figure 112011072139402-pat00033
의 근사식Holding angle
Figure 112011072139402-pat00033
Approximation of 0.9514≤m<0.9550.9514≤m <0.955
Figure 112011072139402-pat00034
=20.73×m-19.71
Figure 112011072139402-pat00034
= 20.73 × m-19.71 0.955≤m<0.9950.955≤m <0.995
Figure 112011072139402-pat00035
=7.797×m-7.35
Figure 112011072139402-pat00035
= 7.797 × m-7.35 0.995≤m<10.995≤m <1
Figure 112011072139402-pat00036
=19.87×m-19.37
Figure 112011072139402-pat00036
= 19.87 × m-19.37 m=1m = 1
Figure 112011072139402-pat00037
Figure 112011072139402-pat00037

과변조 모드2에서의 스위칭 시간은 전압 위상과 크기에 따라 계산할 수 있다. 즉, 지령치 전압의 위상은 변조지수(m)에 따른 유지각의 크기는 표3에 나타난 근사식을 통해 결정되며, 이를 이용하여 위상 지령은 수학식17에 의해 결정된다. 한편, 새로운 지령치 전압의 순시치 크기는 2/3Vdc로 한다. 즉, 과변조 모드2에서는 지령치 전압의 크기가 2/3Vdc로 항상 육각형의 사변을 벗어나는 T1 + T2 > Ts인 경우이므로, 사변으로 사영된 새로운 인가시간은 동일 위상 변조기법인 수학식12에 따라 결정한다.
The switching time in overmodulation mode 2 can be calculated according to the voltage phase and magnitude. That is, the phase of the setpoint voltage is determined by the approximation equation shown in Table 3 according to the magnitude of the holding angle according to the modulation index (m), and the phase command is determined by the equation (17). On the other hand, the instantaneous magnitude of the new setpoint voltage is 2 / 3Vdc. That is, in overmodulation mode 2, since the setpoint voltage is 2 / 3Vdc and always T1 + T2> Ts out of the hexagonal quadrangle, the new application time projected on the quadrilateral is determined by Equation 12, which is the same phase modulation technique. .

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 3레벨 인버터의 과변조 모드에서의 제어 흐름도이다.10 is a control flowchart of the overmodulation mode of the three-level inverter according to an embodiment of the present invention.

변조지수(m)가 0.907보다 작은지를 판단하고(S1010), 그 변조지수(m)가 0.907보다 작지 않다고 판단되면 변조지수(m)가 0.9514보다 작은지를 판단한다(S1020).It is determined whether the modulation index (m) is smaller than 0.907 (S1010). If it is determined that the modulation index (m) is not smaller than 0.907, it is determined whether the modulation index (m) is smaller than 0.9514 (S1020).

이때, 변조지수(m)가 0.9514보다 작다고 판단되면 과변조 모드1에서 표2에 따라 상승된 전압 지령치 벡터를 생성하고(S1030), 변조지수(m)가 0.9514보다 작지 않다고 판단되면 과변조 모드2에서 새로운 지령치 전압의 순시치 크기를 2/3Vdc로, 표 3에 따라 근사 유지각을 생성하여(S1040), 각 벡터의 시비율을 결정한다(S1050).At this time, if it is determined that the modulation index (m) is less than 0.9514, and generates an increased voltage command value vector according to Table 2 in the overmodulation mode 1 (S1030), and if it is determined that the modulation index (m) is not less than 0.9514, the overmodulation mode 2 In FIG. 3, the instantaneous magnitude of the new setpoint voltage is 2 / 3Vdc, and an approximate holding angle is generated according to Table 3 (S1040), and the ratio of each vector is determined (S1050).

또한, 상기 변조지수(m)가 0.907보다 작은지를 판단한 결과(S1010), 그 변조지수(m)가 0.907보다 작다고 판단되면 각 벡터의 시비율을 결정한다(S1050).
Further, as a result of determining whether the modulation index m is smaller than 0.907 (S1010), if it is determined that the modulation index m is smaller than 0.907, the ratio of each vector is determined (S1050).

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예(들)에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예(들)에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, although the specific embodiment (s) have been described in the detailed description of the present invention, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiment (s), but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

Claims (6)

복수의 스위칭 소자가 3상 3레벨 형태로 배치되어 27가지의 스위칭 상태를 가지는 PWM 인버터의 과변조 제어 방법에 있어서,
상기 스위칭 소자를 스위칭하기 위한 지령치 전압을 공간 전압 벡터로 변환하는 단계;
6개의 최외각 벡터를 포함하는 육각형상이며, 상기 육각형상은 6등분된 섹터를 포함하고, 상기 섹터는 삼각형상의 4등분된 영역을 포함하며, 상기 삼각형상은 우측 벡터, 좌측 벡터 및 영 벡터를 표현하도록 상기 공간 전압 벡터를 d-q 평면 상의 기본 벡터 모델로 표현하는 단계;
상전압의 기본파 성분의 크기와 상기 지령치 전압의 기본파 성분의 크기를 이용하여 변조지수(m)를 계산하는 단계;
상기 변조지수에 따라 제1 과변조 모드와 제2 과변조 모드로 구분하는 단계;
상기 제1 과변조 모드이면, 상기 지령치 전압을 제1 상승 지령치 전압으로 상승시켜 제1 지령치 전압 벡터를 생성하는 단계;
상기 제2 과변조 모드이면, 상기 지령치 전압을 제2 상승 지령치 전압으로 상승시킴과 아울러 유지각을 계산하여 상기 유지각에 따라 상기 기본 벡터 모델에 투영시키는 구간을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 제2 과변조 모드에서 상기 지령 전압의 위상에 따른 상기 제2 상승 지령치 전압의 위상은 아래의 수학식에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 3상 3레벨 PWM 인버터의 과변조 제어 방법.
Figure 112012079268616-pat00058

In the over-modulation control method of a PWM inverter having a plurality of switching elements arranged in a three-phase three-level form having 27 switching states,
Converting a setpoint voltage for switching the switching element into a space voltage vector;
A hexagon comprising six outermost vectors, the hexagon comprising six equal sectors, the sector comprising triangular regions on a triangle, the triangle representing a right vector, a left vector, and a zero vector Representing the spatial voltage vector as a basic vector model on a dq plane;
Calculating a modulation index (m) using the magnitude of the fundamental wave component of the phase voltage and the magnitude of the fundamental wave component of the command value voltage;
Dividing into a first overmodulation mode and a second overmodulation mode according to the modulation index;
Generating a first setpoint voltage vector by raising the setpoint voltage to a first rising setpoint voltage in the first overmodulation mode;
In the second overmodulation mode, increasing the setpoint voltage to a second rising setpoint voltage, calculating a holding angle, and calculating a section to project the base vector model according to the holding angle;
The phase of the second rising command voltage in accordance with the phase of the command voltage in the second over-modulation mode is set according to the equation below.
Figure 112012079268616-pat00058

 제1항에 있어서,
상기 변조지수(m)는 다음의 수학식에 따라 계산하는 것을 특징으로 하는 3상 3레벨 PWM 인버터의 과변조 제어 방법.
Figure 112011072139402-pat00038

여기서,
Figure 112011072139402-pat00039
는 상기 지령치 전압의 기본파 성분의 첨두치 크기이고,
Figure 112011072139402-pat00040
는 상기 상 전압의 기본파 성분의 크기임.
The method of claim 1,
The modulation index (m) is overmodulation control method of a three-phase three-level PWM inverter, characterized in that calculated according to the following equation.
Figure 112011072139402-pat00038

here,
Figure 112011072139402-pat00039
Is the peak value of the fundamental wave component of the setpoint voltage,
Figure 112011072139402-pat00040
Is the magnitude of the fundamental wave component of the phase voltage.
제1항에 있어서,
상기 변조지수에 따라 제1 과변조 모드와 제2 과변조 모드로 구분하는 단계는,
상기 변조지수(m)가 0.907≤m<0.9514이면 상기 제1 과변조 모드로 구분하고, 상기 변조지수(m)가 0.9514<m≤1이면 상기 제2 과변조 모드로 구분하는 것을 특징으로 하는 3상 3레벨 PWM 인버터의 과변조 제어 방법.
The method of claim 1,
The dividing into a first overmodulation mode and a second overmodulation mode according to the modulation index,
When the modulation index (m) is 0.907≤m <0.9514, it is classified into the first overmodulation mode, and when the modulation index (m) is 0.9514 <m≤1, it is divided into the second overmodulation mode. Overmodulation control method for 3-phase PWM inverter
삭제delete 복수의 스위칭 소자가 3상 3레벨 형태로 배치되어 27가지의 스위칭 상태를 가지는 PWM 인버터;
상기 스위칭 소자를 스위칭하기 위한 지령치 전압을 공간 전압 벡터로 변환하는 지령치 전압 벡터 변환유닛;
6개의 최외각 벡터를 포함하는 육각형상이며, 상기 육각형상은 6등분된 섹터를 포함하고, 상기 섹터는 삼각형상의 4등분된 영역을 포함하며, 상기 삼각형상은 우측 벡터, 좌측 벡터 및 영 벡터를 표시하도록 상기 공간 전압 벡터를 d-q 평면 상의 기본 벡터 모델로 표시하는 공간 벡터 표시유닛;
상전압의 기본파 성분의 크기와 상기 지령치 전압의 기본파 성분의 크기를 이용하여 변조지수(m)를 계산하는 변조지수 계산유닛;
상기 변조지수에 따라 제1 과변조 모드 또는 제2 과변조 모드로 결정하는 과변조 모드 결정유닛; 및
상기 제1 과변조 모드이면, 상기 지령치 전압을 제1 상승 지령치 전압으로 상승시켜 제1 지령치 전압 벡터를 생성하고, 상기 제2 과변조 모드이면, 상기 지령치 전압을 제2 상승 지령치 전압으로 상승시킴과 아울러 유지각을 계산하여 상기 유지각에 따라 상기 기본 벡터 모델에 투영시키는 구간을 계산하는 과변조 제어유닛을 포함하고,
상기 제2 과변조 모드에서 상기 지령 전압의 위상에 따른 상기 제2 상승 지령치 전압의 위상은 아래의 수학식에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 3상 3레벨 PWM 인버터의 과변조 제어 장치.
Figure 112012079268616-pat00059

A PWM inverter having a plurality of switching elements arranged in a three-phase three-level form and having 27 switching states;
A setpoint voltage vector converting unit for converting a setpoint voltage for switching the switching element into a space voltage vector;
A hexagon comprising six outermost vectors, the hexagon comprising six equal sectors, the sector comprising a triangular quadrilateral region, the triangular phase representing a right vector, a left vector, and a zero vector A space vector display unit for displaying the space voltage vector as a basic vector model on a dq plane;
A modulation index calculation unit for calculating a modulation index (m) using the magnitude of the fundamental wave component of the phase voltage and the magnitude of the fundamental wave component of the command value voltage;
An overmodulation mode determination unit for determining a first overmodulation mode or a second overmodulation mode according to the modulation index; And
Raising the setpoint voltage to a first rising setpoint voltage in the first overmodulation mode to generate a first setpoint voltage vector, and raising the setpoint voltage to a second rising setpoint voltage in the second overmodulating mode; And an overmodulation control unit that calculates a holding angle and calculates a section to be projected onto the basic vector model according to the holding angle.
The phase of the second rising command value voltage in accordance with the phase of the command voltage in the second over-modulation mode is set according to the following equation.
Figure 112012079268616-pat00059

 제5항에 있어서,
상기 변조지수 계산유닛은 다음의 수학식에 따라 계산하는 것을 특징으로 하는 3상 3레벨 PWM 인버터의 과변조 제어 장치.
Figure 112011072139402-pat00042

여기서,
Figure 112011072139402-pat00043
는 상기 지령치 전압의 기본파 성분의 첨두치 크기이고,
Figure 112011072139402-pat00044
는 상기 상 전압의 기본파 성분의 크기임.

The method of claim 5,
The modulation index calculation unit is an overmodulation control device of a three-phase three-level PWM inverter, characterized in that the calculation according to the following equation.
Figure 112011072139402-pat00042

here,
Figure 112011072139402-pat00043
Is the peak value of the fundamental wave component of the setpoint voltage,
Figure 112011072139402-pat00044
Is the magnitude of the fundamental wave component of the phase voltage.

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