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JP6361217B2 - Power converter - Google Patents

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JP6361217B2 JP2014064089A JP2014064089A JP6361217B2 JP 6361217 B2 JP6361217 B2 JP 6361217B2 JP 2014064089 A JP2014064089 A JP 2014064089A JP 2014064089 A JP2014064089 A JP 2014064089A JP 6361217 B2 JP6361217 B2 JP 6361217B2
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、電力変換装置に関し、特に交流電圧を整流して、一旦は直流電圧を得てから他の交流電圧に変換する技術に関する。   The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a technique for rectifying an AC voltage to obtain a DC voltage once and then converting it to another AC voltage.

当該技術は例えば、交流回転機を加減速駆動する電力変換装置に適用することができる。直流電圧を保持するコンデンサが小さく、直流電圧が電源周波数に依存して脈動する場合に好適である。   The technology can be applied to, for example, a power conversion device that drives an AC rotating machine to accelerate and decelerate. This is suitable when the capacitor for holding the DC voltage is small and the DC voltage pulsates depending on the power supply frequency.

従来、入力された交流電力を整流して、一旦は直流電力を得た後、更にスイッチングによって可変電圧、可変周波数の交流電力を得てこれを出力する技術が知られている。出力された交流電力は、例えば交流回転機の可変速制御に採用される。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique is known in which input AC power is rectified to obtain DC power once, and then AC power having a variable voltage and variable frequency is obtained by switching and then output. The output AC power is used for variable speed control of an AC rotating machine, for example.

このような技術に採用される電力変換装置の一例は、商用電源から供給を受けた交流電圧を全波整流して直流電圧に変換するダイオードブリッジと、その直流電圧をスイッチングして他の交流電圧に変換して負荷である交流回転機に供給する電力変換器とで構成される。電力変換器は、電力変換器を構成する各スイッチング素子を制御して、指定された周波数の交流電圧を交流回転機に出力する。   An example of a power conversion device employed in such a technology is a diode bridge that performs full-wave rectification on an AC voltage supplied from a commercial power source and converts it to a DC voltage, and switches the DC voltage to another AC voltage. And a power converter that is supplied to an AC rotating machine as a load. A power converter controls each switching element which comprises a power converter, and outputs the alternating voltage of the designated frequency to an alternating current rotary machine.

この電力変換装置において、ダイオードブリッジから出力される直流電圧を保持するコンデンサが採用される。交流回転機の駆動性能の向上を図るべく、当該コンデンサにおいて直流電圧を十分に平滑化させるには、その静電容量が大きなことが要求される。リップル電流耐量を高めるためである。   In this power converter, a capacitor that holds a DC voltage output from the diode bridge is employed. In order to improve the drive performance of the AC rotating machine, a large capacitance is required to sufficiently smooth the DC voltage in the capacitor. This is to increase the ripple current resistance.

静電容量が大きなコンデンサとしては電解コンデンサが採用される。しかし、電解コンデンサは、他の種類のコンデンサと比較してサイズが大きく、また価格が高い。よって電力変換装置が大きくなることや製造コストを増大させる課題があった。   An electrolytic capacitor is used as a capacitor having a large capacitance. However, electrolytic capacitors are larger in size and more expensive than other types of capacitors. Thus, there are problems that the power conversion device becomes large and the manufacturing cost increases.

かかる課題の対策の一例として、電解コンデンサレスインバータ装置が開発された(例えば、下掲の特許文献1、非特許文献1)。例えば特許文献1の電解コンデンサレスインバータ装置では、三相交流電圧を電源とし、コンデンサとして小容量のフィルムコンデンサを使用する。   As an example of measures against such a problem, an electrolytic capacitor-less inverter device has been developed (for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 listed below). For example, in the electrolytic capacitor-less inverter device of Patent Document 1, a three-phase AC voltage is used as a power source, and a small-capacity film capacitor is used as a capacitor.

コンデンサの容量が小さいと、インバータの主回路に供給される直流電圧は脈動を含む。この脈動を考慮することなく直流電圧を、例えばその平均値を基にインバータでスイッチングすると、交流回転機には脈動を含む交流電圧が印加されることになる。脈動を含む交流電圧で駆動されることで、交流回転機は脈動するトルクを出力したり、交流回転機に流れる電流が脈動したりするなどの課題がある。   When the capacitance of the capacitor is small, the DC voltage supplied to the main circuit of the inverter includes pulsation. When a DC voltage is switched by an inverter based on the average value without considering this pulsation, for example, an AC voltage including pulsation is applied to the AC rotating machine. Driving with an AC voltage including pulsation causes the AC rotating machine to output a pulsating torque, and a current flowing through the AC rotating machine pulsates.

かかる課題に対し、脈動を含む直流電圧の値を基にして、インバータ(電力変換器)を構成するスイッチング素子に与える、パルス幅変調のためのタイミング信号に補正を加える技術が提案されている(例えば特許文献2)。このような補正により、交流回転機に脈動の影響を与えない、振幅が一定の三相交流電圧が出力される。   In response to such a problem, a technique has been proposed in which a timing signal for pulse width modulation to be given to a switching element constituting an inverter (power converter) is corrected based on the value of a DC voltage including pulsation ( For example, Patent Document 2). By such correction, a three-phase AC voltage having a constant amplitude that does not affect the AC rotating machine is output.

なお、例えば特許文献3のように、ダイオードブリッジではなく、PWM(パルス幅変調)方式で動作するコンバータで交流電圧を整流する技術も提案される。このような技術ではダイオードブリッジで整流する技術とは異なり、そもそも直流電圧に脈動が生じないようにコンバータのスイッチングを行うことが検討される。   For example, as in Patent Document 3, a technique for rectifying an AC voltage using a converter that operates in a PWM (pulse width modulation) system instead of a diode bridge is also proposed. In such a technique, unlike the technique of rectifying by a diode bridge, it is considered to perform switching of the converter so that pulsation does not occur in the DC voltage in the first place.

特開2009−17673号公報JP 2009-17673 A 特公昭61−048356号公報Japanese Examined Patent Publication No. 61-048356 特開平9−56162号公報JP-A-9-56162

高橋勲、伊東洋一、「コンデンサレスインバータの制御法」、昭和63年電気学会全国大会、No.527、pp624−626Isao Takahashi, Yoichi Ito, “Control Method of Capacitorless Inverter”, National Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan in 1988, No. 527, pp624-626

他方、ダイオードブリッジから得られる直流電圧は、コンバータから得られる直流電圧とは異なり、コンデンサの容量が小さいと脈動してしまう。かかる直流電圧をパルス幅変調に使用するためは、脈動成分を正確にサンプリングする必要がある。一般に直流電圧は、パルス幅変調に使用するキャリアのトップ及び/又はボトムでサンプリングされるので、直流電圧の脈動成分を正確にサンプリングするためにはキャリア周波数が高くなる。   On the other hand, the DC voltage obtained from the diode bridge, unlike the DC voltage obtained from the converter, pulsates if the capacitance of the capacitor is small. In order to use such a DC voltage for pulse width modulation, it is necessary to accurately sample the pulsation component. In general, a DC voltage is sampled at the top and / or bottom of a carrier used for pulse width modulation, so that the carrier frequency is increased to accurately sample the pulsating component of the DC voltage.

また、直流電圧の脈動に対してシステムの安定性を確保することから制御応答を高く保つためにも、キャリア周波数を高くすることが望ましい。よって特許文献2に示された構成では、キャリア周波数を高く設定しなければならない課題があった。但し、特許文献2では直流電圧の脈動成分と、サンプリング周波数についての明確な検討はない。   Also, it is desirable to increase the carrier frequency in order to keep the control response high because the stability of the system is secured against the pulsation of the DC voltage. Therefore, in the configuration shown in Patent Document 2, there is a problem that the carrier frequency must be set high. However, in Patent Document 2, there is no clear examination on the pulsation component of the DC voltage and the sampling frequency.

このように、電解コンデンサレスインバータ装置では、直流電圧の脈動、当該脈動を補正するための直流電圧のサンプリング精度向上、当該精度向上のためのキャリア周波数の上昇、という課題が連鎖し、ひいてはキャリア周波数の上昇による電力変換装置の損失の増大、当該損失を低減するための冷却装置の大型化、という課題が連鎖して発生する。   As described above, in the electrolytic capacitorless inverter device, the problems of DC voltage pulsation, improvement of DC voltage sampling accuracy for correcting the pulsation, and increase of carrier frequency for improvement of the accuracy are linked. The problems of increasing the loss of the power conversion device due to the rise of the temperature and increasing the size of the cooling device for reducing the loss occur in a chain.

よって本発明の目的は、直流電圧の脈動に対する電力変換器の制御の追従性を確保しつつ、キャリア周波数に依存したスイッチング損失を抑制し、ひいては電力変換装置を小型化することに資する技術を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a technology that contributes to suppressing the switching loss depending on the carrier frequency and thus reducing the size of the power converter while ensuring the followability of the control of the power converter with respect to the pulsation of the DC voltage. There is to do.

この発明にかかる電力変換装置の第1の態様は、交流電圧(Vs)(Vr,Vs,Vt)をダイオードブリッジで整流して直流電圧(Vdc)を出力する整流回路(51)(53A)(53B)と、前記直流電圧を両端に受けるコンデンサ(3)と、前記直流電圧をスイッチングすることによって他の交流電圧に変換する電力変換器(2)と、前記電力変換器を制御する制御部(4)とを備える。   A first aspect of the power conversion device according to the present invention is a rectifier circuit (51) (53A) that rectifies an AC voltage (Vs) (Vr, Vs, Vt) by a diode bridge and outputs a DC voltage (Vdc) ( 53B), a capacitor (3) that receives the DC voltage at both ends, a power converter (2) that converts the DC voltage into another AC voltage by switching, and a control unit that controls the power converter ( 4).

前記制御部は、スイッチング用キャリア(C1,C2)と前記他の交流電圧の指令値(V*)とに基づいて前記電力変換器のスイッチングを制御する信号(G)を生成して前記電力変換器に与える変調信号生成部(13)を有する。   The control unit generates a signal (G) for controlling the switching of the power converter based on a switching carrier (C1, C2) and a command value (V *) of the other AC voltage to convert the power A modulation signal generator (13) to be supplied to the device.

前記交流電圧の位相(θ)で区分される位相領域に応じて前記スイッチング用キャリアの周波数(Fc)が可変である。   The frequency (Fc) of the switching carrier is variable according to the phase region divided by the phase (θ) of the AC voltage.

この発明にかかる電力変換装置の第2の態様は、その第1の態様であって、前記交流電圧の位相(θ)に基づいて前記周波数の値を設定する周波数設定部(19A)(19B)を更に備える。   A second mode of the power converter according to the present invention is the first mode, and a frequency setting unit (19A) (19B) that sets the value of the frequency based on the phase (θ) of the AC voltage. Is further provided.

前記変調信号生成部において採用される前記スイッチング用キャリア(C1,C2)は、前記周波数設定部で設定された前記周波数を有する。   The switching carriers (C1, C2) employed in the modulation signal generation unit have the frequency set by the frequency setting unit.

この発明にかかる電力変換装置の第3の態様は、その第1又は第2の態様であって、前記交流電圧は単相交流電圧(Vs)である。前記整流回路(51)は全波整流を行う。   The 3rd aspect of the power converter device concerning this invention is the 1st or 2nd aspect, Comprising: The said alternating voltage is a single phase alternating voltage (Vs). The rectifier circuit (51) performs full-wave rectification.

前記交流電圧の変化率の絶対値が最も大きい位相(180度、360度)を含む第1の位相領域(T01)において前記周波数は第1値(Fc1)を採る。前記交流電圧の変化率の絶対値が最も小さい位相(90度、270度)を含む第2の位相領域(T02)において前記周波数は第2値(Fc2)を採る。望ましくは前記第1値は前記第2値よりも大きい。   In the first phase region (T01) including the phase (180 degrees, 360 degrees) in which the absolute value of the change rate of the AC voltage is the largest, the frequency takes the first value (Fc1). In the second phase region (T02) including the phase (90 degrees, 270 degrees) in which the absolute value of the change rate of the AC voltage is the smallest, the frequency takes the second value (Fc2). Preferably, the first value is greater than the second value.

この発明にかかる電力変換装置の第4の態様は、その第1又は第2の態様であって、前記交流電圧は三相交流電圧(Vr,Vs,Vt)である。前記整流回路(53A)は半波整流を行う。   The 4th aspect of the power converter device concerning this invention is the 1st or 2nd aspect, Comprising: The said alternating voltage is a three-phase alternating voltage (Vr, Vs, Vt). The rectifier circuit (53A) performs half-wave rectification.

前記交流電圧のうちの二相が同じ正の値を採る第1位相(θrs,θst,θtr)を含む第1の位相領域(T1)において前記周波数は第1値(Fc1)を採る。前記第1位相よりも60度遅相の第2位相(θrs+60°,θst+60°,θtr+60°)を含んで前記第1の位相領域とは異なる第2の位相領域(T2)において前記周波数は第2値(Fc2)を採る。望ましくは前記第1値は前記第2値よりも大きい。   In the first phase region (T1) including the first phase (θrs, θst, θtr) in which two phases of the AC voltage have the same positive value, the frequency takes the first value (Fc1). In the second phase region (T2) different from the first phase region including the second phase (θrs + 60 °, θst + 60 °, θtr + 60 °) which is 60 degrees later than the first phase, the frequency is the second Take the value (Fc2). Preferably, the first value is greater than the second value.

この発明にかかる電力変換装置の第5の態様は、その第1又は第2の態様であって、前記交流電圧は三相交流電圧(Vr,Vs,Vt)である。前記整流回路(53B)は全波整流を行う。   The 5th aspect of the power converter device concerning this invention is the 1st or 2nd aspect, Comprising: The said alternating voltage is a three-phase alternating voltage (Vr, Vs, Vt). The rectifier circuit (53B) performs full-wave rectification.

前記交流電圧のうちの二相が同じ値を採る第1位相(θrs,θst,θtr,θsr,θts,θrt)を含む第1の位相領域(T1)において前記周波数は第1値(Fc1)を採る。前記第1位相よりも30度遅相の第2位相(θrs+30°,θst+30°,θtr+30°,θsr+30°,θts+30°,θrt+30°)を含んで前記第1の位相領域とは異なる第2の位相領域(T2)において前記周波数は第2値(Fc2)を採る。望ましくは前記第1値は前記第2値よりも大きい。   In a first phase region (T1) including a first phase (θrs, θst, θtr, θsr, θts, θrt) in which two phases of the AC voltage have the same value, the frequency has a first value (Fc1). take. A second phase region different from the first phase region including a second phase (θrs + 30 °, θst + 30 °, θtr + 30 °, θsr + 30 °, θts + 30 °, θrt + 30 °) that is 30 degrees later than the first phase. In (T2), the frequency takes a second value (Fc2). Preferably, the first value is greater than the second value.

この発明にかかる電力変換装置の第6の態様は、その第3乃至第5の態様のいずれかであって、前記第1の位相領域及び前記第2の位相領域のいずれとも異なる第3の位相領域(T03;T3)が存在する。前記周波数は前記第3の位相領域において第3値(Fc3)を採る。望ましくは前記第3値は前記第1値よりも小さく前記第2値よりも大きい。   A sixth aspect of the power conversion device according to the present invention is any one of the third to fifth aspects, wherein the third phase is different from both the first phase region and the second phase region. A region (T03; T3) exists. The frequency takes a third value (Fc3) in the third phase region. Preferably, the third value is smaller than the first value and larger than the second value.

この発明にかかる電力変換装置の第7の態様は、その第1又は第2の態様であって、前記交流電圧は単相交流電圧(Vs)である。前記整流回路(51)は全波整流を行う。   The 7th aspect of the power converter device concerning this invention is the 1st or 2nd aspect, Comprising: The said alternating voltage is a single phase alternating voltage (Vs). The rectifier circuit (51) performs full-wave rectification.

前記交流電圧の変化率の絶対値が最も小さい位相(90度、270度)を含む第1の位相領域(T02;T02’;T04)において前記周波数は第1値(Fc2;Fc2’;Fc4)を採る。前記第1の位相領域を挟んで隣接する一対の第2の位相領域(T01;T03;T05)において前記周波数は第2値(Fc1;Fc3;Fc5)を採る。望ましくは前記第2値は前記第1値よりも大きい。   In the first phase region (T02; T02 ′; T04) including the phase (90 degrees, 270 degrees) in which the absolute value of the change rate of the AC voltage is the smallest, the frequency is the first value (Fc2; Fc2 ′; Fc4). Take. In a pair of second phase regions (T01; T03; T05) adjacent to each other across the first phase region, the frequency takes a second value (Fc1; Fc3; Fc5). Preferably, the second value is greater than the first value.

この発明にかかる電力変換装置の第8の態様は、その第7の態様であって、前記第1の位相領域及び前記第2の位相領域のいずれとも異なる第3の位相領域(T06;T6)が存在する。前記周波数は前記第3の位相領域において第3値(Fc6)を採る。望ましくは前記第3値は前記第2値よりも小さい。   An eighth aspect of the power conversion device according to the present invention is the seventh aspect, and is a third phase region (T06; T6) different from any of the first phase region and the second phase region. Exists. The frequency takes a third value (Fc6) in the third phase region. Preferably, the third value is smaller than the second value.

この発明にかかる電力変換装置の第9の態様は、その第8の態様であって、前記第1値(Fc4)は前記第3値(Fc6)より小さい。   A ninth aspect of the power conversion device according to the present invention is the eighth aspect, in which the first value (Fc4) is smaller than the third value (Fc6).

ダイオードブリッジで交流電圧から整流された直流電圧は、当該交流電圧と同期して脈動する。この発明にかかる電力変換装置の第1の態様では、交流電圧の位相に応じてスイッチング用キャリアの周波数を変更することにより、直流電圧の大きさやこれに基づいて変動するトルクに応じた周波数に応じた信号で電力変換器がスイッチングする。これにより、直流電圧の脈動やトルクの変動に対する電力変換器の制御の追従性を確保しつつ、キャリア周波数に依存したスイッチング損失を抑制し、ひいては電力変換装置を小型化することに資する。   The DC voltage rectified from the AC voltage by the diode bridge pulsates in synchronization with the AC voltage. In the first aspect of the power conversion device according to the present invention, the frequency of the switching carrier is changed according to the phase of the AC voltage, so that the frequency according to the magnitude of the DC voltage or the torque that varies based on the DC voltage is changed. The power converter switches with the received signal. Thus, the switching loss depending on the carrier frequency is suppressed while ensuring the followability of the control of the power converter with respect to the pulsation of DC voltage and the fluctuation of torque, which contributes to downsizing of the power converter.

この発明にかかる電力変換装置の第2の態様は、第1の態様の実現に資する。   The second aspect of the power conversion device according to the present invention contributes to the realization of the first aspect.

この発明にかかる電力変換装置の第3乃至第6の態様によれば、直流電圧の脈動それ自体に対する電力変換器の制御の追従性を確保しつつ、キャリア周波数に依存したスイッチング損失が抑制される。   According to the third to sixth aspects of the power converter according to the present invention, the switching loss depending on the carrier frequency is suppressed while ensuring the followability of the control of the power converter with respect to the DC voltage pulsation itself. .

この発明にかかる電力変換装置の第7乃至第9の態様によれば、直流電圧の脈動に起因したトルクの変動に対する電力変換器の制御の追従性を確保しつつ、キャリア周波数に依存したスイッチング損失が抑制される。   According to the seventh to ninth aspects of the power converter according to the present invention, the switching loss depending on the carrier frequency while ensuring the followability of the control of the power converter with respect to the torque fluctuation caused by the pulsation of the DC voltage. Is suppressed.

第1の実施の形態及び第2の実施の形態にかかる電力変換装置の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the composition of the power converter concerning a 1st embodiment and a 2nd embodiment. 第1の実施の形態における位相領域を示すグラフである。It is a graph which shows the phase area | region in 1st Embodiment. 第1の実施の形態の動作を説明するグラフである。It is a graph explaining operation | movement of 1st Embodiment. 第1の実施の形態において採用される周波数設定部の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the composition of the frequency setting part adopted in a 1st embodiment. 第1の実施の形態において採用される周波数設定部の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the frequency setting part employ | adopted in 1st Embodiment. 第2及び第4の実施の形態における位相領域を示すグラフである。It is a graph which shows the phase area | region in 2nd and 4th embodiment. 第2の実施の形態の動作を説明するグラフである。It is a graph explaining operation | movement of 2nd Embodiment. 第2の実施の形態において採用される周波数設定部の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the structure of the frequency setting part employ | adopted in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態において採用される周波数設定部の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the frequency setting part employ | adopted in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の効果を説明するグラフである。It is a graph explaining the effect of 2nd Embodiment. 第3及び第4の実施の形態にかかる電力変換装置の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the composition of the power converter concerning the 3rd and 4th embodiment. 第3の実施の形態における位相領域を示すグラフである。It is a graph which shows the phase area | region in 3rd Embodiment. 第3の実施の形態の動作を説明するグラフである。It is a graph explaining operation | movement of 3rd Embodiment. 第4の実施の形態の動作を説明するグラフである。It is a graph explaining operation | movement of 4th Embodiment. 第5の実施の形態にかかる電力変換装置の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the composition of the power converter concerning a 5th embodiment. 第5の実施の形態における位相領域を示すグラフである。It is a graph which shows the phase area | region in 5th Embodiment. 第6の実施の形態にかかる電力変換装置の構成を例示する回路図である。It is a circuit diagram which illustrates the composition of the power converter concerning a 6th embodiment. 第6の実施の形態における位相領域を示すグラフである。It is a graph which shows the phase area | region in 6th Embodiment. スイッチング用キャリアの選定を説明するグラフである。It is a graph explaining selection of the carrier for switching.

第1の実施の形態.
図1は第1の実施の形態にかかる電力変換装置の構成を例示する回路図である。当該電力変換装置は、整流回路51と、コンデンサ3と、電力変換器2と、制御部4とを備える。
First embodiment.
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating the configuration of the power conversion apparatus according to the first embodiment. The power converter includes a rectifier circuit 51, a capacitor 3, a power converter 2, and a control unit 4.

整流回路51はダイオードブリッジで構成され、単相電源61から供給される交流電圧Vsを整流して直流電圧Vdcを出力する。   The rectifier circuit 51 is configured by a diode bridge, and rectifies the AC voltage Vs supplied from the single-phase power supply 61 to output a DC voltage Vdc.

コンデンサ3は直流電圧Vdcをその両端に受けるものの、ここでは必ずしも平滑機能が要求されるものではない。第1の実施の形態によれば、平滑機能が小さくて直流電圧Vdcの脈動が大きくても、これに追従した制御を行うことができる。   Although the capacitor 3 receives the DC voltage Vdc at both ends, the smoothing function is not necessarily required here. According to the first embodiment, even if the smoothing function is small and the pulsation of the DC voltage Vdc is large, control following this can be performed.

電力変換器2は直流電圧Vdcをスイッチングすることによって、他の交流電圧に変換してこれを出力する。電力変換器2は、より具体的には当該スイッチングは、制御部4によって制御される。ここでは電力変換器2は、三相の交流回転機1を駆動させるための三相交流電圧を出力する場合が例示されている。もちろん、出力する交流電圧が単相であってもよい。   The power converter 2 converts the DC voltage Vdc into another AC voltage by switching, and outputs it. In the power converter 2, more specifically, the switching is controlled by the control unit 4. Here, the case where the power converter 2 outputs a three-phase AC voltage for driving the three-phase AC rotating machine 1 is illustrated. Of course, the output AC voltage may be a single phase.

電力変換器2のスイッチングは通常、スイッチング用キャリアの一周期毎にスイッチングを制御する信号(以下「スイッチング制御信号」とも称す)が決定される。よってスイッチング損失はスイッチング用キャリアの周波数(キャリア周波数)に依存する。より具体的にはキャリア周波数が低いほどスイッチング損失が低減する。   In the switching of the power converter 2, a signal for controlling the switching (hereinafter also referred to as “switching control signal”) is usually determined for each cycle of the switching carrier. Therefore, the switching loss depends on the frequency of the switching carrier (carrier frequency). More specifically, the switching loss is reduced as the carrier frequency is lower.

他方、キャリア周波数が高いほど、直流電圧Vdcの脈動に対する制御の追従性を高めることができる。   On the other hand, the higher the carrier frequency, the higher the followability of the control for the pulsation of the DC voltage Vdc.

図2は第1の実施の形態における位相領域を示すグラフである。具体的には交流電圧Vsの波形と、これを全波整流して得られる直流電圧Vdcの波形とを示している。図2から明白なように、直流電圧Vdcは交流電圧Vsの周波数、即ち電源周波数の2倍で脈動する。   FIG. 2 is a graph showing a phase region in the first embodiment. Specifically, the waveform of the AC voltage Vs and the waveform of the DC voltage Vdc obtained by full-wave rectification of the waveform are shown. As is apparent from FIG. 2, the DC voltage Vdc pulsates at the frequency of the AC voltage Vs, that is, twice the power supply frequency.

直流電圧Vdcの波形は正弦波に基づいているので、その値が小さい領域ほど変化が大きい。具体的には交流電圧Vsの電源位相θを、交流電圧Vsの変化率が最も大きい位相を基準(0度)に採用すると、以下のように位相領域を把握することができる。但し、位相については360度と0度とは同様に扱う。   Since the waveform of the DC voltage Vdc is based on a sine wave, the smaller the value, the greater the change. Specifically, when the power supply phase θ of the AC voltage Vs is adopted as a reference (0 degree) with the phase having the largest change rate of the AC voltage Vs, the phase region can be grasped as follows. However, regarding the phase, 360 degrees and 0 degrees are handled in the same manner.

交流電圧Vsの変化率の絶対値が最も大きい位相(θ=180度、あるいは360度)を含む位相領域T01:
交流電圧Vsの変化率の絶対値が最も小さい位相(θ=90度、あるいはθ=270度)を含む位相領域T02。
Phase region T01 including a phase (θ = 180 degrees or 360 degrees) having the largest absolute value of the rate of change of the AC voltage Vs:
A phase region T02 including a phase (θ = 90 degrees or θ = 270 degrees) having the smallest absolute value of the rate of change of the AC voltage Vs.

以上のように位相領域を区分すると、位相領域T01における直流電圧Vdcの脈動は、位相領域T02における直流電圧Vdcの脈動よりも顕著である、と言える。   When the phase region is divided as described above, it can be said that the pulsation of the DC voltage Vdc in the phase region T01 is more significant than the pulsation of the DC voltage Vdc in the phase region T02.

よって位相領域T02においては、位相領域T01よりも、直流電圧Vdcのサンプリング周期を長くしても、直流電圧Vdcの脈動に対する電力変換器2の制御の追従性を損ないにくいと言える。しかも、直流電圧Vdcの値が大きいときには電力変換器2に供給される電圧も大きいのであるから、位相領域T02における電力変換器2を制御する頻度を低減することは、スイッチング損失の低減をも招来する。   Therefore, in phase region T02, even if the sampling period of DC voltage Vdc is made longer than in phase region T01, it can be said that the followability of control of power converter 2 with respect to pulsation of DC voltage Vdc is less likely to be impaired. In addition, since the voltage supplied to the power converter 2 is large when the value of the DC voltage Vdc is large, reducing the frequency of controlling the power converter 2 in the phase region T02 also causes a reduction in switching loss. To do.

上述のように、直流電圧Vdcは、パルス幅変調に使用するスイッチング用キャリアのトップ及び/又はボトムでサンプリングされる。よって直流電圧Vdcのサンプリング周期を長くすることはキャリア周波数を低減することに相当する。   As described above, the DC voltage Vdc is sampled at the top and / or bottom of the switching carrier used for pulse width modulation. Therefore, increasing the sampling period of the DC voltage Vdc corresponds to reducing the carrier frequency.

よって、位相領域T02におけるスイッチング用キャリアの周波数Fc2と、位相領域T01におけるスイッチング用キャリアの周波数Fc1とを導入して、Fc1>Fc2の関係を成立させることにより、直流電圧Vdcの脈動に対する電力変換器2の制御の追従性を確保しつつ、電力変換装置のキャリア周波数に依存するスイッチング損失を下げることができる。これはスイッチング素子の冷却装置などを簡素化でき、引いては電力変換装置を小型化することに資する。   Therefore, by introducing the frequency Fc2 of the switching carrier in the phase region T02 and the frequency Fc1 of the switching carrier in the phase region T01, the relationship of Fc1> Fc2 is established, whereby the power converter for the pulsation of the DC voltage Vdc The switching loss depending on the carrier frequency of the power conversion device can be reduced while ensuring the followability of the control 2. This simplifies the cooling device for the switching element and contributes to downsizing the power conversion device.

図3は第1の実施の形態の動作を説明するグラフであり、電源位相θが0〜180度を採るときの、直流電圧Vdcの波形と、キャリア周波数fcの波形を示している。直流電圧Vdcの電源位相θに対する対称性から、電源位相θが180〜360度を採るときの直流電圧Vdcの波形は図2に示されるように図3と同様に現れる。同様にして、電源位相θが180〜360度を採るときのキャリア周波数fcの波形も図3と同様に現れる。   FIG. 3 is a graph for explaining the operation of the first embodiment, and shows the waveform of the DC voltage Vdc and the waveform of the carrier frequency fc when the power supply phase θ takes 0 to 180 degrees. Due to the symmetry of the DC voltage Vdc with respect to the power supply phase θ, the waveform of the DC voltage Vdc when the power supply phase θ takes 180 to 360 degrees appears as shown in FIG. Similarly, the waveform of the carrier frequency fc when the power supply phase θ is 180 to 360 degrees also appears as in FIG.

図3において位相領域T01は電源位相θが0度から値θ1(図3においてほぼ75度)の範囲及び値θ2(図3においてほぼ105度)から180度の範囲として把握される。上述のように、直流電圧Vdcの波形は180°を周期として繰り返されるので、位相領域T01を示す矢印について、電源位相θが0°、180°の位置には矢頭を付記していない。   In FIG. 3, the phase region T01 is grasped as a range where the power supply phase θ is 0 degree to a value θ1 (approximately 75 degrees in FIG. 3) and a value θ2 (approximately 105 degrees in FIG. 3) to 180 degrees. As described above, since the waveform of the DC voltage Vdc is repeated with a period of 180 °, the arrow indicating the phase region T01 has no arrowhead at the position where the power supply phase θ is 0 ° and 180 °.

位相領域T02は電源位相θが値θ1〜θ2の範囲として把握される。電源位相θが値θ1、値θ2のいずれかを採る場合、当該電源位相θは、位相領域T01,T02の境界にあるので、位相領域T01,T02のいずれにあると把握しても差し支えない。   In the phase region T02, the power supply phase θ is grasped as a range of values θ1 to θ2. When the power supply phase θ takes either the value θ1 or the value θ2, the power supply phase θ is at the boundary between the phase regions T01 and T02, so that it may be understood that it is in any of the phase regions T01 and T02.

図3においてキャリア周波数fcは位相領域T01,T02においてそれぞれ6kHz,3kHzを採っている。つまり図3ではFc1=6kHz、Fc2=3kHzの場合が例示されている。   In FIG. 3, the carrier frequency fc is 6 kHz and 3 kHz in the phase regions T01 and T02, respectively. That is, FIG. 3 illustrates the case where Fc1 = 6 kHz and Fc2 = 3 kHz.

図1に戻り、制御部4は、第1のキャリア周波数生成手段9、第2のキャリア周波数生成手段10、切替手段18、出力電圧指令演算手段12、PWM手段13を有している。   Returning to FIG. 1, the control unit 4 includes first carrier frequency generation means 9, second carrier frequency generation means 10, switching means 18, output voltage command calculation means 12, and PWM means 13.

位相検出手段17は、交流電圧Vsの電源位相θを検出する。かかる検出技術については公知であるので、詳細な説明は省略する。但し、例えばゼロクロス検出回路を用いて交流電圧Vsに同期した信号を得て、電源位相θを算出する構成を採用することができる。つまり、位相検出手段17は電源位相θを直接に検出する手段に限定されず、電源位相θを算出、検出、推定できる機能を有していればよい。   The phase detector 17 detects the power supply phase θ of the AC voltage Vs. Since such a detection technique is known, a detailed description thereof will be omitted. However, for example, a configuration in which a signal synchronized with the AC voltage Vs is obtained using a zero cross detection circuit and the power supply phase θ is calculated can be employed. That is, the phase detection unit 17 is not limited to a unit that directly detects the power supply phase θ, and may have a function capable of calculating, detecting, and estimating the power supply phase θ.

第1のキャリア周波数生成手段9、第2のキャリア周波数生成手段10は、それぞれ周波数Fc1,Fc2を出力する。ここで上述のように、Fc1>Fc2の関係がある。切替手段18は、下記のように動作するので、第1のキャリア周波数生成手段9及び第2のキャリア周波数生成手段10と相まって、電源位相θに基づいてキャリア周波数fcの値を設定する周波数設定部19Aを構成する。   The first carrier frequency generation means 9 and the second carrier frequency generation means 10 output frequencies Fc1 and Fc2, respectively. Here, as described above, there is a relationship of Fc1> Fc2. Since the switching unit 18 operates as follows, the frequency setting unit sets the value of the carrier frequency fc based on the power supply phase θ in combination with the first carrier frequency generation unit 9 and the second carrier frequency generation unit 10. 19A is configured.

図4は切替手段18として採用される切替手段18Aの構成を例示するブロック図である。切替手段18Aは、選択部181、比較器182a,182b,182c,182d、AND(論理積)ゲート183a,183b,186、OR(論理和)ゲート184、スイッチングコントローラ185を有している。   FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the switching unit 18A employed as the switching unit 18. The switching unit 18A includes a selection unit 181, comparators 182a, 182b, 182c, and 182d, AND (logical product) gates 183a, 183b, and 186, an OR (logical sum) gate 184, and a switching controller 185.

比較器182a,182b,182c,182d、ANDゲート183a,183b、ORゲート184は、電源位相θが位相領域T01,T02のいずれにあるのかを判別し、その判別結果をANDゲート186に入力する。ここでは電源位相θが位相領域T01,T02にあることに対応して、ORゲート184からANDゲート186に入力する判別結果信号Dがそれぞれ論理“L”,“H”を採る場合が例示されている。以下、より詳細に説明する。   Comparators 182a, 182b, 182c, and 182d, AND gates 183a and 183b, and OR gate 184 determine whether power supply phase θ is in phase region T01 or T02, and input the determination result to AND gate 186. Here, the case where the determination result signal D inputted from the OR gate 184 to the AND gate 186 takes logic “L” and “H”, respectively, corresponding to the power supply phase θ being in the phase regions T01 and T02 is illustrated. Yes. This will be described in more detail below.

比較器182aは電源位相θと値θ1とを入力し、θ≧θ1であるか否かに応じて、それぞれ論理“H”,“L”を出力する。比較器182bは電源位相θと値θ2とを入力し、θ≦θ2であるか否かに応じて、それぞれ論理“H”,“L”を出力する。ANDゲート183aは比較器182a,182bのそれぞれが出力する論理の論理積を採って出力する。つまり、ANDゲート183aはθ1≦θ≦θ2であるか否かに応じてそれぞれ論理“H”、“L”を出力する。   The comparator 182a receives the power supply phase θ and the value θ1, and outputs logic “H” and “L”, respectively, depending on whether θ ≧ θ1. The comparator 182b receives the power supply phase θ and the value θ2, and outputs logic “H” and “L”, respectively, depending on whether θ ≦ θ2. The AND gate 183a takes and outputs the logical product of the logics output from the comparators 182a and 182b. That is, the AND gate 183a outputs logic “H” and “L”, respectively, depending on whether θ1 ≦ θ ≦ θ2.

これにより、電源位相θが図3に現れた位相領域T01にある場合にはANDゲート183aは論理“L”を出力し、図3に現れた位相領域T02にある場合にはANDゲート183aは論理“H”を出力する。   Thus, when the power supply phase θ is in the phase region T01 appearing in FIG. 3, the AND gate 183a outputs a logic “L”, and when it is in the phase region T02 appearing in FIG. 3, the AND gate 183a is in the logic region. Outputs “H”.

比較器182cは電源位相θと値θ1+180°とを入力し、θ≧θ1+180°であるか否かに応じて、それぞれ論理“H”,“L”を出力する。比較器182dは電源位相θと値θ2+180°とを入力し、θ≦θ2+180°であるか否かに応じて、それぞれ論理“H”,“L”を出力する。ANDゲート183bは比較器182c,182dのそれぞれが出力する論理の論理積を採って出力する。つまりANDゲート183bは、θ1+180°≦θ≦θ2+180°であるか否かに応じてそれぞれ論理“H”、“L”を出力する。   The comparator 182c receives the power supply phase θ and the value θ1 + 180 °, and outputs logic “H” and “L”, respectively, depending on whether θ ≧ θ1 + 180 °. The comparator 182d receives the power supply phase θ and the value θ2 + 180 °, and outputs logic “H” and “L” depending on whether θ ≦ θ2 + 180 °, respectively. The AND gate 183b takes and outputs the logical product of the logics output from the comparators 182c and 182d. That is, the AND gate 183b outputs logic “H” and “L” depending on whether θ1 + 180 ° ≦ θ ≦ θ2 + 180 °, respectively.

これにより、電源位相θが図3に現れない位相領域T01にある場合にはANDゲート183bは論理“L”を出力し、図3に現れない位相領域T02にある場合にはANDゲート183bは論理“H”を出力する。   Thus, when the power supply phase θ is in the phase region T01 not appearing in FIG. 3, the AND gate 183b outputs a logic “L”, and when it is in the phase region T02 not appearing in FIG. 3, the AND gate 183b is the logic “L”. Outputs “H”.

ORゲート184はANDゲート183a,183bのそれぞれの出力の論理和を採って判別結果信号Dを出力する。これにより、上述の通り、電源位相θが位相領域T01,T02にあることに対応して、判別結果信号Dがそれぞれ論理“L”,“H”を採る。   The OR gate 184 calculates the logical sum of the outputs of the AND gates 183a and 183b and outputs a discrimination result signal D. As a result, as described above, the determination result signal D takes logic “L” and “H” in response to the power supply phase θ being in the phase regions T01 and T02.

選択部181は、第1のキャリア周波数Fc1(ここでは端子Aに入力)と第2のキャリア周波数Fc2(ここでは端子Bに入力)のいずれかを選択して、スイッチング用キャリアの周波数fcとして選択して出力する(ここでは端子Cから出力)。   The selection unit 181 selects either the first carrier frequency Fc1 (here, input to the terminal A) or the second carrier frequency Fc2 (here, input to the terminal B) and selects it as the switching carrier frequency fc. (In this case, output from the terminal C).

スイッチングコントローラ185は選択部181における選択動作の可否を決定する選択許可信号Eを出力する。ANDゲート186は判別結果信号Dと選択許可信号Eとの論理積を採って選択部181に出力する。   The switching controller 185 outputs a selection permission signal E that determines whether or not the selection unit 181 can perform the selection operation. The AND gate 186 takes a logical product of the determination result signal D and the selection permission signal E and outputs the logical product to the selection unit 181.

選択許可信号Eが論理“H”をとるとき、選択部181は、判別結果信号Dが“H”であれば(電源位相θは位相領域T02にあって直流電圧Vdcの変動が緩やかであるので)端子Bを端子Cに接続し、周波数fcとして周波数Fc2を採用する。また判別結果信号Dが“L”であれば(電源位相θは位相領域T01にあって直流電圧Vdcの変動が急なので)端子Aを端子Cに接続する。   When the selection permission signal E takes the logic “H”, the selection unit 181 determines that the determination result signal D is “H” (the power supply phase θ is in the phase region T02 and the fluctuation of the DC voltage Vdc is gentle). ) The terminal B is connected to the terminal C, and the frequency Fc2 is adopted as the frequency fc. If the determination result signal D is “L” (the power supply phase θ is in the phase region T01 and the fluctuation of the DC voltage Vdc is abrupt), the terminal A is connected to the terminal C.

スイッチングコントローラ185の動作及び選択許可信号Eが“L”となる場合については後に説明をおこなうが、それまでは選択許可信号Eが“H”を採る場合について説明する。   The operation of the switching controller 185 and the case where the selection permission signal E becomes “L” will be described later. Until then, the case where the selection permission signal E assumes “H” will be described.

図5は電源位相θと、比較器182a,182b,182c,182d、ANDゲート183a,183b、ORゲート184の動作を示すタイミングチャートである。図5において選択部181の動作は端子Cと接続される相手の端子に付記された記号(A),(B)を用いて示した。   FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the power supply phase θ and the comparators 182a, 182b, 182c and 182d, the AND gates 183a and 183b, and the OR gate 184. In FIG. 5, the operation of the selection unit 181 is indicated by using symbols (A) and (B) attached to the counterpart terminal connected to the terminal C.

出力電圧指令演算手段12は、電力変換器2から出力される(「他の」)交流電圧についての指令値たる電圧指令V*を生成する。電圧指令V*を求める方法については、一般的なV/f制御や交流回転機の制御方式であるベクトル制御などを採用することができる。かかる技術は公知であるので、詳細な説明は省略する。   The output voltage command calculation means 12 generates a voltage command V * which is a command value for the AC voltage (“other”) output from the power converter 2. As a method for obtaining the voltage command V *, general V / f control, vector control which is a control method of an AC rotating machine, or the like can be employed. Since this technique is publicly known, detailed description thereof is omitted.

PWM手段13は、パルス幅変調(Pulse Width Modulation)に基づいてスイッチング制御信号Gを、電力変換器2に与える変調信号生成部として機能する。具体的には、PWM手段13では、周波数Fc1を有するスイッチング用キャリアC1(図19参照)と、周波数Fc2を有するスイッチング用キャリアC2とを同期して生成している(図19のキャリアC2−1,C2−2,C2−3のいずれかとして図示される:これらの区別は後述する)。   The PWM means 13 functions as a modulation signal generation unit that applies the switching control signal G to the power converter 2 based on pulse width modulation. Specifically, the PWM means 13 generates the switching carrier C1 having the frequency Fc1 (see FIG. 19) and the switching carrier C2 having the frequency Fc2 in synchronization (carrier C2-1 in FIG. 19). , C2-2, and C2-3: these distinctions will be described later).

そして切替手段18から出力された周波数fcが周波数Fc1,Fc2のいずれであるかに対応して、それぞれスイッチング用キャリアC1、C2をスイッチング用キャリアCとして採用して、スイッチング制御信号Gを生成する。   Then, corresponding to whether the frequency fc output from the switching means 18 is the frequency Fc1 or Fc2, the switching carriers C1 and C2 are respectively employed as the switching carriers C to generate the switching control signal G.

なお、後述する実施の形態においては、周波数Fc3を有するスイッチング用キャリアが、PWM手段13において採用される場合もある。   In the embodiment described later, a switching carrier having the frequency Fc3 may be employed in the PWM means 13.

電力変換器2が有するスイッチング素子(図示省略)は、スイッチング制御信号Gに基づいてスイッチングし、交流回転機1に三相交流電圧を出力する。電力変換器2の構造自体は公知であるので、その詳細な説明は割愛する。   A switching element (not shown) included in the power converter 2 performs switching based on the switching control signal G and outputs a three-phase AC voltage to the AC rotating machine 1. Since the structure of the power converter 2 is well known, a detailed description thereof is omitted.

スイッチング制御信号Gは、スイッチング用キャリアと、出力電圧指令演算手段12から得られる電圧指令V*との比較により生成される。かかる生成自体は公知の技術であるので、詳細な説明は割愛する。   The switching control signal G is generated by comparing the switching carrier with the voltage command V * obtained from the output voltage command calculation means 12. Since the generation itself is a known technique, a detailed description thereof is omitted.

以上のようにして、電力変換器2のスイッチングは、図3に例示されたように位相領域T01.T02によって相違するキャリア周波数を有するスイッチング用キャリアに基づいて行われ、直流電圧Vdcの脈動に対する制御の追従性を確保しつつ、キャリア周波数に依存するスイッチング損失を下げることができる。   As described above, the switching of the power converter 2 is performed in the phase region T01. The switching loss depending on the carrier frequency can be reduced while ensuring controllability of control with respect to the pulsation of the DC voltage Vdc, based on switching carriers having different carrier frequencies depending on T02.

より具体的には、直流電圧Vdcのサンプリングにも用いられるスイッチング用キャリアの周波数を切り替えてすることにより、制御の追従性を確保しつつ、キャリア周波数に依存した電力変換器2のスイッチング損失を抑制することができる。   More specifically, the switching loss of the power converter 2 depending on the carrier frequency is suppressed by switching the frequency of the switching carrier that is also used for sampling the DC voltage Vdc, while ensuring the followability of the control. can do.

第2の実施の形態.
電圧指令V*を求めるに際し、交流回転機1において所望のトルクを得るためのトルク制御を採用することもできる。
Second embodiment.
When obtaining the voltage command V *, torque control for obtaining a desired torque in the AC rotary machine 1 can also be employed.

但しこの場合、発生されるトルクには、直流電圧Vdcの脈動に起因した脈動が存在する。直流電圧Vdcが小さいときには出力されるトルクも小さいので、電力変換装置のトルク制御について、直流電圧Vdcの変化に対する制御の追従性は重視される必要はない。   However, in this case, the generated torque includes pulsation due to pulsation of the DC voltage Vdc. Since the output torque is small when the DC voltage Vdc is small, the followability of the control with respect to the change of the DC voltage Vdc does not need to be emphasized in the torque control of the power converter.

他方、直流電圧Vdcが大きいときには出力されるトルクも大きいが、直流電圧Vdcの変化は(第1の実施の形態から理解されるように)小さいため、トルクの変化も小さく、やはり制御の追従性は重視される必要はない。   On the other hand, when the DC voltage Vdc is large, the output torque is large, but since the change in the DC voltage Vdc is small (as understood from the first embodiment), the change in torque is also small, and the control followability is also good. Need not be valued.

むしろ、直流電圧Vdcが小さい位相領域から直流電圧Vdcが大きい位相領域へ、あるいはその逆方向へ、それぞれ遷移する位相領域においてはトルクの変動が大きく、電力変換装置のトルク制御について追従性が重視される。また直流電圧Vdcが大きいときにはスイッチング損失も大きくなるので、トルク制御の制御周期は長いことが望ましい。   Rather, in the phase region where the DC voltage Vdc transitions from the phase region where the DC voltage Vdc is small to the phase region where the DC voltage Vdc is large or vice versa, the torque fluctuation is large, and followability is important for torque control of the power converter. The Further, since the switching loss increases when the DC voltage Vdc is large, it is desirable that the control period of torque control is long.

第2の実施の形態においても電力変換装置は第1の実施の形態と同じ構成(図1参照)を用いることができる。但し、切替手段18としては実施の形態1の切替手段18Aではなく、後述するように切替手段18Bを採用する。   Also in the second embodiment, the power converter can have the same configuration as that of the first embodiment (see FIG. 1). However, the switching means 18 is not the switching means 18A of the first embodiment, but a switching means 18B as will be described later.

図6は、第2の実施の形態における位相領域を示すグラフであり、第1の実施の形態の図2と対応している。図6は交流電圧Vsの波形と、これを全波整流して得られる直流電圧Vdcの波形とを示している。   FIG. 6 is a graph showing a phase region in the second embodiment, and corresponds to FIG. 2 in the first embodiment. FIG. 6 shows the waveform of the AC voltage Vs and the waveform of the DC voltage Vdc obtained by full-wave rectification of the waveform.

また、図7は第2の実施の形態の動作を説明するグラフであり、第1の実施の形態の図3と対応している。図7では電源位相θが0〜180度を採るときの、直流電圧Vdcの波形と、キャリア周波数fcの波形と、想定されるトルクTの波形とを示している。   FIG. 7 is a graph for explaining the operation of the second embodiment, and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. FIG. 7 shows the waveform of the DC voltage Vdc, the waveform of the carrier frequency fc, and the waveform of the assumed torque T when the power supply phase θ takes 0 to 180 degrees.

第2の実施の形態では、位相領域を下記のように区分する。   In the second embodiment, the phase region is divided as follows.

交流電圧Vsの変化率の絶対値が最も小さい位相(θ=90度、あるいは270度)を含む位相領域T04(θ3≦θ≦θ4の位相領域):
位相領域T04を挟んで隣接する一対の位相領域T05(θ1≦θ≦θ3の位相領域と、θ4≦θ≦θ2の位相領域の両方):
交流電圧Vsの変化率の絶対値が最も大きい位相を含み、位相領域T04,T05のいずれとも異なる位相領域T06(0°≦θ≦θ1の位相領域と、θ2≦θ≦180°の位相領域の両方):
値θ1,θ2は必ずしも第1の実施の形態における値θ1,θ2と同じ値を採る必要はないが、ここでは値θ1,θ2はいずれも第1の実施の形態と同じ値を採る場合が例示されている(θ1≒15°、θ2≒165°)。また値θ3,θ4としてそれぞれ約75度、約105度が採用される場合が例示されている。
Phase region T04 (phase region of θ3 ≦ θ ≦ θ4) including the phase (θ = 90 degrees or 270 degrees) in which the absolute value of the change rate of the AC voltage Vs is the smallest:
A pair of adjacent phase regions T05 across the phase region T04 (both the phase region of θ1 ≦ θ ≦ θ3 and the phase region of θ4 ≦ θ ≦ θ2):
A phase region T06 (including a phase region of 0 ° ≦ θ ≦ θ1 and a phase region of θ2 ≦ θ ≦ 180 °) including a phase having the largest absolute value of the rate of change of the AC voltage Vs and different from both of the phase regions T04 and T05. Both):
The values θ1 and θ2 do not necessarily have to be the same as the values θ1 and θ2 in the first embodiment, but here, the values θ1 and θ2 are exemplified as the case in which both the values θ1 and θ2 take the same values as in the first embodiment. (Θ1≈15 °, θ2≈165 °). Further, the case where about 75 degrees and about 105 degrees are adopted as the values θ3 and θ4 is illustrated.

電源位相θが相互に隣接する一対の位相領域の境界にある場合、電源位相θは当該一対の位相領域のいずれにあると把握しても差し支えない。   When the power supply phase θ is at the boundary between a pair of adjacent phase regions, the power supply phase θ may be grasped as being in either of the pair of phase regions.

以上のように位相領域を区分すると、位相領域T05におけるトルクTの波形は、位相領域T04におけるトルクTの波形よりも変動が顕著である、と言える。また、更に、位相領域T05におけるトルクTの波形は、位相領域T06におけるトルクTの波形よりも変動が顕著である、とも言える。   When the phase region is divided as described above, it can be said that the torque T waveform in the phase region T05 varies more significantly than the torque T waveform in the phase region T04. Furthermore, it can also be said that the torque T waveform in the phase region T05 varies more significantly than the torque T waveform in the phase region T06.

よって位相領域T04あるいは更に位相領域T06においては、位相領域T05よりも、トルク制御の制御周期を長くしても、トルクTについて、電力変換器2の制御の追従性を損ないにくいと言える。通常、トルク制御の制御は、キャリア一周期を単位として行われるので、トルク制御の制御周期を長くすることはキャリア周波数を低減することに相当する。   Therefore, in the phase region T04 or further in the phase region T06, even if the control period of torque control is made longer than in the phase region T05, it can be said that the followability of control of the power converter 2 with respect to the torque T is less likely to be impaired. Normally, control of torque control is performed in units of one carrier cycle, so increasing the control cycle of torque control corresponds to reducing the carrier frequency.

よって位相領域T04におけるスイッチング用キャリアの周波数Fc4、位相領域T05におけるスイッチング用キャリアの周波数Fc5、を導入して、Fc4<Fc5の関係を成立させることにより、想定されるトルクTの変動に対する電力変換器2の制御の追従性を確保しつつ、電力変換装置のキャリア周波数に依存するスイッチング損失を下げることができる。これはスイッチング素子の冷却装置などを簡素化でき、引いては電力変換装置を小型化することに資する。   Therefore, by introducing the switching carrier frequency Fc4 in the phase region T04 and the switching carrier frequency Fc5 in the phase region T05, the relationship of Fc4 <Fc5 is established, so that the power converter with respect to the assumed torque T variation is established. The switching loss depending on the carrier frequency of the power conversion device can be reduced while ensuring the followability of the control 2. This simplifies the cooling device for the switching element and contributes to downsizing the power conversion device.

また、位相領域T06におけるスイッチング用キャリアの周波数Fc6を導入し、これと周波数Fc5との間に、Fc6<Fc5の関係を成立させることにより、上記効果を高めることができる。   Further, by introducing the frequency Fc6 of the switching carrier in the phase region T06 and establishing the relationship of Fc6 <Fc5 between this and the frequency Fc5, the above effect can be enhanced.

図7では、キャリア周波数fcは位相領域T04,T05,T06においてそれぞれ3kHz,6kHz,3kHzを採っている。つまり図3ではFc4=Fc6=3kHz、Fc5=6kHzの場合が例示されている。   In FIG. 7, the carrier frequency fc is 3 kHz, 6 kHz, and 3 kHz in the phase regions T04, T05, and T06, respectively. That is, FIG. 3 illustrates the case of Fc4 = Fc6 = 3 kHz and Fc5 = 6 kHz.

図8は図1における切替手段18として第2の実施の形態で採用される切替手段18Bの構成を例示するブロック図である。切替手段18Bは切替手段18Aと同様に、第1のキャリア周波数生成手段9及び第2のキャリア周波数生成手段10と相まって、電源位相θに基づいてキャリア周波数fcの値を設定する周波数設定部として把握される。切替手段18BはFc3=Fc1との前提の下で設計されている。   FIG. 8 is a block diagram illustrating the configuration of a switching unit 18B employed in the second embodiment as the switching unit 18 in FIG. Similar to the switching means 18A, the switching means 18B, in combination with the first carrier frequency generation means 9 and the second carrier frequency generation means 10, is grasped as a frequency setting unit that sets the value of the carrier frequency fc based on the power supply phase θ. Is done. The switching means 18B is designed on the premise that Fc3 = Fc1.

切替手段18Bは、選択部181、比較器182a,182b,182c,182d,182e,182f,182g,182h、ANDゲート183a,183b,183e,183f,186、NAND(論理積の反転)ゲート183c,183d、ORゲート184、スイッチングコントローラ185を有している。   The switching unit 18B includes a selection unit 181, comparators 182a, 182b, 182c, 182d, 182e, 182f, 182g, and 182h, AND gates 183a, 183b, 183e, 183f, and 186, NAND (logical product inversion) gates 183c and 183d. , An OR gate 184, and a switching controller 185.

比較器182a,182b,182c,182d、ANDゲート183a,183bへの入力は第1の実施の形態と同様である。よってANDゲート183aはθ1≦θ≦θ2であるか否かに応じてそれぞれ論理“H”“L”を出力し、ANDゲート183bはθ1+180°≦θ≦θ2+180°であるか否かに応じてそれぞれ論理“H”“L”を出力する。つまり、ANDゲート183a,183bのいずれかが“H”であれば、電源位相θは位相領域T05,T06のいずれかに有って、位相領域T04にはない。   Inputs to the comparators 182a, 182b, 182c, 182d and the AND gates 183a, 183b are the same as those in the first embodiment. Therefore, the AND gate 183a outputs logic “H” and “L” depending on whether θ1 ≦ θ ≦ θ2, respectively, and the AND gate 183b depends on whether θ1 + 180 ° ≦ θ ≦ θ2 + 180 °, respectively. Logic “H” and “L” are output. That is, if either of the AND gates 183a and 183b is “H”, the power supply phase θ is in one of the phase regions T05 and T06 and not in the phase region T04.

比較器182eは電源位相θと値θ3とを入力し、θ≧θ3であるか否かに応じて、それぞれ論理“H”,“L”を出力する。比較器182fは電源位相θと値θ4とを入力し、θ≦θ4であるか否かに応じて、それぞれ論理“H”,“L”を出力する。NANDゲート183cは比較器182e,182fのそれぞれが出力する論理の論理積の反転を採って出力する。つまり、NANDゲート183cはθ3≦θ≦θ4であるか否かに応じてそれぞれ論理“L”、“H”を出力する。   The comparator 182e receives the power supply phase θ and the value θ3, and outputs logic “H” and “L”, respectively, depending on whether θ ≧ θ3. The comparator 182f receives the power supply phase θ and the value θ4, and outputs logic “H” and “L”, respectively, depending on whether θ ≦ θ4. The NAND gate 183c takes and inverts the logical product of the logics output from the comparators 182e and 182f. That is, the NAND gate 183c outputs logic “L” and “H” depending on whether θ3 ≦ θ ≦ θ4.

ANDゲート183eはANDゲート183aの出力と、NANDゲート183cの出力との論理積を採って出力する。これにより、電源位相θが図7に現れた位相領域T05にある場合にはANDゲート183eは論理“H”を出力し、図7に現れた位相領域T04,T06にある場合にはANDゲート183eは論理“L”を出力する。   The AND gate 183e takes and outputs the logical product of the output of the AND gate 183a and the output of the NAND gate 183c. Accordingly, when the power supply phase θ is in the phase region T05 appearing in FIG. 7, the AND gate 183e outputs a logic “H”, and when it is in the phase regions T04 and T06 appearing in FIG. 7, the AND gate 183e. Outputs a logic "L".

比較器182gは電源位相θと値θ3+180°とを入力し、θ≧θ3+180°であるか否かに応じて、それぞれ論理“H”,“L”を出力する。比較器182hは電源位相θと値θ4+180°とを入力し、θ≦θ4+180°であるか否かに応じて、それぞれ論理“H”,“L”を出力する。NANDゲート183dは比較器182g,182gのそれぞれが出力する論理の論理積の反転を採って出力する。NANDゲート183dは、θ3+180°≦θ≦θ4+180°であるか否かに応じてそれぞれ論理“L”、“H”を出力する。   The comparator 182g receives the power supply phase θ and the value θ3 + 180 °, and outputs logic “H” and “L”, respectively, depending on whether θ ≧ θ3 + 180 °. The comparator 182h receives the power supply phase θ and the value θ4 + 180 °, and outputs logic “H” and “L”, respectively, depending on whether θ ≦ θ4 + 180 °. The NAND gate 183d takes the logical inversion of the logic output from each of the comparators 182g and 182g and outputs the result. The NAND gate 183d outputs logic “L” and “H” depending on whether θ3 + 180 ° ≦ θ ≦ θ4 + 180 °, respectively.

ANDゲート183fはANDゲート183bの出力と、NANDゲート183dの出力との論理積を採って出力する。これにより、電源位相θが図7に現れない位相領域T05にある場合にはANDゲート183fは論理“H”を出力し、図7に現れない位相領域T04,T06にある場合にはANDゲート183fは論理“L”を出力する。   The AND gate 183f takes and outputs the logical product of the output of the AND gate 183b and the output of the NAND gate 183d. Thus, when the power supply phase θ is in the phase region T05 that does not appear in FIG. 7, the AND gate 183f outputs a logic “H”, and when it is in the phase regions T04 and T06 that do not appear in FIG. 7, the AND gate 183f. Outputs a logic "L".

ORゲート184はANDゲート183e,183fのそれぞれの出力の論理和を採って判断結果信号JとしてANDゲート186へ出力する。上述の動作により判断結果信号Jは、電源位相θが位相領域T04,T06にある場合には論理“L”を、位相領域T05にある場合には論理“H”を、それぞれ採る。   The OR gate 184 calculates the logical sum of the outputs of the AND gates 183e and 183f and outputs the result to the AND gate 186 as a judgment result signal J. As a result of the above-described operation, the determination result signal J takes a logic “L” when the power supply phase θ is in the phase regions T04 and T06, and takes a logic “H” when it is in the phase region T05.

選択部181の端子Aにはキャリア周波数Fc4(ここではキャリア周波数Fc6と等しい)が入力し、端子Bにはキャリア周波数Fc5が入力する。そして選択許可信号Eが論理“H”をとるとき、選択部181は、判断結果信号Jが“H”であれば(電源位相θは位相領域T04,T06にあってトルクTの変動が緩やかであるので)端子Bを端子Cに接続し、周波数fcとして周波数Fc4を採用する。また判断結果信号Jが“L”であれば(電源位相θは位相領域T05にあってトルクTの変動が急なので)端子Aを端子Cに接続する。   The carrier frequency Fc4 (equivalent to the carrier frequency Fc6 here) is input to the terminal A of the selection unit 181 and the carrier frequency Fc5 is input to the terminal B. When the selection permission signal E takes the logic “H”, the selection unit 181 determines that the determination result signal J is “H” (the power source phase θ is in the phase regions T04 and T06, and the torque T varies slowly). Terminal B is connected to terminal C, and frequency Fc4 is adopted as frequency fc. If the determination result signal J is “L” (since the power supply phase θ is in the phase region T05 and the torque T fluctuates rapidly), the terminal A is connected to the terminal C.

図9は電源位相θと、比較器182a,182b、182e、182f、ANDゲート183a、NANDゲート183c、ANDゲート183eの動作を示すタイミングチャートである。図9において選択部181の動作は端子Cと接続される相手の端子に付記された記号(A),(B)を用いて示した。   FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the power supply phase θ and the comparators 182a, 182b, 182e, 182f, the AND gate 183a, the NAND gate 183c, and the AND gate 183e. In FIG. 9, the operation of the selection unit 181 is indicated by using symbols (A) and (B) attached to the counterpart terminal connected to the terminal C.

図10は第2の実施の形態の効果を説明するグラフであり、直流電圧Vdc、スイッチング用キャリアC、想定されるトルクT及び出力トルクTo、電力変換器2から交流回転機1へ出力される電流id,iqの波形を示す。但し、電流id,iqはそれぞれいわゆるd軸電流及びq軸電流であり、交流回転機1に流れる電流の、交流回転機1の界磁に対する同相成分及び直交成分である。   FIG. 10 is a graph for explaining the effect of the second embodiment, and is output from the power converter 2 to the AC rotating machine 1 by the DC voltage Vdc, the switching carrier C, the assumed torque T and the output torque To. The waveforms of current id and iq are shown. However, the currents id and iq are so-called d-axis current and q-axis current, respectively, and are an in-phase component and a quadrature component of the current flowing in the AC rotating machine 1 with respect to the field of the AC rotating machine 1.

キャリアは位相領域T04,T06においてキャリア周波数3kHzを、位相領域T05においてキャリア周波数6kHzを、それぞれ採用している。   The carrier employs a carrier frequency of 3 kHz in the phase regions T04 and T06, and a carrier frequency of 6 kHz in the phase region T05.

出力トルクToは交流回転機1において実際に発生したトルクであって、想定されるトルクTに対し、立ち上がりが遅くかつ緩慢になっていることが判る。しかしながら出力トルクToの変化が大きな領域は、想定されるトルクTの変化が大きい位相領域T05にある。よって図10は、位相領域T05においてスイッチング用キャリアCの周波数が高められるという望ましい結果を示している。   It can be seen that the output torque To is a torque actually generated in the AC rotating machine 1, and that the rise is slow and slow with respect to the assumed torque T. However, the region where the change in the output torque To is large is in the phase region T05 where the change in the assumed torque T is large. Accordingly, FIG. 10 shows a desirable result that the frequency of the switching carrier C is increased in the phase region T05.

なお、位相領域T05と隣接する位相領域T04,T06と、位相領域T05との境界において、スイッチング用キャリアCはその周波数が変化する。これはスイッチング用キャリアの不連続を招来する可能性がある。図10ではかかる不連続が生じない場合を例示しているが、相互に隣接する位相領域同士の境界でのスイッチング用キャリアの波形の連続性については後の<変形例2>において詳細に説明する。   Note that the frequency of the switching carrier C changes at the boundary between the phase region T05, the adjacent phase regions T04, T06, and the phase region T05. This can lead to discontinuities in the switching carrier. FIG. 10 illustrates the case where such discontinuity does not occur, but the continuity of the waveform of the switching carrier at the boundary between adjacent phase regions will be described in detail in <Modification 2> below. .

第3の実施の形態.
図11は第3の実施の形態にかかる電力変換装置の構成を例示する回路図である。当該電力変換装置は、第1の実施の形態及び第2の実施の形態で採用された制御部4に対し、周波数設定部19Aを周波数設定部19Bに置換した構成を有している。
Third embodiment.
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating the configuration of a power conversion device according to the third embodiment. The power converter has a configuration in which the frequency setting unit 19A is replaced with a frequency setting unit 19B with respect to the control unit 4 employed in the first embodiment and the second embodiment.

周波数設定部19Bは切替テーブル手段191を含む。切替テーブル手段191は、位相領域毎にキャリア周波数を対応づけて記憶しており、入力された電源位相θに応じてキャリア周波数fcを出力する。   The frequency setting unit 19B includes switching table means 191. The switching table means 191 stores the carrier frequency in association with each phase region, and outputs the carrier frequency fc according to the input power supply phase θ.

このような切替テーブル手段191を採用することにより、第1の実施の形態、第2の実施の形態で示されたような位相領域毎に対応したキャリア周波数fcの設定が実現されることは明白である。またより複雑な対応についても実現することが容易となる。例えばキャリア周波数を3種採用することも容易に実現できる。   By adopting such a switching table means 191, it is obvious that the setting of the carrier frequency fc corresponding to each phase region as shown in the first embodiment and the second embodiment is realized. It is. In addition, it is easy to realize more complicated correspondence. For example, it is possible to easily adopt three types of carrier frequencies.

図12は、第3の実施の形態における位相領域を示すグラフであり、第1の実施の形態の図2と対応している。図12は交流電圧Vsの波形と、これを全波整流して得られる直流電圧Vdcの波形とを示している。   FIG. 12 is a graph showing a phase region in the third embodiment, and corresponds to FIG. 2 in the first embodiment. FIG. 12 shows the waveform of the AC voltage Vs and the waveform of the DC voltage Vdc obtained by full-wave rectification of the waveform.

また、図13は第3の実施の形態の動作を説明するグラフであり、第1の実施の形態の図3と対応している。図13では電源位相θが0〜180度を採るときの、直流電圧Vdcの波形と、キャリア周波数fcの波形と、想定されるトルクTの波形とを示している。   FIG. 13 is a graph for explaining the operation of the third embodiment, and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. FIG. 13 shows the waveform of the DC voltage Vdc, the waveform of the carrier frequency fc, and the waveform of the assumed torque T when the power supply phase θ takes 0 to 180 degrees.

第3の実施の形態では、第1の実施の形態に対して、位相領域T02を、値θ5,θ6を境界として、位相領域T02’,T03に区分している。もちろん、位相領域T02’,T03を合体させた位相領域が第1の実施の形態の位相領域T02と必ずしも一致する必要はない。換言すれば、第1の実施の形態と第3の実施の形態との間で、値θ1,θ2が異なっていてもよい。   In the third embodiment, as compared with the first embodiment, the phase region T02 is divided into phase regions T02 'and T03 with values θ5 and θ6 as boundaries. Of course, the phase region obtained by combining the phase regions T02 'and T03 does not necessarily match the phase region T02 of the first embodiment. In other words, the values θ1 and θ2 may be different between the first embodiment and the third embodiment.

よって、第1の実施の形態と類似して、位相領域を下記のように区分して把握することができる。   Therefore, similar to the first embodiment, it is possible to grasp the phase region by dividing it as follows.

交流電圧Vsの変化率の絶対値が最も大きい位相(θ=180度、あるいは360度)を含む位相領域T01(0°≦θ≦θ1の位相領域と、θ2≦θ≦180°の位相領域の両方):
交流電圧Vsの変化率の絶対値が最も小さい位相(θ=90度、あるいはθ=270度)を含む位相領域T02’(θ5≦θ≦θ6の位相領域):
位相領域T01,T02’のいずれとも異なる位相領域T03(θ1≦θ≦θ5の位相領域と、θ6≦θ≦θ2の位相領域の両方)。
Phase region T01 (phase region of 0 ° ≦ θ ≦ θ1 and phase region of θ2 ≦ θ ≦ 180 °) including the phase (θ = 180 degrees or 360 degrees) having the largest absolute value of the rate of change of the AC voltage Vs Both):
Phase region T02 ′ (phase region of θ5 ≦ θ ≦ θ6) including the phase (θ = 90 degrees or θ = 270 degrees) having the smallest absolute value of the change rate of the AC voltage Vs:
A phase region T03 different from both of the phase regions T01 and T02 ′ (both a phase region of θ1 ≦ θ ≦ θ5 and a phase region of θ6 ≦ θ ≦ θ2).

第3の実施の形態では位相領域T02’,T03においてそれぞれキャリア周波数fcとして採用されるべき周波数Fc2’,Fc3を導入して、Fc2’<Fc3<Fc1の関係を設定する。例えばFc2’=3kHz、Fc3=4kHz、Fc1=6kHzに設定されている場合が図13に図示されている。   In the third embodiment, frequencies Fc2 'and Fc3 to be employed as carrier frequencies fc are introduced in the phase regions T02' and T03, respectively, and the relationship of Fc2 '<Fc3 <Fc1 is set. For example, FIG. 13 shows a case where Fc2 ′ = 3 kHz, Fc3 = 4 kHz, and Fc1 = 6 kHz.

位相領域T02’,T03,T01はこの順に、直流電圧Vdcの脈動が顕著となって行くので、上述の関係を設定することにより、第1の実施の形態の効果を高めることができる。   In the phase regions T02 ', T03, and T01, since the pulsation of the DC voltage Vdc becomes remarkable in this order, the effect of the first embodiment can be enhanced by setting the above relationship.

あるいは、第3の実施の形態における位相領域を第2の実施の形態と類似して、下記のように区分して把握することもできる。   Alternatively, the phase region in the third embodiment can be divided and grasped as follows, similar to the second embodiment.

交流電圧Vsの変化率の絶対値が最も小さい位相(θ=90度、あるいは270度)を含む位相領域T02’(θ5≦θ≦θ6の位相領域):
位相領域T02’を挟んで隣接する一対の位相領域T03(θ1≦θ≦θ5の位相領域と、θ6≦θ≦θ2の位相領域の両方):
交流電圧Vsの変化率の絶対値が最も大きい位相を含み、位相領域T02’,T03のいずれとも異なる位相領域T01(0°≦θ≦θ1の位相領域と、θ2≦θ≦180°の位相領域の両方)。
Phase region T02 ′ (phase region of θ5 ≦ θ ≦ θ6) including the phase (θ = 90 degrees or 270 degrees) in which the absolute value of the change rate of the AC voltage Vs is the smallest:
A pair of phase regions T03 adjacent to each other with the phase region T02 ′ in between (both the phase region of θ1 ≦ θ ≦ θ5 and the phase region of θ6 ≦ θ ≦ θ2):
A phase region T01 including a phase having the largest absolute value of the rate of change of the AC voltage Vs and different from both of the phase regions T02 ′ and T03 (a phase region of 0 ° ≦ θ ≦ θ1 and a phase region of θ2 ≦ θ ≦ 180 °) Both).

よって位相領域の並び方から見れば、第3の実施の形態の位相領域T02’,T03,T01は第2の実施の形態のT04,T05,T06にそれぞれ対応する。しかしキャリア周波数fcとして採用される周波数の大小関係(Fc2’<Fc3<Fc1)は第2の実施の形態のそれ(T04<T05,T05>T06)とは異なっている。   Therefore, when viewed from the arrangement of the phase regions, the phase regions T02 ', T03, and T01 of the third embodiment correspond to T04, T05, and T06 of the second embodiment, respectively. However, the magnitude relationship (Fc2 '<Fc3 <Fc1) employed as the carrier frequency fc is different from that of the second embodiment (T04 <T05, T05> T06).

なお、θ1=θ5、θ2=θ6であれば実質的に位相領域T03は無くなり、位相領域T02’は第1の実施の形態の位相領域T02と同様に扱うことができる。つまり第1の実施の形態については下記のように把握することもできる。   If θ1 = θ5 and θ2 = θ6, the phase region T03 substantially disappears, and the phase region T02 'can be handled in the same manner as the phase region T02 of the first embodiment. That is, the first embodiment can be grasped as follows.

即ち、交流電圧Vsの変化率の絶対値が最も小さい位相を含む位相領域T02においてキャリア周波数fcは周波数Fc2を採り、位相領域T02を挟んで隣接する一対の位相領域T01においてキャリア周波数fcは周波数Fc1を採り、周波数Fc1は周波数Fc2よりも大きい。   That is, the carrier frequency fc takes the frequency Fc2 in the phase region T02 including the phase having the smallest absolute value of the change rate of the AC voltage Vs, and the carrier frequency fc in the pair of adjacent phase regions T01 across the phase region T02 is the frequency Fc1. The frequency Fc1 is larger than the frequency Fc2.

第4の実施の形態.
第4の実施の形態においても電力変換装置は第3の実施の形態と同じ構成(図11参照)を用いることができる。また、第2の実施の形態と同じ位相領域(図6参照)が採用される。
Fourth embodiment.
Also in the fourth embodiment, the power converter can use the same configuration as that of the third embodiment (see FIG. 11). Further, the same phase region (see FIG. 6) as that of the second embodiment is employed.

図14は第4の実施の形態の動作を説明するグラフであり、第2の実施の形態の図7と対応している。   FIG. 14 is a graph for explaining the operation of the fourth embodiment, and corresponds to FIG. 7 of the second embodiment.

第4の実施の形態では第2の実施の形態とは異なり、位相領域T04においてキャリア周波数fcとして採用される周波数Fc4が周波数Fc5のみならず周波数Fc6よりも小さく設定される(Fc4<Fc6<Fc5)。例えば図14ではFc6=3kHz、F5=6kHz、Fc4=2kHzに設定されている場合が示されている。   In the fourth embodiment, unlike the second embodiment, the frequency Fc4 employed as the carrier frequency fc in the phase region T04 is set to be smaller than the frequency Fc5 as well as the frequency Fc6 (Fc4 <Fc6 <Fc5 ). For example, FIG. 14 shows a case where Fc6 = 3 kHz, F5 = 6 kHz, and Fc4 = 2 kHz.

このように、想定されるトルクTの波形が平坦であってトルク制御の制御周期を短くする必要が無く、かつ直流電圧Vdcの値が大きくてスイッチング損失が大きくなりがちな位相領域T04におけるキャリア周波数Fc4を低下させることは、第2の実施の形態の効果を高める。   Thus, the carrier frequency in the phase region T04 in which the waveform of the assumed torque T is flat and it is not necessary to shorten the control cycle of torque control, and the value of the DC voltage Vdc is large and the switching loss tends to increase. Decreasing Fc4 enhances the effect of the second embodiment.

第5の実施の形態.
整流された電圧の脈動は、単相交流電圧を整流する場合に限らず、三相交流電圧を整流した場合にも発生する。これはコンデンサの容量が小さいことで、より顕著となる。ここでは三相交流電圧を半波整流した場合における実施の形態について説明する。
Fifth embodiment.
The pulsation of the rectified voltage occurs not only when the single-phase AC voltage is rectified but also when the three-phase AC voltage is rectified. This becomes more noticeable due to the small capacitance of the capacitor. Here, an embodiment in the case of half-wave rectification of a three-phase AC voltage will be described.

図15は第5の実施の形態にかかる電力変換装置の構成を例示する回路図である。当該電力変換装置は、第3の実施の形態で示された構成(図11参照)に対し、単相電源61及び整流回路51をそれぞれ三相電源63A及び整流回路53Aに置換した構成を有している。   FIG. 15 is a circuit diagram illustrating the configuration of a power conversion device according to the fifth embodiment. The power converter has a configuration in which the single-phase power source 61 and the rectifier circuit 51 are replaced with a three-phase power source 63A and a rectifier circuit 53A, respectively, with respect to the configuration shown in the third embodiment (see FIG. 11). ing.

三相電源63Aは三相の交流電圧Vr,Vs,Vtと中性点電圧Vnとを出力し、いわゆる三相四線式の配電を実現する。整流回路53Aは相電圧を半波整流するダイオードブリッジであり、中性点電圧Vnを基準として交流電圧Vr,Vs,Vtを半波整流する。   The three-phase power supply 63A outputs a three-phase AC voltage Vr, Vs, Vt and a neutral point voltage Vn to realize a so-called three-phase four-wire distribution. The rectifier circuit 53A is a diode bridge that half-wave rectifies the phase voltage, and half-wave rectifies the AC voltages Vr, Vs, and Vt based on the neutral point voltage Vn.

ここでは周波数設定部19Bを用いることによって説明を簡単にするが、適宜に回路設計を行って周波数設定部19Aと同様の構成を採用することもできる。   Here, the description is simplified by using the frequency setting unit 19B, but it is also possible to adopt the same configuration as the frequency setting unit 19A by appropriately designing a circuit.

図16は第5の実施の形態における位相領域を示すグラフであり、第1の実施の形態の図2と対応している。図16は交流電圧Vr,Vs,Vtの波形と、これを半波整流して得られる直流電圧Vdcの波形とを示している。   FIG. 16 is a graph showing a phase region in the fifth embodiment, and corresponds to FIG. 2 in the first embodiment. FIG. 16 shows the waveforms of AC voltages Vr, Vs, and Vt, and the waveform of DC voltage Vdc obtained by half-wave rectification of the waveforms.

交流電圧Vr,Vs,Vtは、周知のように、その位相が相互に120°ずつずれており、ここでは電圧Vrよりも電圧Vsが、電圧Vsよりも電圧Vtが、それぞれ遅相である場合を例示している。   As is well known, the AC voltages Vr, Vs, and Vt are out of phase with each other by 120 °. Here, the voltage Vs is slower than the voltage Vr, and the voltage Vt is slower than the voltage Vs. Is illustrated.

直流電圧Vdcの波形は交流電圧Vr,Vs,Vtのうちの最大値の波形をとり、電源電圧Vsの位相に換算して120°周期で脈動する。具体的には直流電圧Vdcは、三相交流電圧の内のいずれか二つが同じ正の電圧値を採る時点で最小となり、三相交流電圧の内のいずれか二つが同じ負の電圧値を採る時点で最大となる。   The waveform of the DC voltage Vdc takes the waveform of the maximum value of the AC voltages Vr, Vs, and Vt, and pulsates at a cycle of 120 ° in terms of the phase of the power supply voltage Vs. Specifically, the DC voltage Vdc is minimized when any two of the three-phase AC voltages have the same positive voltage value, and any two of the three-phase AC voltages have the same negative voltage value. Maximum at the moment.

よって例えば第1の実施の形態のように、直流電圧Vdcの脈動に対する制御の追従性を確保しつつキャリア周波数に依存するスイッチング損失を下げるために、位相領域T1,T2を選定し、それぞれの位相領域において採用されるキャリア周波数を設定することができる。   Therefore, for example, as in the first embodiment, the phase regions T1 and T2 are selected in order to reduce the switching loss depending on the carrier frequency while ensuring the followability of the control with respect to the pulsation of the DC voltage Vdc. The carrier frequency employed in the region can be set.

この場合、直流電圧Vdcの波形についての上述の観点から交流電圧Vr,Vs,Vtの波形同士の交点を採って位相領域を下記のように選定することができる。   In this case, the phase region can be selected as follows by taking the intersection of the waveforms of the AC voltages Vr, Vs, and Vt from the above-described viewpoint regarding the waveform of the DC voltage Vdc.

二つの交流電圧が同じ正の電圧値を採る第1位相(図16では位相θrs,θst,θtrとして例示)を含む位相領域T1:
二つの交流電圧が同じ負の電圧値を採る第2位相(これは第1位相よりも60°遅相である)を含む位相領域T2。
Phase region T1: including a first phase (illustrated as phases θrs, θst, θtr in FIG. 16) in which two AC voltages take the same positive voltage value
A phase region T2 including a second phase in which two AC voltages have the same negative voltage value (which is 60 ° slower than the first phase).

以上のように位相領域を区分すると、位相領域T1における直流電圧Vdcの脈動は、位相領域T2における直流電圧Vdcの脈動よりも顕著である、と言える。   When the phase region is divided as described above, it can be said that the pulsation of the DC voltage Vdc in the phase region T1 is more significant than the pulsation of the DC voltage Vdc in the phase region T2.

よって位相領域T2においては、位相領域T1よりも、直流電圧Vdcのサンプリング周期を長くしても、直流電圧Vdcの脈動に対する電力変換器2の制御の追従性を損ないにくいと言える。しかも、直流電圧Vdcの値が大きいときには電力変換器2に供給される電圧も大きいのであるから、位相領域T2における電力変換器2を制御する頻度を低減することは、スイッチング損失の低減をも招来する。   Therefore, in phase region T2, even if the sampling period of DC voltage Vdc is made longer than in phase region T1, it can be said that the followability of control of power converter 2 with respect to pulsation of DC voltage Vdc is less likely to be impaired. Moreover, since the voltage supplied to the power converter 2 is large when the value of the DC voltage Vdc is large, reducing the frequency of controlling the power converter 2 in the phase region T2 also leads to a reduction in switching loss. To do.

更に、位相領域T1,T2のいずれとも異なる位相領域T3を選定してもよい。位相領域T1,T2,T3においてそれぞれスイッチング用キャリアが周波数Fc1,Fc2.Fc3を採用するとして、Fc2<Fc3<Fc1の関係を採用することによって、第3の実施の形態と同様に、直流電圧Vdcの脈動に対する制御の追従性を確保しつつキャリア周波数に依存するスイッチング損失を下げる効果を高めることができる。   Further, a phase region T3 different from any of the phase regions T1 and T2 may be selected. In the phase regions T1, T2, and T3, the switching carriers have frequencies Fc1, Fc2,. By adopting the relationship of Fc2 <Fc3 <Fc1 as adopting Fc3, as in the third embodiment, switching loss depending on the carrier frequency while ensuring controllability to control the pulsation of the DC voltage Vdc is ensured. The effect of lowering can be enhanced.

第6の実施の形態.
ここでは三相交流電圧を全波整流した場合における実施の形態について説明する。図17は第6の実施の形態にかかる電力変換装置の構成を例示する回路図である。当該電力変換装置は、第5の実施の形態で示された構成(図15参照)に対し、三相電源63A及び整流回路53Aをそれぞれ三相電源63B及び整流回路53Bに置換した構成を有している。
Sixth embodiment.
Here, an embodiment in the case of full-wave rectification of a three-phase AC voltage will be described. FIG. 17 is a circuit diagram illustrating the configuration of the power converter according to the sixth embodiment. The power converter has a configuration in which the three-phase power source 63A and the rectifier circuit 53A are replaced with the three-phase power source 63B and the rectifier circuit 53B, respectively, with respect to the configuration shown in the fifth embodiment (see FIG. 15). ing.

三相電源63Bは三相の交流電圧Vr,Vs,Vtを出力し、いわゆる三相三線式の配電を実現する。整流回路53Bは線間電圧を全波整流するダイオードブリッジである。ここでは線間電圧としてVtr=Vt−Vr,Vrs=Vr−Vs,Vst=Vs−Vtを採用している。   The three-phase power supply 63B outputs three-phase AC voltages Vr, Vs, and Vt, and realizes so-called three-phase three-wire power distribution. The rectifier circuit 53B is a diode bridge that full-wave rectifies the line voltage. Here, Vtr = Vt−Vr, Vrs = Vr−Vs, and Vst = Vs−Vt are adopted as the line voltages.

第6の実施の形態でも第5の実施の形態と同様にして周波数設定部19Bを用いることによって説明を簡単にするが、適宜に回路設計を行って周波数設定部19Aと同様の構成を採用することもできる。   In the sixth embodiment, the description is simplified by using the frequency setting unit 19B in the same manner as in the fifth embodiment, but the circuit configuration is appropriately designed to adopt the same configuration as the frequency setting unit 19A. You can also.

図18は第6の実施の形態における位相領域を示すグラフであり、第1の実施の形態の図2と対応している。図18は交流電圧Vr,Vs,Vtの波形と、線間電圧Vtr,Vrs,Vstの波形と、これらの線間電圧を全波整流して得られる直流電圧Vdcの波形とを示している。   FIG. 18 is a graph showing a phase region in the sixth embodiment, and corresponds to FIG. 2 in the first embodiment. FIG. 18 shows waveforms of AC voltages Vr, Vs, Vt, waveforms of line voltages Vtr, Vrs, Vst, and a waveform of DC voltage Vdc obtained by full-wave rectification of these line voltages.

線間電圧Vtr,Vrs,Vstは、周知のように、その位相が相互に120°ずつずれている。直流電圧Vdcの波形は線間電圧Vtr,Vrs,Vstの絶対値のうちの最大値の波形をとり、電源電圧Vsの位相に換算して60°周期で脈動する。具体的には直流電圧Vdcは、三相交流電圧Vr,Vs,Vtの内のいずれか二つが(正負を問わず)同じ電圧値を採る時点で最小となり、線間電圧Vtr,Vrs,Vstの内のいずれか二つが(正負を問わず)同じ電圧値を採る時点で最大となる。   As is well known, the phases of the line voltages Vtr, Vrs, Vst are shifted from each other by 120 °. The waveform of the DC voltage Vdc takes the waveform of the maximum value among the absolute values of the line voltages Vtr, Vrs, Vst, and pulsates at a cycle of 60 ° in terms of the phase of the power supply voltage Vs. Specifically, the DC voltage Vdc is minimized when any two of the three-phase AC voltages Vr, Vs, and Vt take the same voltage value (regardless of positive or negative), and the line voltages Vtr, Vrs, and Vst are It becomes the maximum when any two of them take the same voltage value (whether positive or negative).

よって例えば第1の実施の形態のように、直流電圧Vdcの脈動に対する制御の追従性を確保しつつキャリア周波数に依存するスイッチング損失を下げるために、位相領域T1,T2を選定し、それぞれの位相領域において採用されるキャリア周波数を設定することができる。   Therefore, for example, as in the first embodiment, the phase regions T1 and T2 are selected in order to reduce the switching loss depending on the carrier frequency while ensuring the followability of the control with respect to the pulsation of the DC voltage Vdc. The carrier frequency employed in the region can be set.

この場合、直流電圧Vdcの波形についての上述の観点から交流電圧Vr,Vs,Vtの波形同士の交点を採って位相領域を下記のように選定することができる。   In this case, the phase region can be selected as follows by taking the intersection of the waveforms of the AC voltages Vr, Vs, and Vt from the above-described viewpoint regarding the waveform of the DC voltage Vdc.

二つの交流電圧が同じ電圧値を採る第1位相(図16では同じ正の電圧値を採る位相θrs,θst,θtr、同じ負の電圧値を採る位相θsr,θts,θrtとして例示)を含む位相領域T1:
二つの線間電圧が同じ電圧値を採る第2位相(これは第1位相よりも30°遅相である)を含む位相領域T2。
A phase including a first phase in which two AC voltages take the same voltage value (in FIG. 16, phases θrs, θst, θtr taking the same positive voltage values, and phases θsr, θts, θrt taking the same negative voltage values). Region T1:
A phase region T2 including a second phase in which two line voltages have the same voltage value (which is 30 ° later than the first phase).

以上のように位相領域を区分すると、位相領域T1における直流電圧Vdcの脈動は、位相領域T2における直流電圧Vdcの脈動よりも顕著である、と言える。よって位相領域T1,T2においてそれぞれスイッチング用キャリアが周波数Fc1,Fc2を採用するとして、Fc2<Fc1の関係を採用することによって第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。   When the phase region is divided as described above, it can be said that the pulsation of the DC voltage Vdc in the phase region T1 is more significant than the pulsation of the DC voltage Vdc in the phase region T2. Therefore, assuming that the switching carriers employ the frequencies Fc1 and Fc2 in the phase regions T1 and T2, respectively, by adopting the relationship of Fc2 <Fc1, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

更に、位相領域T1,T2のいずれとも異なる位相領域T3を選定してもよい。位相領域T3においてスイッチング用キャリアが周波数Fc3を採用するとして、Fc2<Fc3<Fc1の関係を採用することによって、第3の実施の形態と同様の効果を得ることができる。   Further, a phase region T3 different from any of the phase regions T1 and T2 may be selected. By adopting the relationship of Fc2 <Fc3 <Fc1, assuming that the switching carrier adopts the frequency Fc3 in the phase region T3, the same effect as that of the third embodiment can be obtained.

<実施の形態の総括的説明>
直流電圧Vdcの脈動それ自身を軽減する場合(例えば第1の実施の形態)と、直流電圧Vdcの脈動に起因する想定されるトルクTの脈動を軽減する場合(例えば第2の実施の形態)とでは、各位相領域におけるキャリア周波数の大小関係が異なる場合がある(特に直流電圧Vdcが零近傍の値を採る位相領域T01,T06と、このそれぞれを挟んで隣接する位相領域T02,T05との間での、キャリア周波数の大小関係)。
<Overall description of the embodiment>
When reducing the pulsation of the DC voltage Vdc itself (for example, the first embodiment) and when reducing the pulsation of the torque T that is assumed due to the pulsation of the DC voltage Vdc (for example, the second embodiment). In some cases, the magnitude relationship of the carrier frequency in each phase region may be different (particularly between the phase regions T01 and T06 in which the DC voltage Vdc takes a value close to zero and the adjacent phase regions T02 and T05 sandwiching each of them) Between carrier frequencies).

しかしながら、電源位相θで区分される位相領域に応じてスイッチング用キャリアの周波数fcを可変とし、上記の場合に応じて適宜に周波数fcを設定することにより、それぞれの場合に応じて電力変換器の制御の追従性を確保しつつ、キャリア周波数に依存したスイッチング損失を抑制することができる。   However, the frequency fc of the switching carrier is made variable according to the phase region divided by the power supply phase θ, and the frequency fc is appropriately set according to the above case, so that the power converter can be changed according to each case. Switching loss depending on the carrier frequency can be suppressed while ensuring control followability.

これは、ダイオードブリッジで交流電圧から整流された直流電圧が、交流電圧と同期して脈動することを利用している。交流電圧の位相に応じてスイッチング用キャリアの周波数を変更することにより、直流電圧の大きさやこれに基づいて変動するトルクに応じた周波数に応じた信号で電力変換器がスイッチングする。これにより、直流電圧の脈動やトルクの変動に対する電力変換器の制御の追従性を確保しつつ、キャリア周波数に依存したスイッチング損失を抑制し、ひいては電力変換装置を小型化することに資する。   This utilizes the fact that a DC voltage rectified from an AC voltage by a diode bridge pulsates in synchronization with the AC voltage. By changing the frequency of the switching carrier according to the phase of the AC voltage, the power converter is switched with a signal corresponding to the frequency according to the magnitude of the DC voltage and the torque that varies based on the DC voltage. Thus, the switching loss depending on the carrier frequency is suppressed while ensuring the followability of the control of the power converter with respect to the pulsation of DC voltage and the fluctuation of torque, which contributes to downsizing of the power converter.

<変形例1>
上記のいずれの実施の形態についても、位相領域を決定する位相、換言すれば位相領域の境界となる位相は、異なる側面から捉えることができる。例えば第5の実施の形態について見れば、図16を参照して、位相領域T1が含む第1位相θrs,θst,θtrは、電圧Vs,Vt,Vrの変化率の絶対値が最も大きい位相から60°遅相の位相であると把握することができる。
<Modification 1>
In any of the above embodiments, the phase that determines the phase region, in other words, the phase that becomes the boundary of the phase region, can be grasped from different aspects. For example, in the fifth embodiment, referring to FIG. 16, the first phases θrs, θst, θtr included in the phase region T1 are from the phase having the largest absolute value of the rate of change of the voltages Vs, Vt, Vr. It can be understood that the phase is 60 ° late.

あるいは第6の実施の形態において位相領域T2が含む第2位相は、いずれかの電圧がゼロクロスする位相であると把握することができる。   Or it can grasp | ascertain that the 2nd phase which phase region T2 contains in a 6th embodiment is a phase where any voltage zero-crosses.

このようにいずれの実施の形態においても、位相領域を決定する位相は、電源位相θの算出、検出、推定から導かれるので有れば、種々の観点で特定することができる。   As described above, in any of the embodiments, the phase that determines the phase region can be specified from various viewpoints as long as it is derived from the calculation, detection, and estimation of the power supply phase θ.

<変形例2>
上記のいずれの実施の形態についても、隣接する位相領域同士の境界では、異なる周波数のスイッチング用キャリアが時間的に隣接する。それぞれのスイッチング用キャリアの波形の最大値(あるいはその近傍)同士が隣接するか、もしくは最小値(あるいはその近傍)同士が時間的に隣接することが望ましい。
<Modification 2>
In any of the above embodiments, switching carriers having different frequencies are temporally adjacent at the boundary between adjacent phase regions. It is desirable that the maximum values (or the vicinity thereof) of the waveforms of the respective switching carriers are adjacent to each other, or the minimum values (or the vicinity thereof) are adjacent to each other in time.

このようにしてスイッチング用キャリアを切り替えることにより、それぞれのスイッチング用キャリアの最大値同士(あるいは最小値同士)の間の一周期は損なわれることがない。通常、スイッチング用キャリアと比較される指令値は、スイッチング用キャリアの最大値同士(あるいは最小値同士)の間の一周期において維持されるので、スイッチングによって出力される交流電圧は、指令値に応じたものとなる。   By switching the switching carrier in this way, one cycle between the maximum values (or the minimum values) of the respective switching carriers is not impaired. Usually, the command value to be compared with the switching carrier is maintained in one cycle between the maximum values (or the minimum values) of the switching carrier, so that the AC voltage output by switching depends on the command value. It will be.

もちろん、指令値はスイッチング用キャリアの振幅に対応して設定されるので、切り替えられる複数のスイッチング用キャリアは、いずれもその最大値同士が等しく、かつ最小値同士が等しいことが望ましい。   Of course, since the command value is set in accordance with the amplitude of the switching carrier, it is desirable that the plurality of switching carriers to be switched have the same maximum value and the same minimum value.

図10で示されたスイッチング用キャリアCについてみれば、位相領域T05と、位相領域T04,T06との間の境界で最大値を採る場合が例示されている。   With regard to the switching carrier C shown in FIG. 10, the case where the maximum value is taken at the boundary between the phase region T05 and the phase regions T04 and T06 is illustrated.

例えば第2の実施の形態において、周波数Fc5を採るスイッチング用キャリアCをスイッチング用キャリアC1とし、周波数Fc4(=Fc6)を採るスイッチング用キャリアCをスイッチング用キャリアC2とすると、Fc5=N・Fc4(但しNは2以上の整数)であれば、スイッチング用キャリアC1,C2同士の切り替わりにおいて、それぞれの最大値同士あるいは最小値同士を一致させることができる。   For example, in the second embodiment, if the switching carrier C that uses the frequency Fc5 is the switching carrier C1, and the switching carrier C that uses the frequency Fc4 (= Fc6) is the switching carrier C2, Fc5 = N · Fc4 ( However, if N is an integer equal to or greater than 2, the maximum values or the minimum values of the switching carriers C1 and C2 can be matched.

同様にしてFc1=M・Fc2(但しMは2以上の整数)であれば、スイッチング用キャリアC1(周波数Fc1)とスイッチング用キャリアC2(周波数Fc2)との間の切り替わりにおいて、それぞれの最大値同士あるいは最小値同士を一致させることができる。   Similarly, if Fc1 = M · Fc2 (where M is an integer equal to or greater than 2), the maximum values of the switching carrier C1 (frequency Fc1) and switching carrier C2 (frequency Fc2) Alternatively, the minimum values can be matched.

但し、スイッチング用キャリアが切り替わるタイミングを、厳密に位相領域同士の境界に一致させることは必ずしも容易ではない。位相領域の境界となる位相の値は、必ずしもスイッチング用キャリアC2の最小値、あるいは最大値と一致するとは限らないからである。この観点からは、判別結果信号Dの“H”/“L”のみで選択部181の動作を制御することは望ましくない。   However, it is not always easy to precisely match the switching timing of the switching carrier with the boundary between the phase regions. This is because the phase value serving as the boundary of the phase region does not necessarily match the minimum value or the maximum value of the switching carrier C2. From this point of view, it is not desirable to control the operation of the selection unit 181 only by the discrimination result signal D “H” / “L”.

そこで、スイッチングコントローラ185は最も周波数が低いスイッチング用キャリア、ここではスイッチング用キャリアC2に基づいて、選択許可信号Eを出力し、これが“H”の場合のみ、判別結果信号Dに基づいて選択部181に選択の切替を行わせる。スイッチング用キャリアC2は、PWM手段13において用いられるので、PWM手段13で作成し、ここから得ることができる。   Therefore, the switching controller 185 outputs the selection permission signal E based on the switching carrier having the lowest frequency, here the switching carrier C2, and selects the selection unit 181 based on the determination result signal D only when it is “H”. To switch the selection. Since the switching carrier C2 is used in the PWM means 13, it can be prepared by the PWM means 13 and obtained therefrom.

図19はスイッチング用キャリアの選定を説明するグラフである。但しここではスイッチング用キャリアC2として三種のキャリアC2-1,C2-2,C2-3を例示した。   FIG. 19 is a graph illustrating selection of a switching carrier. However, here, three types of carriers C2-1, C2-2, and C2-3 are illustrated as the switching carrier C2.

キャリアC2-1,C2-2はスイッチング用キャリアC1の周波数Fc1の偶数分の一の周波数Fc2を有しており、ここではFc2=Fc1/2の場合が例示されている。キャリアC2-1は、その最大値を採るタイミングが、スイッチング用キャリアC1が最大値を採るタイミングから選択されるように同期する。キャリアC2-2は、その最小値を採るタイミングが、スイッチング用キャリアC1が最小値を採るタイミングから選択されるように同期する。   The carriers C2-1 and C2-2 have a frequency Fc2 that is an even number of the frequency Fc1 of the switching carrier C1, and here, a case where Fc2 = Fc1 / 2 is illustrated. The carrier C2-1 is synchronized so that the timing at which the maximum value is taken is selected from the timing at which the switching carrier C1 takes the maximum value. The carrier C2-2 is synchronized such that the timing at which the minimum value is taken is selected from the timing at which the switching carrier C1 takes the minimum value.

キャリアC2-3はスイッチング用キャリアC1の周波数Fc1の奇数分の一(当該奇数は3以上)の周波数Fc2を有しており、ここではFc2=Fc1/3の場合が例示されている。キャリアC2-3が最大値を採るときにはスイッチング用キャリアC1も最大値を採り、キャリアC2-3が最小値を採るときにはスイッチング用キャリアC1も最小値を採る。   The carrier C2-3 has a frequency Fc2 that is an odd number of the frequency Fc1 of the switching carrier C1 (the odd number is 3 or more). Here, the case of Fc2 = Fc1 / 3 is illustrated. When the carrier C2-3 takes the maximum value, the switching carrier C1 also takes the maximum value, and when the carrier C2-3 takes the minimum value, the switching carrier C1 also takes the minimum value.

このように、最も周波数が低いスイッチング用キャリアC2の最大値/最小値を検出し、そのタイミングで選択部111に選択の切替を行わせることが望ましい。かかる制御はスイッチングコントローラ185に担わせることができる。   As described above, it is desirable to detect the maximum value / minimum value of the switching carrier C2 having the lowest frequency and to cause the selection unit 111 to switch the selection at the timing. Such control can be performed by the switching controller 185.

具体的には、スイッチング用キャリアC2としてキャリアC2-1が採用される場合には、キャリアC2-1が最大値を採るタイミングで、スイッチングコントローラ185が選択許可信号Eを“H”にして、選択部181に選択の切替を行わせる。これにより、その切り替わりのタイミングにおいてスイッチング用キャリアC1,C2はいずれも最大値を採る。   Specifically, when the carrier C2-1 is adopted as the switching carrier C2, the switching controller 185 sets the selection permission signal E to “H” at the timing when the carrier C2-1 takes the maximum value, and selects the carrier C2-1. The unit 181 switches the selection. Thereby, the switching carriers C1 and C2 both take the maximum value at the switching timing.

スイッチング用キャリアC2としてキャリアC2-2が採用される場合には、キャリアC2-2が最小値を採るタイミングで選択許可信号Eを“H”にして、選択部181に選択の切替を行わせる。これにより、その切り替わりのタイミングにおいてスイッチング用キャリアC1,C2はいずれも最小値を採る。   When the carrier C2-2 is employed as the switching carrier C2, the selection permission signal E is set to “H” at the timing when the carrier C2-2 takes the minimum value, and the selection unit 181 switches the selection. As a result, the switching carriers C1 and C2 both take the minimum value at the switching timing.

スイッチング用キャリアC2としてキャリアC2-3が採用される場合には、キャリアC2-3が最大値を採るタイミングで選択部181に選択の切替を行わせることにより、その切り替わりのタイミングにおいてスイッチング用キャリアC1,C2はいずれも最大値を採る。またキャリアC2-3が最小値を採るタイミングで選択部181に選択の切替を行わせることにより、その切り替わりのタイミングにおいてスイッチング用キャリアC1,C2はいずれも最小値を採る。   When the carrier C2-3 is employed as the switching carrier C2, the selection unit 181 switches the selection at the timing when the carrier C2-3 takes the maximum value, so that the switching carrier C1 at the switching timing. , C2 take the maximum value. Further, by causing the selection unit 181 to perform selection switching at the timing when the carrier C2-3 takes the minimum value, the switching carriers C1 and C2 both take the minimum value at the switching timing.

かかる切替の観点からは、周波数Fc2が周波数Fc1の奇数分の一であることが望ましい。キャリアが最大値を採るタイミングで周波数を切り替える場合にも、最小値を採るタイミングで周波数を切り替える場合にも、適用できるからである。   From the viewpoint of such switching, the frequency Fc2 is desirably an odd number of the frequency Fc1. This is because the present invention can be applied both when the frequency is switched at the timing when the carrier takes the maximum value and when the frequency is switched at the timing when the carrier takes the minimum value.

同様にして、周波数Fc4,Fc5,Fc6を設定することが望ましい。   Similarly, it is desirable to set the frequencies Fc4, Fc5, Fc6.

また、同様にして、スイッチング用キャリアC2の値に応じたタイミングで、切替テーブル手段191から周波数fcが出力されることが望ましい。   Similarly, it is desirable that the frequency fc is output from the switching table means 191 at a timing according to the value of the switching carrier C2.

第3の実施の形態や第4の実施の形態で示されたように、キャリア周波数fcとして採用される周波数が3つ以上ある場合には、隣接する一対の位相領域で採用される周波数同士は互いに整数倍の関係に有ることが望ましい。即ち、第3の実施の形態に即してみれば、Fc1=m×Fc3,Fc3=n×Fc2’(m,nは2以上の整数)の関係があることが望ましい(図13の例示ではFc1=(3/2)×Fc3、Fc3=(4/3)×Fc2’であり、整数m,nが存在しなかった)。また第4の実施の形態に即してみれば、Fc5=2×Fc6=3×Fc4であり、3つの周波数Fc4,Fc5,Fc6は上記の望ましい関係を満足している。   As shown in the third and fourth embodiments, when there are three or more frequencies adopted as the carrier frequency fc, the frequencies adopted in a pair of adjacent phase regions are It is desirable that they have an integer multiple relationship with each other. That is, according to the third embodiment, a relationship of Fc1 = m × Fc3, Fc3 = n × Fc2 ′ (m and n are integers of 2 or more) is desirable (in the example of FIG. 13). Fc1 = (3/2) × Fc3, Fc3 = (4/3) × Fc2 ′, and there was no integer m or n). Further, according to the fourth embodiment, Fc5 = 2 × Fc6 = 3 × Fc4, and the three frequencies Fc4, Fc5, and Fc6 satisfy the above-described desirable relationship.

<変形例3>
上記の説明では、制御部4はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成することができる。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。
<Modification 3>
In the above description, the control unit 4 can be configured to include 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.

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。   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.

また、制御部4はこれに限らず、制御部4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。   The controller 4 is not limited to this, and various procedures executed by the controller 4 or various means or various functions implemented may be realized by hardware.

2 電力変換器
3 コンデンサ
4 制御部
13 PWM手段(変調信号生成部)
51,53A,53B 整流回路
19A,19B 周波数設定部
2 Power converter 3 Capacitor 4 Control unit 13 PWM means (modulation signal generation unit)
51, 53A, 53B Rectifier circuit 19A, 19B Frequency setting unit

Claims (13)

交流電圧(Vs)(Vr,Vs,Vt)をダイオードブリッジで整流して直流電圧(Vdc)を出力する整流回路(51)(53A)(53B)と、
前記直流電圧を両端に受けるコンデンサ(3)と、
前記直流電圧をスイッチングすることによって他の交流電圧に変換する電力変換器(2)と、
前記電力変換器を制御する制御部(4)
とを備え、
前記制御部は、
スイッチング用キャリア(C1,C2)と前記他の交流電圧の指令値(V*)とに基づいて前記電力変換器のスイッチングを制御する信号(G)を生成して前記電力変換器に与える変調信号生成部(13)
を有し、
前記交流電圧の位相(θ)で区分される位相領域に応じて前記スイッチング用キャリアの周波数(Fc)が可変であることを特徴とする電力変換装置。
Rectifying circuits (51) (53A) (53B) for rectifying an alternating voltage (Vs) (Vr, Vs, Vt) with a diode bridge and outputting a direct voltage (Vdc);
A capacitor (3) receiving the DC voltage at both ends;
A power converter (2) that converts the DC voltage into another AC voltage by switching;
Control unit (4) for controlling the power converter
And
The controller is
A modulation signal that generates a signal (G) for controlling switching of the power converter based on the switching carriers (C1, C2) and the command value (V *) of the other AC voltage and gives the signal to the power converter Generation unit (13)
Have
The power conversion device according to claim 1, wherein the frequency (Fc) of the switching carrier is variable in accordance with a phase region divided by the phase (θ) of the AC voltage.
前記交流電圧の位相(θ)に基づいて前記周波数の値を設定する周波数設定部(19A)(19B)
を更に備え、
前記変調信号生成部において採用される前記スイッチング用キャリア(C1,C2)は、前記周波数設定部で設定された前記周波数を有する、請求項1記載の電力変換装置。
Frequency setting unit (19A) (19B) for setting the frequency value based on the phase (θ) of the AC voltage
Further comprising
The power conversion device according to claim 1, wherein the switching carriers (C1, C2) employed in the modulation signal generation unit have the frequency set by the frequency setting unit.
前記交流電圧は単相交流電圧(Vs)であって、
前記整流回路(51)は全波整流を行い、
前記交流電圧の変化率の絶対値が最も大きい位相(180度、360度)を含む第1の位相領域(T01)において前記周波数は第1値(Fc1)を採り、
前記交流電圧の変化率の絶対値が最も小さい位相(90度、270度)を含む第2の位相領域(T02)において前記周波数は第2値(Fc2)を採る、請求項1または請求項2記載の電力変換装置。
The alternating voltage is a single-phase alternating voltage (Vs),
The rectifier circuit (51) performs full-wave rectification,
In the first phase region (T01) including the phase (180 degrees, 360 degrees) in which the absolute value of the change rate of the AC voltage is the largest, the frequency takes the first value (Fc1),
The frequency takes a second value (Fc2) in the second phase region (T02) including the phase (90 degrees, 270 degrees) in which the absolute value of the change rate of the AC voltage is the smallest. The power converter described.
前記交流電圧は三相交流電圧(Vr,Vs,Vt)であって、
前記整流回路(53A)は半波整流を行い、
前記交流電圧のうちの二相が同じ正の値を採る第1位相(θrs,θst,θtr)を含む第1の位相領域(T1)において前記周波数は第1値(Fc1)を採り、
前記第1位相よりも60度遅相の第2位相(θrs+60°,θst+60°,θtr+60°)を含んで前記第1の位相領域とは異なる第2の位相領域(T2)において前記周波数は第2値(Fc2)を採る、請求項1または請求項2記載の電力変換装置。
The AC voltage is a three-phase AC voltage (Vr, Vs, Vt),
The rectifier circuit (53A) performs half-wave rectification,
In the first phase region (T1) including the first phase (θrs, θst, θtr) in which two phases of the AC voltage have the same positive value, the frequency takes the first value (Fc1),
In the second phase region (T2) different from the first phase region including the second phase (θrs + 60 °, θst + 60 °, θtr + 60 °) which is 60 degrees later than the first phase, the frequency is the second The power converter according to claim 1 or 2 which takes value (Fc2).
前記交流電圧は三相交流電圧(Vr,Vs,Vt)であって、
前記整流回路(53B)は全波整流を行い、
前記交流電圧のうちの二相が同じ値を採る第1位相(θrs,θst,θtr,θsr,θts,θrt)を含む第1の位相領域(T1)において前記周波数は第1値(Fc1)を採り、
前記第1位相よりも30度遅相の第2位相(θrs+30°,θst+30°,θtr+30°,θsr+30°,θts+30°,θrt+30°)を含んで前記第1の位相領域とは異なる第2の位相領域(T2)において前記周波数は第2値(Fc2)を採る、請求項1または請求項2記載の電力変換装置。
The AC voltage is a three-phase AC voltage (Vr, Vs, Vt),
The rectifier circuit (53B) performs full-wave rectification,
In a first phase region (T1) including a first phase (θrs, θst, θtr, θsr, θts, θrt) in which two phases of the AC voltage have the same value, the frequency has a first value (Fc1). Pick,
A second phase region different from the first phase region including a second phase (θrs + 30 °, θst + 30 °, θtr + 30 °, θsr + 30 °, θts + 30 °, θrt + 30 °) that is 30 degrees later than the first phase. The power converter according to claim 1 or 2, wherein the frequency takes a second value (Fc2) in (T2).
前記第1の位相領域及び前記第2の位相領域のいずれとも異なる第3の位相領域(T03;T3)が存在し、前記周波数は前記第3の位相領域において第3値(Fc3)を採る、請求項3乃至請求項5のいずれか一つに記載の電力変換装置。   A third phase region (T03; T3) different from both the first phase region and the second phase region exists, and the frequency takes a third value (Fc3) in the third phase region; The power converter device as described in any one of Claim 3 thru | or 5. 前記第1値は前記第2値よりも大きい、請求項3乃至5のいずれか一つに記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 3, wherein the first value is larger than the second value. 前記第1値は前記第2値よりも大きく、前記第3値は前記第1よりも小さく前記第2値よりも大きい、請求項6記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 6, wherein the first value is larger than the second value, and the third value is smaller than the first and larger than the second value. 前記交流電圧は単相交流電圧(Vs)であって、
前記整流回路(51)は全波整流を行い、
前記交流電圧の変化率の絶対値が最も小さい位相(90度、270度)を含む第1の位相領域(T02;T02’;T04)において前記周波数は第1値(Fc2;Fc2’;Fc4)を採り、
前記第1の位相領域を挟んで隣接する一対の第2の位相領域(T01;T03;T05)において前記周波数は第2値(Fc1;Fc3;Fc5)を採る、請求項1または請求項2記載の電力変換装置。
The alternating voltage is a single-phase alternating voltage (Vs),
The rectifier circuit (51) performs full-wave rectification,
In the first phase region (T02; T02 ′; T04) including the phase (90 degrees, 270 degrees) in which the absolute value of the change rate of the AC voltage is the smallest, the frequency is the first value (Fc2; Fc2 ′; Fc4). Take
3. The frequency takes a second value (Fc1; Fc3; Fc5) in a pair of second phase regions (T01; T03; T05) adjacent to each other with the first phase region interposed therebetween. Power converter.
前記第1の位相領域及び前記第2の位相領域のいずれとも異なる第3の位相領域(T06;T6)が存在し、前記周波数は前記第3の位相領域において第3値(Fc6)を採る、請求項9記載の電力変換装置。   There is a third phase region (T06; T6) different from both the first phase region and the second phase region, and the frequency takes a third value (Fc6) in the third phase region; The power conversion device according to claim 9. 前記第2値は前記第1値よりも大きい、請求項9記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 9, wherein the second value is larger than the first value. 前記第2値は前記第1値よりも大きく、前記第3値は前記第2値よりも小さい、請求項10記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 10, wherein the second value is larger than the first value, and the third value is smaller than the second value. 前記第1値(Fc4)は前記第3値(Fc6)より小さい、請求項12記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 12, wherein the first value (Fc4) is smaller than the third value (Fc6).
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