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JP6264913B2 - Power converter control device and power conversion system - Google Patents

Power converter control device and power conversion system Download PDF

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JP6264913B2 JP2014020080A JP2014020080A JP6264913B2 JP 6264913 B2 JP6264913 B2 JP 6264913B2 JP 2014020080 A JP2014020080 A JP 2014020080A JP 2014020080 A JP2014020080 A JP 2014020080A JP 6264913 B2 JP6264913 B2 JP 6264913B2
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Description

本発明は電力変換装置に関し、特に電力変換装置が有するスイッチング素子のスイッチング回数を低減する技術に関する。   The present invention relates to a power converter, and more particularly to a technique for reducing the number of switching times of a switching element included in the power converter.

交流電圧を出力する装置として電力変換装置が用いられる。電力変換装置は入力された直流電圧を交流電圧に変換して、交流電圧を出力する。かかる電力変換装置は例えばキャリアと電圧指令との比較に基づいて制御される。電圧指令は電力変換装置が出力する交流電圧(以下、出力電圧とも呼ぶ)についての指令値である。   A power conversion device is used as a device that outputs an alternating voltage. The power conversion device converts the input DC voltage into an AC voltage and outputs the AC voltage. Such a power converter is controlled based on a comparison between a carrier and a voltage command, for example. The voltage command is a command value for an AC voltage (hereinafter also referred to as an output voltage) output from the power converter.

図4には、電圧指令V*とキャリアC1との一例が示されている。ここでは、電圧指令V*がキャリアC1以上であるときに、スイッチング信号Sが活性する。図4の例示では、期間t21において電圧指令V*がキャリアC1以上となるので、期間t21においてはスイッチング信号Sは活性する。期間t21の次の期間t22の初期においては、電圧指令V*がキャリアC1よりも小さくなるので、スイッチング信号Sは非活性となり、期間t22の途中で電圧指令V*がキャリアC1以上となるので、スイッチング信号Sは再び活性となる。期間t22の直後は、電圧指令V*はキャリアC1よりも小さいので、スイッチング信号Sは再び非活性となる。   FIG. 4 shows an example of the voltage command V * and the carrier C1. Here, the switching signal S is activated when the voltage command V * is equal to or higher than the carrier C1. In the example of FIG. 4, since the voltage command V * becomes equal to or higher than the carrier C1 in the period t21, the switching signal S is activated in the period t21. Since the voltage command V * is smaller than the carrier C1 at the beginning of the period t22 following the period t21, the switching signal S becomes inactive, and the voltage command V * becomes equal to or higher than the carrier C1 during the period t22. The switching signal S becomes active again. Immediately after the period t22, since the voltage command V * is smaller than the carrier C1, the switching signal S is deactivated again.

本発明に関連する技術として、特許文献1〜3を挙げる。   Patent Documents 1 to 3 are listed as techniques related to the present invention.

特開2012−110088号公報JP2012-110088A 特開2012−110087号公報JP 2012-110087 A 特開2012−165515号公報JP 2012-165515 A

スイッチング信号の頻繁な活性/非活性の切り替わりは、スイッチング回数の増大、引いては、スイッチング損失の増大を招くので望ましくない。   Frequent switching of the switching signal between active / inactive is undesirable because it increases the number of switching times, which in turn increases switching loss.

そこで、本発明は、電力変換装置のスイッチング回数を抑制する制御装置を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the control apparatus which suppresses the frequency | count of switching of a power converter device.

本発明にかかる電力変換装置の制御装置の第1の態様は、直流電圧が印加される一対の入力端の間で互いに直列に接続されるスイッチング素子を有し、前記直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置(1)を制御する装置(3)であって、前記交流電圧についての電圧指令(V*)を更新する電圧指令生成部(31)と、三角波のキャリア(C1)を可変のキャリア周期で生成するキャリア生成部(32)と、前記電圧指令と前記キャリアとの比較に基づいてスイッチング信号(S)を生成し、前記スイッチング信号を前記スイッチング素子へ与えるスイッチング信号生成部(33)とを備え、前記電圧指令が前記キャリアのピーク値(Vc1)以上の第1値(V1)から前記ピーク値と前記キャリアのボトム値(Vc2)との間の中間値へ更新される第1更新タイミング(t2)の後、最初に前記キャリアが前記中間値を採る時点において、前記キャリアの時間に対する変化率が負であることを、前記第1更新タイミングよりも前の第1予測タイミング(t1)で予測したときに、(i)前記キャリア生成部は、前記第1予測タイミングより後の一部の期間において前記キャリア周期を変更することで、前記第1更新タイミングの後、最初に前記キャリアが前記中間値を採る時点において前記キャリアの前記変化率が正となるように、前記キャリアを生成し、(ii)前記電圧指令生成部は、前記キャリア周期が変更された期間において、前記電圧指令と前記キャリアとの大小関係を維持するように前記電圧指令を決定し、および/または、前記電圧指令が前記ボトム値以下の第2値(V2)から前記中間値へと更新された第2更新タイミング(t4)の後、最初に前記キャリアが前記中間値を採る時点において前記キャリアの前記変化率が正であることを、前記第2更新タイミングよりも前の第2予測タイミング(t3)で予測したときに、(iii)前記キャリア生成部は、前記第2予測タイミングより後の一部の期間において前記キャリア周期を変更することで、前記第2更新タイミングの後、最初に前記キャリアが前記中間値を採る時点において前記キャリアの前記変化率が負となるように、前記キャリアを生成し、(iv)前記電圧指令生成部は、前記キャリア周期が変更された期間において、前記電圧指令と前記キャリアとの大小関係を維持するように前記電圧指令を決定する。   A first aspect of a control device for a power conversion device according to the present invention includes a switching element connected in series between a pair of input terminals to which a DC voltage is applied, and converts the DC voltage into an AC voltage. A power converter (1) that controls the voltage command generator (31) that updates the voltage command (V *) for the AC voltage and a triangular wave carrier (C1) that is variable. A carrier generation unit (32) that generates a carrier cycle, and a switching signal generation unit (33) that generates a switching signal (S) based on the comparison between the voltage command and the carrier, and applies the switching signal to the switching element. The voltage command is updated from a first value (V1) greater than or equal to the peak value (Vc1) of the carrier to an intermediate value between the peak value and the bottom value (Vc2) of the carrier. After timing (t2), first the carrier When it is predicted at the first prediction timing (t1) before the first update timing that the rate of change with respect to time of the carrier is negative at the time when the intermediate value is taken, (i) the carrier generation The change of the carrier at a time when the carrier first takes the intermediate value after the first update timing by changing the carrier period in a part of the period after the first prediction timing. (Ii) the voltage command generation unit is configured to maintain the magnitude relationship between the voltage command and the carrier in a period in which the carrier cycle is changed. After the second update timing (t4) when the voltage command is determined and / or the voltage command is updated from the second value (V2) below the bottom value to the intermediate value, (Iii) when the carrier predicts that the rate of change of the carrier is positive at the second prediction timing (t3) prior to the second update timing The change of the carrier at a time when the carrier first takes the intermediate value after the second update timing by changing the carrier period in a part of the period after the second prediction timing. (Iv) the voltage command generator generates the carrier so that the rate is negative, and the voltage command generator is configured to maintain the magnitude relationship between the voltage command and the carrier in a period in which the carrier cycle is changed. Determine the voltage command.

本発明にかかる電力変換装置の制御装置の第2の態様は、第1の態様にかかる電力変換装置の制御装置であって、前記キャリア生成部(32)は、前記一部の期間において前記キャリア周期を低減する。   A second aspect of the control device for the power conversion device according to the present invention is the control device for the power conversion device according to the first aspect, wherein the carrier generation unit (32) includes the carrier in the partial period. Reduce the period.

本発明にかかる電力変換装置の第3の態様は、第2の態様にかかる電力変換装置であって、前記電圧指令は、キャリアの半周期の整数倍の制御周期ごとに一定値を採り、前記キャリアのうち前記キャリア周期の変更対象となる部分は、前記キャリア周期を単位とする山状部分または谷状部分の一つのみであり、前記キャリア生成部(32)は、前記一部の期間において、前記キャリア周期を2分の1に変更する。   A third aspect of the power conversion device according to the present invention is the power conversion device according to the second aspect, wherein the voltage command takes a constant value every control cycle that is an integral multiple of a half cycle of the carrier, The part of the carrier that is subject to change of the carrier period is only one of a mountain-shaped part or a valley-shaped part with the carrier period as a unit, and the carrier generation unit (32) The carrier period is changed to half.

本発明にかかる電力変換装置の制御装置の第4の態様は、第1の態様にかかる電力変換装置の制御装置であって、前記キャリア生成部(32)は、前記一部の期間において前記キャリア周期を増大する。   A fourth aspect of the control device for the power conversion device according to the present invention is the control device for the power conversion device according to the first aspect, in which the carrier generation unit (32) includes the carrier in the partial period. Increase the period.

本発明にかかる電力変換装置の制御装置の第5の態様は、第1から第4のいずれか一つの態様にかかる電力変換装置の制御装置であって、前記キャリア生成部(32)は、前記一部の期間において、前記キャリア(C1)の振幅を変更して、前記キャリア周期を変更する。   A fifth aspect of the control device for the power conversion device according to the present invention is the control device for the power conversion device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the carrier generation unit (32) In some periods, the carrier period is changed by changing the amplitude of the carrier (C1).

本発明にかかる電力変換装置の制御装置の第6の態様は、第1、第2、第4、第5のいずれか一つの態様にかかる電力変換装置の制御装置であって、前記キャリアのうち前記キャリア周期の変更対象となる部分は、前記キャリア周期を単位とする山状部分または谷状部分の一つのみである。   The 6th aspect of the control apparatus of the power converter device concerning this invention is a control apparatus of the power converter device concerning any one of the 1st, 2nd, 4th, 5th aspect, Comprising: Of the said carriers The part to be changed of the carrier period is only one of a mountain-shaped part or a valley-shaped part with the carrier period as a unit.

本発明にかかる電力変換システムの態様は、第1から第6のいずれか一つの態様にかかる電力変換装置の制御装置(3)と、前記電力変換装置(1)とを備える。   An aspect of the power conversion system according to the present invention includes the control device (3) for the power conversion device according to any one of the first to sixth aspects, and the power conversion device (1).

本発明にかかる電力変換装置の制御装置の第1,4の態様および電力変換システムの態様によれば、第1更新タイミングの前後、および/または、第2更新タイミングの前後において、キャリアと電圧指令との大小関係を維持できる。これにより、スイッチング信号の活性/非活性が切り替わる回数を低減し、以て電力変換装置におけるスイッチング回数を低減することができる。   According to the first and fourth aspects of the control device of the power conversion device and the power conversion system according to the present invention, the carrier and voltage command before and after the first update timing and / or before and after the second update timing. Can maintain a large and small relationship. Thereby, the frequency | count that switching of activation / inactivation of a switching signal can be reduced, and, thereby, the frequency | count of switching in a power converter device can be reduced.

しかも、キャリア周期を変更することで、このスイッチング信号を生成している。例えば、時間の経過とともに増加する第1キャリアと、時間の経過とともに減少する第2キャリアとの両方を生成し、第1更新タイミングの直後で第1キャリアを選択し、第2更新タイミングの直後で第2キャリアを選択する場合に比して、複数のキャリアを生成する必要がない。よってキャリア生成部の構成を簡易にできる。   Moreover, this switching signal is generated by changing the carrier period. For example, both the first carrier that increases with the passage of time and the second carrier that decreases with the passage of time are generated, the first carrier is selected immediately after the first update timing, and immediately after the second update timing. It is not necessary to generate a plurality of carriers as compared with the case of selecting the second carrier. Therefore, the configuration of the carrier generation unit can be simplified.

本発明にかかる電力変換装置の第2の態様によれば、キャリア周期を低減させるので、より第1更新タイミングに近い第1予測タイミングで予測しても、キャリア周期の変更を間に合わせることができる。仮に、第1予測タイミングから第1更新タイミングまでの時間内に、電圧指令が変更されて第1更新タイミングが早まると、キャリア周期の変更が間に合わない事態が生じる。この時間が短縮できれば、当該事態が生じる可能性を低減できる。第2更新タイミングと第1予測タイミングについても同様である。   According to the 2nd aspect of the power converter device concerning this invention, since a carrier period is reduced, even if it estimates with the 1st prediction timing nearer the 1st update timing, the change of a carrier period can be made in time. . If the voltage command is changed and the first update timing is advanced within the time from the first prediction timing to the first update timing, a situation occurs in which the change of the carrier cycle is not in time. If this time can be shortened, the possibility of the situation occurring can be reduced. The same applies to the second update timing and the first prediction timing.

本発明にかかる電力変換装置の制御装置の第3の態様によれば、演算負荷の低減に資する。   According to the 3rd aspect of the control apparatus of the power converter device concerning this invention, it contributes to reduction of a calculation load.

本発明にかかる電力変換装置の制御装置の第5の態様によれば、キャリアの時間に対する変化率を変更して、キャリア周期を変更する場合に比して、キャリア周期の変更が容易である。   According to the 5th aspect of the control apparatus of the power converter device concerning this invention, the change of a carrier period is easy compared with the case where the change rate with respect to the time of a carrier is changed and a carrier period is changed.

本発明にかかる電力変換装置の制御装置の第6の態様によれば、複数の山状部分または谷状部分のキャリア周波数を変更する場合に比べて、より第1更新タイミングに近い第1予測タイミングで予測しても、或いは、より第2更新タイミングに近い第2予測タイミングで予測しても、キャリア周期の変更を間に合わせることができる。   According to the 6th aspect of the control apparatus of the power converter device concerning this invention, compared with the case where the carrier frequency of several peak-shaped part or valley-shaped part is changed, the 1st prediction timing nearer to the 1st update timing Even if the prediction is performed at the second prediction timing closer to the second update timing, the carrier cycle can be changed in time.

電力変換システムの概念的な構成を例示する図である。1 is a diagram illustrating a conceptual configuration of a power conversion system. 電圧指令の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command. 電圧指令とキャリアと出力電圧との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command, a carrier, and an output voltage. 電圧指令とキャリアと出力電圧との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command, a carrier, and an output voltage. 電圧指令とキャリアと出力電圧との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command, a carrier, and an output voltage. 電圧指令とキャリアと出力電圧との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command, a carrier, and an output voltage. 電圧指令とキャリアと出力電圧との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command, a carrier, and an output voltage. 電圧指令とキャリアと出力電圧との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command, a carrier, and an output voltage. 電圧指令とキャリアと出力電圧との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command, a carrier, and an output voltage. 電圧指令とキャリアと出力電圧との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command, a carrier, and an output voltage. 電圧指令とキャリアと出力電圧との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command, a carrier, and an output voltage. 電圧指令とキャリアと出力電圧との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command, a carrier, and an output voltage. 電圧指令とキャリアと出力電圧との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command, a carrier, and an output voltage. 電圧指令の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command. 電圧指令の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a voltage command.

<1.全体構成>
図1に示すように、電力変換システムは、電力変換装置1と、制御装置3とを備えている。電力変換装置1は入力端P1,P2及び出力端Pu,Pv,Pwと接続される。入力端P1,P2には直流電圧が印加される。ここでは入力端P2に印加される電位は入力端P1に印加される電位よりも低い。
<1. Overall configuration>
As shown in FIG. 1, the power conversion system includes a power conversion device 1 and a control device 3. The power converter 1 is connected to input terminals P1, P2 and output terminals Pu, Pv, Pw. A DC voltage is applied to the input terminals P1 and P2. Here, the potential applied to the input terminal P2 is lower than the potential applied to the input terminal P1.

図1の例示では、電力変換装置1は3つの出力端Pu,Pv,Pwと接続されている。つまり三相交流電圧を出力する三相の電力変換装置1が図1に示されている。しかしながら、電力変換装置1は三相に限らず単相であってもよく、三相以上であってもよい。以下では電力変換装置1が三相である場合を例に採って説明する。   In the illustration of FIG. 1, the power converter device 1 is connected to three output terminals Pu, Pv, and Pw. That is, a three-phase power converter 1 that outputs a three-phase AC voltage is shown in FIG. However, the power conversion device 1 is not limited to three phases, and may be a single phase, or may be three or more phases. Below, the case where the power converter device 1 is a three-phase is taken and demonstrated as an example.

電力変換装置1は直流電圧を交流電圧に変換し、この交流電圧を出力端Pu,Pv,Pwへと出力する。より詳細な構造の一例として、電力変換装置1は電圧形インバータであり、スイッチング素子S1〜S6とダイオードD1〜D6とを備えている。スイッチング素子S1〜S6は例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ又は電界効果トランジスタなどである。各スイッチング素子S1〜S3は出力端Pu,Pv,Pwの各々と入力端P1との間に設けられている。以下では、各スイッチング素子S1〜S3を上側のスイッチング素子とも呼ぶ。ダイオードD1〜D3はそれぞれスイッチング素子S1〜S3と並列に接続される。ダイオードD1〜D3の順方向は、入力端P2から入力端P1へと向かう方向である。各スイッチング素子S4〜S6は出力端Pu,Pv,Pwの各々と入力端P2との間に設けられている。以下では各スイッチング素子S4〜S6を下側のスイッチング素子とも呼ぶ。ダイオードD4〜D6はそれぞれスイッチング素子S4〜S6と並列に接続される。ダイオードD4〜D6の順方向は、入力端P2から入力端P1へと向かう方向である。   The power converter 1 converts a DC voltage into an AC voltage, and outputs this AC voltage to the output terminals Pu, Pv, Pw. As an example of a more detailed structure, the power conversion device 1 is a voltage source inverter, and includes switching elements S1 to S6 and diodes D1 to D6. The switching elements S1 to S6 are, for example, insulated gate bipolar transistors or field effect transistors. Each of the switching elements S1 to S3 is provided between each of the output terminals Pu, Pv, and Pw and the input terminal P1. Below, each switching element S1-S3 is also called an upper switching element. Diodes D1-D3 are connected in parallel with switching elements S1-S3, respectively. The forward direction of the diodes D1 to D3 is a direction from the input terminal P2 toward the input terminal P1. Each of the switching elements S4 to S6 is provided between each of the output terminals Pu, Pv, Pw and the input terminal P2. Hereinafter, the switching elements S4 to S6 are also referred to as lower switching elements. Diodes D4 to D6 are connected in parallel with switching elements S4 to S6, respectively. The forward direction of the diodes D4 to D6 is a direction from the input terminal P2 toward the input terminal P1.

電力変換装置1は、制御装置3によってPWM(パルス幅変調)方式で制御される。スイッチング素子S1〜S6には制御装置3からそれぞれスイッチング信号が与えられる。かかるスイッチング信号により各スイッチング素子S1〜S6が導通する。制御装置3が適切なタイミングでスイッチング素子S1〜S6へとそれぞれスイッチング信号を与えることにより、電力変換装置1は直流電圧を交流電圧に変換する。電力変換装置1は、このスイッチング信号に基づいて、任意の周波数・振幅を有する交流電圧を出力でき、例えば正弦波状の交流電圧、正弦波の上限および下限が制限された交流電圧(過変調)、または、1周期で1パルスを有する交流電圧などを出力できる。本実施の形態では、1パルスを有する交流電圧を出力するための制御技術について述べる。   The power conversion device 1 is controlled by the control device 3 using a PWM (pulse width modulation) method. Switching signals are given to the switching elements S1 to S6 from the control device 3, respectively. The switching elements S1 to S6 are turned on by the switching signal. When the control device 3 gives switching signals to the switching elements S1 to S6 at appropriate timing, the power conversion device 1 converts the DC voltage into an AC voltage. The power conversion device 1 can output an AC voltage having an arbitrary frequency / amplitude based on the switching signal, for example, a sine wave AC voltage, an AC voltage (overmodulation) in which the upper limit and the lower limit of the sine wave are limited, Alternatively, an alternating voltage having one pulse in one cycle can be output. In this embodiment, a control technique for outputting an alternating voltage having one pulse will be described.

なお制御装置3の制御によって、スイッチング素子S1,S4は相互に排他的に導通し、スイッチング素子S2,S5は相互に排他的に導通し、スイッチング素子S3,S6は相互に排他的に導通する。これは、入力端P1,P2が短絡してスイッチング素子に大電流が流れることを防止するためである。   Note that, under the control of the control device 3, the switching elements S1 and S4 are exclusively connected to each other, the switching elements S2 and S5 are exclusively connected to each other, and the switching elements S3 and S6 are exclusively connected to each other. This is to prevent the input terminals P1 and P2 from being short-circuited and a large current from flowing through the switching element.

電力変換装置1は例えば負荷2を駆動することができる。負荷2は出力端Pu,Pv,Pwに接続される。負荷2は例えばモータであって、電力変換装置1によって印加される交流電圧に応じて回転する。   The power converter 1 can drive the load 2, for example. The load 2 is connected to the output terminals Pu, Pv, Pw. The load 2 is, for example, a motor, and rotates according to the AC voltage applied by the power conversion device 1.

<2.制御部>
制御装置3は電圧指令生成部31とキャリア生成部32とスイッチング信号生成部33とを備えている。まずこれらの各要素について概説する。
<2. Control unit>
The control device 3 includes a voltage command generator 31, a carrier generator 32, and a switching signal generator 33. First, each of these elements will be outlined.

電圧指令生成部31は、電力変換装置1が出力する交流電圧についての電圧指令V*を生成し、これをスイッチング信号生成部33に出力する。図1の例示では、電力変換装置1は三相交流電圧を出力するので、電圧指令V*は3つの相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*を含んでいる。   The voltage command generation unit 31 generates a voltage command V * for the AC voltage output from the power conversion device 1, and outputs this to the switching signal generation unit 33. In the illustration of FIG. 1, since the power converter device 1 outputs a three-phase AC voltage, the voltage command V * includes three phase voltage commands Vu *, Vv *, and Vw *.

キャリア生成部32は、三角波(例えば二等辺三角波)のキャリアC1を可変のキャリア周期で生成し、これをスイッチング信号生成部33へと与える。   The carrier generation unit 32 generates a triangular wave (for example, isosceles triangular wave) carrier C <b> 1 with a variable carrier period, and supplies this to the switching signal generation unit 33.

スイッチング信号生成部33は、電圧指令生成部31からの電圧指令V*と、キャリア生成部32からのキャリアC1との比較に基づいて、スイッチング素子S1〜S6へのスイッチング信号を生成する。   The switching signal generator 33 generates a switching signal to the switching elements S1 to S6 based on the comparison between the voltage command V * from the voltage command generator 31 and the carrier C1 from the carrier generator 32.

またここでは、制御装置3はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ(換言すれば手順)を実行する。上記記憶装置は、例えばROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ(EPROM(Erasable Programmable ROM)等)、ハードディスク装置などの各種記憶装置の1つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御装置3はこれに限らず、制御装置3によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。   Here, the control device 3 includes a microcomputer and a storage device. The microcomputer executes each processing step (in other words, a procedure) described in the program. The storage device is composed of one or more of various storage devices such as a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a rewritable nonvolatile memory (EPROM (Erasable Programmable ROM), etc.), and a hard disk device, for example. Is possible. The storage device stores various information, data, and the like, stores a program executed by the microcomputer, and provides a work area for executing the program. It can be understood that the microcomputer functions as various means corresponding to each processing step described in the program, or can realize that various functions corresponding to each processing step are realized. Further, the control device 3 is not limited to this, and various procedures executed by the control device 3 or various means or various functions to be realized may be realized by hardware.

図2を参照して、電圧指令V*の一例について詳述する。電圧指令V*は所定周期(以下、制御周期と呼ぶ)ごとに一定値を有する。よって電圧指令V*は図2において、階段状に変化している。図2の例示では、いずれも制御周期を有し、かつそれぞれにおいて電圧指令V*が一定である期間(以下「制御期間」と称す)として、期間t10〜t18を示している。図2の例示では、電圧指令V*は期間t10の終期(期間t11の始期)において、値V2(例えば0)から立ち上がって中間値を採り、期間t11の終期(期間t12の始期)において立ち上がって値V1(>中間値>V2)を採る。以下では、値V1,V2をそれぞれ第一値V1および第二値V2とも呼ぶ。   An example of the voltage command V * will be described in detail with reference to FIG. The voltage command V * has a constant value for each predetermined period (hereinafter referred to as a control period). Therefore, the voltage command V * changes stepwise in FIG. In the example of FIG. 2, periods t10 to t18 are shown as periods (hereinafter referred to as “control periods”) in which each has a control cycle and the voltage command V * is constant in each. In the example of FIG. 2, the voltage command V * rises from a value V2 (for example, 0) at the end of the period t10 (starting of the period t11), takes an intermediate value, and rises at the end of the period t11 (starting of the period t12). The value V1 (> intermediate value> V2) is taken. Hereinafter, the values V1 and V2 are also referred to as a first value V1 and a second value V2, respectively.

電圧指令V*は、期間t12から期間t13までは第一値V1を採り、期間t13の終期(期間t14の始期)において立ち下がって中間値(これと期間t11における中間値との異同は不問である)を採り、期間t14の終期(期間t15の始期)において立ち下がって第二値V2を採る。電圧指令V*は、期間t15から期間t16までは第二値V2を採り、期間t16の終期(期間t17の始期)において再び第二値V2から立ち上がって中間値(これと期間t11,t14における中間値との異同は不問である)を採り、期間t17の終期(期間t18の始期)において第一値V1へと立ち上がる。その後、電圧指令V*は第1値V1と第2値V2との間を、上述と同様にして中間値をとる期間を設けつつ、変化する。   The voltage command V * takes the first value V1 from the period t12 to the period t13, falls at the end of the period t13 (the start of the period t14), and the intermediate value (the difference between this and the intermediate value in the period t11 is irrelevant). And fall at the end of the period t14 (the start of the period t15) and take the second value V2. The voltage command V * takes the second value V2 from the period t15 to the period t16, rises again from the second value V2 at the end of the period t16 (the start of the period t17), and the intermediate value (intermediate between this and the periods t11 and t14). The difference from the value is unquestioned), and rises to the first value V1 at the end of the period t17 (the start of the period t18). Thereafter, the voltage command V * changes between the first value V1 and the second value V2 while providing a period for taking an intermediate value in the same manner as described above.

なお図2の例示では、代表的に一つの電圧指令V*の形状が示されている。実際には電力変換装置1が出力する交流電圧(相電圧)の数の電圧指令V*が存在する。ここでは、三相の交流電圧を出力するので、相電圧指令Vu*,Vv*,Vw*が存在する。   In the example of FIG. 2, the shape of one voltage command V * is representatively shown. Actually, there are voltage commands V * corresponding to the number of AC voltages (phase voltages) output from the power converter 1. Here, since a three-phase AC voltage is output, phase voltage commands Vu *, Vv *, and Vw * exist.

この電圧指令V*は、例えば補正前電圧指令V**(以下、単に電圧指令V**とも呼ぶ)を補正して生成される。図1の例示では、電圧指令生成部31は電圧指令演算部311と電圧指令補正部312とを有している。電圧指令演算部311は、公知のように、例えば外部から入力される負荷2についての指令(例えば回転速度指令等)に基づいて、電圧指令V**を生成する。電圧指令V**は図2に示すように矩形波であり、最大値V10と最小値V20とを交互に採る。但し電圧指令V**は、電圧指令V*とは異なり、最大値V10と最小値V20との間の中間値を採ることはない。電圧指令V**は、また、制御期間において一定値を採るとは限らない。換言すれば、電圧指令V**が変化するタイミング同士の間隔は制御期間の整数倍とは限らない。   This voltage command V * is generated, for example, by correcting a pre-correction voltage command V ** (hereinafter also simply referred to as voltage command V **). In the example of FIG. 1, the voltage command generation unit 31 includes a voltage command calculation unit 311 and a voltage command correction unit 312. As is well known, the voltage command calculation unit 311 generates a voltage command V ** based on, for example, a command (for example, a rotation speed command) for the load 2 input from the outside. The voltage command V ** is a rectangular wave as shown in FIG. 2, and takes the maximum value V10 and the minimum value V20 alternately. However, unlike the voltage command V *, the voltage command V ** does not take an intermediate value between the maximum value V10 and the minimum value V20. The voltage command V ** does not always take a constant value during the control period. In other words, the interval between the timings when the voltage command V ** changes is not necessarily an integer multiple of the control period.

ここでは、簡単のために、第一値V1と最大値V10とは互いに等しく、第二値V2と最小値V20とは互いに等しい。図2の例示では、電圧指令V**は期間t11内の所定の時点(図2の−150°参照)において、最小値V20から立ち上がって最大値V10を採り、期間t14内の所定の時点(図2の30°参照)において、最大値V10から立ち下がって最小値V20を採る。そして電圧指令V**は、再び期間t17内の所定の時点(図2の210°参照)において、最小値V20から立ち上がって最大値V10を採る。   Here, for simplicity, the first value V1 and the maximum value V10 are equal to each other, and the second value V2 and the minimum value V20 are equal to each other. In the example of FIG. 2, the voltage command V ** rises from the minimum value V20 and takes the maximum value V10 at a predetermined time point within the period t11 (see −150 ° in FIG. 2), and the predetermined time point within the period t14 ( 2), the minimum value V20 is taken from the maximum value V10. The voltage command V ** again rises from the minimum value V20 and takes the maximum value V10 at a predetermined time point (see 210 ° in FIG. 2) within the period t17.

なお図1の例示では、電力変換装置1は三相交流電圧を出力するので、電圧指令V**は3つの相電圧指令Vu**,Vv**,Vw**を含んでいる。   In the illustration of FIG. 1, since the power conversion device 1 outputs a three-phase AC voltage, the voltage command V ** includes three phase voltage commands Vu **, Vv **, and Vw **.

電圧指令補正部312は電圧指令V**を補正して電圧指令V*を生成する。例えば各制御期間において電圧指令V**が変化しないときには、電圧指令V**を補正しない。つまり電圧指令V**の値をそのまま採用して電圧指令V*を生成する。例えば図2では、期間t10,t12〜t13,t15〜t16,t18においては、電圧指令V**が一定値を採っている。よって、これらの制御期間では電圧指令V*は電圧指令V**と一致する。   The voltage command correction unit 312 corrects the voltage command V ** and generates a voltage command V *. For example, when the voltage command V ** does not change in each control period, the voltage command V ** is not corrected. That is, the voltage command V * is generated by directly adopting the value of the voltage command V **. For example, in FIG. 2, the voltage command V ** takes a constant value during the periods t10, t12 to t13, t15 to t16, and t18. Therefore, the voltage command V * coincides with the voltage command V ** during these control periods.

制御期間において電圧指令V**が変化するときには、電圧指令補正部312はその制御期間における電圧指令V**を、最大値V10と最小値V20との間の中間値に補正して、電圧指令V*を生成する。例えば図2では、期間t11,t14,t17において電圧指令V**は変化している。よって、これらの期間では電圧指令V*には、最大値V10と最小値V20の間の中間値が採用される。中間値の具体的な算出方法については、後に詳述する。以上の動作によって図2に例示する電圧指令V*が生成される。   When the voltage command V ** changes in the control period, the voltage command correction unit 312 corrects the voltage command V ** in the control period to an intermediate value between the maximum value V10 and the minimum value V20, and the voltage command Generate V *. For example, in FIG. 2, the voltage command V ** changes in the periods t11, t14, and t17. Therefore, during these periods, an intermediate value between the maximum value V10 and the minimum value V20 is adopted as the voltage command V *. A specific method for calculating the intermediate value will be described in detail later. The voltage command V * illustrated in FIG. 2 is generated by the above operation.

かかる動作によって、制御期間の始期、終期、その途中であるか否かに拘わらず、スイッチング信号生成部33は制御周期ごとに電圧指令V*を認識することにより、電圧指令補正部312が出力する電圧指令V*を正しく認識することができる。   With this operation, the switching signal generator 33 recognizes the voltage command V * for each control period and outputs the voltage command correction unit 312 regardless of whether the control period starts, ends, or is in the middle of the control period. The voltage command V * can be correctly recognized.

キャリア生成部32は二等辺三角波のキャリアC1を可変のキャリア周期で生成する(図5も参照)。例えばキャリア生成部32はカウンタ回路を有し、カウンタ回路によるカウンタ値をキャリアC1として出力する。このカウンタ回路は、キャリア周期よりも十分に短い周期を有するクロック信号を入力する。そして、当該クロック信号の入力ごとに、カウンタ値を加算または減算する。例えばカウンタ回路は、クロック信号が入力される度に、カウンタ値に1を加算して更新し続ける。そして、カウンタ値が所定の最大値と一致したときに、あるいは、カウンタ値が最小値と一致してから所定時間が経過したときに、カウンタ回路のカウント処理は加算から減算へと切り替わる。続くクロック信号の入力の度に、カウンタ値から1を減算してカウンタ値を更新し続ける。そして、カウンタ値が最小値と一致したときに、あるいは、カウント処理を切り替えたタイミングから上記の所定時間が経過したときに、カウント処理は再び減算から加算へと切り替わる。以後は同様の動作を繰り返す。これにより、二等辺三角波のキャリアC1が出力される。なおこの動作から明らかなように、キャリアC1は厳密には階段状の形状を有するものの、ここでは、このような形状も含めて三角波と呼んでいる。   The carrier generation unit 32 generates an isosceles triangular wave carrier C1 with a variable carrier period (see also FIG. 5). For example, the carrier generation unit 32 includes a counter circuit, and outputs a counter value from the counter circuit as a carrier C1. This counter circuit inputs a clock signal having a period sufficiently shorter than the carrier period. Then, the counter value is added or subtracted for each input of the clock signal. For example, every time a clock signal is input, the counter circuit continues to update by adding 1 to the counter value. Then, when the counter value matches the predetermined maximum value, or when a predetermined time elapses after the counter value matches the minimum value, the counting process of the counter circuit is switched from addition to subtraction. Each time a clock signal is subsequently input, 1 is subtracted from the counter value and the counter value is continuously updated. Then, when the counter value matches the minimum value, or when the predetermined time elapses from the timing when the count process is switched, the count process switches from subtraction to addition again. Thereafter, the same operation is repeated. As a result, an isosceles triangular wave carrier C1 is output. As is clear from this operation, the carrier C1 has a stepped shape strictly, but here, such a shape is also referred to as a triangular wave.

またキャリア生成部32は、キャリアC1と電圧指令V*との関係に基づいて、一部の期間においてキャリアC1のキャリア周期を変更する。この点については後に詳述する。   In addition, the carrier generation unit 32 changes the carrier cycle of the carrier C1 in a part of the period based on the relationship between the carrier C1 and the voltage command V *. This point will be described in detail later.

<2−1.キャリア生成部によるキャリアの生成>
<2−1−1.電圧指令V*が立ち下がるときのキャリアの生成>
図3〜図5は、電圧指令V*とキャリアC1とスイッチング信号Sとの一例を示している。ここでは、電圧指令V*がキャリアC1以上であるときに、対応する相の上側スイッチング素子を導通させ、対応する相の下側スイッチング素子を非導通とする。例えばu相の相電圧指令Vu*がキャリアC1以上であるときに、u相の上側スイッチング素子S1を導通させ、u相の下側スイッチング素子を非導通とする。また、各相の電圧指令V*がキャリアC1以下であるときに、対応する相の上側のスイッチング素子を非導通とし、対応する相の下側のスイッチング素子を導通させる。
<2-1. Carrier generation by carrier generation unit>
<2-1-1. Carrier generation when voltage command V * falls>
3 to 5 show examples of the voltage command V *, the carrier C1, and the switching signal S. Here, when the voltage command V * is equal to or higher than the carrier C1, the upper switching element of the corresponding phase is turned on, and the lower switching element of the corresponding phase is turned off. For example, when the u-phase phase voltage command Vu * is equal to or higher than the carrier C1, the u-phase upper switching element S1 is turned on and the u-phase lower switching element is turned off. When the voltage command V * for each phase is equal to or lower than the carrier C1, the switching element on the upper side of the corresponding phase is made non-conductive and the switching element on the lower side of the corresponding phase is made conductive.

図3〜図5の例示では、対応する相の上側スイッチング素子のスイッチング信号Sが示されている。対応する相の下側スイッチング素子のスイッチング信号は、スイッチング信号Sを反転することで得られる。   In the examples of FIGS. 3 to 5, the switching signal S of the upper switching element of the corresponding phase is shown. The switching signal of the lower switching element of the corresponding phase is obtained by inverting the switching signal S.

図3〜図5の例示では、電圧指令V*の第一値V1はキャリアC1のピーク値Vc1と等しく、第二値V2はキャリアC1のボトム値Vc2と等しい。また図3,4では、キャリアC1のキャリア周期として一定のキャリア周期T1が採用されており、例えばキャリア周期T1は制御周期の2倍である。例えば制御周期は、キャリアC1がピーク値Vc1と採る時点と、ボトム値Vc2を採る時点との間の期間となる。   3 to 5, the first value V1 of the voltage command V * is equal to the peak value Vc1 of the carrier C1, and the second value V2 is equal to the bottom value Vc2 of the carrier C1. 3 and 4, a fixed carrier cycle T1 is adopted as the carrier cycle of the carrier C1, and for example, the carrier cycle T1 is twice the control cycle. For example, the control cycle is a period between the time when the carrier C1 takes the peak value Vc1 and the time when the carrier C1 takes the bottom value Vc2.

図3を参照して、電圧指令V*が第一値V1を採る制御期間では、電圧指令V*がキャリアC1以上であるので、スイッチング信号Sが活性する。よってこの期間では、上側スイッチング素子が導通する。   Referring to FIG. 3, in the control period in which voltage command V * takes first value V1, voltage signal V * is greater than or equal to carrier C1, and therefore switching signal S is activated. Therefore, in this period, the upper switching element becomes conductive.

電圧指令V*が第一値V1を採る期間t21の次の期間t22において、電圧指令V*は中間値を採っている。またこの期間t22では、キャリアC1は時間の経過と共に単調に増加している。よってこのとき、電圧指令V*が第一値V1から中間値へと更新する更新タイミングt2(これは期間t21,t22の境界である)の後、最初にキャリアC1が当該中間値を採る時点において、キャリアC1の時間に対する変化率は正である。ここでは、電圧指令V*が低減して中間値を採る期間t22にわたって、キャリアC1の時間に対する変化率が正である。   In the period t22 following the period t21 in which the voltage command V * takes the first value V1, the voltage command V * takes an intermediate value. In this period t22, the carrier C1 monotonously increases with time. Therefore, at this time, after the update timing t2 at which the voltage command V * is updated from the first value V1 to the intermediate value (this is the boundary between the periods t21 and t22), the carrier C1 first takes the intermediate value. The rate of change of carrier C1 with respect to time is positive. Here, the rate of change of the carrier C1 with respect to time is positive over a period t22 in which the voltage command V * is reduced to take an intermediate value.

この場合、期間t22の初期(更新タイミングt2の直後、以下、同様)では、電圧指令V*がキャリアC1よりも大きい。したがって、期間t21,t22の境界の前後(更新タイミングt2の前後、以下同様)において、電圧指令V*はキャリアC1以上であり続ける。よって、スイッチング信号Sは期間t21,t22の境界の前後で活性を維持する。したがって、上側スイッチング素子は期間t21,t22の境界の前後で導通を維持する。そして、キャリアC1が電圧指令V*(中間値)と一致する時点以降では、電圧指令V*がキャリアC1の値以下となるので、スイッチング信号Sは非活性となる。これにより、上側スイッチング素子が導通から非導通へと切り替わる。   In this case, at the beginning of the period t22 (immediately after the update timing t2, the same applies hereinafter), the voltage command V * is larger than the carrier C1. Therefore, the voltage command V * continues to be equal to or higher than the carrier C1 before and after the boundary between the periods t21 and t22 (before and after the update timing t2, and so on). Therefore, the switching signal S remains active before and after the boundary between the periods t21 and t22. Therefore, the upper switching element maintains conduction before and after the boundary between the periods t21 and t22. Then, after the time point when the carrier C1 coincides with the voltage command V * (intermediate value), the voltage command V * becomes equal to or less than the value of the carrier C1, so that the switching signal S is inactive. Thereby, an upper side switching element switches from conduction | electrical_connection to non-conduction.

図4の例示でも、電圧指令V*が第一値V1を採る期間t21の次の期間t22において、電圧指令V*は中間値を採っている。しかるに図4の例示では、期間t22においてキャリアC1は時間の経過と共に単調に低減する。言い換えれば、更新タイミングt2の後、最初にキャリアC1が中間値を採る時点におけるキャリアC1の変化率は負である。ここでは、電圧指令V*が低減して中間値を採る期間t22にわたって、キャリアC1の時間に対する変化率が負である。   In the example of FIG. 4 as well, the voltage command V * takes an intermediate value in the period t22 following the period t21 in which the voltage command V * takes the first value V1. However, in the illustration of FIG. 4, the carrier C1 monotonously decreases with time in the period t22. In other words, after the update timing t2, the rate of change of the carrier C1 is negative when the carrier C1 first takes an intermediate value. Here, the rate of change with respect to time of the carrier C1 is negative over a period t22 in which the voltage command V * is reduced to take an intermediate value.

この場合、期間t22の初期において、電圧指令V*はキャリアC1の値よりも小さい。したがって、期間t22の初期においてスイッチング信号Sが非活性となる。よって期間t21,t22の境界の前後で、上側スイッチング素子は導通から非導通へと切り替わる。また期間t22のうち、キャリアC1が電圧指令V*(中間値)と一致する時点以降では、スイッチング信号Sは活性となる。よって、上側スイッチング素子は再び導通へと切り替わる。期間t22の終期において電圧指令V*は第二値V2へと立ち下がるので、期間t22の後においてスイッチング信号Sは非活性となる。よって、上側スイッチング素子が再び非導通へと切り替わる。   In this case, the voltage command V * is smaller than the value of the carrier C1 at the beginning of the period t22. Therefore, the switching signal S becomes inactive at the beginning of the period t22. Therefore, before and after the boundary between the periods t21 and t22, the upper switching element is switched from conducting to non-conducting. In addition, the switching signal S becomes active after the point in time t22 when the carrier C1 coincides with the voltage command V * (intermediate value). Therefore, the upper switching element is switched to conduction again. Since the voltage command V * falls to the second value V2 at the end of the period t22, the switching signal S is deactivated after the period t22. Therefore, the upper switching element switches to non-conduction again.

以上のように、図3の例示では、上側スイッチング素子のスイッチ状態は1回切り替わるのに対して、図4の例示では、上側スイッチング素子のスイッチ状態は3回切り替わる。スイッチ状態が切り替わる度に、スイッチング損失が生じるので、スイッチング回数は少ないことが望ましい。   As described above, in the illustration of FIG. 3, the switch state of the upper switching element is switched once, whereas in the illustration of FIG. 4, the switch state of the upper switching element is switched three times. Since switching loss occurs every time the switch state is switched, it is desirable that the number of times of switching is small.

そこでキャリア生成部32は、電圧指令V*が低下する更新タイミングt2の後、最初にキャリアC1が中間値を採る時点におけるキャリアC1の変化率の極性を、更新タイミングt2よりも前の予測タイミングt1において予測する。言い換えれば、期間t22におけるキャリアC1の増大/低減の別を、予測タイミングt1において予測するのである。   Therefore, after the update timing t2 when the voltage command V * decreases, the carrier generation unit 32 sets the polarity of the rate of change of the carrier C1 at the time when the carrier C1 first takes an intermediate value to the prediction timing t1 before the update timing t2. To predict. In other words, the increase / decrease of the carrier C1 in the period t22 is predicted at the prediction timing t1.

期間t22においてキャリアC1が低減することを、予測タイミングt1にて予測したときに、キャリア生成部32は、次のようにキャリアC1を生成する。即ち、図5に例示するように、例えば予測タイミングt1より後であって更新タイミングt2よりも前の一のキャリア周期を変更する。これにより、更新タイミングt2の後、最初にキャリアC1が中間値を採る時点においてキャリアC1の変化率が正となるように、キャリアC1を生成する。   When it is predicted at the prediction timing t1 that the carrier C1 is reduced in the period t22, the carrier generation unit 32 generates the carrier C1 as follows. That is, as illustrated in FIG. 5, for example, one carrier cycle after the prediction timing t1 and before the update timing t2 is changed. Thereby, after the update timing t2, the carrier C1 is generated so that the rate of change of the carrier C1 becomes positive at the time when the carrier C1 first takes the intermediate value.

例えば図4において期間t22の前のキャリア単位部C11のキャリア周期を、図5に示すように、キャリア周期T1の1.5倍に変更する。ここでいうキャリア単位部とは、キャリアC1のうち、キャリア周期を単位とした部分であり、時間の経過と共に増大する増大傾斜部と、この増大傾斜部と連続して時間の経過と共に低減する低減傾斜部との一組を指す。例えば一つの山状の形状を有する部分、または、一つの谷状の形状を有する部分を、キャリア単位部として把握する。以下では一例として、一つの山状の形状を有する部分がキャリア単位部として把握される。   For example, in FIG. 4, the carrier period of the carrier unit C11 before the period t22 is changed to 1.5 times the carrier period T1, as shown in FIG. Here, the carrier unit portion is a portion of the carrier C1 in units of the carrier cycle, and an increasing slope portion that increases with the passage of time and a reduction that decreases continuously with the passage of time. It refers to a pair with an inclined part. For example, a portion having one mountain shape or a portion having one valley shape is grasped as the carrier unit portion. In the following, as an example, a portion having one mountain shape is grasped as the carrier unit portion.

図5の例示では、キャリア単位部C11のキャリア周期T2は、他のキャリア単位部のキャリア周期T1の1.5倍である。これにより、キャリア単位部C11以降のキャリアC1の位相を、図3,4のキャリアC1から180°ずらすことができる。したがって、キャリアC1は、図5に示すように、期間t22において増大することとなる。   In the illustration of FIG. 5, the carrier period T2 of the carrier unit portion C11 is 1.5 times the carrier cycle T1 of other carrier unit portions. Thereby, the phase of the carrier C1 after the carrier unit C11 can be shifted by 180 ° from the carrier C1 of FIGS. Accordingly, the carrier C1 increases in the period t22 as shown in FIG.

これにより、図3を参照した説明と同様に、期間t21,t22の境界の前後でスイッチング信号Sが活性を維持する。   As a result, the switching signal S remains active before and after the boundary between the periods t21 and t22, as in the description with reference to FIG.

ただし、図5の例示では、キャリア単位部C11のキャリア周期を増大させるために、キャリア単位部C11の振幅を増大させている。この場合、図5に示すように、電圧指令V*をも同じ増大率以上で増大する必要がある。もし、このピーク値の増大に伴って、電圧指令V*とキャリア単位部C11との大小関係が変わると、スイッチング信号Sの活性/非活性の状態が変わるからである。よって図5では、電圧指令V*とキャリア単位部C11の大小関係が変わらないように、キャリア単位部C11と比較される電圧指令V*を、増大後のキャリア単位部C11のピーク値Vc1以上の値に更新しているのである。図5ではキャリア単位部C11のキャリア周期T2がキャリア周期T1の1.5倍となったことに対応して、キャリア単位部C11において電圧指令V*が値1.5Vc1を採る場合が例示されている。   However, in the illustration of FIG. 5, the amplitude of the carrier unit C11 is increased in order to increase the carrier period of the carrier unit C11. In this case, as shown in FIG. 5, it is necessary to increase the voltage command V * at the same increase rate or more. This is because the active / inactive state of the switching signal S changes if the magnitude relationship between the voltage command V * and the carrier unit C11 changes as the peak value increases. Therefore, in FIG. 5, the voltage command V * to be compared with the carrier unit C11 is equal to or higher than the peak value Vc1 of the increased carrier unit C11 so that the magnitude relationship between the voltage command V * and the carrier unit C11 does not change. It is updating to the value. FIG. 5 illustrates a case where the voltage command V * takes the value 1.5Vc1 in the carrier unit C11 in response to the carrier cycle T2 of the carrier unit C11 being 1.5 times the carrier cycle T1. Yes.

以上のように、電圧指令V*が第一値V1を採る期間では、スイッチング信号Sが活性を維持すると共に、期間t21,t22の境界の前後でもスイッチング信号Sが活性を維持する。したがって、スイッチング回数を低減できる。   As described above, during the period in which the voltage command V * takes the first value V1, the switching signal S remains active, and the switching signal S also remains active before and after the boundary between the periods t21 and t22. Therefore, the number of switching times can be reduced.

しかも本実施の形態によれば、スイッチング回数の低減のために、複数種類のキャリアを予め生成する必要がない。複数種類のキャリアを予め生成する態様としては、例えば2つのカウンタ回路を用いて、単調増加する鋸歯状のキャリアと、単調減少する鋸歯状のキャリアとをそれぞれ生成し、各期間において、そのいずれかを適宜に選択する態様が考えられる。しかるに、本実施の形態では、複数のカウンタ回路を必要としないので、キャリア生成部32の構成を簡易にできる。   Moreover, according to the present embodiment, it is not necessary to generate a plurality of types of carriers in advance in order to reduce the number of times of switching. As an aspect of generating a plurality of types of carriers in advance, for example, two counter circuits are used to generate a monotonically increasing sawtooth carrier and a monotonically decreasing sawtooth carrier, and either one of them is generated in each period. A mode in which is appropriately selected is conceivable. However, in this embodiment, since a plurality of counter circuits are not required, the configuration of the carrier generation unit 32 can be simplified.

なお図5の例示では、キャリア単位部C11の振幅を増大させることでキャリア周期を増大させている。これは、例えばカウンタ回路において、加算から減算へと切り替えるときの基準値(カウンタ値についての最大値または経過時間についての基準値)を増大することで、実現できる。   In the illustration of FIG. 5, the carrier period is increased by increasing the amplitude of the carrier unit C11. This can be realized, for example, by increasing a reference value (a maximum value for the counter value or a reference value for the elapsed time) when switching from addition to subtraction in the counter circuit.

もちろん、キャリアC1の変化率(傾斜の程度)を低減することで、キャリア周期を増大させてもよい。しかしながら、キャリアC1の変化率を低減するには、カウンタ回路に入力するクロック信号のクロック周期を長くする必要がある。このようなクロック周期の変更は、分周回路などを用いる必要がある。一方で、基準値の変更は電圧値等を変更すればよいので簡単である。よって、キャリア単位部C11のピーク値を変更する方が、キャリア周期を変更しやすい。   Of course, the carrier period may be increased by reducing the rate of change (degree of inclination) of the carrier C1. However, in order to reduce the rate of change of the carrier C1, it is necessary to lengthen the clock cycle of the clock signal input to the counter circuit. Such a change in the clock cycle requires the use of a frequency divider or the like. On the other hand, changing the reference value is simple because the voltage value or the like may be changed. Therefore, it is easier to change the carrier cycle if the peak value of the carrier unit C11 is changed.

また本実施の形態では、第一値V1はピーク値Vc1と等しいとして説明したが、第一値V1はキャリアC1のピーク値Vc1よりも大きくてもよい。この場合であっても、電圧指令V*が第一値V1を採る期間では、電圧指令V*がキャリアC1以上であるので、この期間においてスイッチング信号Sが活性するからである。同様に、第二値V2はキャリアC1のボトム値Vc2よりも小さくてもよい。   In the present embodiment, the first value V1 is described as being equal to the peak value Vc1, but the first value V1 may be larger than the peak value Vc1 of the carrier C1. Even in this case, since the voltage command V * is equal to or higher than the carrier C1 during the period in which the voltage command V * takes the first value V1, the switching signal S is activated during this period. Similarly, the second value V2 may be smaller than the bottom value Vc2 of the carrier C1.

また本実施の形態では、キャリア生成部32は、予測タイミングt1の後の一部の期間においてキャリア周期を変更する。よって、予測タイミングt1と更新タイミングt2との間には、キャリア周期の変更に十分な時間が必要となる。例えば図5では、一つのキャリア単位部C11のキャリア周期をキャリア周期T1の1.5倍に変更する。よって、予測タイミングt1は、3制御周期(キャリア周期T1の1.5倍)と予測に要する時間との和以上の分、更新タイミングt2よりも前である。予測に要する時間は制御周期よりも短いと仮定すると、予測タイミングt1は更新タイミングt2よりも少なくとも4制御周期前のタイミングである。   Moreover, in this Embodiment, the carrier production | generation part 32 changes a carrier period in the one part period after the prediction timing t1. Therefore, a sufficient time for changing the carrier cycle is required between the prediction timing t1 and the update timing t2. For example, in FIG. 5, the carrier period of one carrier unit C11 is changed to 1.5 times the carrier period T1. Therefore, the prediction timing t1 is before the update timing t2 by an amount equal to or more than the sum of the three control cycles (1.5 times the carrier cycle T1) and the time required for prediction. Assuming that the time required for prediction is shorter than the control cycle, the prediction timing t1 is at least four control cycles before the update timing t2.

以下、制御装置3の具体的な動作の一例について詳述する。キャリア生成部32は、例えば制御周期ごとに、m制御周期後(m≧4)の制御期間(以下、予測制御期間と称す:図3〜5においてはm=4とした)が、電圧指令V*が低下して中間値を採る制御期間(以下、電圧低下制御期間と称す)か否かを予測する(図3、図4では予測制御期間が期間t22である場合が例示され、期間t22が電圧低下制御期間に相当する場合が例示される)。   Hereinafter, an example of a specific operation of the control device 3 will be described in detail. For example, the carrier generation unit 32 has a control period (hereinafter referred to as a prediction control period: m = 4 in FIGS. 3 to 5) after the m control period (m = 4) for each control period. It is predicted whether or not a control period (hereinafter referred to as a voltage drop control period) in which * decreases and takes an intermediate value (in FIG. 3 and FIG. 4, the case where the predicted control period is the period t22 is illustrated, and the period t22 is A case corresponding to a voltage drop control period is exemplified).

この予測は例えば電圧指令V**の位相(以下、電圧位相指令と呼ぶ)δ*(0°≦δ*<360°)に基づいて行なうことができる。図2を参照して、矩形波の電圧指令V**の立ち上がり時点での電圧位相指令δ*を例えば210°とし、電圧指令V**の立ち下がり時点での電圧位相指令δ*を例えば30°と設定する。このとき、電圧位相指令δ*が30°となる時点を含む期間t14において、電圧指令V*が中間値を採る。よって、電圧位相指令δ*が30°となる時点を含む期間t14が、図3〜5の期間t22に相当する。したがって、キャリア生成部32は、予測制御期間において電圧位相指令δ*が30°となる時点を含むか否かを判別することで、予測制御期間が電圧低下制御期間に相当するか否かを予測できる。   This prediction can be made based on, for example, the phase of voltage command V ** (hereinafter referred to as voltage phase command) δ * (0 ° ≦ δ * <360 °). Referring to FIG. 2, the voltage phase command δ * at the rising time of the rectangular wave voltage command V ** is, for example, 210 °, and the voltage phase command δ * at the falling time of the voltage command V ** is, for example, 30. Set to °. At this time, the voltage command V * takes an intermediate value in a period t14 including a time point when the voltage phase command δ * becomes 30 °. Therefore, the period t14 including the time point when the voltage phase command δ * becomes 30 ° corresponds to the period t22 in FIGS. Therefore, the carrier generation unit 32 predicts whether or not the prediction control period corresponds to the voltage drop control period by determining whether or not the time point when the voltage phase command δ * is 30 ° is included in the prediction control period. it can.

そこで、キャリア生成部32が現在の電圧指令V**の位相δ*を入力する。そして、予測制御期間での電圧位相指令δ[n+m]*を算出する。例えば電圧位相指令δ*としては、各制御期間の中央時点に対応する電圧位相を採用する。予測タイミングt1を始期とする期間における電圧位相指令δ[n]*(図3〜5)は、電圧指令演算部311が電圧指令V**を生成する際に生成されている。電圧位相指令δ[n+k]*(k=1,2,3…)は、電圧位相指令δ[n]*に対して、k制御周期分の位相(=k・Δδ)を加算することで求めることができる。1制御周期ttは予め決められた時間であるので、1制御周期分の位相Δδは、電圧指令V**の周期TTを得ることで、求めることができる(Δδ=360・tt/TT)。この電圧指令V**の周期は例えば1周期前の電圧指令V**の周期を計時し、これを採用すればよい。なお、位相Δδは、例えば直前の2制御周期の電圧位相指令δ[n−2],δ[n−1]の差分を採用してもよく、あるいは、負荷2が同期電動機である場合には、電動機の回転速度に基づいて公知のように算出しても良い。   Therefore, the carrier generator 32 inputs the phase δ * of the current voltage command V **. Then, the voltage phase command δ [n + m] * in the prediction control period is calculated. For example, as the voltage phase command δ *, a voltage phase corresponding to the central time point of each control period is employed. The voltage phase command δ [n] * (FIGS. 3 to 5) in the period starting from the predicted timing t1 is generated when the voltage command calculation unit 311 generates the voltage command V **. The voltage phase command δ [n + k] * (k = 1, 2, 3...) Is obtained by adding the phase (= k · Δδ) for k control cycles to the voltage phase command δ [n] *. be able to. Since one control cycle tt is a predetermined time, the phase Δδ for one control cycle can be obtained by obtaining the cycle TT of the voltage command V ** (Δδ = 360 · tt / TT). For example, the period of the voltage command V ** may be measured by measuring the period of the voltage command V ** one cycle before. As the phase Δδ, for example, the difference between the voltage phase commands δ [n−2] and δ [n−1] in the immediately preceding two control cycles may be adopted, or when the load 2 is a synchronous motor. The calculation may be performed in a known manner based on the rotation speed of the electric motor.

そして、電圧位相指令δ[n+m]*が以下の式(1)を満足するときに、予測制御期間が電圧低下制御期間に相当する、と予測する。つまり、式(1)を満足する場合には、電圧位相指令δ[n+m]*が30°となる時点が、予測制御期間に含まれるので、当該予測制御期間が電圧低下制御期間に相当する、と予測するのである。   When the voltage phase command δ [n + m] * satisfies the following expression (1), it is predicted that the predicted control period corresponds to the voltage drop control period. That is, when the expression (1) is satisfied, the time point when the voltage phase command δ [n + m] * is 30 ° is included in the prediction control period, so the prediction control period corresponds to the voltage reduction control period. It is predicted.

30°−Δδ<δ[n+m]*<30°+Δδ ・・・(1)   30 ° −Δδ <δ [n + m] * <30 ° + Δδ (1)

予測制御期間が電圧低下制御期間に相当すると予測したときには、キャリア生成部32は、予測制御期間におけるキャリアC1の増大/低減の別を推定する。偶数分の制御周期後の制御期間におけるキャリアC1の増大/低減の別は、現在の制御期間(予測タイミングt1を始期として有する制御期間)におけるキャリアC1の増大/低減の別と同じであり、奇数分の制御周期後の制御期間におけるキャリアC1の増大/低減の別は、現在の制御期間におけるキャリアC1の増大/低減の別と反対である。したがって、予測制御期間におけるキャリアC1の増大/低減の別は、現在の制御期間におけるキャリアC1の増大/低減の別と、mの偶奇の別に基づいて予測できる。   When it is predicted that the prediction control period corresponds to the voltage drop control period, the carrier generation unit 32 estimates the increase / decrease of the carrier C1 in the prediction control period. The increase / decrease of the carrier C1 in the control period after the even number of control cycles is the same as the increase / decrease of the carrier C1 in the current control period (the control period having the prediction timing t1 as a start), and the odd number The difference between the increase / decrease of the carrier C1 in the control period after the minute control cycle is opposite to the increase / decrease in the carrier C1 in the current control period. Therefore, the increase / decrease of the carrier C1 in the prediction control period can be predicted based on the increase / decrease of the carrier C1 in the current control period and the even / oddness of m.

そして、電圧低下制御期間(図3〜図5では期間t22として図示)においてキャリアC1が増大すると予測されるときには、図3に示すように、キャリア周期T1を維持してキャリアC1を生成する。一方で、電圧低下制御期間においてキャリアC1が低減すると予測されるときには、キャリア生成部32は、キャリア単位部C11のキャリア周期をキャリア周期T1の1.5倍として、キャリアC1を生成する。またキャリア生成部32は、キャリア単位部C11よりも後には、再びキャリア周期をキャリア周期T1に戻す。これにより、図5に示すように、期間t22においてキャリアC1を増大させることができる。   When the carrier C1 is predicted to increase in the voltage drop control period (shown as the period t22 in FIGS. 3 to 5), the carrier C1 is generated while maintaining the carrier period T1, as shown in FIG. On the other hand, when it is predicted that the carrier C1 is reduced in the voltage drop control period, the carrier generation unit 32 generates the carrier C1 by setting the carrier period of the carrier unit C11 to 1.5 times the carrier period T1. Moreover, the carrier generation part 32 returns a carrier period to the carrier period T1 again after the carrier unit part C11. Thereby, as shown in FIG. 5, the carrier C1 can be increased in the period t22.

なおここでは、キャリア周期T1が制御周期の2倍として説明した。しかしながら、更新タイミングt2の前後においてスイッチング信号の状態を維持するために、制御周期がキャリア周期T1の2倍である必要はない。要するに、(i)更新タイミングt2の後、最初にキャリアC1が中間値を採る時点において、キャリアC1の変化率が負であることを、予測タイミングt1で予測したときに、(ii)更新タイミングt2の後、最初にキャリアC1が中間値を採る時点において、キャリアC1の変化率が正となるように、予測タイミングt1の後の一部の期間において、キャリア周期を変更し、(iii)キャリア周期が変更された期間において、電圧指令V*とキャリアC1との大小関係を維持するように電圧指令V*を決定すればよいのである。   Here, the carrier cycle T1 is described as being twice the control cycle. However, in order to maintain the state of the switching signal before and after the update timing t2, the control cycle does not have to be twice the carrier cycle T1. In short, when (i) when the carrier C1 takes an intermediate value for the first time after the update timing t2, it is predicted at the prediction timing t1 that the rate of change of the carrier C1 is negative. (Ii) the update timing t2 After that, when the carrier C1 first takes the intermediate value, the carrier period is changed in a part of the period after the prediction timing t1 so that the rate of change of the carrier C1 becomes positive, and (iii) the carrier period The voltage command V * may be determined so as to maintain the magnitude relationship between the voltage command V * and the carrier C1 during the period when is changed.

<2−1−2.電圧指令V*が立ち上がるときのキャリアの生成>
図6〜図8は、電圧指令V*とキャリアC1とスイッチング信号Sとの一例を示している。図6を参照して、電圧指令V*が第二値V2を採る期間では、電圧指令V*がキャリアC1以下であるので、スイッチング信号Sが非活性する。よってこの期間では、上側スイッチング素子が非導通する。
<2-1-2. Carrier generation when voltage command V * rises>
6 to 8 show examples of the voltage command V *, the carrier C1, and the switching signal S. FIG. Referring to FIG. 6, in a period in which voltage command V * takes second value V2, voltage command V * is equal to or lower than carrier C1, and therefore switching signal S is deactivated. Therefore, in this period, the upper switching element is non-conductive.

図6の例示では、電圧指令V*が第二値V2を採る期間t31の次の期間t32において、電圧指令V*が中間値を採っている。また、この期間t32では、キャリアC1は時間の経過と共に単調に低減している。よってこのとき、電圧指令V*が第二値V2から中間値へと更新する更新タイミングt4の後、最初にキャリアC1が中間値を採る時点において、キャリアC1の変化率が負である。ここでは、電圧指令V*が増大して中間値を採る期間t32にわたって、キャリアC1の時間に対する変化率が負である。   In the example of FIG. 6, the voltage command V * takes an intermediate value in a period t32 following the period t31 in which the voltage command V * takes the second value V2. Further, in this period t32, the carrier C1 monotonously decreases with time. Therefore, at this time, after the update timing t4 when the voltage command V * is updated from the second value V2 to the intermediate value, the rate of change of the carrier C1 is negative when the carrier C1 first takes the intermediate value. Here, the rate of change with respect to time of the carrier C1 is negative over a period t32 in which the voltage command V * increases and takes an intermediate value.

この場合、期間t32の初期(更新タイミングt4の直後、以下、同様)では、電圧指令V*がキャリアC1よりも小さい。したがって、期間t31,t32の境界の前後(更新タイミングt4の前後、以下、同様)において、電圧指令V*はキャリアC1以下であり続ける。よって、スイッチング信号Sは期間t31,t32の境界の前後で非活性を維持する。したがって、上側スイッチング素子は期間t31,t32の境界の前後で非導通を維持する。そして、キャリアC1が電圧指令V*(中間値)と一致する時点以降では、スイッチング信号Sは活性となる。これにより、上側スイッチング素子が非導通から導通へと切り替わる。   In this case, at the beginning of the period t32 (immediately after the update timing t4, the same applies hereinafter), the voltage command V * is smaller than the carrier C1. Therefore, the voltage command V * continues to be equal to or lower than the carrier C1 before and after the boundary between the periods t31 and t32 (before and after the update timing t4, hereinafter the same). Therefore, the switching signal S remains inactive before and after the boundary between the periods t31 and t32. Therefore, the upper switching element maintains non-conduction before and after the boundary between the periods t31 and t32. Then, after the time point when the carrier C1 coincides with the voltage command V * (intermediate value), the switching signal S becomes active. As a result, the upper switching element is switched from non-conduction to conduction.

図7の例示でも、電圧指令V*が第二値V2を採る期間t31の次の期間t32において、電圧指令V*は中間値を採っている。しかるに図7の例示では、期間t32においてキャリアC1が時間の経過と共に単調に増大する。言い換えれば、更新タイミングt4の後、最初にキャリアC1が中間値を採る時点においてキャリアC1の変化率が正となる。ここでは、電圧指令V*が増大して中間値を採る期間t32にわたって、キャリアC1の時間に対する変化率が正である。   In the example of FIG. 7 as well, the voltage command V * takes an intermediate value in the period t32 following the period t31 in which the voltage command V * takes the second value V2. However, in the illustration of FIG. 7, the carrier C1 monotonously increases with time in the period t32. In other words, after the update timing t4, the rate of change of the carrier C1 becomes positive when the carrier C1 first takes an intermediate value. Here, the rate of change of the carrier C1 with respect to time is positive over a period t32 in which the voltage command V * increases and takes an intermediate value.

この場合、期間t32の初期において、電圧指令V*はキャリアC1よりも大きい。したがって、期間t32の初期においてスイッチング信号Sが活性となる。よって、期間t31,t32の境界の前後で、上側スイッチング素子は非導通から導通へと切り替わる。また期間t32のうち、キャリアC1が電圧指令V*(中間値)と一致する時点以降では、スイッチング信号Sは非活性となる。よって、上側スイッチング素子は再び非導通へと切り替わる。期間t32の終期において電圧指令V*は第一値V1へと立ち上がるので、期間t32よりも後においてスイッチング信号Sは活性となる。よって、上側スイッチング素子が再び導通へと切り替わる。   In this case, the voltage command V * is larger than the carrier C1 at the beginning of the period t32. Accordingly, the switching signal S becomes active at the beginning of the period t32. Therefore, the upper switching element is switched from non-conduction to conduction before and after the boundary between the periods t31 and t32. In addition, the switching signal S becomes inactive after the time point when the carrier C1 coincides with the voltage command V * (intermediate value) during the period t32. Therefore, the upper switching element switches to non-conduction again. Since the voltage command V * rises to the first value V1 at the end of the period t32, the switching signal S becomes active after the period t32. Therefore, the upper switching element is switched to conduction again.

以上のように図6の例示では、上側スイッチング素子のスイッチ状態は1回切り替わるのに対して、図7の例示では、上側スイッチング素子のスイッチ状態は3回切り替わる。   As described above, in the illustration of FIG. 6, the switch state of the upper switching element is switched once, whereas in the illustration of FIG. 7, the switch state of the upper switching element is switched three times.

そこでキャリア生成部32は、電圧指令V*が増大する更新タイミングt4の後、最初にキャリアC1が中間値を採る時点における変化率の極性を、更新タイミングt4よりも前の予測タイミングt3において予測する。言い換えれば、期間t32におけるキャリアC1の増大/低減の別を、予測タイミングt3において予測する。   Therefore, after the update timing t4 when the voltage command V * increases, the carrier generation unit 32 predicts the polarity of the rate of change at the time when the carrier C1 first takes an intermediate value at the prediction timing t3 before the update timing t4. . In other words, the increase / decrease of the carrier C1 in the period t32 is predicted at the prediction timing t3.

そして、当該時点における変化率が正であると予測したときに、図8に示すように、例えば、予測タイミングt3の後の一のキャリア周期を変更することで、当該時点における変化率が負となるように、キャリアC1を生成する。例えば図7において期間t32の直前のキャリア単位部C21のキャリア周期を、図8に示すように、キャリア周期T1の1.5倍に変更する。図8の例示でも、図5のキャリア単位部C11と同様に、キャリア単位部C21の振幅(例えばピーク値)を増大させることで、キャリア単位部C21のキャリア周期を増大させている。   Then, when it is predicted that the change rate at the time point is positive, as shown in FIG. 8, for example, by changing one carrier cycle after the prediction timing t3, the change rate at the time point becomes negative. The carrier C1 is generated as follows. For example, in FIG. 7, the carrier cycle of the carrier unit C21 immediately before the period t32 is changed to 1.5 times the carrier cycle T1, as shown in FIG. In the example of FIG. 8 as well, the carrier period of the carrier unit portion C21 is increased by increasing the amplitude (for example, peak value) of the carrier unit portion C21, similarly to the carrier unit portion C11 of FIG.

図7において、キャリア単位部C21は期間t31において低減し、期間t32において増大するところ、キャリア周期が1.5倍に変更されることにより、図8に示すように、キャリア単位部C21は期間t32に渡って低減することになる。これにより、期間t32の始期において電圧指令V*がキャリアC1を下回る。よって期間t32の始期においてスイッチング信号Sは非活性を維持し、期間t31,t32の境界の前後において上側スイッチング素子が非導通を維持する。   In FIG. 7, the carrier unit portion C21 decreases in the period t31 and increases in the period t32. However, as shown in FIG. Will be reduced over time. As a result, the voltage command V * falls below the carrier C1 at the beginning of the period t32. Therefore, the switching signal S remains inactive at the beginning of the period t32, and the upper switching element maintains non-conduction before and after the boundary between the periods t31 and t32.

これにより、スイッチング回数を低減したスイッチング信号を生成できる。しかも、複数種類のキャリアを生成する場合に比して、キャリア生成部32の構成を簡易にできる。   Thereby, the switching signal which reduced the frequency | count of switching can be produced | generated. Moreover, the configuration of the carrier generation unit 32 can be simplified as compared with the case where a plurality of types of carriers are generated.

なお図7,8の例示では、期間t32の直前のキャリア単位部C21のキャリア周期を増大している。よって、予測タイミングt3は、2制御周期(キャリア単位部C21)と予測に要する時間との和以上の分、更新タイミングt4よりも前であればよい。図7の例示では、予測タイミングt3は、更新タイミングt4よりも3制御周期前のタイミングである。   7 and 8, the carrier period of the carrier unit C21 immediately before the period t32 is increased. Therefore, the prediction timing t3 may be before the update timing t4 by an amount equal to or greater than the sum of the two control periods (carrier unit part C21) and the time required for prediction. In the illustration of FIG. 7, the prediction timing t3 is a timing three control cycles before the update timing t4.

以下、制御装置3の具体的な動作の一例について詳述する。まずキャリア生成部32は、制御周期ごとに、n1(n1≧3)制御周期後の予測制御期間が、電圧指令V*が増大して中間値を採る期間(以下、電圧増大制御期間と称す)に相当するか否かを予測する。図6〜8は、予測制御期間および電圧増大制御期間が期間t32に相当する場合を例示する。この予測は、n1制御周期後の予測制御期間が、電圧低下制御期間に相当するか否かの予測と同様であるので、繰り返しの説明を避ける。   Hereinafter, an example of a specific operation of the control device 3 will be described in detail. First, the carrier generation unit 32 is a period in which the prediction control period after the n1 (n1 ≧ 3) control period takes an intermediate value by increasing the voltage command V * for each control period (hereinafter referred to as a voltage increase control period). It is predicted whether it corresponds to. 6 to 8 illustrate a case where the prediction control period and the voltage increase control period correspond to the period t32. Since this prediction is the same as the prediction of whether or not the prediction control period after the n1 control cycle corresponds to the voltage drop control period, repeated description is avoided.

n1制御周期後の予測制御期間が電圧増大制御期間に相当すると予測されるときには、n制御周期後の予測制御期間におけるキャリアC1の増大/低減の別を予測する。n1制御周期後の予測制御期間におけるキャリアC1の増大/低減の別は、現在の制御期間におけるキャリアC1の増大/低減の別と、n1の偶奇に基づいて予測できる。   When it is predicted that the predicted control period after the n1 control cycle corresponds to the voltage increase control period, the increase / decrease of the carrier C1 in the predicted control period after the n control cycle is predicted. The increase / decrease of the carrier C1 in the prediction control period after the n1 control cycle can be predicted based on the increase / decrease of the carrier C1 in the current control period and the even / oddness of n1.

そして、電圧増大制御期間においてキャリアC1が低減すると予測したときには、図6に示すように、キャリア周期T1を維持してキャリアC1を生成する。一方で、電圧増大制御期間においてキャリアC1が増大すると予測したときには、キャリア生成部32は、予測タイミングt3の後のキャリア単位部C21のキャリア周期をキャリア周期T1の1.5倍に変更して、キャリアC1を生成する。これにより、図8に示すように、電圧増大制御期間においてキャリアC1を低減させることができる。   When it is predicted that the carrier C1 will decrease in the voltage increase control period, the carrier C1 is generated while maintaining the carrier cycle T1, as shown in FIG. On the other hand, when it is predicted that the carrier C1 will increase in the voltage increase control period, the carrier generation unit 32 changes the carrier cycle of the carrier unit C21 after the prediction timing t3 to 1.5 times the carrier cycle T1, Carrier C1 is generated. Thereby, as shown in FIG. 8, the carrier C1 can be reduced in the voltage increase control period.

これにより、スイッチング回数を低減できる。なお本実施の形態では、要するに、(i)更新タイミングt4の後、最初にキャリアC1が中間値を採る時点において、キャリアC1の変化率が正であることを、予測タイミングt3で予測したときに、(ii)更新タイミングt4の後、最初にキャリアC1が中間値を採る時点において、キャリアC1の変化率が負となるように、予測タイミングt3の後の一部の期間において、キャリア周期を変更し、(iii)キャリア周期が変更された期間において、電圧指令V*とキャリアC1との大小関係を維持するように電圧指令V*を決定すればよいのである。   Thereby, the frequency | count of switching can be reduced. In this embodiment, in short, (i) after the update timing t4, when the carrier C1 takes an intermediate value for the first time, it is predicted at the prediction timing t3 that the rate of change of the carrier C1 is positive. (Ii) After the update timing t4, the carrier cycle is changed in a part of the period after the prediction timing t3 so that the rate of change of the carrier C1 becomes negative at the time when the carrier C1 first takes an intermediate value. (Iii) The voltage command V * may be determined so as to maintain the magnitude relation between the voltage command V * and the carrier C1 during the period in which the carrier cycle is changed.

<2−2.予測タイミング>
上述の例では、期間t22におけるキャリアC1を決定するために、少なくとも4制御周期先の期間を予測し、また期間t32におけるキャリアC1を決定するために、少なくとも3制御周期先の期間を予測している。よって、常に少なくとも4制御周期先の期間が期間t22に相当するか否か、および、期間t32に相当するか否かを予測することで、期間t22,t32の両方に対応してキャリアC1を生成することができる。
<2-2. Prediction timing>
In the above example, to determine the carrier C1 in the period t22, the period of at least 4 control periods ahead is predicted, and in order to determine the carrier C1 in the period t32, the period of at least 3 control periods ahead is predicted. Yes. Therefore, the carrier C1 is generated corresponding to both the periods t22 and t32 by always predicting whether or not the period ahead of at least four control cycles corresponds to the period t22 and whether it corresponds to the period t32. can do.

<2−3.キャリア単位部の振幅の変更>
<2−3−1.キャリア単位部のボトム値の変更>
上述した例では、キャリア単位部のピーク値を増大することで、キャリア単位部の振幅を増大させ、ひいてはキャリア周期を増大させていた。しかるに、キャリア単位部のボトム値を低減させることで、キャリア単位部の振幅を増大させて、キャリア周期を増大させてもよい。この場合、キャリア単位部は谷状の形状を有する。
<2-3. Change of carrier unit amplitude>
<2-3-1. Changing the bottom value of the carrier unit>
In the example described above, by increasing the peak value of the carrier unit portion, the amplitude of the carrier unit portion is increased, and thus the carrier cycle is increased. However, the carrier period may be increased by reducing the bottom value of the carrier unit part to increase the amplitude of the carrier unit part. In this case, the carrier unit has a valley shape.

<2−3−2.キャリア単位部の振幅の低減>
上述した例では、キャリア単位部のキャリア周期を増大させている。しかるに、キャリア単位部の周期を低減させてもよい。
<2-3-2. Reduction of carrier unit amplitude>
In the example described above, the carrier period of the carrier unit portion is increased. However, the period of the carrier unit may be reduced.

例えば図4に示す予測タイミングt1において、期間t22におけるキャリアC1の変化率が負であることを予測したときに、キャリア生成部32は、予測タイミングt1の後の一部の期間におけるキャリア周期を、例えば図9に示すように低減させてもよい。より詳細には、図4におけるキャリア単位部C12(期間t21,t22の一組におけるキャリア単位部)のキャリア周期を、図9に示すようにキャリア周期T1の2分の1に変更する。これにより、期間t22においてキャリアC1を増大させることができる。   For example, when predicting that the rate of change of the carrier C1 in the period t22 is negative at the prediction timing t1 illustrated in FIG. 4, the carrier generation unit 32 determines the carrier period in a part of the period after the prediction timing t1 as follows: For example, it may be reduced as shown in FIG. More specifically, the carrier period of the carrier unit part C12 (carrier unit part of a set of periods t21 and t22) in FIG. 4 is changed to one half of the carrier period T1 as shown in FIG. Thereby, the carrier C1 can be increased in the period t22.

しかもこの場合、予測タイミングt1をより更新タイミングt2に近づけても、キャリア周期の変更を間に合わせることができる。より詳細には、図4,9において、更新タイミングt2よりも2制御周期前の予測タイミングt1’を採用できる。   Moreover, in this case, the carrier cycle can be changed in time even if the prediction timing t1 is closer to the update timing t2. More specifically, in FIGS. 4 and 9, a prediction timing t1 'that is two control cycles before the update timing t2 can be employed.

予測タイミングを更新タイミングへと近づけることは、次で説明するように好ましい。電圧指令V*の周期は、負荷2の回転速度を変えるべく、変更される場合がある。そしてもし、予測タイミングと更新タイミングとの間のタイミングで、電圧指令V*の立ち上がり(または立ち下がりタイミング)が早まると、キャリア周期の変更が期間t22或いは期間t32までに間に合わない場合がある。例えば図9において、電圧指令V*の立ち下がりが早まって期間t21において電圧指令V*が中間値を採ることになれば、適切にキャリアC1を生成できない。よって、このような事態を回避すべく、予測タイミングと更新タイミングとの間の時間は短いほうが望ましいのである。   It is preferable to bring the prediction timing closer to the update timing as described below. The period of the voltage command V * may be changed to change the rotation speed of the load 2. If the rise (or fall timing) of the voltage command V * is advanced at a timing between the prediction timing and the update timing, the carrier cycle may not be changed by the period t22 or the period t32. For example, in FIG. 9, if the fall of the voltage command V * is accelerated and the voltage command V * takes an intermediate value in the period t21, the carrier C1 cannot be generated appropriately. Therefore, in order to avoid such a situation, it is desirable that the time between the prediction timing and the update timing is short.

したがって、予測タイミングを更新タイミングに近づけるという点では、キャリア周期を増大させるよりも、低減させることが望ましい。   Therefore, in terms of bringing the prediction timing closer to the update timing, it is desirable to reduce the carrier period rather than increasing it.

また本実施の形態では、制御周期がキャリア周期T1の半周期であり、キャリアC1がピーク値またはボトム値を採る時点が、制御周期同士の境界である。キャリア単位部C12のキャリア周期を、キャリア周期T1の2分の1に変更した場合には、キャリア周期T1を1.5倍に変更する場合(図8)とは異なって、制御周期の境界は、キャリアC1がピーク値またはボトム値を採る時点を維持する。より詳細には、図8を参照して、キャリア単位部C21に対応する期間において、制御周期同士の境界が、キャリア単位部C12のピークでもボトムでもない値に対応している。一方で、図9を参照して、キャリア単位部C12に対応する期間において、制御周期同士の境界が、キャリア単位部C12のボトム値に対応している。   In the present embodiment, the control cycle is a half cycle of the carrier cycle T1, and the point in time when the carrier C1 takes the peak value or the bottom value is the boundary between the control cycles. When the carrier period of the carrier unit part C12 is changed to one half of the carrier period T1, the boundary of the control period is different from the case where the carrier period T1 is changed to 1.5 times (FIG. 8). The time point at which the carrier C1 takes the peak value or the bottom value is maintained. More specifically, referring to FIG. 8, in the period corresponding to carrier unit C21, the boundary between the control periods corresponds to a value that is neither the peak nor the bottom of carrier unit C12. On the other hand, referring to FIG. 9, in the period corresponding to carrier unit C12, the boundary between the control periods corresponds to the bottom value of carrier unit C12.

さて、制御周期同士の境界が、キャリアC1がピーク値またはボトム値を採る時点と一致することを前提として、制御周期ごとの電圧指令V*を演算する電圧指令生成部31が公知である。上述のように、キャリア周期T1を2分の1に変更する場合には、制御周期同士の境界が、キャリアC1がピーク値またはボトム値を採る時点に一致するので、このような公知の電圧指令生成部31をそのまま使用することができる。これは、演算負荷の低減に繋がる。   A voltage command generation unit 31 that calculates a voltage command V * for each control cycle is known on the assumption that the boundary between control cycles coincides with the time when the carrier C1 takes a peak value or a bottom value. As described above, when the carrier cycle T1 is changed to ½, the boundary between the control cycles coincides with the time point when the carrier C1 takes the peak value or the bottom value. The generation unit 31 can be used as it is. This leads to a reduction in calculation load.

また制御指令V**の演算のために、負荷2の諸量(例えば負荷2を流れる電流)を検出(サンプリング)する場合において、制御周期(サンプリング周期)が一定であることは、制御の安定性向上に資する。   In addition, when detecting (sampling) various amounts of the load 2 (for example, current flowing through the load 2) for the calculation of the control command V **, the control cycle (sampling cycle) is constant. Contributes to improvement of performance.

<2−4.キャリア周期の変更対象>
上述の例では、一つのキャリア単位部のみのキャリア周期を変更した。しかるに、必ずしも、一つのキャリア単位部のキャリア周期を変更する必要はなく、複数のキャリア単位部のキャリア周期を変更してもよい。
<2-4. Changes in carrier cycle>
In the above example, the carrier period of only one carrier unit is changed. However, it is not always necessary to change the carrier period of one carrier unit, and the carrier periods of a plurality of carrier units may be changed.

例えば図10に示すように、連続する2つのキャリア単位部C11,C13のキャリア周期を、それぞれキャリア周期T1の1.25倍に変更して、キャリアC1を生成しても良い。これによっても、キャリア単位部C11,C13の後のキャリアC1の位相を180°ずらすことができる。よって期間t22においてキャリアC1が増大する。   For example, as shown in FIG. 10, the carrier cycle of the two consecutive carrier unit parts C11 and C13 may be changed to 1.25 times the carrier cycle T1 to generate the carrier C1. This also makes it possible to shift the phase of the carrier C1 after the carrier unit parts C11 and C13 by 180 °. Therefore, the carrier C1 increases in the period t22.

より一般的に説明すると、N個のキャリア単位部のキャリア周期をそれぞれキャリア周期T1の(N+0.5)/N倍に変更すればよい。ただし、この場合、少なくとも(2・N+2)制御周期先の期間が期間t22(或いは期間t32)に相当するか否か、および、キャリアC1の増大/低減の別を予測する必要がある。図10の例示では、更新タイミングt2よりも6(=2・2+2)制御周期前である。   More generally, the carrier period of the N carrier units may be changed to (N + 0.5) / N times the carrier period T1. In this case, however, it is necessary to predict whether or not at least the (2 · N + 2) control period ahead corresponds to the period t22 (or the period t32) and whether the carrier C1 is increased or decreased. In the illustration of FIG. 10, it is 6 (= 2 · 2 + 2) control cycle before the update timing t2.

また図10に示すように、N個のキャリア単位部のピーク値を増大させる場合、電圧指令生成部31は、N個のキャリア単位部に相当する電圧指令V*が、キャリア単位部の増大後のピーク値以上となるように決定する。   Also, as shown in FIG. 10, when increasing the peak value of N carrier unit parts, the voltage command generation unit 31 determines that the voltage command V * corresponding to the N carrier unit parts is increased after the increase of the carrier unit parts. It is determined to be equal to or higher than the peak value.

さて、キャリア周期の変更対象となるキャリア単位部の個数を増大させると、上述のように、予測タイミングを早める必要がある。よって、予測タイミングを更新タイミングに近づけるという点では、キャリア周期の変更対象は一つのみのキャリア単位部であることが望ましい。   Now, when the number of carrier unit parts for which the carrier period is to be changed is increased, it is necessary to advance the prediction timing as described above. Therefore, in terms of bringing the prediction timing closer to the update timing, it is desirable that the carrier cycle change target is only one carrier unit.

<3.演算周期>
上述の例では、制御周期ごとに予測を行っているものの、これに限らない。例えば制御周期の2倍(以下、演算周期と呼ぶ)ごとに、予測を行なってもよい。一例について説明する。
<3. Calculation cycle>
In the above example, although prediction is performed for each control cycle, the present invention is not limited to this. For example, the prediction may be performed every twice the control cycle (hereinafter referred to as the calculation cycle). An example will be described.

このとき電圧位相指令δ*は、図11に例示するように、演算周期ごとの期間の中央の時点における電圧位相が採用される。また図11では、演算周期ごとの期間において、キャリアC1が山状の形状を有する。そして図11に示すように、電圧位相が30°になる時点がある演算期間(演算周期ごとの期間)の前半部分に含まれるときには、更新タイミングt2の後、最初にキャリアC1が中間値を採る時点におけるキャリアC1の変化率が正になる。よってスイッチング回数は少ない。   At this time, as the voltage phase command δ *, as illustrated in FIG. 11, the voltage phase at the center of the period for each calculation cycle is adopted. Further, in FIG. 11, the carrier C1 has a mountain shape in the period for each calculation cycle. As shown in FIG. 11, when included in the first half of the calculation period (period for each calculation period) at which the voltage phase reaches 30 °, the carrier C1 takes the intermediate value first after the update timing t2. The rate of change of the carrier C1 at the time becomes positive. Therefore, the switching frequency is small.

他方、図12に示すように、電圧位相が30°になる時点が当該演算期間の後半部分に含まれるときには、更新タイミングt2の後、最初にキャリアC1が中間値を採る時点におけるキャリアC1の変化率が負になる。   On the other hand, as shown in FIG. 12, when the time point when the voltage phase becomes 30 ° is included in the latter half of the calculation period, the change of the carrier C1 at the time when the carrier C1 first takes the intermediate value after the update timing t2. The rate becomes negative.

そこで、更新タイミングt2の後、最初にキャリアC1が中間値を採る時点におけるキャリアC1の変化率の極性を予測すべく、電圧位相が30°となる時点が、演算期間の前半部分に含まれるのか、後半部分に含まれるのかを予測する。この予測は、演算期間ごとの電圧位相指令δ*に基づいて行なうことができる。ここでは、2演算周期先の演算期間における電圧位相指令δ[n+2]*を用いる。より詳細に、1演算周期分の位相Δδ1を導入すると、電圧位相指令δ[n+2]*が30°よりも大きく、(30°+Δδ1/2)よりも小さいときに、電圧位相が30°となる時点が2演算周期先の演算期間の前半部分に含まれると予測でき、電圧位相指令δ[n+2]*が(30°−Δδ1/2)よりも大きく、30°よりも小さいときに、電圧位相が30°になる時点が2演算周期先の演算期間の後半部分に含まれると予測できる。   Therefore, after the update timing t2, is the first half of the calculation period included when the voltage phase becomes 30 ° in order to predict the polarity of the rate of change of the carrier C1 when the carrier C1 first takes an intermediate value? , Predict whether it will be included in the second half. This prediction can be performed based on the voltage phase command δ * for each calculation period. Here, the voltage phase command δ [n + 2] * in the calculation period two calculation cycles ahead is used. More specifically, when the phase Δδ1 for one calculation cycle is introduced, the voltage phase becomes 30 ° when the voltage phase command δ [n + 2] * is larger than 30 ° and smaller than (30 ° + Δδ1 / 2). When the time point can be predicted to be included in the first half of the calculation period two calculation cycles ahead, and the voltage phase command δ [n + 2] * is greater than (30 ° −Δδ1 / 2) and smaller than 30 °, the voltage phase Can be predicted to be included in the latter half of the calculation period two calculation cycles ahead.

そして、電圧位相指令δ[n+2]*が(30°−Δδ1/2)よりも大きく、30°よりも小さいときに、図13に示すように、キャリア生成部32は、例えばキャリア単位部C11のキャリア周期を1.5倍に変更する。   Then, when the voltage phase command δ [n + 2] * is larger than (30 ° −Δδ1 / 2) and smaller than 30 °, as shown in FIG. 13, the carrier generating unit 32, for example, of the carrier unit C11 Change the carrier period to 1.5 times.

<4.電圧指令V*の具体的な生成方法の一例>
ここでは、参考として、電圧指令V*の中間値Vmidの具体的な算出方法について述べる。例えば電圧指令V**は矩形波であって、図2に示すように電圧位相30°で立ち下がり、電圧位相210°で立ち上がる。図14は電圧指令V*と電圧指令V**との一例を拡大して示している。ここでは、電圧指令補正部312は、制御周期ごとに電圧指令V**の補正を行なって電圧指令V*を算出する。図14では、電圧指令V**が立ち下がる部分の近傍が示されている。
<4. Example of specific generation method of voltage command V *>
Here, as a reference, a specific method for calculating the intermediate value Vmid of the voltage command V * will be described. For example, the voltage command V ** is a rectangular wave and falls at a voltage phase of 30 ° and rises at a voltage phase of 210 ° as shown in FIG. FIG. 14 shows an enlarged example of the voltage command V * and the voltage command V **. Here, the voltage command correction unit 312 corrects the voltage command V ** for each control cycle to calculate the voltage command V *. FIG. 14 shows the vicinity of the portion where the voltage command V ** falls.

図14では、制御周期ごとの期間のうち一つの期間Tにおいて、電圧位相が30°となる時点が含まれている。また図14では、期間Tの中央の時点と、電圧位相が30°となる時点との間の期間が期間Tv1で示されている。   In FIG. 14, the time point at which the voltage phase becomes 30 ° is included in one period T among the periods for each control cycle. In FIG. 14, a period between the central time point of the period T and the time point when the voltage phase becomes 30 ° is indicated by a period Tv1.

電圧指令補正部312は、電圧指令V**の振幅(V10-V20)と、中間値Vmidおよび最小値V20の差(Vmid-V20)との比が、期間Tと、電圧指令V**が最大値V10を採る期間(図11では(T/2+Tv1))との比が互いに等しくなるように、中間値Vmidを算出する。よって中間値Vmidは以下の式で表される。   The voltage command correction unit 312 determines that the ratio of the amplitude (V10−V20) of the voltage command V ** and the difference between the intermediate value Vmid and the minimum value V20 (Vmid−V20) is equal to the period T and the voltage command V **. The intermediate value Vmid is calculated so that the ratios to the period in which the maximum value V10 is taken ((T / 2 + Tv1 in FIG. 11)) are equal to each other. Therefore, the intermediate value Vmid is expressed by the following formula.

Vmid=V20+(V10−V20)・(T/2+Tv1)/T ・・・(2)   Vmid = V20 + (V10−V20) · (T / 2 + Tv1) / T (2)

図14では、期間Tの中央の時点における電圧位相指令δ[n]*が30°よりも小さい。このとき回転速度が略一定であると仮定すると、幾何学的に次式を満足する。   In FIG. 14, the voltage phase command δ [n] * at the center time point of the period T is smaller than 30 °. Assuming that the rotational speed is substantially constant at this time, the following equation is geometrically satisfied.

δ[n]*−δ[n-1]*:30°-δ[n]*=T:Tv1 ・・・(3)   δ [n] * − δ [n−1] *: 30 ° −δ [n] * = T: Tv1 (3)

式(3)を用いて期間Tv1を求めると、以下の式が導かれる。   When the period Tv1 is obtained using Expression (3), the following expression is derived.

Tv1=T・(30°-δ[n]*)/(δ[n]*-δ[n-1]*) ・・・(4)   Tv1 = T ・ (30 ° -δ [n] *) / (δ [n] *-δ [n-1] *) (4)

式(4)を式(2)に代入すると以下の式が導かれる。   Substituting equation (4) into equation (2) leads to the following equation:

Vmid=V20+(V10-V20)・{1/2+(30°-δ[n]*)/(δ[n]*-δ[n-1]*)} ・・・(5)   Vmid = V20 + (V10-V20) ・ {1/2 + (30 ° -δ [n] *) / (δ [n] *-δ [n-1] *)} (5)

最大値V10および最小値V20は予め設定され、電圧位相指令δ[n]*,δ[n−1]*は、電圧指令演算部311によって算出される。電圧指令補正部312は式(5)に基づいて中間値Vmidを算出する。   Maximum value V10 and minimum value V20 are set in advance, and voltage phase commands δ [n] * and δ [n−1] * are calculated by voltage command calculation unit 311. The voltage command correction unit 312 calculates the intermediate value Vmid based on the equation (5).

図15では、期間Tにおいて電圧位相が30°となる時点が含まれており、また電圧位相指令δ[n]*が30°よりも大きい。この場合、電圧指令V**が最大値V10を採る期間は(T/2−Tv1)で表される。よって式(2)は以下の式に変形される。   FIG. 15 includes a time point at which the voltage phase becomes 30 ° in the period T, and the voltage phase command δ [n] * is larger than 30 °. In this case, the period during which the voltage command V ** takes the maximum value V10 is represented by (T / 2−Tv1). Therefore, equation (2) is transformed into the following equation.

Vmid=V20+(V10−V20)・(T/2−Tv1)/T ・・・(6)   Vmid = V20 + (V10−V20) · (T / 2−Tv1) / T (6)

また、図12において回転速度が略一定であると仮定すると、幾何学的に次式を満足する。   Further, assuming that the rotation speed is substantially constant in FIG. 12, the following equation is geometrically satisfied.

δ[n]*−δ[n-1]*:δ[n]*-30°=T:Tv1 ・・・(7)   δ [n] * − δ [n−1] *: δ [n] * − 30 ° = T: Tv1 (7)

式(7)を用いて期間Tv1を求めると、以下の式が導かれる。   When the period Tv1 is obtained using Expression (7), the following expression is derived.

Tv1=T・(δ[n]*-30°)/(δ[n]*-δ[n-1]*) ・・・(8)   Tv1 = T · (δ [n] *-30 °) / (δ [n] *-δ [n-1] *) (8)

式(8)を式(6)に代入すると以下の式が導かれる。   Substituting equation (8) into equation (6) leads to the following equation:

Vmid=V20+(V10-V20)・{1/2-(δ[n]*-30°)/(δ[n]*-δ[n-1]*)} ・・・(9)   Vmid = V20 + (V10-V20) ・ {1 / 2- (δ [n] *-30 °) / (δ [n] *-δ [n-1] *)} (9)

式(9)と式(5)とは同じ式となる。したがって、この場合にも、電圧指令補正部312は式(5)に基づいて中間値Vmidを算出すればよい。   Expressions (9) and (5) are the same expression. Therefore, also in this case, the voltage command correction unit 312 may calculate the intermediate value Vmid based on the equation (5).

またこの例では、制御周期ごとの期間における電圧位相指令δ*を用いているものの、制御周期の2倍の期間(演算周期)における電圧位相指令δ*を用いてもよい。この場合、電圧位相指令δ[n]*,δ[n−1]*の差が、制御周期の2倍に相当することに注意すれば、同様に2制御周期分それぞれの電圧指令V*を算出することができる。   In this example, although the voltage phase command δ * in the period for each control cycle is used, the voltage phase command δ * in a period twice the control cycle (calculation cycle) may be used. In this case, if it is noted that the difference between the voltage phase commands δ [n] * and δ [n−1] * corresponds to twice the control cycle, the voltage commands V * for two control cycles are similarly set. Can be calculated.

なお、電圧指令V*は電圧位相30°で立ち下がると仮定したが、任意の電気角で立ち上がってもよい。   The voltage command V * is assumed to fall at a voltage phase of 30 °, but may rise at an arbitrary electrical angle.

上記の種々の実施の形態は、互いの機能を損なわない限り、適宜に組み合わせることができる。   The various embodiments described above can be appropriately combined as long as the functions of each other are not impaired.

1 電力変換装置
31 電圧指令生成部
32 キャリア生成部
33 スイッチング信号生成部
C1 キャリア
P1,P2 入力端
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 31 Voltage command generation part 32 Carrier generation part 33 Switching signal generation part C1 Carrier P1, P2 input terminal

Claims (7)

直流電圧が印加される一対の入力端の間で互いに直列に接続されるスイッチング素子を有し、前記直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置(1)を制御する装置(3)であって、
前記交流電圧についての電圧指令(V*)を更新する電圧指令生成部(31)と、
三角波のキャリア(C1)を可変のキャリア周期で生成するキャリア生成部(32)と、
前記電圧指令と前記キャリアとの比較に基づいてスイッチング信号(S)を生成し、前記スイッチング信号を前記スイッチング素子へ与えるスイッチング信号生成部(33)と
を備え、
前記電圧指令が前記キャリアのピーク値(Vc1)以上の第1値(V1)から前記ピーク値と前記キャリアのボトム値(Vc2)との間の中間値へ更新される第1更新タイミング(t2)の後、最初に前記キャリアが前記中間値を採る時点において、前記キャリアの時間に対する変化率が負であることを、前記第1更新タイミングよりも前の第1予測タイミング(t1)で予測したときに、
(i)前記キャリア生成部は、前記第1予測タイミングより後の一部の期間において前記キャリア周期を変更することで、前記第1更新タイミングの後、最初に前記キャリアが前記中間値を採る時点において前記キャリアの前記変化率が正となるように、前記キャリアを生成し、
(ii)前記電圧指令生成部は、前記キャリア周期が変更された期間において、前記電圧指令と前記キャリアとの大小関係を維持するように前記電圧指令を決定し、
および/または、
前記電圧指令が前記ボトム値以下の第2値(V2)から前記中間値へと更新された第2更新タイミング(t4)の後、最初に前記キャリアが前記中間値を採る時点において前記キャリアの前記変化率が正であることを、前記第2更新タイミングよりも前の第2予測タイミング(t3)で予測したときに、
(iii)前記キャリア生成部は、前記第2予測タイミングより後の一部の期間において前記キャリア周期を変更することで、前記第2更新タイミングの後、最初に前記キャリアが前記中間値を採る時点において前記キャリアの前記変化率が負となるように、前記キャリアを生成し、
(iv)前記電圧指令生成部は、前記キャリア周期が変更された期間において、前記電圧指令と前記キャリアとの大小関係を維持するように前記電圧指令を決定する、電力変換装置の制御装置。
A device (3) for controlling a power converter (1) having a switching element connected in series between a pair of input terminals to which a DC voltage is applied, and converting the DC voltage into an AC voltage. ,
A voltage command generator (31) for updating the voltage command (V *) for the AC voltage;
A carrier generator (32) for generating a triangular wave carrier (C1) with a variable carrier period;
Based on the comparison between the voltage command and the carrier to generate a switching signal (S), comprising a switching signal generation unit (33) for providing the switching signal to the switching element,
First update timing (t2) at which the voltage command is updated from a first value (V1) equal to or higher than the peak value (Vc1) of the carrier to an intermediate value between the peak value and the bottom value (Vc2) of the carrier After that, when the carrier first takes the intermediate value, it is predicted at the first prediction timing (t1) before the first update timing that the rate of change of the carrier with respect to time is negative. In addition,
(i) The carrier generation unit changes the carrier cycle in a part of the period after the first prediction timing, so that the carrier first takes the intermediate value after the first update timing. Generating the carrier so that the rate of change of the carrier is positive at
(ii) The voltage command generation unit determines the voltage command so as to maintain a magnitude relationship between the voltage command and the carrier in a period in which the carrier cycle is changed,
And / or
After the second update timing (t4) when the voltage command is updated from the second value (V2) equal to or lower than the bottom value to the intermediate value, the carrier first takes the intermediate value when the carrier takes the intermediate value. When predicting that the rate of change is positive at the second prediction timing (t3) before the second update timing,
(iii) The carrier generation unit changes the carrier period in a part of the period after the second prediction timing, so that the carrier takes the intermediate value first after the second update timing. Generating the carrier such that the rate of change of the carrier is negative at
(iv) The control device for the power conversion device, wherein the voltage command generation unit determines the voltage command so as to maintain a magnitude relationship between the voltage command and the carrier in a period in which the carrier cycle is changed.
前記キャリア生成部(32)は、前記一部の期間において前記キャリア周期を低減する、請求項1に記載の電力変換装置の制御装置。   The control device for a power conversion device according to claim 1, wherein the carrier generation unit (32) reduces the carrier cycle in the partial period. 前記電圧指令は、キャリアの半周期の整数倍の制御周期ごとに一定値を採り、
前記キャリアのうち前記キャリア周期の変更対象となる部分は、前記キャリア周期を単位とする山状部分または谷状部分の一つのみであり、
前記キャリア生成部(32)は、前記一部の期間において、前記キャリア周期を2分の1に変更する、請求項2に記載の電力変換装置の制御装置。
The voltage command takes a constant value for each control cycle that is an integral multiple of a half cycle of the carrier,
The part of the carrier that is subject to change of the carrier period is only one of a mountain-shaped part or a valley-shaped part with the carrier period as a unit,
The control apparatus for a power conversion device according to claim 2, wherein the carrier generation unit (32) changes the carrier cycle to one half in the partial period.
前記キャリア生成部(32)は、前記一部の期間において前記キャリア周期を増大する、請求項1に記載の電力変換装置の制御装置。   The control device for a power conversion device according to claim 1, wherein the carrier generation unit (32) increases the carrier cycle in the partial period. 前記キャリア生成部(32)は、前記一部の期間において、前記キャリア(C1)の振幅を変更して、前記キャリア周期を変更する、請求項1から4のいずれか一つに記載の電力変換装置の制御装置。   The power conversion according to any one of claims 1 to 4, wherein the carrier generation unit (32) changes the carrier cycle by changing an amplitude of the carrier (C1) in the partial period. Control device for the device. 前記キャリアのうち前記キャリア周期の変更対象となる部分は、前記キャリア周期を単位とする山状部分または谷状部分の一つのみであり、請求項1,2,4,5のいずれか一つに記載の電力変換装置の制御装置。   The part of the carrier that is subject to change of the carrier period is only one of a mountain-like part or a valley-like part with the carrier period as a unit, and any one of claims 1, 2, 4, and 5 The control apparatus of the power converter device of description. 請求項1から6のいずれか一つに記載の電力変換装置の制御装置(3)と、
前記電力変換装置(1)と
を備える、電力変換システム。
A control device (3) for a power converter according to any one of claims 1 to 6;
A power conversion system comprising the power conversion device (1).
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