JP5470343B2 - Power converter control device - Google Patents
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Description
本発明は、出力電圧指令値に基づいて、直流電圧を所望の周波数の交流電圧に変換する電力変換器に対して、パルス幅変調(PWM)制御による交流電動機の制御を行う電力変換器制御装置に関する。 The present invention relates to a power converter control device that controls an AC motor by pulse width modulation (PWM) control for a power converter that converts a DC voltage into an AC voltage having a desired frequency based on an output voltage command value. About.
電力変換装置を用いた交流電動機駆動においては、商用または非商用の各種電源から供給される交流電源を該電力変換装置内部のダイオードで整流し、平滑コンデンサで平滑することにより、直流電圧に変換する。その後、インバータによって任意の交流電圧へ変換され、電動機に出力し可変速制御を行っている。具体的には、出力電圧指令値と搬送波との大小比較に基づくPWM制御に従ってインバータをスイッチングすることにより、正弦波状の出力電圧指令値の大きさを出力パルスへ変換し、交流電動機に電圧を印加する。このPWM制御には、大別して非同期PWM制御と同期PWM制御がある。 In AC motor drive using a power conversion device, AC power supplied from various commercial or non-commercial power sources is rectified by a diode inside the power conversion device, and is smoothed by a smoothing capacitor to be converted to a DC voltage. . After that, it is converted into an arbitrary AC voltage by an inverter and output to an electric motor for variable speed control. Specifically, by switching the inverter according to the PWM control based on the magnitude comparison between the output voltage command value and the carrier wave, the magnitude of the sinusoidal output voltage command value is converted into an output pulse, and the voltage is applied to the AC motor. To do. This PWM control is roughly classified into asynchronous PWM control and synchronous PWM control.
非同期PWM制御は搬送波の周波数fcを、出力電圧指令値の周波数ftの値によらず、常に一定とする方式であり、汎用インバータ、圧延機駆動インバータ等に用いられている。 Asynchronous PWM control frequency f c of the carrier wave, regardless of the value of the frequency f t of the output voltage command value, is always a method of constant, universal inverters are used in the rolling mill drive inverter or the like.
一方、同期PWM制御は、搬送波の周波数fcを常に出力電圧指令値の周波数ftのK倍(K:3の倍数)とする方式であり、電気車や無効電力補償装置等に用いられている。この場合、出力電圧指令値の周波数ftの変化に従って搬送波の周波数fcとそれらの比率を変化させる。 On the other hand, synchronous PWM control, K times the frequency f t always output voltage command value frequency f c of the carrier wave: a (K 3 multiples) that method is used in electric vehicles and reactive power compensator, etc. Yes. In this case, to change the frequency f c and the ratio of their carrier in accordance with the change in the frequency f t of the output voltage command value.
非同期PWM制御では、搬送波の周期内で出力電圧指令値をほぼ一定とみなし、出力電圧指令値と出力パルスの誤差を小さくするため、搬送波の周波数fcを出力電圧指令値の周波数ftに対して十分大きくする(fc/ft:10以上)必要がある。この搬送波の周波数fcと出力電圧指令値の周波数ftの比率が小さい場合には、搬送波の周期内で出力電圧指令値は大きく変化する。そのため、出力電圧指令値と出力パルスの誤差は大きくなり、ビート現象等の問題が発生し、交流電動機駆動時にモータ出力トルクに脈動(リプル)が生じる。 In the asynchronous PWM control is regarded as approximately constant output voltage command value in the cycle of the carrier wave, to reduce the error in the output voltage command value and the output pulse with respect to the frequency f t of the output voltage command value frequency f c of the carrier wave Te is large enough (f c / f t: 10 or higher) is required. If the ratio of the frequency f t of frequency f c and the output voltage command value of the carrier is small, the output voltage command value in the cycle of the carrier wave changes greatly. For this reason, the error between the output voltage command value and the output pulse increases, problems such as a beat phenomenon occur, and pulsation (ripple) occurs in the motor output torque when the AC motor is driven.
そのため、搬送波の周波数fcと出力電圧指令値の周波数ftの比率が小さい場合に発生するビート現象を抑制するPWM制御方式が特許文献1に記載されている。特許文献1では、出力パルスの幅を決定する搬送波の半周期間における出力電圧指令値の平均値を推定し、それに応じて出力パルスを発生する制御方式が記載されている。 Therefore, suppressing PWM control the beat phenomenon occurs when the ratio of the frequency f t of frequency f c and the output voltage command value of the carrier is small is described in US Pat. Patent Document 1 describes a control method in which an average value of output voltage command values during a half cycle of a carrier wave that determines the width of an output pulse is estimated, and an output pulse is generated in accordance with the estimated value.
一方、交流電動機に印加する電圧には、以下の式(1)に示す側帯波成分fbが、PWM制御により発生する。 On the other hand, in the voltage applied to the AC motor, a sideband component f b shown in the following formula (1) is generated by PWM control.
fb=m・fc+n・fc …(1)
m、n:整数
非同期PWM制御では搬送波の周波数fcは一定となるため、側帯波成分fbは出力電圧指令値の基本波周波数ftにより変化する。さらに、側帯波成分fbは出力電圧指令値の基本波周波数ft近傍にも発生し、数Hz〜数十Hzの低次成分のモータ出力トルクリプル成分となる。このモータ出力トルクリプル成分が数十Hzといった低い機械系固有振動数と一致すると機械的振動が発生する。前記特許文献1はこの現象を十分には抑制することはできない。
f b = m · f c + n · f c (1)
m, n: order becomes constant frequency f c of the carrier wave is an integer asynchronous PWM control, the sideband component f b is changed by the basic wave frequency f t of the output voltage command value. Furthermore, the sideband component f b can be generated in the vicinity of the fundamental frequency f t of the output voltage command value, the motor output torque ripple components of the low order component of several Hz~ tens Hz. When this motor output torque ripple component coincides with a low mechanical system natural frequency such as several tens of Hz, mechanical vibration is generated. The patent document 1 cannot sufficiently suppress this phenomenon.
同期PWM制御では、搬送波の周波数fcを常に出力電圧指令値の基本波周波数ftのK倍(K:3の倍数)とするため、式(1)に示した側帯波成分fbを出力電圧指令値の基本波周波数ftの整数倍とできる。そのため、出力電圧指令値の基本波周波数ft以下のモータ出力トルクリプル成分の発生を防止できる。同期PWM制御を用いることで、数十Hzの機械系固有振動数と一致する低次のモータ出力トルクリプル成分が発生しないため、上記の機械的振動を防止することが可能である。 In synchronous PWM control, K times the fundamental frequency f t always output voltage command value frequency f c of the carrier wave: for the (K multiple of 3), outputs the sideband component f b shown in equation (1) It can be an integral multiple of the fundamental frequency f t of the voltage command value. Therefore, it is possible to prevent the generation of a motor output torque ripple component having a fundamental wave frequency f t or less of the output voltage command value. By using the synchronous PWM control, a low-order motor output torque ripple component that coincides with a mechanical natural frequency of several tens of Hz is not generated, so that the mechanical vibration described above can be prevented.
上記の同期PWM制御では、交流電動機の運転中に搬送波の周波数fcを変化させる。そのため、切替え時の交流電動機に印加する電圧波形の歪みを抑制する手段として、従来では搬送波と電圧指令値を同じタイミングで同期して変更する手法(特許文献2)がある。 In the synchronous PWM control described above, changing the frequency f c of the carrier wave in the AC motor driving. Therefore, as a means for suppressing the distortion of the voltage waveform applied to the AC motor at the time of switching, there has conventionally been a method of changing the carrier wave and the voltage command value synchronously at the same timing (Patent Document 2).
図15は、搬送波の一周期間における制御周期の分割数が4とし、前記同期PWM制御のように交流電動機の運転中に前記搬送波の周波数fcを変化させた場合の、従来の前記搬送波CA、CBの波形を示した図である。図15では、前記搬送波の周波数fcの値をfc1からfc2に変化させた場合、タイミング26の時点までに前記搬送波CA、CBの上側ピーク値Ca2を共通に変更している。前記搬送波CA、CBの下側ピーク値は前記搬送波の周波数fcによらず常に一定の値である。 15, when the division number of the control cycle in one period of the carrier wave and 4, in which said changing the frequency f c of the carrier during operation of the AC motor as the synchronous PWM control, conventional the carrier C A is a diagram showing the waveform of C B. In Figure 15, have changed the value of the frequency f c of the carrier when changing from f c1 to f c2, the carrier wave by the time of the timing 26 C A, in common upper peak value Ca 2 of C B . Said carrier C A, the lower the peak value of C B is always a constant value regardless of the frequency f c of the carrier wave.
前記搬送波の周波数fcがfc1の場合では前記2つの搬送波の位相差Φは、所定の値である360°/4=90°である。しかし、前記搬送波の周波数fcをfc2に変化させると、前記位相差Φは90°でなくなる。 In the case the frequency f c of the carrier wave is f c1 the phase difference Φ of the two carriers is 360 ° / 4 = 90 ° is a predetermined value. However, changing the frequency f c of the carrier wave f c2, the phase difference Φ is no longer 90 °.
このように位相差Φが所定の値である360°/L(L:前記搬送波の一周期間における制御周期の分割数)と異なる場合では、搬送波CBの位相と出力電圧指令値の位相が不一致となる。特許文献1より、このような状態ではパルス幅変調電圧に出力電圧誤差が発生し、前記出力電圧誤差がビート成分となりモータ出力トルクに脈動(リプル)が発生する。前記モータ出力トルクリプル成分が前記機械系固有振動数と一致すると、機械的振動が発生する。 Thus the phase difference Φ is a predetermined value 360 ° / L: In the case different from (L division number of the control cycle in one period of the carrier wave), the phase mismatch of the phase and the output voltage command value of the carrier C B It becomes. According to Patent Document 1, in such a state, an output voltage error occurs in the pulse width modulation voltage, and the output voltage error becomes a beat component and pulsation (ripple) occurs in the motor output torque. When the motor output torque ripple component coincides with the mechanical natural frequency, mechanical vibration is generated.
また、特許文献2に記載の搬送波と電圧指令値を同じタイミングで同期して変更する手法では、本発明のような5レベルインバータにおけるPWM制御において、2つの搬送波の位相差Φは、搬送波の周波数によって変化するため、前記手法を用いても前記位相差を所定の値に保つことができず、出力電圧誤差によるモータ出力トルクリプルが発生する。 Further, in the method of synchronously changing the carrier wave and the voltage command value described in Patent Document 2 at the same timing, in the PWM control in the 5-level inverter as in the present invention, the phase difference Φ of the two carrier waves is the frequency of the carrier wave. Therefore, even if the above method is used, the phase difference cannot be maintained at a predetermined value, and a motor output torque ripple is generated due to an output voltage error.
よって、本発明の課題は、前記特許文献1および2で問題となるモータ出力トルクに生じる脈動(リプル)を抑制するために、前記搬送波の周波数の変化に伴い、前記搬送波の位相を変調させ、複数の搬送波の位相差を所定の値に保つようにすることを課題とする。 Therefore, in order to suppress the pulsation (ripple) generated in the motor output torque, which is a problem in Patent Documents 1 and 2, the problem of the present invention is to modulate the phase of the carrier wave with a change in the frequency of the carrier wave, It is an object to keep a phase difference between a plurality of carrier waves at a predetermined value.
電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、前記直流電圧を所望の周波数の交流電圧に変換する複数の電力変換器に対して、前記複数の電力変換器から出力させる交流電圧の指令値である出力電圧指令値および前記出力電圧指令値に係る情報を送信するための搬送波の比較からゲートパルス信号を生成し、前記複数の電力変換器に前記ゲートパルス信号を入力することで、前記複数の電力変換器から交流電動機に出力させる交流電圧を制御する電力変換器制御装置において、前記複数の電力変換器を各相に備え、各相における複数の電力変換器から出力される複数の交流電圧から求めた各相の出力電圧を前記交流電動機に出力させるとき、同相における複数の電力変換器に対する複数の搬送波の位相差を所定の値に保つように、前記複数の搬送波のうち少なくとも一つの搬送波の位相を変調させることを特徴とする。 AC voltage command value to be output from the plurality of power converters for a plurality of power converters that convert AC voltage supplied from a power source into DC voltage and convert the DC voltage to AC voltage of a desired frequency Generating a gate pulse signal from a comparison of an output voltage command value and a carrier wave for transmitting information related to the output voltage command value, and inputting the gate pulse signal to the plurality of power converters, In the power converter controller for controlling the AC voltage to be output from the power converter to the AC motor, the plurality of power converters are provided in each phase, and the plurality of AC voltages output from the plurality of power converters in each phase When the output voltage of each phase obtained from the above is output to the AC motor, the plurality of carrier waves for the plurality of power converters in the same phase are maintained at a predetermined value so that the phase difference of the plurality of carriers is maintained at a predetermined value. Wherein the modulating at least one of the phase of the carrier out of the carrier.
本発明により、交流電動機の運転中における搬送波の周波数変化時において、前記搬送波の位相を変調し、複数の搬送波の位相差を所定の値に保つことができ、搬送波の位相と出力電圧指令値の位相を一致させることで、パルス幅変調電圧の出力電圧誤差を抑制し、モータ出力トルクリプルを抑制することができる。 According to the present invention, when the frequency of the carrier wave is changed during the operation of the AC motor, the phase of the carrier wave can be modulated and the phase difference between the plurality of carrier waves can be maintained at a predetermined value. By matching the phases, the output voltage error of the pulse width modulation voltage can be suppressed, and the motor output torque ripple can be suppressed.
高圧産業分野に用いられるマルチレベル電力変換装置といった大容量の電力変換装置は、単相電力変換器をN(N:自然数)個接続している。そのため、出力電圧指令値と搬送波の比較に基づいて交流電動機に印加されるパルス幅変調電圧を制御する制御装置では、搬送波をM(M:2以上の自然数)個有している。 A large-capacity power converter such as a multi-level power converter used in the high-voltage industrial field has N (N: natural number) single-phase power converters connected. Therefore, the control device that controls the pulse width modulation voltage applied to the AC motor based on the comparison between the output voltage command value and the carrier wave has M carrier waves (M is a natural number of 2 or more).
図13は、N=2,M=2とし、単相電力変換器を単相3レベル電力変換器とした5レベル電力変換装置である。図13において、三相交流電源101から供給される交流電圧を、変圧器102にて変圧し、U相整流ダイオード103U、V相整流ダイオード103V、W相整流ダイオード103Wにて整流し、U相平滑コンデンサ104U、V相平滑コンデンサ104V、W相平滑コンデンサ104Wで平滑化し直流電圧を得る。U相5レベル電力変換器105U内の単相3レベル電力変換器201A、201Bを直列接続したU相5レベル電力変換器105U、V相5レベル電力変換器105V内の単相3レベル電力変換器202A、202Bを直列接続したV相5レベル電力変換器105V、W相5レベル電力変換器105W内の単相3レベル電力変換器203A、203Bを直列接続したW相5レベル電力変換器105Wによって前記直流電圧を任意の周波数、位相の交流へ変換し、交流電動機106へ供給し、該交流電動機を可変速制御する。U相5レベル電力変換器105U内の単相3レベル電力変換器201A、201B、V相5レベル電力変換器105V内の単相3レベル電力変換器202A、202B、W相5レベル電力変換器105W内の単相3レベル電力変換器203A、203Bへのゲートパルス信号GU_A、GU_B、GV_A、GV_B、GW_A、GW_Bは、速度指令生成部107より生成される速度指令値ωr *の値を用いて制御装置108にて算出する。 FIG. 13 shows a five-level power converter in which N = 2 and M = 2 and the single-phase power converter is a single-phase three-level power converter. In FIG. 13, the AC voltage supplied from the three-phase AC power supply 101 is transformed by the transformer 102, rectified by the U-phase rectifier diode 103U, the V-phase rectifier diode 103V, and the W-phase rectifier diode 103W, and U-phase smoothed. Smoothing is performed by the capacitor 104U, the V-phase smoothing capacitor 104V, and the W-phase smoothing capacitor 104W to obtain a DC voltage. Single-phase three-level power converter in U-phase five-level power converter 105V, U-phase five-level power converter 105U in which single-phase three-level power converters 201A and 201B in U-phase five-level power converter 105U are connected in series The V-phase five-level power converter 105V in which 202A and 202B are connected in series, and the W-phase five-level power converter 105W in which single-phase three-level power converters 203A and 203B in the W-phase five-level power converter 105W are connected in series. The direct current voltage is converted into alternating current having an arbitrary frequency and phase, and supplied to the alternating current motor 106 to control the alternating current motor at a variable speed. Single-phase three-level power converters 201A and 201B in the U-phase five-level power converter 105U, single-phase three-level power converters 202A and 202B in the V-phase five-level power converter 105V, and W-phase five-level power converter 105W single-phase three-level power converter 203A of the inner gate pulse signal G U_A to 203B, G U_B, G V_A, G V_B, G W_A, G W_B the speed command value generated from the speed command generating unit 107 omega r Calculation is performed by the control device 108 using the value of * .
図14は、図13内の制御装置108の構成を具体的に示す図である。図14において、前記速度指令値ωr *より、前記乗算器109にてPole/2(Pole:極数)を乗算し、一次角周波数ω1を算出する。前記一次角周波数ω1より、電圧指令演算器110にて、d軸電圧指令値Vd *、およびq軸電圧指令値Vq *を算出する。また、前記一次角周波数ω1を積分器111により積分し、位相θを算出する。前記q軸電圧指令値Vq *、前記d軸電圧指令値Vd *、および前記位相θを用いて、前記出力電圧指令値座標変換112より出力電圧指令値VU *、VV *、VW *を算出する。また、搬送波発生器113では、前記一次角周波数ω1より、搬送波CA、CBを算出する。前記U相の出力電圧指令値VU *から単相3レベル電力変換器201A、201Bのユニット出力電圧指令変換器115Uにて、前記U相の単相3レベル電力変換器ごとの出力電圧指令値VU′ *を算出し、その値に−1を乗算し、正負を逆転した出力電圧指令値−VU′ *と、前記搬送波CA、CBのキャリア波形を単相3レベル電力変換器201Aと接続される比較器114UA、単相3レベル電力変換器201Bと接続される比較器114UBにおいて大小比較することでPWM変調された前記ゲートパルス信号GU_A、GU_Bを発生する。同様に、前記V相、W相の単相3レベル電力変換器ごとの出力電圧指令値VV′ *、VW′ *を単相3レベル電力変換器202A、202Bのユニット出力電圧指令変換器115V、および203A、203Bのユニット出力電圧指令変換器115Wにてそれぞれ算出し、その値に−1を乗算し、正負を逆転した出力電圧指令値−VV′ *、−VW′ *と、前記搬送波CA、CBのキャリア波形を単相3レベル電力変換器202A、202B、203A、203Bと接続される比較器114VA、114VB、114WA、114WBにおいて大小比較することでPWM変調された、前記ゲートパルス信号GU_A、GU_B、GV_A、GV_B、GW_A、GW_Bを発生させ、前記単相3レベル電力変換器を直列接続したU相5レベル電力変換器105U、V相5レベル電力変換器105V、W相5レベル電力変換器105Wのスイッチング素子のオンオフを制御する。 FIG. 14 is a diagram specifically showing the configuration of the control device 108 in FIG. In FIG. 14, the multiplier 109 multiplies Pole / 2 (Pole: the number of poles) from the speed command value ω r * to calculate a primary angular frequency ω 1 . From the primary angular frequency ω 1 , the voltage command calculator 110 calculates the d-axis voltage command value V d * and the q-axis voltage command value V q * . Further, the primary angular frequency ω 1 is integrated by the integrator 111 to calculate the phase θ. Using the q-axis voltage command value V q * , the d-axis voltage command value V d * , and the phase θ, the output voltage command value coordinate conversion 112 outputs the output voltage command values V U * , V V * , V Calculate W * . The carrier generator 113 calculates carrier waves C A and C B from the primary angular frequency ω 1 . In the unit output voltage command converter 115U of the single-phase three-level power converters 201A and 201B from the U-phase output voltage command value V U * , the output voltage command value for each U-phase single-phase three-level power converter V U ′ * is calculated, the value is multiplied by −1, and the output voltage command value −V U ′ * obtained by reversing the positive and negative values and the carrier waveforms of the carriers C A and C B are converted into a single-phase three-level power converter. The comparator 114UA connected to 201A and the comparator 114UB connected to the single-phase three-level power converter 201B compare the magnitudes to generate the PWM-modulated gate pulse signals GU_A and GU_B . Similarly, the output voltage command values V V ′ * and V W ′ * for each of the V-phase and W-phase single-phase three-level power converters are used as unit output voltage command converters for the single-phase three-level power converters 202A and 202B. 115V and 203A, 203B unit output voltage command converter 115W respectively calculated, multiplied by −1, and output voltage command values −V V ′ * , −V W ′ * obtained by reversing positive and negative, The carrier waveforms of the carrier waves C A and C B are PWM-modulated by comparing the carrier waveforms in the comparators 114VA, 114VB, 114WA, and 114WB connected to the single-phase three-level power converters 202A, 202B, 203A, and 203B. U-phase five-level power converters 105U, V which generate gate pulse signals G U_A , G U_B , G V_A , G V_B , G W_A , G W_B and connect the single-phase three-level power converters in series. The switching elements of the phase 5 level power converter 105V and the W phase 5 level power converter 105W are controlled on and off.
図16は、実際に単相3レベル電力変換器に対して入力するゲートパルス信号は、どのように生成するかを例示している図である。 FIG. 16 is a diagram illustrating how the gate pulse signal that is actually input to the single-phase three-level power converter is generated.
ここで、前記キャリア波形と前記出力電圧指令値の大小関係を比較器で比較し、前記キャリア波形に対して前記出力電圧指令値が低く、かつ出力電圧指令値が正のときに、図16のTaのタイミングで、図17の左図におけるスイッチング素子aおよびbをスイッチングさせるゲートパルス信号を発生させ、単相3レベル電力変換器201Aまたは201Bに3000Vの電圧で出力させる。一方、前記キャリア波形に対して前記出力電圧指令値が低く、かつ出力電圧指令値が負のときは、図16のTbのタイミングで、図17の左図におけるスイッチング素子cおよびdをスイッチングさせてゲートパルス信号を発生させ、単相3レベル電力変換器201Aまたは201Bに−3000Vの電圧で出力させる。また、それ以外のTcのタイミングでは、図17の左図におけるスイッチング素子bおよびcをスイッチングさせるゲートパルス信号を発生させ、単相3レベル電力変換器201Aまたは201Bに0Vの電圧を出力させる。 Here, the magnitude relationship between the carrier waveform and the output voltage command value is compared by a comparator. When the output voltage command value is low and the output voltage command value is positive with respect to the carrier waveform, FIG. at the timing of T a, generates a gate pulse signal for switching the switching elements a and b in the left view of FIG. 17, the single-phase three-level power converter 201A or 201B is output at a voltage of 3000 V. Meanwhile, wherein the output voltage command value to the carrier wave is low and when the output voltage command value is negative, the timing of T b in FIG. 16, by switching the switching elements c and d in the left side of FIG. 17 A gate pulse signal is generated and output to the single-phase three-level power converter 201A or 201B at a voltage of −3000V. At other timings of T c , gate pulse signals for switching the switching elements b and c in the left diagram of FIG. 17 are generated, and the single-phase three-level power converter 201A or 201B outputs a voltage of 0V.
これらのスイッチング動作は、図17の左図のU相における単相3レベル電力変換器201A、および単相3レベル電力変換器201Bのそれぞれにゲートパルス信号GU_A、GU_Bが入力されることで行われる。 These switching operations are performed by inputting the gate pulse signals G U_A and G U_B to the single-phase three-level power converter 201A and the single-phase three-level power converter 201B in the U phase in the left diagram of FIG. Done.
図17の右図は、前記U相5レベル電力変換器105Uにゲートパルス信号GU_A、GU_Bを入力して、スイッチングしたときの波形の例を示すものである。同図は、前記U相5レベル電力変換器105Uの構成、Aユニットの出力電圧波形、Bユニットの出力電圧波形およびU相の出力電圧波形を表しているが、前記U相の出力電圧は、前記Aユニットの出力電圧とBユニットの出力電圧の差を取っている。これは、各ユニットでは、3レベルの階段状の電圧値となっているものを、多重化することで、5レベルの階段状の電圧値とし、より正弦波に近い波形で出力する構成になっている。 The right diagram of FIG. 17 shows an example of a waveform when the gate pulse signals G U_A and G U_B are inputted to the U-phase five-level power converter 105U and switched. The figure shows the configuration of the U-phase five-level power converter 105U, the output voltage waveform of the A unit, the output voltage waveform of the B unit, and the output voltage waveform of the U phase. The difference between the output voltage of the A unit and the output voltage of the B unit is taken. In each unit, what is a three-level stepped voltage value is multiplexed to obtain a five-level stepped voltage value, which is output in a waveform closer to a sine wave. ing.
これと同様の制御を、V相5レベル電力変換器105VおよびW相の5レベル電力変換器105Wに対しても行っている。 The same control is performed for the V-phase five-level power converter 105V and the W-phase five-level power converter 105W.
本発明の第一の実施例を図1に示す。図1は、N=2,M=2,L=4とし、単相電力変換器を単相3レベル電力変換器とした5レベル電力変換装置(図11)における、前記搬送波CA、CBの波形を示した図である。前記搬送波CAについては、前記搬送波の周波数fcの値をfc1からfc2に変化させた場合、上側ピーク値をCa1からCa2に変更する。下側ピーク値は前記搬送波の周波数fcによらず、常に一定である。 A first embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 1 shows the carrier waves C A and C B in a five-level power converter (FIG. 11) in which N = 2, M = 2, and L = 4, and the single-phase power converter is a single-phase three-level power converter. It is the figure which showed these waveforms. Wherein the carrier wave C A, if the value of the frequency f c of the carrier wave is varied from f c1 to f c2, changes the upper peak value from Ca 1 to Ca 2. Lower peak value regardless of the frequency f c of the carrier wave is always constant.
一方、前記搬送波CBについては、前記搬送波の周波数fcの値をfc1からfc2に変化させた場合、下側ピーク値CND、上側ピーク値CNUを、以下の式(2)、(3)に示すように個別に変更する。 On the other hand, the said carrier C B, if the value of the frequency f c of the carrier wave is varied from f c1 to f c2, a lower peak value C ND, the upper peak value C NU, the following equation (2), Change individually as shown in (3).
CND=(Ca1−Ca2)/2 …(2)
CNU=(Ca1+Ca2)/2 …(3)
前記搬送波CA、CBの上側ピーク値、下側ピーク値の変更のタイミングについては、まず前記搬送波CBが山となるタイミング10の時点までに、前記搬送波CBの下側ピーク値CNDを変更する。次に前記搬送波CAが谷となるタイミング11の時点までに、前記搬送波CAの上側ピーク値Ca2を変更する。次に前記搬送波CBが谷となるタイミング12の時点までに、前記搬送波CBの上側ピーク値CNUを変更する。以降、前記搬送波の周波数fcが変化する場合には、同様の動作を繰り返す。
C ND = (Ca 1 -Ca 2 ) / 2 (2)
C NU = (Ca 1 + Ca 2 ) / 2 (3)
Said carrier C A, C above the peak value of B, the timing of change of the lower peak value is first up to the time of the carrier C timing 10 which B is a mountain, the carrier C lower peak value C ND of B To change. Then by the time of the timing 11 the carrier C A is a valley, changes the upper peak value Ca 2 of the carrier C A. Then by the time of the timing 12 the carrier C B becomes a valley, changes the upper peak value C NU of the carrier C B. Later, when the frequency f c of the carrier wave is changed, the same operation is repeated.
上記のように、前記搬送波CAの上側ピーク値、および、前記搬送波CBの上側ピーク値、下側ピーク値をそれぞれ個別に変更することにより、前記搬送波CA、CBの位相差Φを常に所定の値である360°/4=90°に保つことができる。これにより、パルス幅変調電圧の出力電圧誤差を抑制し、モータ出力トルクの脈動(リプル)を抑制できる。 As described above, the upper peak value of the carrier C A, and the upper peak value of the carrier C B, by respectively changing individually the lower peak value, the carrier wave C A, a phase difference Φ of C B It can always be kept at a predetermined value of 360 ° / 4 = 90 °. Thereby, the output voltage error of the pulse width modulation voltage can be suppressed, and the pulsation (ripple) of the motor output torque can be suppressed.
本発明の効果を示すため、前記搬送波の周波数fcが連続的に変化する条件として、前記搬送波の周波数fcを常に出力電圧指令値の基本波周波数ftのK倍(K:3の倍数)とする同期PWM制御時の加速運転時における交流電動機のモータ出力トルクの変動について、シミュレーションを行った結果を図2、図3に示す。従来方式の搬送波の上側ピーク値、下側ピーク値の算出方法の場合(図2)と比較し、本発明(図3)を用いることにより、モータ出力トルクの脈動を抑制することができる。 To show the effect of the present invention, as a condition for the frequency f c of the carrier wave changes continuously, K times (K of the fundamental wave frequency f t always output voltage command value frequency f c of the carrier wave: a multiple of 3 FIG. 2 and FIG. 3 show the results of simulation of fluctuations in the motor output torque of the AC motor during acceleration operation during synchronous PWM control. Compared with the conventional method of calculating the upper peak value and the lower peak value of the carrier wave (FIG. 2), the pulsation of the motor output torque can be suppressed by using the present invention (FIG. 3).
なお、本実施例は搬送波を三角波とした場合について示しているが、図4に示すように、L=2とし、搬送波がのこぎり波の場合においても、同様の方法で2つの搬送波の位相差Φを常に所定の値である360°/2=180°に保つことができる。 Although the present embodiment shows a case where the carrier wave is a triangular wave, as shown in FIG. 4, even when L = 2 and the carrier wave is a sawtooth wave, the phase difference Φ between the two carrier waves is obtained in the same manner. Can always be kept at a predetermined value of 360 ° / 2 = 180 °.
次に、本発明の第2の実施例について、実施例1と異なる点について説明する。実施例1では、搬送波CAの下側ピーク値を搬送波の周波数fcによらず常に一定となるようにしたが、図5に示すように、搬送波CAの上側ピーク値を常に一定としてもよい。 Next, a difference between the second embodiment of the present invention and the first embodiment will be described. In the first embodiment, although the lower peak value of the carrier C A was set to be always constant regardless of the frequency f c of the carrier wave, as shown in FIG. 5, even always constant upper peak value of the carrier wave C A Good.
本実施例のように前記搬送波CAについて上側ピーク値を一定に設定すると、前記搬送波の周波数fcの値をfc1からfc2に変化させた場合、下側ピーク値を−Ca1から−Ca2に変更する。 Setting the upper peak value for said carrier C A as in this example constant, the value of the frequency f c of the carrier when changing from f c1 to f c2, a lower peak value from -Ca 1 - Change to Ca 2 .
一方、前記搬送波CBについては、前記搬送波の周波数fcの値をfc1からfc2に変化させた場合、上側ピーク値CNU、下側ピーク値CNDを、以下の式(4)、(5)に示すように個別に変更する。 On the other hand, the said carrier C B, if the value of the frequency f c of the carrier wave is varied from f c1 to f c2, the upper peak value C NU, a lower peak value C ND, the following equation (4), Change individually as shown in (5).
CNU=(Ca2−Ca1)/2 …(4)
CND=−(Ca1+Ca2)/2 …(5)
前記搬送波CA、CBの上側ピーク値、下側ピーク値の変更のタイミングについては、まず前記搬送波CBが谷となるタイミング13の時点までに、前記搬送波CBの上側ピーク値CNUを変更する。次に、前記搬送波CAが山となるタイミング14の時点までに、前記搬送波CAの下側ピーク値−Ca2を変更する。次に前記搬送波CBが山となるタイミング15の時点までに、前記搬送波CBの下側ピーク値CNDを変更する。以降、前記搬送波の周波数fcが変化する場合には、同様の動作を繰り返す。
C NU = (Ca 2 −Ca 1 ) / 2 (4)
C ND = − (Ca 1 + Ca 2 ) / 2 (5)
Said carrier C A, the upper peak value of C B, the timing of the change of the lower peak value, firstly by the time of the carrier C timing 13 B is a valley, the upper peak value C NU of the carrier C B change. Next, the lower peak value −Ca 2 of the carrier C A is changed by the timing 14 when the carrier C A becomes a peak. Next, the lower peak value C ND of the carrier wave C B is changed by the time point 15 when the carrier wave C B becomes a peak. Later, when the frequency f c of the carrier wave is changed, the same operation is repeated.
上記のように、前記搬送波CAの下側ピーク値、および、前記搬送波CBの上側ピーク値、下側ピーク値をそれぞれ個別に変更することにより、前記搬送波CA、CBの位相差Φを常に所定の値である90°に保つことができる。これにより、パルス幅変調電圧の出力電圧誤差を抑制し、モータ出力トルクの脈動(リプル)を抑制できる。 As described above, the lower the peak value of the carrier C A, and the upper peak value of the carrier C B, by changing the lower peak value respectively separately, the carrier C A, the phase difference between the C B [Phi Can always be kept at a predetermined value of 90 °. Thereby, the output voltage error of the pulse width modulation voltage can be suppressed, and the pulsation (ripple) of the motor output torque can be suppressed.
実施例1では、前記搬送波CAの下側ピーク値を搬送波の周波数fcによらず常に一定とした際に、前記搬送波CAの上側ピーク値、前記搬送波CBの上側ピーク値、下側ピーク値を個別に変更する場合を示したが、本実施例のように、前記搬送波CAの上側ピーク値を常に一定とし、前記搬送波CAの下側ピーク値、前記搬送波CBの上側ピーク値、下側ピーク値を個別に変更する場合においても、実施例1と同様の効果を得られる。 In Example 1, always upon constant regardless the lower peak value of the carrier C A frequency f c of the carrier, the upper the peak value of the carrier C A, the upper peak value of the carrier C B, lower shows the case of changing the peak value individually, as in the present embodiment, the above-always constant upper peak value of the carrier wave C a, the lower the peak value of the carrier C a, the upper peak of the carrier wave C B Even when the value and the lower peak value are individually changed, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
なお、実施例1、および本実施例では、前記搬送波CAの上側ピーク値、下側ピーク値、前記搬送波CBの上側ピーク値、下側ピーク値を個別に変更する場合について示しているが、図6に示すように、前記搬送波CBにオフセット値を加算する場合においても、2つの搬送波の位相差Φを常に所定の値である90°に保つことができる。 In the embodiment 1, and this embodiment, the upper peak value of the carrier C A, the lower the peak value, the upper peak value of the carrier C B, is shown for the case of changing individually the lower peak value as shown in FIG. 6, even in the case of adding the offset value to the carrier C B, it is possible to maintain two carriers of the phase difference Φ is always 90 ° is a predetermined value.
次に、本発明の第3の実施例について、実施例1と異なる点について説明する。実施例1では、前記搬送波CAの下側ピーク値を搬送波の周波数fcによらず常に一定とした際に、前記搬送波CAの上側ピーク値、前記搬送波CBの上側ピーク値、下側ピーク値を個別に変更していたが、図7に示すように前記搬送波CA、CBの上側ピーク値、下側ピーク値は常に一定とし、前記搬送波の周波数fcの変化時に前記搬送波CA、CBの傾きを変更してもよい。 Next, a difference between the third embodiment of the present invention and the first embodiment will be described. In Example 1, always upon constant regardless the lower peak value of the carrier C A frequency f c of the carrier, the upper peak value of the carrier C A, the upper peak value of the carrier C B, lower While the peak value was changed individually, the carrier C a, the upper peak value of C B as shown in FIG. 7, the lower the peak value is always kept constant, the carrier C at the time of change of the frequency f c of the carrier wave a, it may be changed inclination of C B.
前記搬送波CA、CBの傾きを変更するタイミングについては、前記搬送波CAが谷となるタイミング16の時点から、新たな傾きに変更する。以降、前記搬送波の周波数fcが変化する場合には、同様の動作を繰り返す。 Said carrier C A, the timing of changing the inclination of C B, the carrier C A from the point of time 16 that the trough is changed to a new inclination. Later, when the frequency f c of the carrier wave is changed, the same operation is repeated.
このように、前記搬送波CA、CBの上側ピーク値、下側ピーク値は常に一定とし、前記搬送波の周波数fcの変化時に前記搬送波CA、CBの傾きを変更した場合においても、2つの搬送波の位相差Φを常に所定の値である90°に保つことができるので、実施例1と同様の効果を得ることが可能である。 Thus, the carrier wave C A, the upper peak value of C B, the lower the peak value is always kept constant, the carrier wave C A when the change of the frequency f c of the carrier wave, even if you change the inclination of C B, Since the phase difference Φ of the two carrier waves can always be kept at a predetermined value of 90 °, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
次に、本発明の第4の実施例について、実施例1と異なる点について説明する。実施例1では、単相3レベル電力変換器を2つ直列に接続した5レベル電力変換装置の場合において、2つの搬送波の位相差Φが常に所定の値となる90°となるようにしたが、図8に示す直列多重型電力変換装置の場合に適用してもよい。U相、V相、W相の多重型電力変換装置をそれぞれU相多重型電力変換装置301、V相多重型電力変換装置302、W相多重型電力変換装置303で示す。304〜306は前記U相多重型電力変換装置内の一部であり、同様の単相2レベル電力変換器が複数接続されている。307〜308は前記V相多重型電力変換装置内の単相2レベル電力変換器、309〜310は前記W相多重型電力変換装置内の単相2レベル電力変換器になり、前記U相多重型電力変換装置内の単相2レベル電力変換器304〜306の接続構成と同様に、複数の単相2レベル電力変換器が接続されている。前記単相2レベル電力変換器304〜310の各々に対して、制御装置116からPWM変調されたゲートパルス信号GU、GV、GWが出力され、前記単相2レベル電力変換器各々のスイッチング素子S1、S2、S3、S4のオンオフを制御する。 Next, a difference between the fourth embodiment of the present invention and the first embodiment will be described. In the first embodiment, in the case of a five-level power converter in which two single-phase three-level power converters are connected in series, the phase difference Φ between the two carrier waves is always 90 °, which is a predetermined value. The present invention may be applied to the case of the serial multiplex type power converter shown in FIG. The U-phase, V-phase, and W-phase multiplex power converters are respectively indicated as a U-phase multiplex power converter 301, a V-phase multiplex power converter 302, and a W-phase multiplex power converter 303. 304 to 306 are a part of the U-phase multiplex power converter, and a plurality of similar single-phase two-level power converters are connected. 307 to 308 are single-phase two-level power converters in the V-phase multiplex power converter, and 309 to 310 are single-phase two-level power converters in the W-phase multiplex power converter. A plurality of single-phase two-level power converters are connected in the same manner as the connection configuration of the single-phase two-level power converters 304 to 306 in the power converter. For each of the single-phase two-level power converters 304 to 310, gate pulse signals G U , G V , and G W that are PWM-modulated are output from the controller 116, and each of the single-phase two-level power converters is output. The switching elements S 1 , S 2 , S 3 , S 4 are controlled to be turned on / off.
本実施例では、N=2,M=4,L=4とし、前記直列多重型電力変換装置を、単相2レベル電力変換器を2つ接続した2段の直列多重型電力変換装置とする。図9は、前記2段の直列多重型電力変換装置における、PS(Phase Shift)方式での搬送波CCおよび、CDの波形の一例を示した図である。図9のように、前記搬送波の周波数fcをf1からf2に変化させた場合、前記搬送波CCの上側ピーク値をCa1/2からCa2/2に変更する。また、下側ピーク値を−Ca1/2から−Ca2/2に変更する。 In this embodiment, N = 2, M = 4, and L = 4, and the series multiplex power converter is a two-stage series multiplex power converter in which two single-phase two-level power converters are connected. . FIG. 9 is a diagram illustrating an example of waveforms of carrier waves C C and C D in the PS (Phase Shift) system in the two-stage serial multiplex type power converter. As shown in FIG. 9, to change the frequency f c of the carrier when changing from f 1 to f 2, the upper peak value of the carrier C C from Ca 1/2 to Ca 2/2. Also, to change the lower peak value from -Ca 1/2 to -Ca 2/2.
一方、前記搬送波CDについては、上側ピーク値CNU、下側ピーク値CNDを、以下の式(6)、(7)に示すように個別に変更する。 On the other hand, the said carrier C D, the upper peak value C NU, a lower peak value C ND, the following equation (6), be changed individually as shown in (7).
CND=−(Ca1+Ca2)/2 …(6)
CNU=(Ca2−Ca1)/2 …(7)
前記搬送波CC、CDの上側ピーク値、下側ピーク値の変更のタイミングについては、まず前記搬送波CCが山となるタイミング17の時点までに、前記搬送波CCの下側ピーク値−Ca2/2を変更する。次に、前記搬送波CDが山となるタイミング18の時点までに、前記搬送波CDの下側ピーク値CNDを変更する。次に、前記搬送波CCが谷となるタイミング19の時点までに、前記搬送波CCの上側ピーク値Ca2/2を変更する。次に、前記搬送波CDが谷となるタイミング20の時点までに、前記搬送波CDの上側ピーク値CNUを変更する。以降、前記搬送波の周波数fcが変化する場合には、同様の動作を繰り返す。
C ND = − (Ca 1 + Ca 2 ) / 2 (6)
C NU = (Ca 2 −Ca 1 ) / 2 (7)
Regarding the timing of changing the upper peak value and the lower peak value of the carrier waves C C and C D , first, the lower peak value −Ca of the carrier wave C C by the time point 17 when the carrier wave C C becomes a peak. to change the 2/2. Then, the carrier C D is up to the time of the timing 18 of the mountain, to change the lower peak value C ND of the carrier C D. Then, the carrier C C is up to the time of the timing 19 as a valley, it changes the carrier C C of the upper peak value Ca 2/2. Then, the carrier C D is up to the time of the timing 20 of the valley, to change the upper peak value C NU of the carrier C D. Later, when the frequency f c of the carrier wave is changed, the same operation is repeated.
このように、実施例1では、単相3レベル電力変換器を2つ直列に接続した5レベル電力変換装置の場合を示したが、本実施例のように、直列多重型電力変換装置の場合においても、2つの搬送波の位相差Φを常に所定の値である90°に保つことができるので、実施例1と同様の効果を得られる。 As described above, in the first embodiment, the case of a five-level power conversion device in which two single-phase three-level power converters are connected in series is shown. However, as in the present embodiment, the case of a serial multiple power conversion device is shown. Since the phase difference Φ of the two carrier waves can always be kept at a predetermined value of 90 °, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
次に本発明の第5の実施例について、実施例4と異なる点について説明する。実施例4では、前記2段の直列多重型電力変換装置における出力電圧指令値と搬送波の構成方法をPS(Phase Shift)方式としたが、図10に示すようにPD(Phase Disposition)方式としてもよい。 Next, a difference of the fifth embodiment of the present invention from the fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, the configuration method of the output voltage command value and the carrier wave in the two-stage serial multiplex type power converter is the PS (Phase Shift) method. However, as shown in FIG. Good.
図10は、前記2段の直列多重型電力変換装置における、PD(Phase Disposition)方式での搬送波CC1、CC2、CD1および、CD2の波形の一例を示した図である。図10のように、前記搬送波の周波数fcをf1からf2に変化させた場合、前記搬送波CC1の上側ピーク値をCa1からCa2へ変更する。下側ピーク値は前記搬送波の周波数fcの値によらず、常に一定である。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of waveforms of carriers C C1 , C C2 , C D1, and C D2 in the PD (Phase Disposition) method in the two-stage serial multiplex type power converter. As shown in FIG. 10, if the frequency f c of the carrier wave is changed from f 1 to f 2, the upper peak value of the carrier C C1 is changed from Ca 1 to Ca 2. Lower peak value regardless of the value of the frequency f c of the carrier wave is always constant.
前記搬送波CC2については、上側ピーク値C′NU1を以下の式(8)に示すように個別に変更する。下側ピーク値は前記搬送波の周波数fcの値によらず、常に一定である。 For the carrier C C2 , the upper peak value C ′ NU1 is individually changed as shown in the following equation (8). Lower peak value regardless of the value of the frequency f c of the carrier wave is always constant.
C′NU1=−Ca1+Ca2 …(8)
前記搬送波CD1については、上側ピーク値CNU2、下側ピーク値CND2を、以下の式(9)、(10)に示すように個別に変更する。
C ′ NU1 = −Ca 1 + Ca 2 (8)
For the carrier C D1 , the upper peak value C NU2 and the lower peak value C ND2 are individually changed as shown in the following formulas (9) and (10).
CND2=(3・Ca1−Ca2)/2 …(9)
CNU2=(3・Ca1+Ca2)/2 …(10)
前記搬送波CD2については、上側ピーク値C′NU2、下側ピーク値C′ND2を、以下の式(11)、(12)に示すように個別に変更する。
C ND2 = (3 · Ca 1 -Ca 2 ) / 2 (9)
C NU2 = (3 · Ca 1 + Ca 2 ) / 2 (10)
For the carrier wave C D2 , the upper peak value C ′ NU2 and the lower peak value C ′ ND2 are individually changed as shown in the following equations (11) and (12).
C′ND2=−(3・Ca1+Ca2)/2 …(11)
C′NU2=−(3・Ca1−Ca2)/2 …(12)
前記搬送波CC1、CC2、CD1および、CD2の上側ピーク値、下側ピーク値の変更のタイミングについては、まず前記搬送波CD1、CD2が山となるタイミング21の時点までに、前記搬送波CD1の下側ピーク値C′ND2、前記搬送波CD2の下側ピーク値C′ND2を変更する。次に、前記搬送波CC1、CC2が谷となるタイミング22の時点までに、前記搬送波CC1の上側ピーク値Ca2、前記搬送波CC2の上側ピーク値C′NU1を変更する。次に、前記搬送波CD1、CD2が谷となるタイミング23の時点までに、前記搬送波CD1の上側ピーク値CNU2、前記搬送波CD2の上側ピーク値C′NU2を変更する。以降、前記搬送波の周波数fcが変化する場合には、同様の動作を繰り返す。
C ′ ND2 = − (3 · Ca 1 + Ca 2 ) / 2 (11)
C ′ NU2 = − (3 · Ca 1 −Ca 2 ) / 2 (12)
Regarding the timing of changing the upper peak value and the lower peak value of the carrier waves C C1 , C C2 , C D1 and C D2 , first, the timing until the time point 21 at which the carrier waves C D1 , C D2 become peaks is the above-mentioned. lower peak value C 'ND2, lower peak value C of the carrier C D2' of the carrier C D1 to modify the ND2. Then, the carrier C C1, C C2 is up to the time of the timing 22 as a trough, the upper peak value Ca 2 of the carrier C C1, changes the upper peak value C 'NU1 of the carrier C C2. Then, the carrier C D1, C D2 are up to the time of the timing 23 as a trough, the upper peak value C NU2 of the carrier C D1, changes the upper peak value C 'NU2 of the carrier C D2. Later, when the frequency f c of the carrier wave is changed, the same operation is repeated.
このように、前記2段の直列多重型電力変換装置における出力電圧指令値と搬送波の構成方法をPD(Phase Disposition)方式とした場合においても、2つの搬送波の位相差Φを常に所定の値である90°に保つことができるので、実施例4と同様の効果を得られる。 As described above, even when the output voltage command value and the carrier wave configuration method in the two-stage serial multiplex type power converter are the PD (Phase Disposition) method, the phase difference Φ between the two carrier waves is always set to a predetermined value. Since it can be maintained at a certain 90 °, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.
次に、本発明の第6の実施例について、実施例4と異なる点について説明する。実施例4では、前記2段の直列多重型電力変換装置における出力電圧指令値と搬送波の構成方法をPS(Phase Shift)方式とした際に前記搬送波CC、CDの上側ピーク値、下側ピーク値を個別に変更していたが、図11に示すように前記搬送波CC、CDの上側ピーク値、下側ピーク値は常に一定とし、前記搬送波の周波数fcの変化時に前記搬送波CC、CDの傾きを変更してもよい。 Next, a difference between the sixth embodiment of the present invention and the fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, when the output voltage command value and the carrier wave configuration method in the two-stage serial multiplex type power converter is the PS (Phase Shift) system, the upper peak value and lower side of the carrier waves C C and C D While the peak value was changed individually, the upper peak value of the carrier C C, C D as shown in FIG. 11, the lower peak value is always kept constant, the carrier C at the time of change of the frequency f c of the carrier wave C, may change the slope of C D.
前記搬送波CC、CDの傾きを変更するタイミングについては、前記搬送波CCが山となるタイミング24の時点までに、新たな傾きに変更する。以降、前記搬送波の周波数fcが変化する場合には、同様の動作を繰り返す。 The timing for changing the slopes of the carrier waves C C and C D is changed to a new slope by the time 24 when the carrier waves C C are peaks. Later, when the frequency f c of the carrier wave is changed, the same operation is repeated.
このように、前記2段の直列多重型電力変換装置における出力電圧指令値と搬送波の構成方法をPS(Phase Shift)方式とした際に、本実施例のように、前記搬送波CC、CDの上側ピーク値、下側ピーク値は常に一定とし、前記搬送波の周波数fcの変化時に前記搬送波CC、CDの傾きを変更した場合においても、2つの搬送波の位相差Φを常に所定の値である90°に保つことができるので、実施例4と同様の効果を得られる。 Thus, when the configuration method of the output voltage command value and the carrier wave in the two-stage serial multiplex type power converter is the PS (Phase Shift) method, the carrier waves C C , C D as in this embodiment. the upper peak value and the lower peak value is always kept constant, the carrier wave C C during the change of the frequency f c of the carrier wave, when you change the inclination of C D is also always a predetermined phase difference Φ of the two carriers Since the value can be maintained at 90 °, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.
次に、本発明の第7の実施例について、実施例5と異なる点について説明する。実施例5では、前記2段の直列多重型電力変換装置における出力電圧指令値と搬送波の構成方法をPD(Phase Disposition)方式とした際に前記搬送波CC1、CC2、CD1および、CD2の上側ピーク値、下側ピーク値を個別に算出していたが、図12に示すように前記搬送波CC1、CC2、CD1および、CD2の上側ピーク値、下側ピーク値は常に一定とし、前記搬送波の周波数fcの変化時に前記搬送波CC1、CC2、CD1および、CD2の傾きを変更してもよい。 Next, differences of the seventh embodiment of the present invention from the fifth embodiment will be described. In the fifth embodiment, the carrier voltages C C1 , C C2 , C D1, and C D2 when the output voltage command value and the carrier wave configuration method in the two-stage serial multiplex type power converter are PD (Phase Disposition) systems. The upper peak value and the lower peak value of the carrier waves C C1 , C C2 , C D1, and C D2 are always constant as shown in FIG. and then, the during the change of the frequency f c of the carrier wave carrier C C1, C C2, C D1 and may change the slope of the C D2.
前記搬送波CC1、CC2、CD1および、CD2の傾きを変更するタイミングについては、前記搬送波CC1、CC2が谷となるタイミング25の時点までに、新たな傾きを変更する。以降、前記搬送波の周波数fcが変化する場合には、同様の動作を繰り返す。 Regarding the timing of changing the slopes of the carrier waves C C1 , C C2 , C D1, and C D2 , the new slope is changed by the time point 25 at which the carrier waves C C1 and C C2 become valleys. Later, when the frequency f c of the carrier wave is changed, the same operation is repeated.
このように、前記2段の直列多重型電力変換装置における出力電圧指令値と搬送波の構成方法をPD(Phase Disposition)方式とした際に、本実施例のように、前記搬送波CC1、CC2、CD1および、CD2の上側ピーク値、下側ピーク値は常に一定とし、前記搬送波の周波数fcの変化時に前記搬送波CC1、CC2、CD1および、CD2の傾きを変更する場合においても、2つの搬送波の位相差Φを常に所定の値である90°に保つことができるので、実施例5と同様の効果を得られる。 Thus, when the configuration method of the output voltage command value and the carrier wave in the two-stage serial multiplex type power converter is the PD (Phase Disposition) method, the carrier waves C C1 and C C2 are used as in this embodiment. , C D1 and the upper peak value of C D2, and the lower peak value always constant, wherein when the change of the frequency f c of the carrier wave carrier C C1, C C2, C D1 and when changing the inclination of the C D2 Since the phase difference Φ of the two carrier waves can always be kept at a predetermined value of 90 °, the same effect as in the fifth embodiment can be obtained.
10〜25 タイミング
101 三相交流電源
102 変圧器
103U U相整流ダイオード
103V V相整流ダイオード
103W W相整流ダイオード
104U U相平滑コンデンサ
104V V相平滑コンデンサ
104W W相平滑コンデンサ
105U U相5レベル電力変換器
105V V相5レベル電力変換器
105W W相5レベル電力変換器
106 交流電動機
107 速度指令生成部
108 制御装置
109 乗算器
110 電圧指令演算器
111 積分器
112 出力電圧指令値座標変換
113 搬送波発生器
114UA、114UB、114VA、114VB、114WA、114WB 比較器
115U、115V、115W ユニット出力電圧指令変換器
201A、201B、202A、202B、203A、203B 単相3レベル電力変換器
301 U相多重型電力変換装置
302 V相多重型電力変換装置
303 W相多重型電力変換装置
10 to 25 Timing 101 Three-phase AC power supply 102 Transformer 103U U-phase rectifier diode 103V V-phase rectifier diode 103W W-phase rectifier diode 104U U-phase smoothing capacitor 104V V-phase smoothing capacitor 104W W-phase smoothing capacitor 105U U-phase five-level power converter 105V V-phase 5-level power converter 105W W-phase 5-level power converter 106 AC motor 107 Speed command generator 108 Control device 109 Multiplier 110 Voltage command calculator 111 Integrator 112 Output voltage command value coordinate conversion 113 Carrier wave generator 114UA , 114UB, 114VA, 114VB, 114WA, 114WB Comparator 115U, 115V, 115W Unit output voltage command converter 201A, 201B, 202A, 202B, 203A, 203B Single-phase three-level power converter 30 U-phase multi-type power converter 302 V phase multiplexing power converter 303 W-phase multi-type power converter
Claims (8)
前記複数の電力変換器を各相に備え、各相における複数の電力変換器から出力される複数の交流電圧から求めた各相の出力電圧を前記交流電動機に出力させるものであって、前記搬送波は、上側ピーク値に一致すると漸減し下側ピーク値に一致すると漸増するものであり、前記搬送波は、同相における少なくとも第1の搬送波と第2の搬送波を含み、前記第1の搬送波と前記第2の搬送波とが同じ周波数と同じ振幅で且つ所定の位相差で動作している状態から一方の搬送波の上側ピーク値又は下側ピーク値が変更されて周波数と振幅が変化する場合に、前記一方の搬送波の変更後の上側ピーク値又は下側ピーク値と、前記他方の搬送波の継続されている上側ピーク値又は下側ピーク値に基づいて、前記変更された後の一方の搬送波との間の位相差が、前記変更される前の位相と同じとなり、且つ、前記変更された後の一方の搬送波の周波数と振幅と同じになるよう、前記一方の搬送波が前記変更後の上側ピーク値又は下側ピーク値に一致する前に前記他方の搬送波が到達する点における前記他方の搬送波の上側ピーク値又は下側ピーク値を変更することを特徴とする電力変換器制御装置。
AC voltage command value to be output from the plurality of power converters for a plurality of power converters that convert AC voltage supplied from a power source into DC voltage and convert the DC voltage to AC voltage of a desired frequency Generating a gate pulse signal from a comparison of an output voltage command value and a carrier wave for transmitting information related to the output voltage command value, and inputting the gate pulse signal to the plurality of power converters, In the power converter control device for controlling the AC voltage to be output from the power converter to the AC motor,
The plurality of power converters are provided in each phase, and the AC motor is configured to output the output voltage of each phase obtained from the plurality of AC voltages output from the plurality of power converters in each phase, and the carrier wave Is gradually decreasing when it coincides with the upper peak value and gradually increases when it coincides with the lower peak value, and the carrier includes at least a first carrier and a second carrier in the same phase, and the first carrier and the first carrier When the frequency and amplitude change when the upper peak value or lower peak value of one carrier is changed from the state where the two carriers operate at the same frequency and the same amplitude and with a predetermined phase difference, Between the upper peak value or the lower peak value after the change of one carrier and the one carrier after the change based on the continued upper peak value or the lower peak value of the other carrier Place The one carrier is the upper peak value or lower side after the change so that the difference is the same as the phase before the change and the same frequency and amplitude of the one carrier after the change. The power converter control device characterized by changing the upper peak value or the lower peak value of the other carrier at a point where the other carrier reaches before the peak value is matched .
とする電力変換器制御装置。
2. The power converter control device according to claim 1 , wherein the phase difference between the first carrier wave and the second carrier wave is obtained by dividing the number of divisions of the control period in one cycle of the carrier wave by 360 °.
A power converter control device.
In the power converter control apparatus according to claim 1 or 2, the frequency of pre-Symbol carriers, the power converter control apparatus characterized by changing to an integral multiple of the frequency of the output voltage command value.
4. The power converter control device according to claim 1 , wherein the power converter control device provides the gate pulse signal to a multi-level power converter including a plurality of single-phase three-level power converters. 5. , And an AC voltage to be output from the multi-level power converter is controlled.
4. The power converter control device according to claim 1 , wherein the power converter control device is configured such that the gate pulse is applied to a serial multiplex type power converter including a plurality of single-phase two-level power converters. 5. A power converter control device , wherein a signal is input and an AC voltage output from the serial multiplex type power converter is controlled.
The power converter control device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the phase is modulated by changing the slope of the carrier wave, and the phase difference between the plurality of carrier waves is maintained at a predetermined value. power converter control apparatus according to claim.
6. The power converter control device according to claim 1 , wherein the phase is modulated by changing an amplitude of the carrier wave, and a phase difference between the plurality of carrier waves is maintained at a predetermined value. A power converter control device.
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