KR20050009942A - 전력변환장치 - Google Patents

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이카와야스시
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

전력변환기(2)의 제1의 전류지령치를 제2의 주기에 의해 샘플링하는 동시에 제2의 전류지령치를 발생하는 제1의 샘플링기(5)와 부하(3)의 제1의 전류검출치를 샘플링하는 동시에 제2의 전류검출치를 발생하는 제2의 샘플링기(6)와, 제2의 전류지령치 및 제2의 전류검출치에 따라 전압지령치를 연산하는 전압지령치 연산기(9)와 제2의 전압지령치와, 상기 3각파 캐리어를 비교해서 제1의 PWM신호를 생성하는 비교기(11)를 구비하고, 제1의 PWM신호가 반전한 것을 검출하는 반전검출수단과, 반전검출수단의 검출에 따라 제1의 PWM신호의 반전을 억제한 제2의 PWM신호에 의해 전력변환기(2)를 구동하는 반전억제수단을 갖는 다펄스화 방지기(12)를 구비한 전력변환장치.

Description

전력변환장치{POWER CONVERTER}
종래의 PWM제어에 의해 구동되는 전력변환장치는 부하의 전류지령치와, 전류검출치로부터 전압지령치를 연산하고, 이 전압지령치와 3각파 캐리어를 비교하고, PWM펄스를 발생해서 이 PWM펄스에 의해 전력변환기를 구동하고, 부하를 제어한다. 이 경우, 지령치와 검출치는 같은 주기로 동시에 샘플하고, 각각의 값을 판독해 샘플홀드방식을 채용하고 있다.
그러나, 전류의 검출치에 맥동분(전류리플성분)이 존재하므로 맥동분의 영향을 받기 힘든 전력변환장치가 일복국 특개평 9-154283호 공보에 의해 제안되어 있다.
이러한 제안에 의한 전력변환장치는 상기 맥동성분을 제거하기 위해 지령치를 샘플하는 샘플홀드기의 출력을 평균화하는 샘플치 보상기를 설치해서 맥동분을제거하고 있다.
그러나, 상기와 같은 전력변환장치는 전류검출기에 포함되는 맥동분을 제어하기 위해 샘플치 보상기를 가지고 있고, 샘플치 보상기를 통해서 얻어진 전류의 평균치를 제어대상으로 하고 있으므로 전류검출기가 급격하게 변화해도 샘플치 보상기가 평균화해 버리고, 충분한 고속응답을 얻을 수 없다는 문제점이 있었다.
한편, 고속응답을 얻기 위해 샘플보상기의 평균치를 완화한 경우에는 PWM제어에 기인하는 전류리플성분이 검출에 중첩된다. 이런 경우, 전류지령치에는 전류리플성분이 포함되어 있지 않으므로 전압지령치 연산기는 전류리플성분을 감소시키기 위한 전압을 발생시켜 그 결과 전압지령치의 변동이 커진다. 도 19는 그 상태를 표시하고 있고, 전압지령치가 크게 변동해서 3각파 캐리어의 반주기에 여러번 3각파 캐리어와 전압지령치가 교차해 있다. 따라서, 도면중에 동그라미로 감싼 부분에서 비교기의 출력인 PWM신호의 펄스수가 증가하고 있다. PWM신호는 전력변환기내의 전력용 스위칭 소자를 구동하는 신호이므로 펄스가 증사하면, 전력용 스위칭 소자의 스위칭 회수가 증가해서 스위칭 손실의 증가를 발생하므로 정격용량이 큰 전력용 스위칭 소자를 채용해야만 된다는 문제점이 있었다.
(발명의 개시)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 된 것으로 PWM신호의 펄스수의 증가, 즉 다펄스화를 발생하지 않고, 고속의 전류응답을 얻는 전력변환장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
제1의 발명에 관한 전력변환장치는 제1의 주기에 의해 삼각파 캐리어를 발생하는 3각파 캐리어 발생수단과, 전력변환기에 제1의 전류지령치를 상기 제1의 주기의 반보다도 짧게 설정된 제2의 주기에 의해 샘플링하는 동시에 제2의 전류지령치를 발생하는 제1의 샘플링수단과, 상기 전력변환기에 의해 구동되는 부하의 제1의 전류검출기를 상기 제2의 주기에 의해 샘플링하는 동시에 제2의 전류검출치를 발생하는 제2의 샘플링수단과, 상기 제2의 전류지령치 및 제2의 전류검출치에 따라 전압지령치를 연산하는 전압지령치 연산수단과, 상기 제2의 전압지령치와 상기 3각파 캐리어를 비교해서 제1의 PWM신호를 생성하는 비교수단과, 상기 제1의 PWM신호가 반전하는 것을 검출하는 반전검출수단과, 이 반전검출수단의 검출에 따라 상기 제1의 주기내에서 상기 제1의 PWM신호의 반전을 억제한 제2의 PWM신호에 의해 상기 전력변환기를 구동하는 반전억제수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 전력변환장치에 의하면, 제1 및 제2의 샘플링수단의 샘플링주기를 삼각화 캐리어의 반주기 보다도 짧은 제2의 주기로 한 상태에서 반전검출수단이 제1의 PWM신호가 반전한 것을 검출하고, 반전억제수단이 이 반전검출수단의 검출에 따라 3각파 캐리어의 반주기내에서 제1의 PWM신호의 반전을 억제한 제2의 PWM신호를 생성하는 동시에 이 제2의 PWM신호에 의해 상기 전력변환기를 구동한다. 따라서, 고속의 전류응답을 실현하면서 다펄스화의 억제가 된 제2의 PWM신호에 의해 전력변환기(2)를 구동하므로 전력변환기의 스위칭 손실을 억제할 수 있다는 효과가 있다.
제2의 발명에 관한 전력변환장치는 제1의 주기에 의해 3각과 캐리어를 발생하는 3각파 캐리어 발생수단과, 전력변환기의 제1의 전류지령치를 상기 제1의 주기의 반보다도 짧게 설정한 제2의 주기에 의해 샘플링하는 동시에 제2의 전류지령치를 발생하는 제1의 샘플링수단가, 상기 전력변환기에 의해 구동되는 부하의 제1의 전류지령치를 상기 제2의 주기에 의해 샘플링하는 동시에 상기 제1의 전압지령치와, 상기 3각파 캐리어와 교차한 것을 검출하는 교차검출수단과, 상기 교차검출수단의 검출에 따라 상기 제1의 주기내에서 상기 3각파 캐리어와 다시 교차하지 않도록 상기 제1의 전압지령치의 변화를 억제한 제2의 전압지령치를 발생하는 전압지령치 억제수단과, 상기 제2의 전압지령치와 상기 3각파 캐리어를 비교해서 PWM신호를 생성하는 동시에 상기 PWM신호에 의해 상기 전력변환기를 구동하는 비교수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 전력변환장치에 의하면, 제1 및 제2의 샘플링수단의 샘플링주기를 3각파 캐리어의 반주기보다도 짧은 제2의 주기로 한 상태에서 교차검출수단이 전압지령치와 3각파 캐리어와 교차한 것을 검출하고, 전압지령치 억제수단이 3각파 캐리어의 반주기내에서 전압지령치가 3각파 캐리어와 다시 교차하지 않도록 제1의 전압지령치의 변화를 억제하는 제2의 전압지령치를 생성한다.
따라서, 제2의 전압지령치와 3각파 캐리어의 교치가 억제됨으로서 제1의 PWM신호의 반전이 억제된다. 따라서, 고속의 전류응답을 실현하면서 다펄스화를 억제한 제1의 PWM신호에 의해 전력변환기를 구동하므로 스위칭 손실을 억제할 수 있다는 효과가 있다.
제3의 발명에 관한 전력변환장치는 제1의 PWM신호와 제2의 PWM신호와의 펄스폭의 차를 구하는 동시에 3각파 캐리어의 다음의 반주기 이하로 생성되는 제2의PWM신호의 펄스폭에 차를 가산한 제3의 PWM신호를 하고, 제2의 PWM신호 대신에 제3의 PWM신호에 의해 전력변환기를 구동하는 오차보상수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 전력변환기에 의하면 펄스폭 연산수단이 제1의 PWM신호와 제2의 PWM신호와의 차가 되는 차분펄스폭을 구하고, 제1의 반주기 이후로 생성되는 제2의 PWM신호에 차분펄스를 가한 제3의 PWM신호에 의해 상기 전력변환기를 구동한다. 따라서, 고속의 전류응답을 실현하면서, 제2의 PWM신호의 반전이 억제함으로써 전력변환기의 스위칭 손실을 억제할 수 있고, 또 제1의 PWM신호와 제3의 PWM신호와의 합계펄스폭이 같으므로 전압지령치에 충실한 전력변환기의 동작을 실현할 수 있다는 효과가 있다.
제4의 발명에 관한 전력변환장치는 3각파 캐리어의 제1의 반주기에서의 제1의 전압지령치와 제2의 전압지령치와의 차가 되는 차분전압지령치를 구하는 지령전압차 연산수단과, 제1의 반주기 이후에 생성되는 상기 제1의 전압지령치에 상기 차분전압지령치를 가산한 제3의 전압지령치를 가하는 전압지령 보정수단과, 상기 제2의 전압지령치 대신에 상기 제3의 전압지령치와, 상기 3각파 캐리어를 비교해서 상기 PWM신호를 생성하는 동시에 이 PWM신호에 의해 상기 전력변환기를 구동하는 비교수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 고속의 전류응답을 실현하면서 전압지령치와 3각파 캐리어의 교차가 억제됨으로써 제1의 PWM신호의 반전이 억제됨으로써 전력변환기의 스위칭 손실을 억제할 수 있고, 또 원전압지령인 제1의 전압지령치에 충실한 전력변환기의 동작을실현할 수 있다는 효과가 있다.
제5의 발명에 관한 전력변환장치는 전환지령신호에 의해 상기 제2 또는 제3의 PWM신호로부터 상기 제1의 PWM신호에 따라 전력변환기를 구동하도록 전환하는 제1의 전환수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 전력변환장치에 의하면, 예를들어 전력변환기의 스위칭 손실에 여유가 있는 경우에는 제1의 전환수단이 제1의 PWM신호를 선택하여 고속지령에 대한 응답을 실현할 수 있고, 역으로 상기 스위칭 손실에 여유가 없을 때는 제1의 전환수단이 제2의 PWM신호를 선택해서 이 스위칭 손실을 억제할 수 있다는 효과가 있다.
제6의 발명에 관한 전력변환장치는 전환지령신호에 의해 제2 또는 제3의 전압지령치로부터 제1의 전압지령치를 전환하는 제2의 전환수단을 구비한 것을 특징으로 한 것이다.
이러한 전력변환장치에 의하면, 예를들면 전력변환기의 스위칭 손실에 여유가 있는 경우에는 제2의 전환수단이 제1의 전압지령치를 선택해서 고속지령에 대한 응답을 실현할 수 있고, 역으로 상기 스위칭 손실에 여유가 없는 경우에는 제2의 전환수단이 제2의 전압지령치를 선택해서 이 스위칭 손실을 억제할 수 있다는 효과가 있다.
제7의 발명에 관한 전력변환장치는 제2의 전류지령치와 제2의 전류검출치와의 차와 미리 정해진 전류기준치를 비교함으로써 상기 차가 상기 전류치보다도 큰 경우에 전환지령신호를 발생하는 전류비교수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 전력변환장치에 의하면, 전류비교수단은 상기 차가 전류기준치보다도 큰 경우에 전환지령신호에 의해 제1의 전압지령 또는 제1의 PWM신호를 선택해서 고속의 응답을 실현한다. 역으로 상기 전류의 치가 적은 경우에는 제1, 제2의 전환수단이 제2의 전압지령 또는 제2의 PWM신호를 선택해서 이 스위칭 손실을 억제할 수 있는 효과가 있다.
제8의 발명에 관한 전력변환장치는 일정시간에서의 상기 전력변환기의 스위칭 회수를 카운트한 회수검출기를 출력하는 회수검출수단과, 미리 정해진 회수기준치와 상기 회수검출치를 비교해서 상기 회수검출치가 상기 회수기준치보다도 낮은 경우에 상기 전환지령신호를 발생하는 회수비교수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 전력변환장치에 의하면, 회수비교수단은 회수검출치가 회수기준치보다도 낮은 경우, 제1의 PWM신호 또는 제1의 전압지령치를 선택해서 고속의 지령에 대한 응답을 실현할 수가 있다. 역으로 회수검출치가 회수기준치보다도 높은 경우, 제2의 전압지령치 또는 제2의 PWM신호를 선택해서 전력변환기의 스위칭 손실을 억제할 수 있다는 효과가 있다.
제9의 발명에 관한 전력변환장치는 전력변환기의 온도를 검출하는 온도검출수단과, 미리 정해진 온도기준치와 온도검출치를 비교함으로써 온도검출치가 기준온도보다도 낮은 경우에 전환지령신호를 발생하는 온도비교수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 전력변환장치에 의하면, 온도비교수단은 온도검출치가 온도기준치보다도 낮은 경우, 제1의 PWM신호 또는 제1의 전압지령치를 선택해서 고속의 지령에 대한 응답을 실현할 수가 있다. 역으로 온도검출치가 온도기준치보다도 높은 경우, 제2의 전압지령치 또는 제2의 PWM신호를 선택해서 전력변환기의 스위칭 손실을 억제할 수가 있다는 효과가 있다.
본 발명은 PWM(펄스폭 변조)제어에 의한 전력변환장치에 관해 특히 전력변환기에 의해 구동되는 부하의 전류치를 검출하고, 이 전류치를 피드백 제어해서 전류지령치에 추종시키는 제어장치에 관한 것이다.
도 1은 실시예에 의한 전력변환장치의 블록도.
도 2는 실시예에 의한 다펄스화 방지기의 대부결선도.
도 3은 실시예에 의한 3각파 캐리어 및 다펄스화 방지기의 타임차트.
도 4는 다른 실시예에 의한 전력변환장치의 블록도.
도 5는 도 4의 전력변환장치에 사용되는 다펄스화 방지기의 타임차트.
도 6은 도 5의 다펄스화 방지기의 플로차트.
도 7은 다른 실시예에 의한 전력변환장치의 블록도.
도 8은 도 7의 전력변환장치에 의한 3각파 캐리어 및 다펄스화 방지기의 타임차트.
도 9는 도 8의 전력변환장치의 동작을 표시하는 플로차트.
도 10은 다른 실시예에 의한 전력변환장치의 블록도.
도 11은 도 10의 전력변환장치에 의한 3각파 캐리어 및 다펄스화 방지기의 타임차트.
도 12는 도 11의 전력변환장치의 동작을 표시하는 플로차트.
도 13은 다른 실시예에 의한 전력변환장치의 블록도.
도 14는 도 13의 전력변환장치의 동작을 표시하는 타임차트.
도 15는 다른 실시예에 의한 전력변환장치의 블록도.
도 16은 도 15에 의한 전력변환장치의 동작을 표시하는 타임차트.
도 17은 다른 실시예에 의한 전력변환장치의 블록도.
도 18은 도 17에 의한 전력변환장치의 동작을 표시하는 타임차트.
도 19는 종래의 전력변환장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
실시예 1.
본 발명의 한 실시예에 의한 전력변환장치를 도 1에 표시하는 블록도로 설명한다.
도 1에서 전력변환장치(1)는 트랜지스터 등의 전력스위칭 소자를 갖는 전력변환기(전력변환수단)(2)과 전력변환기(2)의 전류지령치발생기(4)와 전력변환기(2)의 제1의 전류지령치를 샘플링하는 동시에 제2의 전류지령치를 출력하는 제1의 샘플링기(제1의 샘플링수단)(5)와 부하(3)에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출기 2S 의 제1의 전류검출치를 샘플링하는 동시에 제2의 전류검출치를 출력하는 제2의 샘플링기(제2의 샘플링수단)(6)과, 제1 및 제2의 샘플링기(5),(6)의 샘플링 타이밍을 결정하는 동시에 후술하는 3각파 캐리어에 동기해서 3각파 캐리어 Vc의 반주기 tc/2보다도 짧은 제2의 주기의 샘플링 신호를 발생하는 샘플링 신호발생기(7)와제1의 샘플링기(5)와 제2의 샘플링기(6)의 출력과의 차, 즉 제2의 전류지령치와 제2의 전류검출기와의 차를 구하는 감산기(8)와 감산기(8)의 출력에 따라 전력변환기(2)의 전압지령치를 연산하는 전압지령치 연산부(9)와, 제1의 주기에 의해 3각파 캐리어 Vc를 발생시키는 동시에 3각파 캐리어 Vc의 반주기 마다에 즉, 3각파 캐리어 Vc의 진폭최저치 Vcmin에 동기해서 상승하고, 이 상승에서 3각파 캐리어의 진폭최대치 Vcmax에 동기해서 하강의 반전을 반복하는 3각파 동기신호 Tc를 발생하는 3각파 캐리어 발생기(10)와 전압지령치 Vn과 3각파 캐리어 Vc를 비교해서 상승해서 하강의 펄스를 갖는 제1의 PWM신호를 생성하는 비교기(비교수단)(11)과 제1의 PWM신호를 입력해서 제2의 PWM신호를 출력하는 다펄스화 방지기(12)와 제2의 PWM신호에 의해 구동되는 전력변환기(2)를 구비하고 있다.
또, 3은 전력변환기(2)에 의해 구동되는 부하이다.
다펄스화 방지기(12)는 제1의 PWM신호의 펄스가 상승, 하강에서 하강(상승)하는 것을 반전이라 하고, 제1의 PWM신호의 반전을 검출하는 반전검출수단과, 이 반전검출수단의 검출에 따라 3각파 캐리어 Vc의 반주기내에서 제1의 PWM신호를 생성하는 동시에 이 제2의 PWM신호에 의해 전력변환기(2)를 구동하는 반전억제수단을 구비하고 있다.
구체적인 다펄스화 방지기(12)는 제1의 PWM신호로서의 입력신호 Pin 및 3각파 캐리어 Tc의 배타적 논리화를 구해서 신호 Sa를 발생하는 배타적 논리화 소자 (13)와, 이 신호 Sa 및 고무파의 클록신호 CLK의 논리적을 구해서 신호 Sc를 발생하는 논리적 소자(14)와, 이 신호 Sc를 입력하는 동시에 제2의 PWM신호 Poot를 발생하는 D형 플립플롭으로 된 래치소자(15)를 구비하고 있다.
다음, 상기와 같이 구성된 전력변환장치의 전체 동작을 도 1 내지 도 3에 대해 설명한다. 제1의 샘플링기(5)는 전류지령치 발생기(4)로부터 발생한 제1의 전류지령치를 샘플링해서 제2의 전류지령치를 출력하고, 제2의 샘플링기(6)은 전력변환기(2)에 흐르는 전류를 전류검출기 2S에 의해 검출한 제1의 전류검출치를 샘플링해서 제2의 전류지령치를 출력한다. 감산기(8)은 전류지령치와 전류검출치와의 편차를 구해서 전압지령치 연산기(9)에 입력한다. 전압지령치 연산기(9)는 이 편차가 작게 되도록 전압변환기(2)의 전압지령치 Vc를 연산해서 출력한다. 비교기(11)는 전압지령치 Vr과 3각파 캐리어 Vc와 비교해서 전압변환기(2)를 구동하는 펄스열이 되는 제1의 PWM신호를 발생한다.
다펄스화 방지수단(12)은 제1의 PWM신호 P_in과 3각파 동기신호 Tc로부터 제2의 PWM신호 P_out를 발생해서 전력변환기(2)에 입력하고, 전력변환기(2)의 스위칭 소자를 동작시킴으로서 출력에 전압을 발생해 부하(3)를 구동한다.
상기와 같이 전력변환기(2)를 흐르는 전류가 제2의 샘플링기(6)에 의해 샘플링되고, 전압지령치(9)가 전류지령치와 전류검출치와의 편차가 작아지도록 제어하기 위해 전류지령치에 추종하도록 전력변환기(2)를 동작시킨다.
다음, 다펄스화 방지기(12)의 동작을 도 1 내지 도 3에 의해 설명한다. 우선, 다펄스화 방지기(12)는 제1의 PWM신호 P_in이 반전한 것을 검출해서 기억하고, 3각파 캐리어 Vc의 반주기 tc/2내에서의 재반전을 방지한 제2의 PWM신호 P_out를 출력한다.
상세하게는 도 3에서 비교기(11)는 전압지령치 Vr와 3각파 캐리어 Vc를 비교해서 제1의 PWM신호 P_in을 출력한다.
제1의 PWM신호 P_in은 시각 t0에서 펄스가 상승 3각파 캐리어 Vc의 반주기 tc/2에서의 시각 t1에서 처음 값이 하강에 의해 반전하고, 시각 t2에서 펄스가 상승해서 재반전하고, 시각 t3에서 펄스가 하강해서 다시 반전한다.
배타적 논리화 소자(13)는 3각파 동기신호 Tc와 제1의 PWM신호 P_in을 입력해서 신호 Sa를 출력한다. 논리적 소자(14)는 신호 Sa와 클록신호 CLK를 입력해서 신호 Sc를 출력한다. 래치소자(15)는 신호 Sc와 3각파 동기신호 Tc를 입력하는 동시에 래치출력으로 제2의 PWM신호 P_out를 출력한다. 제2의 PWM신호 P_out는 제1의 PWM신호의 상승과 거의 동기해서 상승하고, 래치소자(15)의 작용에 의해 시각 t1에서 제1의 PWM신호의 최초의 반전을 검출해서 기억한 후에는 시각 t1 ~ t4에서의 재차의 반전이 발생하지 않는다. 즉, 제1의 PWM신호는 시각 t2 ~ t3에서 펄스가 발생하였으나, 제2의 PWM신호에서는 이 펄스가 발생하지 않는다.
전력변환장치 1에 의하면, 전력변환기(2)를 구동하는 제2의 PWM신호에서의 다펄스의 발생을 방지하였으므로 전력변환기(2)를 구성하는 전력스위칭 소자의 스위칭 회수가 억제되므로 전력스위칭 소자의 온도상승을 억제할 수가 있다. 또, 3각파 캐리어의 반주기 보다도 짧은 주기의 샘플링 신호를 사용하고 있으므로 고속의 전류응답을 얻을 수가 있다.
실시의 예 2.
본 발명의 다른 실시예를 도 4에 표시하는 전력변환장치의 블록도로 설명한다. 도 4중 도 1과 동일부호는 동일 또는 상당부분을 표시하고 있어 설명은 생략한다.
도 4에서 제2의 다펄스화 방지기(20)는 전압지령치 연산수단(9)에서 발생한 제1의 전압지령치와, 3각파 캐리어와 교차한 것을 검출하는 교차검출수단과, 교차검출수단의 검출에 따라 3각파 캐리어에서의 반의 제1의 주기내에서 3각파 캐리어와 재차 교차하지 않도록 제1의 전압지령치의 변화를 억제한 제2의 전압지령치를 발생하는 전압지령치 억제수단과, 제2의 전압지령치와, 3각파 캐리어를 비교해서 제1의 PWM신호를 생성하는 동시에 제1의 PWM신호에 의해 전력변환기(2)를 구동하는 비교기(11)를 구비한 것이다.
<기본동작의 설명>
다음에 다펄스화 방지기(20)의 기본동작을 도 4에 의해 설명한다.
도 4에서 샘플링 신호발생기(7)에 발생하는 샘플링 신호의 주기는 3각파 캐리어의 반주기의 1/5이다.
샘플링 신호는 섹션 1에서 5에서 표시한 각 구간의 선두에서 발생하고, 3각파 캐리어는 감소하는 기간을 모드 1로 하고, 증가하는 기간을 모드 2로 한다. 샘플링 신호발생기(7)는 제1 및 제2의 샘플링기 5, 6에 동일한 샘플링 신호 Sm을 공급하고, 전압지령치 연산기(9)는 전류지령치와 전류검출기와의 샘플링으로부터 연산에 의한 지연시간 0에서 제1의 전압지령치를 출력하고 있는 것으로 하면, 각 섹션의 선두에서 제1의 전압지령치가 갱신된다.
다펄스화 방지기(20)가 존재하지 않는 경우, 즉 전압지령치 연산기(9)의 출력이 비교기(11)에 직접접속된 경우, 모드 1에서는 제1의 전압지령치 Vr1이 3각파 캐리어 Vc보다 작은 상태에 큰 상태로 이행하면, 비교기(11)는 제1의 전압지령치 Vr1과 3각파 캐리어 Vc가 교차하는 것을 검출해서 원 PWM신호를 반전해서 출력한다.
모드 2에서는 제1의 전압지령치 Vr1이 3각파 캐리어보다 큰 상태로부터 작은 상태로 이행하면, 비교기(11)는 제1의 전압지령치 Vr1과 3각파 캐리어가 교차하는 것을 검출해서 원 PWM신호를 반전한다.
이상으로부터 원 PWM신호가 반전하는지의 여부는 각 구간(섹션)에서 제1의 전압지령치 Vr7의 크기를 조사해서 3각파 캐리어 Vc와 교차하는지의 여부를 판정하면 된다.
지금 간단화 때문에 3각파 캐리어 Vc의 전압치가 0.0에서 1.0사이에서 직선으로 값이 변화하는 것으로 한다. 섹션 1과 같이 3각파 캐리어 Vc의 전압치가 감소할 때, 각 섹션의 경계에서의 3각파 캐리어 Vc의 전압치는 1.0, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2, 0.0이 된다. 한편, 섹션 2와 같이 3각파 캐리어 Vc의 전압치가 증가하는 경우, 각 섹션의 경계에서의 3각파 캐리어 Vc의 전압치를 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0이 된다.
우선, 모드 1의 섹션 1에서 제1의 전압지령치 Vr1은 0.7로 이 값은 3각파 캐리어 Vc의 전압치가 되는 모드 1의 섹션(2)와의 경계치(0.8)보다도 작으므로 제1의 전압지령치 Vr1과 3각파 캐리어 Vc는 교차하지 않는다.
모드 A의 섹션 2에서 제1의 전압지령치는 0.78로 이 값은 3각파 캐리어 Vc의 전압치가 되는 모드 1의 섹션 3고의 경계치 0.6보다도 크므로 제1의 전압지령치 Vr1과 3각파 캐리어 Vc는 교차한다. 따라서, 모드(1)에서는 3각파 캐리어 Vc의 반주기내에서는 섹션 2에서 원 PWM신호의 반전이 생긴다.
모드 1에서 제1의 전압지령치 Vr1과 3각파 캐리어 Vc가 교차한 후에 제1의 전압지령치 vr1이 3각파 캐리어 Vc보다 작은 상태에서 큰 상태로 재차 이동하면, 제1의 전압지령치 Vr1과 3각파 캐리어 Vc가 다시 교차함으로써 섹션 3의 최후의 경계에서 원 PWM신호의 반전이 생긴다.
다음, 모드 2에서는 제1의 전압지령치 Vr1이 3각파 캐리어보다 작은 상태에서 큰 상태로 다시 이행함으로써 제1의 전압지령치 Vr1과 3각파 캐리어가 다시 교차한다.
따라서, 모드 1에서는 제1의 전압치 지령치 Vr1이 3각파 캐리어보다 큰 상태가 된 경우, 제1의 전압지령치 Vr1의 변화를 억제한 일정치로 해서, 다음의 모드로 이행할 때까지 변화하지 않는 제2의 전압지령치 Vr2를 생성해서 제2의 전압지령치 Vr2가 3각파 캐리어 Vc보다 작은 상태로 이행하지 않도록 생성한다.
모드 2에서는 제1의 전압지령치 Vr1이 3각파 캐리어 Vc보다 작은 상태가 된 경우, 제1의 전압지령치 Vr1의 변화를 억제한 일정치로 해서 다음 모드로 이행할 때까지 변화하지 않는 제2의 전압지령치 Vr2가 3각파 캐리어 Vc보다 작은 상태로 이행하지 않도록 생성한다.
따라서, 제2의 전압지령치 Vr2가 3각파 캐리어 Vc와 재차 교차한 것을 방지할 수 있으므로 비교기(11)의 출력이 되는 제1의 PWM신호와 같이 다펄스화 하는 것을 방지할 수 있다.
<다펄스화 방지기의 플로차트에 의한 동작의 설명>
상기와 같이 구성된 다펄스화 방지기(20)의 동작을 도 8의 플로차트에 의해 설명한다. 다펄스화 방지기(20)는 전압지령치 Vr1을 판독하고(스텝 S20a), 새로운 3각파 캐리어 Vc의 반주기로 이행하였는지의 여부를 판정한다(스텝 S20b).
이 반주기에 이동한 경우에는 제1의 전압지령치와 3각파 캐리어 Vc의 교차를 검출해서 기억하는 플래그를 클리어한다(스텝 S20).
다펄스화 방지기(20)는 플래그를 판정해서(스텝 S20d) 전구간까지에 제1의 전압지령치와 3각파 캐리어 Vc가 교차하고 있지 않은 경우에는 스텝(20e)이후의 전압지령치와 3각파 캐리어 Vc의 교차판정을 한다. 우선, 모드 1인지 2인지의 판정을 한다(스텝 S20). 3각파 캐리어가 감소하는 모드 1과 증가하는 모드 2에는 각 구간의 경계치가 다르기 때문이다.
다음, 각 모드에서의 제1의 전압지령치와 3각파 캐리어의 교차판정을 비교기(11)의 출력이 반전하는지의 여부도 실시한다(스텝 S20f 또는 S20g). 스텝 20f 또는 20g에서 교차한다고 판정된 경우에는 현재의 전압지령치 Vr1을 Vtmp로서 기억해서 플래그를 세트하고(스텝 S20h), 출력 Vout에 현재의 전압지령치 Vr1을 넣는다.
스텝 20f 또는 스텝 20g에서 교차하지 않는다고 판정된 경우에는 출력 Vout에 현재의 전압지령치 Vr1을 넣는다(스텝 S20i).
스텝 S20d의 플래그의 판정에서 전구간까지의 제1의 전압지령치와 3각파 캐리어가 교차하고 있는 경우에는 전압지령치와 3각파 캐리어의 교차시에 기억해둔 전압지령치 Vtmp를 출력 Vout에 넣는다(스텝 S20j). 어느 루트를 통과한 경우에도 제2의 다펄스화 방지기(20)는 제2의 전압지령치 Vr2로서의 출력 Vout를 출력한다(스텝 S20k).
이상과 같이 본 실시예에 의한 전력변환장치에 의하면, 3각파 캐리어의 반구지보다도 짧은 주기화 샘플링 신호를 사용해서 제1의 전류지령치 및 제1의 전류검출치를 샘플링할 수가 있으므로 고속의 전류응답을 얻으면서 제2의 다펄스화 방지기(20)에 의해 확실하게 전력변환기(2)를 구동하는 PWM신호의 다펄스화가 방지된다.
또, 상기 설명에서는 전압지령치 연산기(9)의 연산시간을 0으로 하였으나, 0이 아닌 경우에는 연산시간에 상당하는 샘플링 수만큼 섹션 또는 모드가 어긋나므로 연산결과가 출력되는 섹션 및 모드에서 전압지령치와 3각파 캐리어의 교차를 판정하면, 연산시간 0의 경우와 같은 효과가 얻어진다.
또, 상기 설명에서는 3각파 캐리어의 반주기가 샘플링 신호의 5배인 경웨 대해 설명하였으나, 임의의 배수에 관해서도 같은 효과가 얻어진다.
실시의 예 3.
본 발명을 다른 실시예에 의한 전력변환장치에 의한 블록도를 표시하는 표 9에 의해 설명한다. 도 9중 도 1과 같은 부호는 동일 또는 상당부분을 표시하는 것이다.
실시예 1에서는 전압지령치 Vr과 3각파 캐리어 Vc를 비교한 제1의 PWM신호의 반전을 억제한 제2의 PWM신호에 의해 전력변환기 2를 구동하였으므로 제2의 PWM신호는 제1의 PWM신호의 다펄스화를 억제한만큼 전압지령치 Vr의 지령에서 빠지게 된다.
본 실시예는 다펄스화를 억제하면서, 전압지령치 Vr에 충실하게 전력변환기를 동작하는 것이다.
도 7 및 도 8에서 전압오차보상기(21)는 비교기(11)의 출력신호 P_in이 되는 제1의 PWM신호와, 다펄스화 방지기(12)의 출력신호 P_out가 되는 제2의 PWM신호의 펄스폭에 상기 차 ΔP(t)를 구하는 동시에 3각파 캐리어 Vc의 다음의 반주기 이후에 생성되는 제2의 PWM신호의 펄스폭에 상기 차 ΔP(t)를 가산한 제3의 PWM신호 Po를 출력함으로써 전력변환기(2)를 구동하는 것이다.
<기본동작의 설명>
다음, 상기와 같이 구성된 전력변환장치에서의 전압오차보상기(21)의 동작을 도 7 및 도 8에 의해 설명한다.
전압지령치 Vr이 상승해 3각파 캐리어 V와의 교차가 2회 생기면, 비교기(11)의 출력에는 펄스 Pa를 발생한 다펄스화가 생긴다(도 8(a)). 다펄스화 방지기(12)는 제1의 PWM신호에서의 반전이후의 변화를 억제하기 위해 제2의 PWM신호가 되는 펄스를 출력한다(도 8(b)).
제1의 PWM신호와 제2의 PWM신호와 제2의 PWM신호와의 펄스폭의 차가 ΔP(t),즉 다펄스화 방지기(12)에 의해 제1의 PWM신호를 변경한 펄스폭 ta가 된다(도 8(c)).
차 ΔP(t)를 적산한 것이 오차의 적산치이고(도 8(d)), 예를들면 펄스 Pa가 발생하고 있는 동안만 고주파의 클록신호를 카운터로 카운트업함으로써 얻어진다.
카운터의 값을 3각파 캐리어의 1주기후에 비교기(11)의 출력이 변화할 때에 카운트 다운하고, 또 카운터의 값이 0으로 되돌아갈 때까지는 비교기(11)의 출력변화를 억제하면, 다펄스화 방지기(12)에 의해 변경된 펄스폭만큼 1주기후의 펄스폭을 증가할 수가 있다. 이것이 전압오차보상기(21)의 동작으로 그 출력을 표시한다 (도 8).
제1의 PWM신호와 제3의 PWM과의 비교로부터 다펄스화 방지기(12)에 의해 변경된 펄스폭만큼 1주기후의 펄스폭이 증가해 있고, 펄스폭의 합계, 즉 전력변환기 (2)의 출력전압의 평균치가 유지되어 있다.
<플로차트에 의한 동작의 설명>
다음 전압오차보상기(21)의 동작을 도 9의 플로차트에 의해 설명한다. 도 9중 전압오차보상기(21)의 동작스텝을 부호 S21로 표시하고, Tc 및 P_in 및 P_out의 정의는 도 3과 같다.
다펄스화가 발생하고 있는지 판정하고(스텝 S21a), 다펄스화 방지기 출력이 증가시키는 쪽으로 작용하거나 감소시키는 쪽으로 작용하는가를 판정해(스텝 S21b), 오차카운트량 Vdrp로 해서 판정치에 따라 카운트한다(스텝 S21c, 21d).
다펄스화 방지기(12)의 출력 P_out에 변화가 있었을 때에는 오차카운트량Vdrp를 불출하는가의 판정을 한다(스텝 S21e, 21f). 스텝 S21e에서 P_out의 상승에지검출치에 오차카운트량이 부이면 보정출력 P_out를 L로 보존하고, 카운트량을 가산해서(스텝 S21g), 에지상태를 기억하기 위해 iflg를 온한다. 마찬가지로 스텝 S21f에서 P_out의 하강에지 검출시에 오차카운트량이 정이면 보정출력 P_out H를 보존해 카운트량을 가산해서 에지상태를 기억하기 위해 d플래그를 온한다(스텝 S21h). 스텝 S21j에서 오차카운트량이 0이 되면, i플래그 및 d플래그는 클리어된다(스텝 S21k).
본 실시예에 의한 전력변환장치에 의하면, 다펄스 방지기(12)에 의해 확실하게 PWM신호의 다펄스화가 방지되는 동시에 다펄스화 방지에 따른 전압오차가 방지되는 동시에 다펄스화 방지에 따른 전압오차를 보상할 수가 있고, 고속의 전류응답을 얻는 것이다.
실시예 4.
본 발명의 다른 실시예를 전력변환장치의 블록도를 표시하는 도 10으로 설명한다. 도 10도 도 6과 동일한 부호를 부친 것은 동일 또는 이에 담당부분을 표시해서 설명한다.
실시예 2에서는 3각파 캐리어 Vc와 제1의 전압지령치 Vr과의 교차를 교차검출수단에 의해 검출하고, 이 검출에 따라 상기 제1의 주기내에서 상기 3각파 캐리어와 재차교차하지 않도록 제1의 전압지령치 Vr1의 변화를 억제한 제2의 전압지령치 Vr2를 발생하는 전압지령치 억제수단과, 제2의 전압지령치 Vr2와 3각파 캐리어Vc를 비교해서 제1의 PWM신호를 생성하는 동시에 제1의 PWM신호에 의해 전력변환기 (2)를 구동하였다.
그러나, 제2의 전압지령치 Vr2는 제1의 전압지령치 Vr1의 변화를 억제한만큼 본래의 전압지령(제1의 전압지령치 Vr1)으로부터 전압지령에 의해 전력변환기(2)를 구동하고 있었다.
그래서, 본 실시예는 다펄스화를 억제하면서 전압지령치 Vr에 충실하게 전력변환기(2)를 동작하는 것이다.
도 10에서 제2의 전압오차보상기(22)는 전압지령치 연산기(9)로부터의 출력이 되는 제1의 전압지령치 Vr1과 제2의 다펄스화 방지기(20)의 출력이 되는 제2의 전압지령치 Vr2와의 전압차 Δv를 구하고, 다펄스화 방지기(20)에 의해 변경된 전압치, 즉 전압변환기(2)의 출력전압오차를 적산하고, 3각파 캐리어의 다음의 반주기 이후에 생성되는 전압지령치에 다펄스화 방지기(20)에 의해 변경된 전압치를 가함으로써 전압오차를 보상한다.
<기본동작의 설명>
다음 상기와 같이 구성된 전력변환장치에서의 제2의 전압오차보상기(22)의 동작을 도 11에 의해 설명한다.
도 11에서 전압지령치 연산기(9)에서 발생한 제1의 전압지령치 Vr1(일점쇄선으로 표시)이 직접 비교기(11)에 입력된 경우, 비교기(11)는 3각파 캐리어 Vc와 제1의 전압지령치 Vr1을 비교함으로써 제1의 PWM신호를 발생한다. 제1의 PWM신호는 3각파 캐리어 Vc와 제1의 전압지령치 Vr1이 교차함으로써 펄스 Pa가 발생한 다펄스화가 생긴다(도 11(a)). 다펄스화 방지기(20)는 제1의 PWM신호에서 최초의 반전이후의 변화를 억제한 제1의 PWM신호를 발생한다(도 11(b)). 제1의 PWM신호와 제2의 PWM신호와의 차가 펄프폭이 된다(도 11(c)). 이러한 펄스폭이 다펄스화 방지기(20)에 의해 제1의 PWM신호로부터 제2의 PWM신호로 변경된 펄스폭이다. 이펄스폭을 적산한 것이 오차의 적산치이고(도 11(d)), 이 적산치는 상기와 같이 제1의 PWM신호와 제2의 PWM신호와의 차에 따라서 계산할 수 있다. 계산해서 얻어진 오차의 적산치를 도면중 실선으로 표시한 보상후의 지령과 같이 다음의 3각파 캐리어의 반주기의 전압지령에 가산하면 (e)에 표시한 바와 같이 다펄스화 방지기(20)에 의해 변경된 펄스폭만큼 다음의 펄스폭을 증가할 수가 있다.
이것이 제2의 전압오차보상기(22)의 동작이고, (a)와 (e)의 비교로부터 다펄스화 방지기(20)에 의해 변경된 펄스폭만큼, 다음의 펄스폭이 증가해 있고, 펄스폭의 합계 즉 전력변환기(2)의 출력전압의 평균치가 유지되어 있다.
<플로차트에 의한 동작의 설명>
제2의 전압오차보상기(22) 및 제2의 다펄스화 방지기(20)의 동작을 도 12의 플로차트에 의해 설명한다.
도 12중 전압오차보상기(22)가 실행하는 동작스텝을 부호 S22로 표시하고, 제2의 다펄스화 방지기(20)가 실행하는 동작스텝을 부호 S20으로 부치고, 도 8과 같은 부호는 도 8과 동일 또는 상당부분을 표시모드 및 섹션의 정의는 도 7과 같다.
전압오차보상기(22)는 전압지령치 Vr1을 판독(스텝 S20)해서 새로운 3각파캐리어의 반주기가 되었는지의 여부를 판정한다(스텝 S20d). 새로운 3각파 캐리어의 반주기가 된 경우에는 전압지령치 Vr1과 3각파 캐리어 Vc의 교차를 기억하는 플래그를 클리어하고(스텝 S20c), 앞의 3각파 케리어의 반주기로 게산한 오차의 적산치 Verrsum을 Vofst로 회피하고, 현재의 3각파 캐리어의 반주기에서의 오차를 적산하기 위해 Verrsum을 0으로 한다(스텝 S22a). 앞의 3각파 캐리어의 바주기로 계산한 오차의 적산치 Vofst를 Vr1에 가산한다(스텝 S22b). 플래그를 판정해서(스텝 S22d) 전구간까지에 전압지령치와 3각파 캐리어의 교차하고 있지 않은 경우에는 스텝 S20e이후의 전압지령치와 3각파 캐리어의 교차판정을 한다. 전압지령치와 3각파 캐리어의 교차판정에 관해서는 도 8과 같으므로 설명을 생략한다. 스텝 20d의 플래그의 판정에 있어서 전구간까지에 전압지령치와 3각파 캐리어가 교차하고 있는 경우에는 모드의 판정을 실시한다(스텝 S22c). 이는 3각파 캐리어가 감소하는 모드(1)과 3각파 캐리어가 증가하는 모드 2와는 오차의 적산치의 계산식이 다르기 때문이다. 스텝 22d 또는 S22e에서 각각 모드 (1) 또는 모드 (2)에 대응한 오차전압 Verr의 계산을 한다. 스텝 S22d 또는 S22e에서 계산한 오차전압 Verr에는 최대치, 최소치가 존재하므로 스텝 S22f ~ 22n에서 최대치 또는 최소치로 오차전압 Verr을램프한다. 이렇게 해서 구해진 각 섹션에서의 오차전압은 22P에서 3각파 캐리어 반주기에서의 오차의 적산치 Verrsum에 가산된다.
이상과 같이 본 실시예에 의한 전력변환장치에 의하면, 제2의 다펄스화 방지기(20)에 의해 확실하게 PWM신호의 다펄스화가 방지되는 동시에 다펄스화 방지에 따른 전압오차를 보상할 수가 있고, 고속의 전류응답을 얻을 수가 있다.
또, 이상의 설명에서는 3각파 캐리어의 반주기가 샘플링신호의 5배인 경우에 대해 설명하였으나, 임의의 배수에 관해도 같은 효과가 얻어진다.
실시예 5.
본 발명의 다른 시리예를 전력변환장치의 블록도를 표시하는 도 13에 의해 설명한다. 도 13중 도 1과 동일부호는 동일 또는 상당부분을 표시해서 설명은 생략한다.
도 13에서 전력변환장치(1)는 비교기(11)의 출력이 되는 제1의 PWM신호와 다펄스화 방지기(12)의 출력이 되는 제2의 PWM신호의 어느곳인가를 선택해서 출력하는 전류비교수단으로의 전환기(23)와 전환기(23)에 제1의 전환지령신호를 출력하는 제2의 비교기(24)와 전환기(23)를 전환하는 제2의 전류지령치와 제2의 전류검출치와의 차 Δi의 기준전류치 Δir를 발생하는 전환기준발생기(25)를 구비하고 있다.
다음 도 14에 표시한 바와 같이 전력변환장치는 제2(제1)의 전류지령치가 급속히 변화하면 제2(제1)의 전류검출치는 지연을 가지고, 제2(제1) 전류지령치에 추종한다. 이때, 제2의 전류지령치와 제2의 전류검출치와의 차 Δi가 커지고, 전압지령치연산기(9)는 큰 전압지령치를 발생해서 전류검출치를 전류지령치에 급속히 근접시키려고 한다.
그러나, 제1의 PWM신호에 다펄스화가 생긴 경우에는 다펄스화 방지기(12)가 제2의 PWM신호를 발생해서 다펄스화를 방지한다. 따라서, 전압지령치연산기(9)의 전압지령치대로는 전력변환기(2)가 동작하지 않으므로 전류지령치의 추종에 지연을발생시키는 한 원인이 된다.
그래서, 제2의 전류지령치와 제2의 전류검출치와의 차 Δi가 기준전류치 Δnr보다도 크면 비교기(24)에서 전환신호를 발생해서 제2의 PWM신호에서 제1의 PWM으로 전환해서 즉, 비교기(11)의 출력으로부터 다펄스화 방지기(12)의 출력으로 전환해서 전력변환기(2)에 입력함으로서 전류지령치에 대한 응답을 향상하는 것이다.
일반적으로 상기 차Δi가 큰 기간은 시간적으로 한정되므로 전력변환기(2)의 손실증가도 허용범위내가 된다.
이상과 같이 본 실시예에 의한 전력변환장치에 의하면, 전환기(23)에 의해 제1의 PWM신호 또는 제2의 PWM신호를 선택할 수 있도록 하였으므로 전력변환기(2)의 손실이 문제가 있는 경우에는 다펄스화 방지기(12)를 사용하지 않고, 더 고속의 응답이 얻어지는 효과가 있다.
또, 상기 실시예를 실시예 2(도 7)에 적용해서 전환기(23)에 의해 PWM신호 또는 제2의 PWM신호를 선택할 수 있도록 해도 된다.
실시예 6.
본 발명의 다른 실시를 전력변환장치의 블록도를 표시하는 도 15에 의해 설명한다. 도 15중 도 13과 같은 부호는 동일 또는 상당부분을 표시하고, 설명은 생략한다.
전력변환장치(1)는 비교기(11)의 출력이 되는 제1의 PWM와 다펄스화방지기(12)의 출력이 되는 제2의 PWM신호의 어느 것인가를 선택해서 출력하는 전환기(23)와, 전환기(23)로 전환하고, 지령신호를 출력하는 회전비교수단으로서의 제2의 비교기(24)와 전력변환기(2)의 온도 등을 고려해서 전력스위칭 소자의 스위칭 회수의 회수기준치를 발생하는 전환기를 발생기(25)와 전력변환기(2)의 전력스위칭 소자의 스위칭 회수를 예를들면 전력변환기에 입력되는 펄스의 상승 또는 하강회수를 일정신간내에서 카운트하고, 회수검출치를 출력하는 회수검출기(26)를 구비하고 있다.
다음, 상기 한 바와 같이 구성된 전력변환장치의 동작을 설명한다. 전환기준발생기(25)가 발생하는 회수기준치와, 스위칭 회수검출기(26)로부터의 출력이 되는 회수검출치를 제2의 비교기(24)로 비교해서 회수기준치보다도 회수검출치쪽이 큰 경우에는 전환기(24)에 의해 제1의 전환신호를 발생해서 전환기(23)를 동작해서 제1의 PWM신호로부터 제2의 PWM신호로 전환함으로써 전력스위칭 소자의 스위칭 회수를 감소시킴으로서 전력변환기(2)의 온도상승을 억제한다.
한편, 회수기준치보다도 회수검출치쪽이 작은 경우에는 전력변환기(2)의 온도여유가 있으므로 전환기(23)으로부터 제2의 전환신호를 발생해서 제2의 PWM신호로부터 제1의 PWM신호로 전환함으로서 고속응답을 실현한다.
이런 경우, 도 16에 표시한 바와 같이 제2의 비교기(24)에 히스테리시스 컴퍼레이터를 사용하면 히스테리시스폭에 의해 스위칭 회수의 변화폭을 제어할 수 있으므로 바람직하다.
이상과 같이 본 실시예에 의한 전력변환장치에 의하면, 전환기(23)에 의해제1의 PWM신호 또는 제2의 PWM신호를 선택할 수 있도록 하였으므로 전력변환기(2)의 손실이 문제가 없는 경우에는 제1의 PWM신호를 전력변환기(2)에 입력함으로써 더욱 고속의 응답이 얻어지는 효과가 있다.
또, 상기 실시예를 실시예 3(도 7)에 적용해서 전환기(23)에 의해 제1의 PWM신호 또는 제2의 PWM신호를 선택할 수 있도록 해도 된다.
실시예 7.
본 발명의 다른 실시예를 도 17에 표시하는 전력변환장치의 블록도에 의해 설명한다. 도 17중 도 1과 같은 부호는 동일 또는 상당부분을 표시하고 설명은 생략한다.
도 17에서 전력변환장치(1)는 비교기(11)의 출력이 되는 제1의 PWM과 다펄스화 방지기(12)의 출력이 되는 제2의 PWM신호의 어느 것인가를 선택해서 출력하는 전환기(23)와, 전환기(23)로 전환해 지령신호를 출력하는 온도비교수단으로서의 제2의 비교기(24)와 전환기(23)를 전환하는 전력변환기(2)의 기준온도치를 발생하는 전환기준발생기(25)와 전력변환기(2)의 온도를 검출하는 온도검출기(27)을 구비하고 있다.
전력변환장치는 통상의 경우 전력변환기(2)의 온도는 부하(3)이나 운전주파수, 다펄스화의 발생의 유무에 의해 변동하고, 예를들면 도 18에 표시한 바와 같이 시간의 경과와 함께 변화한다. 여기서, 제2의 비교기(24)는 전환기준발생기(25)가 발생하는 온도기준치와, 온도검출기(27)가 검출하는 전력변환기(2)의 온도검출치를비교해서 온도기준치보다도 온도검출치쪽이 높은 경우에는 전환기(23)에 의해 다펄스화 방지기(12)의 출력을 선택해서 제2의 PWM신호에 의해 전력변환기(2)를 구동함으로써 전력변환기(2)의 온도상승을 억제한다.
한편, 온도기준치보다도 검출온도치 쪽이 낮은 경우에는 전력변환기(2)의 온도여유가 있으므로 전환기(23)에 의해 비교기(11)의 출력을 선택해서 고속응답을 실현한다.
이때, 제2의 비교기(24)로서 히스테리시스 컴퍼레이터를 사용하면 히스테리시스폭에 의해 온도의 변화폭을 제어할 수 있다.
이상과 같이 본 실시예에 의한 전력변환장치에 의하면, 전력변환기(2)의 온도검출치와 온도기준치와의 비교에 따라 전환기(23)에 의해 제1의 PWM신호 또는 제2의 PWM신호를 선택할 수 있도록 하였으므로 전력변환기의 손실에 문제가 없는 경우에는 다펄스화 방지기(12)를 사용하지 않으므로 더욱 고속의 응답이 얻어지는 효과가 있다.
또, 상기 실시예를 실시예 3(도 7)에 적용해서 전환기(23)에 의해 제1의 PWM신호 또는 제2의 PWM신호를 선택할 수 있도록 해도 된다.
실시예 8.
실시예 5 ~ 7의 기술적 내용을 실시예 2 또는 실시예 4에도 적용된다. 즉, 실시예 5 ~ 7에서는 제1의 PWM신호와 제2의 PWM신호를 전환기(23)에 의해 전환하였으나, 실시예 2(도 4), 실시예 4(도 10)에서 전압지령치 연산기(9)의 출력이 되는제1의 전압지령치 Vr1과 다펄스화 방지기(20)의 출력이 되는 제2의 전압지령치 Vr2를 전환기(23)에 의해 전환해도 상기와 같은 효과가 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 전력변환장치는 인버터의 용도에 적합하다.

Claims (9)

  1. 제1의 주기에 의해 3각파 캐리어를 발생하는 3각파 캐리어 발생수단과, 전력변환기의 제1의 전류지령치를 상기 제1의 주기의 반보다도 짧게 설정된 제2의 주기에 의해 샘플링하는 동시에 제2의 전류지령치를 발생하는 제1의 샘플링수단과, 상기 전력변환기에 의해 구동되는 부하의 제1의 전류검출치를 상기 제2의 주기에 의해 샘플링하는 동시에 제2의 전류검출치를 발생하는 제2의 샘플링수단과, 상기 제2의 전류지령치 및 제2의 전류검출치에 따라 전압지령치를 연산하는 전압지령치 연산수단과, 상기 제2의 전류지령치와, 상기 3각파 캐리어를 비교해서 제1의 PWM신호를 생성하는 비교수단과, 상기 제1의 PWM신호가 반전한 것을 검출하는 반전검출수단과, 이 반전검출수단의 검출에 따라 상기 제1의 주기내에서 상기 제1의 PWM신호의 반전을 억제한 제2의 PWM신호에 의해 상기 전력변환기를 구동하는 반전억제수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  2. 제1의 주기에 의해 3각파 캐리어를 발생하는 3각파 캐리어 발생수단과, 전력변환기의 제1의 전류지령치를 상기 제1의 주기의 반보다도 짧게 설정된 제2의 주기에 의해 샘플링하는 동시에 제2의 전류지령치를 발생하는 제1의 샘플링수단과, 상기 전력변환기에 의해 구동되는 부하의 제1의 전류검출치를 상기 제2의 주기에 의해 샘플링하는 동시에 상기 제1의 전압지령치와, 상기 3각파 캐리어와 교차한 것을검출하는 교차검출수단과, 상기 교차검출수단의 검출에 따라 상기 제1의 주기내에서 상기 3각파 캐리어와, 재차교차하지 않도록 상기 제1의 전압지령치의 변화를 억제한 제2의 전압지령치를 발생하는 전압지령치 억제수단과, 상기 제2의 전압지령치와, 상기 3각파 캐리어를 비교해서 PWM신호를 생성하는 동시에 상기 PWM신호에 의해 상기 전력변환기를 구동하는 비교수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1의 PWM신호와, 상기 제2의 PWM신호와의 펄스폭의 차를 구하는 동시에 상기 3각파 캐리어의 다음의 반주기 이후에 생성되는 상기 제2의 PWM신호의 펄스폭에 상기 차를 가산한 제3의 PWM신호하고, 상기 제2의 PWM신호를 대신해 상기 제3의 PWM신호에 의해 상기 전력변환기를 구동하는 오차보상수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 3각파 캐리어의 제1의 반주기에서의 상기 제1의 전압지령치와, 상기 제2의 전압지령치와의 차가 되는 차분전압지령치를 구하는 지령전압차 연산수단과, 상기 제1의 반주기 이후에 생성되는 상기 제2의 전압지령치에 상기 차분전압지령치를 가산한 제3의 전압지령치를 가하는 전압지령 보정수단과, 상기 제2의 전압지령치 대신에 상기 제3의 전압지령치와, 상기 3각파 캐리어를 비교해서 상기 PWM신호를 생성하는 동시에 이 PWM신호에 의해 상기 전력변환기를 구동하는 비교수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 전환지령신호에 의해 상기 제2 또는 제3의 PWM신호로부터 상기 제1의 PWM신호에 따라 상기 전력변환기를 구동하도록 전환하는 제1의 전환수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  6. 제2항 또는 제4항에 있어서, 전환지령신호에 의해 상기 제2 또는 제3의 전압지령치로부터 상기 제1의 전압지령치를 전환하는 제2의 전환수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제2의 전류지령치와, 상기 제2의 전류검출치와의 차와, 미리 정해진 전류기준치를 비교함으로써 상기 차가 상기 전류기준치보다도 큰 경우에 상기 전환지령신호를 발생하는 전류비교수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 일정시간에서의 상기 전력변환기의 스위칭 회수를 카운트한 회수검출치를 출력하는 회수검출수단과, 미리 정해진 회수기준치와, 상기 회수검출치를 비교해서 상기 회수검출치가 상기 회수기준치보다 낮은 경우에 상기 전환지령신호를 발생하는 회숩교수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  9. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 전력변환기의 온도를 검출하는 온도검출수단과, 미리 정해진 온도기준치와, 상기 온도검출치를 비교함으로써 상기 온도검출치가 상기 기준온도치보다도 낮은 경우에 상기 전환지령신호를 발생하는 온도비교수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
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