JP3386308B2 - 3-level power converter - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、各相毎に3レベ
ルの電圧を出力する電力変換装置(以下、3レベル電力
変換装置ともいう)に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power conversion device (hereinafter, also referred to as a three-level power conversion device) that outputs three levels of voltage for each phase.
【0002】[0002]
【従来の技術】図14はこの種の3レベル電力変換装置
の従来例を示す主回路構成図である。同図からも明らか
なように、3レベル電力変換装置の1相分は電力用半導
体スイッチ1(1a〜1d:以下、単にスイッチともい
う)、ダイオード2(2a〜2f)、コンデンサ3(3
a,3b)、負荷4および直流電源5(5a,5b)等
から構成される。図14の動作について図15,16,
17,18,19および20を参照して説明する。図1
4の主回路は図15のスイッチングパターン1のよう
に、スイッチ1aとスイッチ1bとをオンすることで正
の直流電圧を出力することができ、また、スイッチング
パターン2のように、スイッチ1bとスイッチ1cとを
オンすることで零電圧を出力することができ、さらに
は、スイッチングパターン3のように、スイッチ1cと
スイッチ1dとをオンすることで負の電圧を出力するこ
とができる。なお、かかるスイッチングパターンでは、
オンのスイッチには丸印を付して示している。2. Description of the Related Art FIG. 14 is a main circuit configuration diagram showing a conventional example of this type of three-level power converter. As is clear from the figure, one phase portion of the three-level power converter is a power semiconductor switch 1 (1a to 1d: hereinafter also simply referred to as a switch), a diode 2 (2a to 2f), a capacitor 3 (3).
a, 3b), a load 4, a DC power supply 5 (5a, 5b), and the like. Regarding the operation of FIG.
Description will be made with reference to 17, 18, 19 and 20. Figure 1
The main circuit of No. 4 can output a positive DC voltage by turning on the switch 1a and the switch 1b as shown in the switching pattern 1 of FIG. A zero voltage can be output by turning on 1c and 1c, and a negative voltage can be output by turning on switches 1c and 1d as in switching pattern 3. In addition, in such a switching pattern,
The ON switch is shown with a circle.
【0003】従来例では、図16に示すような大小判定
手段11により、搬送波Vsと2組の信号波Vac* と
Vbd* (Vac* <Vbd* )との大小関係を比較
し、図17の波形図に示す如く搬送波VsがVac* 以
上のときはスイッチ1cをオン、信号波Vac* が搬送
波Vsよりも大きいときはスイッチ1aをオン、搬送波
Vsの方が信号波Vbd* よりも大きいときはスイッチ
1dをオン、信号波Vbd* が搬送波Vs以上のときは
スイッチ1bをオンにする信号P1a’,P1b’,
P1c’,P1d’をそれぞれ生成する。これらのオン信号
P1a’,P1b’,P1c’,P1d’どおりにスイッチをオ
ンにすることで、上記3つのスイッチングパターンの期
間を制御し、負荷側に信号波Vac* とVbd* との和
に比例する電圧V L (基本波成分)を出力する。In the conventional example, the size judgment as shown in FIG.
By means 11 the carrier wave Vs and the two sets of signal waves Vac*When
Vbd*(Vac*<Vbd*) Compare the size relationship with
However, as shown in the waveform diagram of FIG. 17, the carrier wave Vs is Vac*Since
When above, switch 1c is turned on, signal wave Vac*Is transported
When it is larger than the wave Vs, the switch 1a is turned on, and the carrier wave
Vs is the signal wave Vbd*Switch when larger than
1d on, signal wave Vbd*Is above the carrier wave Vs
Signal P to turn on switch 1b1a’, P1b’,
P1c’, P1d′ Are generated respectively. These on signals
P1a’, P1b’, P1c’, P1dSwitch on
By switching on, the period of the above three switching patterns
Between the load and the signal wave Vac on the load side.*And Vbd*Sum of
Voltage V proportional to LOutput (fundamental wave component).
【0004】ところで、スイッチはオフ状態からオン状
態へ移行するときよりも、オン状態からオフ状態へ移行
するときの方が時間を要するので、スイッチングパター
ン1からスイッチングパターン2へ移行する際に、図1
7の如くスイッチ1aにオフ指令を与えるのと同時にス
イッチ1cにオン指令を与えると、スイッチ1aとスイ
ッチ1cがともにオンする期間が存在する。同様に、ス
イッチングパターン2からスイッチングパターン1へ移
行する際に、スイッチ1cにオフ指令を与えるのと同時
にスイッチ1aにオン指令を与えると、スイッチ1aと
スイッチ1cがともにオンする期間が存在する。By the way, since it takes more time when the switch shifts from the on state to the off state than when it shifts from the off state to the on state, when switching from switching pattern 1 to switching pattern 2, 1
When the ON command is given to the switch 1c at the same time as the OFF command is given to the switch 1a as in 7, there is a period in which both the switch 1a and the switch 1c are turned on. Similarly, when the switch 1c is turned off and the switch 1a is turned on at the same time as the switch 1c is turned off, the switch 1a and the switch 1c both turn on.
【0005】スイッチングパターン1からスイッチング
パターン2へ、またはスイッチングパターン2からスイ
ッチングパターン1へ移行する際に、スイッチ1aとス
イッチ1cが同時にオンすると、スイッチ1a,スイッ
チ1b,スイッチ1cおよびダイオード2fでコンデン
サ3aを短絡することになり、この短絡経路に流れる過
大な電流によりスイッチ,ダイオードおよびコンデンサ
を損傷するおそれがある。同様に、スイッチングパター
ン2からスイッチングパターン3、またはスイッチング
パターン3からスイッチングパターン2へ移行する際
に、スイッチ1bとスイッチ1dが同時にオンすると、
スイッチ1b,スイッチ1c,スイッチ1dおよびダイ
オード2eでコンデンサ3bを短絡することになり、こ
の短絡経路に流れる過大な電流によりスイッチ,ダイオ
ードおよびコンデンサを損傷するおそれが生じる。When the switch 1a and the switch 1c are turned on at the same time when shifting from the switching pattern 1 to the switching pattern 2 or from the switching pattern 2 to the switching pattern 1, the switch 1a, the switch 1b, the switch 1c and the diode 2f form the capacitor 3a. Is short-circuited, and the switch, diode and capacitor may be damaged by the excessive current flowing through this short-circuit path. Similarly, when the switch 1b and the switch 1d are turned on at the same time when transitioning from the switching pattern 2 to the switching pattern 3 or from the switching pattern 3 to the switching pattern 2,
The capacitor 3b is short-circuited by the switch 1b, the switch 1c, the switch 1d and the diode 2e, and there is a possibility that the switch, the diode and the capacitor are damaged by the excessive current flowing in the short circuit path.
【0006】そこで、従来例では、図16のようにオン
遅延手段12(12a〜12d)を設け、図18に示す
ように、オン信号P1a,P1b,P1c,P1dの0から1に
変化するタイミングを一定期間Tdだけ遅らせるように
している。すなわち、スイッチングパターン1からスイ
ッチングパターン2、およびスイッチングパターン2か
らスイッチングパターン1へ移行する際は、図19に示
すようにスイッチ1aとスイッチ1cをともにオフする
スイッチングパターン4と、スイッチングパターン2か
らスイッチングパターン3、およびスイッチングパター
ン3からスイッチングパターン2へ移行する際は、図2
0に示すようにスイッチ1bとスイッチ1dをともにオ
フするスイッチングパターン5とを設け、短絡を防止す
るようにしている。Therefore, in the conventional example, the ON delay means 12 (12a to 12d) is provided as shown in FIG. 16, and as shown in FIG. 18, the ON signals P 1a , P 1b , P 1c and P 1d from 0 to 1 are provided. The timing of changing to is delayed by a certain period Td. That is, when transitioning from the switching pattern 1 to the switching pattern 2 and from the switching pattern 2 to the switching pattern 1, as shown in FIG. 19, the switching pattern 4 that turns off both the switch 1a and the switch 1c and the switching pattern 2 to the switching pattern 3 and switching pattern 3 to switching pattern 2,
As shown in 0, a switching pattern 5 for turning off both the switch 1b and the switch 1d is provided to prevent a short circuit.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述のような制御方式
では、3レベル電力変換装置が直流分を含んだ電圧を出
力すると、直流電圧を2分割する双方のコンデンサの充
放電量が異なるため、直流電圧を2分割する双方のコン
デンサ電圧に不均衡が生じる。直流側の電圧は直流電圧
源により一定に保たれるので、直流電圧を2分割する双
方のコンデンサ電圧の不均衡によりコンデンサに過電圧
が生じることがある。また、同一の型式のスイッチで
も、オンからオフおよびオフからオンへの移行に要する
時間や電圧降下分が異なり、同一の型式のコンデンサで
も容量が異なる。そのため、3レベル電力変換装置に直
流成分が含まれていない場合でも、直流電圧を2分割す
る双方のコンデンサ電圧に不均衡が生じ、コンデンサが
過電圧になることがある。したがって、この発明の課題
は、直流電圧を2分割する双方のコンデンサの電圧を均
等に保つことができるようにすることにある。In the control method as described above, when the three-level power converter outputs a voltage including a DC component, the charging / discharging amounts of both capacitors for dividing the DC voltage into two are different. An imbalance occurs in both capacitor voltages that divide the DC voltage into two. Since the voltage on the DC side is kept constant by the DC voltage source, an overvoltage may occur in the capacitor due to the imbalance of the voltage of both capacitors dividing the DC voltage into two. Further, even switches of the same type have different time and voltage drop required for transition from on to off and from off to on, and capacitors of the same type have different capacities. Therefore, even if the three-level power converter does not include a DC component, an imbalance may occur in both capacitor voltages that divide the DC voltage into two, and the capacitor may become overvoltage. Therefore, an object of the present invention is to make it possible to keep the voltages of both capacitors that divide a DC voltage in two equal.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】かかる問題を解決するた
め、請求項1の発明では、各相毎に3レベルの電圧を出
力する電力変換装置において、直流電圧を2分割する双
方のコンデンサの各端子電圧を検出する電圧検出手段
と、電力用半導体スイッチのスイッチングパターン切り
替え時における短絡防止期間の変化量を演算する変化量
演算手段とを設け、前記短絡防止期間を可変とするよう
にしている。請求項2の発明では、各相毎に3レベルの
電圧を出力する電力変換装置において、直流電圧を2分
割する双方のコンデンサの各端子電圧の差を検出する差
電圧検出手段と、電力用半導体スイッチのスイッチング
パターン切り替え時における短絡防止期間の変化量を演
算する変化量演算手段とを設け、前記短絡防止期間を可
変とするようにしている。In order to solve such a problem, according to the invention of claim 1, in a power converter which outputs a voltage of three levels for each phase, each of the two capacitors for dividing a DC voltage into two parts. A voltage detecting means for detecting the terminal voltage and a change amount calculating means for calculating the change amount of the short circuit prevention period at the time of switching the switching pattern of the power semiconductor switch are provided to make the short circuit prevention period variable. According to a second aspect of the present invention, in a power conversion device that outputs a voltage of three levels for each phase, a difference voltage detection unit that detects a difference between terminal voltages of both capacitors that divide a DC voltage into two, and a power semiconductor. A change amount calculating means for calculating the change amount of the short circuit prevention period when the switching pattern of the switch is switched is provided, and the short circuit prevention period is made variable.
【0009】請求項3の発明では、各相毎に3レベルの
電圧を出力する電力変換装置において、直流電圧を2分
割する双方のコンデンサの各端子電圧を検出する電圧検
出手段と、電力用半導体スイッチのスイッチングパター
ン切り替え時における短絡防止期間の変化量を演算する
変化量演算手段と、この短絡防止期間を延長する電力用
半導体スイッチを選択するスイッチ選択手段とを設ける
ようにしている。請求項4の発明では、各相毎に3レベ
ルの電圧を出力する電力変換装置において、直流電圧を
2分割する双方のコンデンサの各端子電圧を検出する電
圧検出手段と、電力用半導体スイッチのスイッチングパ
ターン切り替え時における短絡防止期間の変化量を演算
する変化量演算手段と、この短絡防止期間を短縮する電
力用半導体スイッチを選択するスイッチ選択手段とを設
けるようにしている。According to a third aspect of the present invention, in a power converter that outputs three levels of voltage for each phase, voltage detecting means for detecting each terminal voltage of both capacitors dividing a DC voltage into two, and a power semiconductor. A change amount calculating means for calculating the change amount of the short circuit prevention period when the switching pattern of the switch is switched, and a switch selecting means for selecting the power semiconductor switch for extending the short circuit prevention period are provided. According to a fourth aspect of the present invention, in a power conversion device that outputs a voltage of three levels for each phase, a voltage detection unit that detects each terminal voltage of both capacitors that divide a DC voltage into two, and a switching of a power semiconductor switch. A change amount calculating means for calculating a change amount of the short circuit prevention period at the time of pattern switching and a switch selecting means for selecting a power semiconductor switch for shortening the short circuit prevention period are provided.
【0010】請求項5の発明では、各相毎に3レベルの
電圧を出力する電力変換装置において、直流電圧を2分
割する双方のコンデンサの各端子電圧の差を検出する差
電圧検出手段と、電力用半導体スイッチのスイッチング
パターン切り替え時における短絡防止期間の変化量を演
算する変化量演算手段と、この短絡防止期間を延長する
電力用半導体スイッチを選択するスイッチ選択手段とを
設けている。請求項6の発明では、各相毎に3レベルの
電圧を出力する電力変換装置において、直流電圧を2分
割する双方のコンデンサの各端子電圧の差を検出する差
電圧検出手段と、電力用半導体スイッチのスイッチング
パターン切り替え時における短絡防止期間の変化量を演
算する変化量演算手段と、この短絡防止期間を短縮する
電力用半導体スイッチを選択するスイッチ選択手段とを
設けている。According to a fifth aspect of the present invention, in a power conversion device that outputs a voltage of three levels for each phase, a difference voltage detection means for detecting a difference between terminal voltages of both capacitors that divide the DC voltage into two. A change amount calculating means for calculating a change amount of the short circuit prevention period at the time of switching the switching pattern of the power semiconductor switch, and a switch selecting means for selecting a power semiconductor switch for extending the short circuit prevention period are provided. According to a sixth aspect of the present invention, in a power conversion device that outputs a voltage of three levels for each phase, a difference voltage detection unit that detects a difference between terminal voltages of both capacitors that divide a DC voltage into two, and a power semiconductor. A change amount calculating means for calculating a change amount of the short-circuit prevention period at the time of switching the switching pattern of the switch and a switch selecting means for selecting a power semiconductor switch for shortening the short-circuit prevention period are provided.
【0011】請求項1ないし6のいずれかに記載の発明
では、前記短絡防止期間の変化量を、前記双方のコンデ
ンサの端子電圧の差に比例させることができ(請求項7
の発明)、前記双方のコンデンサの端子電圧の差が一定
値以下のときは、前記短絡防止期間の変化量を零とする
ことができ(請求項8の発明)、または、前記短絡防止
期間が一定値以下とならないように制限する下限値制限
手段を付加することができ(請求項9の発明)、もしく
は、前記短絡防止期間が基準値を越えないように制限す
る上限値制限手段を付加することができる(請求項10
の発明)。In the invention according to any one of claims 1 to 6, the amount of change in the short-circuit prevention period can be made proportional to the difference between the terminal voltages of the both capacitors (claim 7).
When the difference between the terminal voltages of both capacitors is equal to or less than a certain value, the change amount of the short-circuit prevention period can be zero (the invention of claim 8), or the short-circuit prevention period is It is possible to add lower limit value limiting means for limiting the value so as not to fall below a certain value (invention of claim 9), or add upper limit value limiting means for limiting the short-circuit prevention period not to exceed a reference value. It is possible (claim 10)
Invention).
【0012】a)請求項1〜3および5について
電流が負荷側から3レベル電力変換装置に流れ込む向き
のときで(以下、電流が正のときという)、かつ、正の
電圧を出力する期間では、図10に示すような転流のモ
ードを遷移する期間が存在する。モード1およびモード
2では、電流はダイオード2bおよびダイオード2aを
経由して、直流正側に流れ込む。モード1とモード2の
違いは、図10のスイッチに丸印を付して示すように、
モード1ではスイッチ1aがオンしているのに対し、モ
ード2ではスイッチ1aがオフしている点である。一
方、モード3では、電流はスイッチ1cおよびダイオー
ド2fを経由して、直流側の中性点に流れ込む。ここ
で、モード2の期間を予め設定した時間TdよりΔTだ
け延ばすと、モード3の期間をΔT縮めることになるた
め、モード2の期間をTdとした時に比べてコンデンサ
3aの放電する電荷量を、次の(1)式で示すΔQ3a分
だけ減らすことができる。
ΔQ3a=i×ΔT …(1)
(i:3レベル電力変換装置に流れ込む電流の大きさ)
すなわち、モード2の期間をΔTだけ延ばすことによ
り、コンデンサ3aの電圧の低下量をΔV3a分だけ減ら
すことができ、コンデンサ3aの電圧を、コンデンサ3
bの電圧に比べて相対的にΔV3a分だけ増やすことがで
きる。
ΔV3a=ΔQ3a/C=i×ΔT/C …(2)
(Cはコンデンサ3aの容量)A) In claims 1 to 3 and 5, when the current flows from the load side into the three-level power converter (hereinafter, the current is positive), and during the period when the positive voltage is output. , There is a period in which the commutation mode transitions as shown in FIG. In mode 1 and mode 2, current flows into the positive DC side via the diodes 2b and 2a. The difference between mode 1 and mode 2 is that the switches in FIG.
In mode 1, the switch 1a is on, whereas in mode 2, the switch 1a is off. On the other hand, in mode 3, the current flows into the neutral point on the DC side via the switch 1c and the diode 2f. Here, if the period of mode 2 is extended by ΔT from the preset time Td, the period of mode 3 is shortened by ΔT. Therefore, the amount of electric charge discharged from the capacitor 3a is smaller than that when the period of mode 2 is Td. , Can be reduced by ΔQ 3a shown in the following equation (1). ΔQ 3a = i × ΔT (1) (i: magnitude of current flowing into three-level power converter) That is, by extending the period of mode 2 by ΔT, the amount of decrease in the voltage of the capacitor 3a is ΔV 3a . It is possible to reduce the voltage of the capacitor 3a,
It can be relatively increased by ΔV 3a as compared with the voltage of b. ΔV 3a = ΔQ 3a / C = i × ΔT / C (2) (C is the capacitance of the capacitor 3a)
【0013】また、電流が正のときで、かつ、負の電圧
を出力する期間では、図11に示すような転流のモード
を遷移する期間が存在する。モード3およびモード4で
は、電流はスイッチ1cおよびダイオード2fを経由し
て、直流側の中性点に流れ込む。モード3とモード4と
の違いは、スイッチ1bがオンしているか否かだけで、
電流の経路や出力電圧レベルは同じである。一方、モー
ド5では、電流はスイッチ1cおよびスイッチ1dを経
由して、直流負側に流れ込む。ここで、モード4の期間
を予め設定した時間TdよりΔTだけ延ばすと、モード
5の期間をΔT縮めることになるため、モード4の期間
をTdとした時に比べてコンデンサ3bの放電する電荷
量を(3)式で示すΔQ3b分だけ減らすことができる。
ΔQ3b=i×ΔT …(3)
(i:3レベル電力変換装置に流れ込む電流の大きさ)
すなわち、モード4の期間をΔTだけ延ばすことによ
り、コンデンサ3bの電圧の低下量をΔV3b分だけ減ら
すことができ、コンデンサ3bの電圧を、コンデンサ3
aの電圧に比べて相対的にΔV3b分だけ増やすことがで
きる。
ΔV3b=ΔQ3b/C=i×ΔT/C …(4)
(Cはコンデンサ3bの容量)When the current is positive and the negative voltage is output, there is a period in which the commutation mode transitions as shown in FIG. In modes 3 and 4, current flows into the neutral point on the DC side via the switch 1c and the diode 2f. The only difference between Mode 3 and Mode 4 is whether or not the switch 1b is on.
The current paths and output voltage levels are the same. On the other hand, in mode 5, the current flows into the DC negative side via the switch 1c and the switch 1d. Here, if the period of mode 4 is extended by ΔT from the preset time Td, the period of mode 5 is shortened by ΔT. Therefore, the amount of electric charge discharged from the capacitor 3b is smaller than that when the period of mode 4 is set to Td. It can be reduced by ΔQ 3b shown in the equation (3). ΔQ 3b = i × ΔT (3) (i: magnitude of current flowing into the three-level power converter) That is, by extending the period of mode 4 by ΔT, the amount of decrease in the voltage of the capacitor 3b is ΔV 3b . It is possible to reduce the voltage of the capacitor 3b,
It can be relatively increased by ΔV 3b as compared with the voltage of a. ΔV 3b = ΔQ 3b / C = i × ΔT / C (4) (C is the capacitance of the capacitor 3b)
【0014】これに対し、電流が3レベル電力変換装置
から負荷側へ流れ出す向きのときで(以下、電流が負の
ときとする)、かつ、負の電圧を出力する期間では、図
12に示すような転流のモードを遷移する期間が存在す
る。モード6およびモード7では、電流は直流負側から
ダイオード2dおよびダイオード2cを経由して、負荷
側に流れ出す。モード6とモード7との違いはスイッチ
1dがオンしているかどうかで、電流の経路や出力電圧
レベルは同じである。一方、モード8では、電流は直流
側中性点からダイオード2eおよびスイッチ1bを経由
して、負荷側に流れ出す。そこで、モード7の期間を予
め設定した時間TdよりΔTだけ延ばすと、モード8の
期間をΔT縮めることになるため、モード7の期間をT
dとした時に比べてコンデンサ3bの放電する電荷量を
先の(3)式で示すΔQ3b分だけ減らすことができる。
すなわち、モード7の期間をΔTだけ延ばすことによ
り、コンデンサ3bの電圧の低下量を先の(4)式に示
すΔV3b分だけ減らすことができ、コンデンサ3bの電
圧を、コンデンサ3aの電圧に比べて相対的にΔV3b分
だけ増やすことができる。On the other hand, when the current flows from the three-level power converter to the load side (hereinafter, it is assumed that the current is negative) and during the period when the negative voltage is output, it is shown in FIG. There is a period during which the mode of such commutation is changed. In modes 6 and 7, current flows from the DC negative side to the load side via the diodes 2d and 2c. The difference between mode 6 and mode 7 is whether or not the switch 1d is on, and the current path and output voltage level are the same. On the other hand, in mode 8, the current flows from the neutral point on the DC side to the load side via the diode 2e and the switch 1b. Therefore, if the period of mode 7 is extended by ΔT from the preset time Td, the period of mode 8 is shortened by ΔT.
Compared with the case of d, the amount of electric charge discharged from the capacitor 3b can be reduced by ΔQ 3b shown in the equation (3).
That is, by extending the period of mode 7 by ΔT, the amount of decrease in the voltage of the capacitor 3b can be reduced by ΔV 3b shown in the equation (4), and the voltage of the capacitor 3b can be compared with the voltage of the capacitor 3a. Can be relatively increased by ΔV 3b .
【0015】また、電流が負で、かつ、正の電圧を出力
する期間では、図13に示すような転流のモードを遷移
する期間が存在する。モード8およびモード9では、電
流は直流側中性点からダイオード2eおよびスイッチ1
bを経由して、負荷側に流れ出す。モード8とモード9
との違いはスイッチ1cがオンしているかどうかで、電
流の経路や出力電圧レベルは同じである。一方、モード
10では、電流は直流正側からスイッチ1aおよびスイ
ッチ1bを経由して、負荷側に流れ出す。ここで、モー
ド9の期間を予め設定した時間TdよりΔTだけ延ばす
と、モード10の期間をΔT縮めることになるため、モ
ード9の期間をTdとした時に比べてコンデンサ3aの
放電する電荷量を、先の(1)式で示すΔQ3a分だけ減
らすことができる。In the period in which the current is negative and the positive voltage is output, there is a period in which the commutation mode transitions as shown in FIG. In mode 8 and mode 9, the current flows from the neutral point on the DC side to the diode 2e and the switch 1
It flows out to the load side via b. Mode 8 and Mode 9
The difference between and is whether or not the switch 1c is turned on, and the current path and the output voltage level are the same. On the other hand, in mode 10, the current flows from the positive DC side to the load side via the switches 1a and 1b. Here, if the period of mode 9 is extended by ΔT from the preset time Td, the period of mode 10 is shortened by ΔT. Therefore, the amount of electric charge discharged from the capacitor 3a is smaller than that when the period of mode 9 is Td. , And can be reduced by ΔQ 3a shown in the above equation (1).
【0016】すなわち、モード9の期間をΔTだけ延ば
すことにより、コンデンサ3aの電圧の低下量を先の
(2)式に示すΔV3a分だけ減らすことができ、コンデ
ンサ3aの電圧を、コンデンサ3bの電圧に比べて相対
的にΔV3a分だけ増やすことができる。以上のことか
ら、コンデンサ3aの電圧を増やすにはモード2または
9の期間を延長し、コンデンサ3bの電圧を増やすには
モード4または7の期間を延長すれば良いことが分か
る。これにより、コンデンサ3aの電圧またはコンデン
サ3bの電圧のいずれが大きい場合でも、両コンデンサ
の電圧差を縮小できることになる。That is, by extending the period of the mode 9 by ΔT, the amount of decrease in the voltage of the capacitor 3a can be reduced by ΔV 3a shown in the equation (2), and the voltage of the capacitor 3a can be reduced by that of the capacitor 3b. It can be relatively increased by ΔV 3a as compared with the voltage. From the above, it is understood that the period of mode 2 or 9 can be extended to increase the voltage of the capacitor 3a, and the period of mode 4 or 7 can be extended to increase the voltage of the capacitor 3b. This makes it possible to reduce the voltage difference between the capacitors 3a and 3b, whichever is higher.
【0017】b)請求項1,2,4および6について
電流正のときで、かつ、正の電圧を出力する期間では、
図10に示すような転流のモードを遷移する期間が存在
する。各モードでの作用は上記と同様なので、説明は省
略する。いま、モード2の期間を予め設定した時間Td
よりΔTだけ縮めると、モード3の期間をΔTだけ延ば
すことになるため、モード2の期間をTdとした時に比
べて、コンデンサ3aの放電する電荷量を先の(1)式
で示すΔQ3a分だけ増やすことができる。すなわち、モ
ード2の期間をΔTだけ縮めることにより、コンデンサ
3aの電圧をコンデンサ3bの電圧に比べて、相対的に
ΔV3a分だけ減らすことが可能となる。電流が正で電圧
が負、電流が負で電圧が正、電流が負で電圧も負の各場
合も同様にして、コンデンサ3aの電圧を減らすにはモ
ード2またはモード9の期間を短縮し、コンデンサ3b
の電圧を減らすにはモード4またはモード7の期間を短
縮すれば良いことが分かる。すなわち、コンデンサ3a
の電圧またはコンデンサ3bの電圧のいずれが大きい場
合でも、両コンデンサの電圧差を縮小できることにな
る。B) In claims 1, 2, 4 and 6, when the current is positive and during the period in which a positive voltage is output,
There is a period in which the commutation mode transitions as shown in FIG. Since the operation in each mode is the same as the above, the description is omitted. Now, the time Td that is set in advance for the period of mode 2
If it is further reduced by ΔT, the period of mode 3 is extended by ΔT. Therefore, the amount of charge discharged by the capacitor 3a is equal to ΔQ 3a shown in the above equation (1) compared to when the period of mode 2 is Td. Can only increase. That is, by shortening the period of mode 2 by ΔT, the voltage of the capacitor 3a can be relatively reduced by ΔV 3a as compared with the voltage of the capacitor 3b. Similarly, in each case where the current is positive and the voltage is negative, the current is negative and the voltage is positive, the current is negative and the voltage is negative, the period of mode 2 or mode 9 is shortened to reduce the voltage of the capacitor 3a. Capacitor 3b
It is understood that the period of mode 4 or mode 7 can be shortened in order to reduce the voltage. That is, the capacitor 3a
It is possible to reduce the voltage difference between both capacitors regardless of whether the voltage is higher or the voltage of the capacitor 3b.
【0018】c)請求項7の発明について
請求項1〜6の発明において、短絡防止モードの期間の
変化量(増加量,減少量)ΔTを、次の(5)式の如く
上下コンデンサ電圧V3a,V3bの差の絶対値に比例する
量とすることで、上下双方のコンデンサ電圧V3a,V3b
を均等にできる効果がある。
ΔT=K×|V3a−V3b| …(5)
d)請求項8の発明について
請求項1〜6の発明において、上下コンデンサ電圧の差
が一定値以下のときには、短絡防止期間を一定(変化量
を零)とすることで、短絡防止期間の変動に伴って生じ
る3レベル電力変換装置の出力電圧と出力電圧指令との
誤差の増加を抑制することができる。C) Invention of claim 7 In the inventions of claims 1 to 6, the change amount (increase amount, decrease amount) ΔT in the period of the short-circuit prevention mode is expressed by the upper and lower capacitor voltage V as shown in the following equation (5). By making the amount proportional to the absolute value of the difference between 3a and V 3b , the upper and lower capacitor voltages V 3a and V 3b
There is an effect that can be even. ΔT = K × | V 3a −V 3b | (5) d) Regarding the invention of claim 8, in the inventions of claims 1 to 6, when the difference between the upper and lower capacitor voltages is a certain value or less, the short-circuit prevention period is fixed ( By setting the amount of change to 0), it is possible to suppress an increase in the error between the output voltage of the three-level power conversion device and the output voltage command that occur due to the change in the short-circuit prevention period.
【0019】e)請求項9の発明について
短絡防止期間の最小値を設定することで、短縮または延
長を含む短絡防止期間の変化量にかかわらず短絡防止期
間が一定値以下とならないようにし、信頼性を向上させ
る。
f)請求項10の発明について
短絡防止期間の最小値を規定することで、短縮または延
長を含む短絡防止期間の変化量にかかわらず短絡防止期
間が一定値を越えないようにし、信頼性を向上させる。E) By setting the minimum value of the short-circuit prevention period in the invention of claim 9, the short-circuit prevention period does not become a certain value or less regardless of the amount of change in the short-circuit prevention period including shortening or extension, thereby ensuring reliability. Improve sex. f) In the invention of claim 10, by defining the minimum value of the short-circuit prevention period, the short-circuit prevention period does not exceed a certain value regardless of the change amount of the short-circuit prevention period including shortening or extension, and reliability is improved. Let
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】図1はこの発明の第1の実施の形
態(請求項1,3に対応する)を示す構成図、図2はそ
の動作説明図である。すなわち、図1は図14に示す従
来の主回路にコンデンサ電圧検出手段6(6a,6b)
を付加し、図16に示す従来の制御装置に変化量演算手
段7、短絡防止期間延長スイッチ選択手段9および加算
手段13(13a〜13d)などを付加して構成され
る。したがって、図14,図16の従来例と同じ部分の
動作は既に説明済みなので、以下、新たに付加した部分
について主として説明する。1 is a block diagram showing a first embodiment (corresponding to claims 1 and 3) of the present invention, and FIG. 2 is an operation explanatory diagram thereof. That is, in FIG. 1, the capacitor voltage detecting means 6 (6a, 6b) is added to the conventional main circuit shown in FIG.
16 is added to the conventional control device shown in FIG. 16, and a change amount calculating means 7, a short circuit prevention period extension switch selecting means 9, an adding means 13 (13a to 13d) and the like are added. Therefore, the operation of the same parts as those of the conventional example shown in FIGS. 14 and 16 has already been described, and hence the newly added parts will be mainly described below.
【0021】変化量演算手段7は、コンデンサ電圧検出
手段6にて検出したコンデンサ3a,3bの電圧V3a,
V3bを入力され、その差の絶対値に比例する変化量ΔT
を出力する。短絡防止期間延長スイッチ選択手段9は、
コンデンサ電圧V3a,V3bおよび変化量演算手段7の出
力である変化量ΔTを入力され、コンデンサ電圧V3aが
コンデンサ電圧V3bより大きい時には(V3a>V3b)、
加算手段13b,13d側に変化量ΔTを出力し、コン
デンサ電圧V3aがコンデンサ電圧V3bより小さい時には
(V3a<V3b)、加算手段13a,13c側に変化量Δ
Tを出力する。なお、短絡防止期間延長スイッチ選択手
段はマイクロコンピュータ(マイコンともいう)のソフ
ト処理で置き換えることができる。The change amount calculating means 7 is configured to detect the voltage V 3a of the capacitors 3a and 3b detected by the capacitor voltage detecting means 6,
V 3b is input and the amount of change ΔT proportional to the absolute value of the difference
Is output. The short circuit prevention period extension switch selection means 9 is
When the capacitor voltages V 3a , V 3b and the change amount ΔT which is the output of the change amount calculating means 7 are input and the capacitor voltage V 3a is larger than the capacitor voltage V 3b (V 3a > V 3b ),
When the capacitor voltage V 3a is smaller than the capacitor voltage V 3b (V 3a <V 3b ), the amount of change ΔT is output to the adders 13b and 13d, and the amount of change Δ is added to the adders 13a and 13c.
Output T. The short-circuit prevention period extension switch selection means can be replaced by software processing of a microcomputer (also referred to as a microcomputer).
【0022】すなわち、コンデンサ電圧V3aがコンデン
サ電圧V3bより小さい時には、図2に示すようにP1a,
P1cが0となる期間をΔTだけ延長し、スイッチ1a,
スイッチ1cをともにオフする期間をΔTだけ延長す
る。また、逆にコンデンサ電圧V3aがコンデンサ電圧V
3bより大きい時には、P1b,P1dが0となる期間をΔT
だけ延長し、スイッチ1b,スイッチ1dをともにオフ
する期間をΔTだけ延長する。こうして、コンデンサ電
圧V3aがコンデンサ電圧V3bより大きい時にはコンデン
サ電圧V3bを増やし、コンデンサ電圧V3aがコンデンサ
電圧V3bより小さい時にはコンデンサ電圧V3aを増やす
ようにする。That is, when the capacitor voltage V 3a is smaller than the capacitor voltage V 3b , as shown in FIG. 2, P 1a ,
The period in which P 1c becomes 0 is extended by ΔT, and the switch 1a,
The period in which both the switches 1c are turned off is extended by ΔT. On the contrary, if the capacitor voltage V 3a is equal to the capacitor voltage V
When it is larger than 3b, the period in which P 1b and P 1d are 0 is ΔT.
And the period in which both the switch 1b and the switch 1d are turned off is extended by ΔT. Thus, when the capacitor voltage V 3a is higher than the capacitor voltage V 3b , the capacitor voltage V 3b is increased, and when the capacitor voltage V 3a is lower than the capacitor voltage V 3b , the capacitor voltage V 3a is increased.
【0023】図3はこの発明の第2の実施の形態(請求
項2,5に対応する)を示す構成図である。これは、図
1に示すコンデンサ電圧検出手段6に代えて、抵抗18
(18a,18b)および電圧検出器19からなるコン
デンサ差電圧検出手段20を設け、変化量演算手段7に
代えて変化量演算手段21を設け、短絡防止期間延長ス
イッチ選択手段9に代えて短絡防止期間延長スイッチ選
択手段22を設けたものである。FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment (corresponding to claims 2 and 5) of the present invention. Instead of the capacitor voltage detecting means 6 shown in FIG.
(18a, 18b) and a voltage detector 19 are provided for the capacitor difference voltage detection means 20, a change amount calculation means 21 is provided instead of the change amount calculation means 7, and a short circuit prevention is provided instead of the short circuit prevention period extension switch selection means 9. The period extension switch selecting means 22 is provided.
【0024】コンデンサ差電圧検出手段20内の電圧検
出器19は、コンデンサ3aとコンデンサ3bとの接続
点の電圧と、抵抗18aと抵抗18bとの接続点の電圧
との電圧差ΔVを検出する。この電圧差ΔVは次式に示
す如く、両コンデンサ電圧の差に比例する値で表わされ
る。
ΔV=V3b−Ed/2=(V3b−V3a)/2 …(6)
ここに、V3a,V3bはコンデンサ3a,3bの電圧値、
Edは抵抗18aと抵抗18bの電圧の和である。The voltage detector 19 in the capacitor difference voltage detecting means 20 detects the voltage difference ΔV between the voltage at the connection point between the capacitors 3a and 3b and the voltage at the connection point between the resistors 18a and 18b. This voltage difference ΔV is represented by a value proportional to the difference between both capacitor voltages, as shown in the following equation. ΔV = V 3b −Ed / 2 = (V 3b −V 3a ) / 2 (6) where V 3a and V 3b are voltage values of the capacitors 3a and 3b,
Ed is the sum of the voltages of the resistors 18a and 18b.
【0025】変化量演算手段21は、コンデンサ差電圧
検出手段20により検出したΔVを入力され、ΔVの絶
対値に比例する変化量ΔTを出力する。短絡防止期間延
長スイッチ選択手段22は、ΔVおよび変化量演算手段
21の出力である変化量ΔTを入力され、ΔVが負のと
き(コンデンサ3aの電圧がコンデンサ3bの電圧より
大きい時)には、加算手段13b,13d側に変化量Δ
Tを出力し、ΔVが正のときには(コンデンサ3aの電
圧がコンデンサ3bの電圧より小さい時)加算手段13
a,13c側に変化量ΔTを出力する。なお、短絡防止
期間延長スイッチ選択手段はマイコンのソフト処理で対
処することができる。The change amount calculation means 21 receives the ΔV detected by the capacitor difference voltage detection means 20 and outputs a change amount ΔT proportional to the absolute value of ΔV. The short circuit prevention period extension switch selection means 22 receives ΔV and the variation ΔT which is the output of the variation calculation means 21, and when ΔV is negative (when the voltage of the capacitor 3a is larger than the voltage of the capacitor 3b), Amount of change Δ on the adding means 13b and 13d side
When T is output and ΔV is positive (when the voltage of the capacitor 3a is smaller than the voltage of the capacitor 3b), the adding means 13
The change amount ΔT is output to the a and 13c sides. The short circuit prevention period extension switch selecting means can be dealt with by software processing of the microcomputer.
【0026】すなわち、コンデンサ3aの電圧がコンデ
ンサ3bの電圧より小さい時には、図1の場合と同じく
図2に示すように、P1a,P1cが0となる期間をΔTだ
け延長し、スイッチ1a,スイッチ1cをともにオフす
る期間をΔTだけ延長する。また、逆にコンデンサ電圧
V3aがコンデンサ電圧V3bより大きい時には、P1b,P
1dが0となる期間をΔTだけ延長し、スイッチ1b,ス
イッチ1dをともにオフする期間をΔTだけ延長する。
こうして、コンデンサ電圧V3aがコンデンサ電圧V3bよ
り大きい時にはコンデンサ電圧V3bを増やし、コンデン
サ電圧V3aがコンデンサ電圧V3bより小さい時にはコン
デンサ電圧V3aを増やすようにする。That is, when the voltage of the capacitor 3a is smaller than the voltage of the capacitor 3b, the period in which P 1a and P 1c are 0 is extended by ΔT as shown in FIG. The period in which both the switches 1c are turned off is extended by ΔT. On the contrary, when the capacitor voltage V 3a is larger than the capacitor voltage V 3b , P 1b , P
The period in which 1d is 0 is extended by ΔT, and the period in which both the switch 1b and the switch 1d are turned off is extended by ΔT.
Thus, when the capacitor voltage V 3a is higher than the capacitor voltage V 3b , the capacitor voltage V 3b is increased, and when the capacitor voltage V 3a is lower than the capacitor voltage V 3b , the capacitor voltage V 3a is increased.
【0027】図4はこの発明の第3の実施の形態(請求
項1,4に対応する)を示す構成図、図5はその動作説
明図である。これは、図1に示す短絡防止期間延長スイ
ッチ選択手段9の代わりに短絡防止期間短縮スイッチ選
択手段10を設け、加算手段13の代わりに減算手段1
4(14a〜14d)を設けたものと言える。短絡防止
期間短縮スイッチ選択手段10は、コンデンサ電圧
V3a,V3bおよび変化量演算手段7の出力である変化量
ΔTを入力され、コンデンサ電圧V3aがコンデンサ電圧
V3bより大きい時には(V3a>V3b)、減算手段14
a,14c側に変化量ΔTを出力し、コンデンサ電圧V
3aがコンデンサ電圧V3bより小さい時には(V3a<
V3b)、減算手段14b,14d側に変化量ΔTを出力
する。FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment (corresponding to claims 1 and 4) of the present invention, and FIG. 5 is an operation explanatory diagram thereof. This is provided with a short circuit prevention period shortening switch selecting means 10 in place of the short circuit preventing period extension switch selecting means 9 shown in FIG. 1, and a subtracting means 1 in place of the adding means 13.
It can be said that 4 (14a to 14d) is provided. The short circuit prevention period shortening switch selecting means 10 receives the capacitor voltages V 3a and V 3b and the variation ΔT which is the output of the variation calculating means 7, and when the capacitor voltage V 3a is larger than the capacitor voltage V 3b (V 3a > V 3b ), subtraction means 14
The amount of change ΔT is output to the a and 14c sides, and the capacitor voltage V
When 3a is smaller than the capacitor voltage V 3b (V 3a <
V 3b ), and the amount of change ΔT is output to the subtracting means 14b and 14d side.
【0028】すなわち、コンデンサ電圧V3aがコンデン
サ電圧V3bより大きい時には、図5に示すようにP1a,
P1cが0となる期間をΔTだけ短縮し、スイッチ1a,
スイッチ1cをともにオフする期間をΔTだけ短縮す
る。また、逆にコンデンサ電圧V3aがコンデンサ電圧V
3bより小さい時には、P1b,P1dが0となる期間をΔT
だけ短縮し、スイッチ1b,スイッチ1dをともにオフ
する期間をΔTだけ短縮する。こうして、コンデンサ電
圧V3aがコンデンサ電圧V3bより大きい時にはコンデン
サ電圧V3aを減らし、コンデンサ電圧V3aがコンデンサ
電圧V3bより小さい時にはコンデンサ電圧V3bを減らす
ようにしている。以上のことから、スイッチをオフする
期間の延長または短縮を含めて期間の変化と敷衍すれ
ば、請求項3,4から請求項1を考えることができる。That is, when the capacitor voltage V 3a is higher than the capacitor voltage V 3b , as shown in FIG. 5, P 1a ,
The period in which P 1c becomes 0 is shortened by ΔT, and the switch 1a,
The period in which both the switches 1c are turned off is shortened by ΔT. On the contrary, if the capacitor voltage V 3a is equal to the capacitor voltage V
When it is smaller than 3b, the period in which P 1b and P 1d are 0 is ΔT.
And the period in which both the switch 1b and the switch 1d are turned off is shortened by ΔT. Thus, when the capacitor voltage V 3a is higher than the capacitor voltage V 3b , the capacitor voltage V 3a is reduced, and when the capacitor voltage V 3a is lower than the capacitor voltage V 3b , the capacitor voltage V 3b is reduced. From the above, it is possible to consider Claims 3 and 4 to Claims 1 to 4 by applying a change in the period including extension or reduction of the period for turning off the switch.
【0029】図6はこの発明の第4の実施の形態(請求
項2,6に対応する)を示す構成図である。これは、図
4に示すコンデンサ電圧検出手段6の代わりに抵抗18
および電圧検出器19からなるコンデンサ差電圧検出手
段20を設け、短絡防止期間短縮スイッチ選択手段10
に代えて短絡防止期間短縮スイッチ選択手段26を設
け、変化量演算手段7に代えて変化量演算手段21を設
けたものである。FIG. 6 is a block diagram showing a fourth embodiment (corresponding to claims 2 and 6) of the present invention. This is a resistor 18 instead of the capacitor voltage detecting means 6 shown in FIG.
And a capacitor difference voltage detection means 20 including a voltage detector 19 and a short circuit prevention period shortening switch selection means 10
Instead of this, a short circuit prevention period shortening switch selecting means 26 is provided, and instead of the change amount calculating means 7, a change amount calculating means 21 is provided.
【0030】変化量演算手段21は、コンデンサ差電圧
検出手段20により検出したΔVを入力され、ΔVの絶
対値に比例する変化量ΔTを出力する。短絡防止期間短
縮スイッチ選択手段26は、ΔVおよび変化量演算手段
21の出力である変化量ΔTを入力され、ΔVが負のと
き(コンデンサ3aの電圧がコンデンサ3bの電圧より
大きい時)には、減算手段14a,14c側に変化量Δ
Tを出力し、ΔVが正のときには(コンデンサ3aの電
圧がコンデンサ3bの電圧より小さい時)減算手段14
b,14d側に変化量ΔTを出力する。なお、短絡防止
期間短縮スイッチ選択手段はマイコンのソフト処理で対
処することができる。これにより、図4の場合と同じ
く、コンデンサ電圧V3aがコンデンサ電圧V3bより大き
い時にはコンデンサ電圧V3aを減らし、コンデンサ電圧
V3aがコンデンサ電圧V3bより小さい時にはコンデンサ
電圧V3bを減らすようにしている。以上のことから、ス
イッチをオフする期間の延長または短縮を含めて期間の
変化と敷衍すれば、請求項5,6から請求項2を考える
ことができる。The change amount calculation means 21 receives the ΔV detected by the capacitor difference voltage detection means 20 and outputs a change amount ΔT proportional to the absolute value of ΔV. The short-circuit prevention period shortening switch selection means 26 receives ΔV and the change amount ΔT which is the output of the change amount calculation means 21, and when ΔV is negative (when the voltage of the capacitor 3a is larger than the voltage of the capacitor 3b), Amount of change Δ on the subtraction means 14a, 14c side
When T is output and ΔV is positive (when the voltage of the capacitor 3a is smaller than the voltage of the capacitor 3b), the subtracting means 14
The change amount ΔT is output to the b and 14d sides. The short circuit prevention period shortening switch selecting means can be dealt with by software processing of the microcomputer. Thus, as in the case of FIG. 4, the capacitor voltage V 3a is reduced capacitor voltage V 3a during larger capacitor voltage V 3b, capacitor voltage V 3a is at the time smaller capacitor voltage V 3b so as to reduce the capacitor voltage V 3b There is. From the above, it is possible to consider Claims 5 and 6 by considering the change of the period including the extension or the reduction of the period of turning off the switch.
【0031】図7はこの発明の第5の実施の形態(請求
項7,8に対応する)を示す構成図である。これは、例
えば図1に示すものに対し、変化量演算手段7と短絡防
止期間延長スイッチ選択手段9との間に、微小期間除去
手段15を設けて構成される。微小期間除去手段15
は、変化量演算手段7の出力である変化量ΔTを入力さ
れるが、この変化量ΔTは上下コンデンサの電圧の差に
比例する量とすることができる。また、微小期間除去手
段15は、この変化量ΔT応じて、例えば、変化量ΔT
が基準値以下のときは「0」を出力し、変化量ΔTが基
準値よりも大きい時にはΔTを出力する。これにより、
上,下コンデンサ3a,3bの電圧の差が基準値以下の
ときには、短絡防止期間の変化量を零となるようにする
ことが可能となる。FIG. 7 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention (corresponding to claims 7 and 8). This is configured by providing a minute period removing unit 15 between the change amount calculating unit 7 and the short circuit prevention period extension switch selecting unit 9 in contrast to, for example, that shown in FIG. Minute period removing means 15
, The change amount ΔT which is the output of the change amount calculating means 7 is input, and this change amount ΔT can be an amount proportional to the difference between the voltages of the upper and lower capacitors. In addition, the minute period removing means 15 responds to the variation ΔT, for example, by varying the variation ΔT.
Is less than or equal to the reference value, “0” is output, and when the change amount ΔT is greater than the reference value, ΔT is output. This allows
When the difference between the voltages of the upper and lower capacitors 3a and 3b is less than or equal to the reference value, the amount of change in the short circuit prevention period can be set to zero.
【0032】図8はこの発明の第6の実施の形態(請求
項9に対応する)を示す構成図である。これは、例えば
図4に示すものに対し、減算手段14とオン遅延手段1
2との間に下限値制限手段16を設けて構成される。下
限値制限手段16は、減算手段14の出力値が下限設定
値未満のときは下限設定値を出力し、下限設定値以上の
ときは減算手段14の出力値をそのまま出力する。これ
により、如何なるときにも短絡防止期間を一定期間確保
するようにしている。図8では、微小期間除去手段15
を設けていないが、変化量演算手段7と短絡防止期間短
縮スイッチ選択手段10との間に、微小期間除去手段1
5を設けることができるのは勿論である。FIG. 8 is a block diagram showing a sixth embodiment (corresponding to claim 9) of the present invention. This differs from the one shown in FIG. 4, for example, in the subtracting means 14 and the ON delay means 1.
2 and a lower limit value limiting means 16 are provided between the two. The lower limit value limiting means 16 outputs the lower limit setting value when the output value of the subtracting means 14 is less than the lower limit setting value, and outputs the output value of the subtracting means 14 as it is when the output value is equal to or more than the lower limit setting value. As a result, the short-circuit prevention period is secured for a certain period at any time. In FIG. 8, the minute period removing means 15
Although not provided, the minute period removing means 1 is provided between the change amount calculating means 7 and the short circuit prevention period shortening switch selecting means 10.
Of course, 5 can be provided.
【0033】図9はこの発明の第6の実施(請求項10
に対応する)の形態を示す構成図である。これは、例え
ば図1に示すものに対し、加算手段13とオン遅延手段
12との間に上限値制限手段17を設けて構成される。
上限値制限手段17は、加算手段13の出力値が上限設
定値以上のときは上限設定値を出力し、上限設定値未満
のときは加算手段13の出力値をそのまま出力する。こ
れにより、如何なるときにも短絡防止期間の超過を防止
するようにしている。図9では、微小期間除去手段15
を設けていないが、変化量演算手段7と短絡防止期間延
長スイッチ選択手段9との間に、微小期間除去手段15
を設けることができるのは勿論である。また、図8の下
限値制限手段16の前段または後段に、上限値制限手段
17を設けることも勿論可能である。FIG. 9 shows a sixth embodiment of the present invention (claim 10).
(Corresponding to) is a configuration diagram showing a form. This is configured by providing an upper limit value limiting means 17 between the addition means 13 and the ON delay means 12 in contrast to the one shown in FIG.
The upper limit value limiting unit 17 outputs the upper limit setting value when the output value of the adding unit 13 is equal to or more than the upper limit setting value, and outputs the output value of the adding unit 13 as it is when the output value is less than the upper limit setting value. This prevents the short circuit prevention period from being exceeded at any time. In FIG. 9, the minute period removing means 15
Although not provided, the minute period removing means 15 is provided between the change amount calculating means 7 and the short circuit prevention period extension switch selecting means 9.
Of course, it is possible to provide. It is of course possible to provide the upper limit value limiting means 17 before or after the lower limit value limiting means 16 in FIG.
【0034】[0034]
【発明の効果】この発明によれば、直流電圧を2分割す
る双方のコンデンサ電圧の差に応じて、短絡を防止する
モードの期間を短縮または延長することで、双方のコン
デンサ電圧を均等に保ってその過電圧を防止できるとい
う利点がもたらされる。また、双方のコンデンサ電圧の
差が一定値以下のときは、短絡防止モードの期間を一定
としたり、短絡防止モードの期間の最大値を規定するこ
とで、短絡防止期間の変動に伴って生じる、3レベル電
力変換装置の出力電圧と出力電圧指令との誤差の増加を
抑止し得る利点もある。さらには、短絡防止モードの期
間の最小値を規定することで、短絡防止期間を一定期間
確保して、短絡を防止するという効果もある。According to the present invention, the period of the mode for preventing a short circuit is shortened or extended in accordance with the difference between the two capacitor voltages that divide the DC voltage into two, so that both capacitor voltages are kept equal. The advantage is that the overvoltage can be prevented. Further, when the difference between the two capacitor voltages is less than or equal to a certain value, the period of the short-circuit prevention mode is kept constant, or the maximum value of the period of the short-circuit prevention mode is stipulated. There is also an advantage that an increase in the error between the output voltage of the three-level power converter and the output voltage command can be suppressed. Furthermore, by defining the minimum value of the period of the short circuit prevention mode, there is an effect that the short circuit prevention period is secured for a certain period and the short circuit is prevented.
【図1】この発明の第1の実施の形態を示す構成図であ
る。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の動作を説明するためのタイムチャートで
ある。FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of FIG.
【図3】この発明の第2の実施の形態を示す構成図であ
る。FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図4】この発明の第3の実施の形態を示す構成図であ
る。FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図5】図4の動作を説明するためのタイムチャートで
ある。FIG. 5 is a time chart for explaining the operation of FIG.
【図6】この発明の第4の実施の形態を示す構成図であ
る。FIG. 6 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図7】この発明の第5の実施の形態を示す構成図であ
る。FIG. 7 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
【図8】この発明の第6の実施の形態を示す構成図であ
る。FIG. 8 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
【図9】この発明の第7の実施の形態を示す構成図であ
る。FIG. 9 is a configuration diagram showing a seventh embodiment of the present invention.
【図10】この発明による動作モード1〜3の説明図で
ある。FIG. 10 is an explanatory diagram of operation modes 1 to 3 according to the present invention.
【図11】この発明による動作モード3〜5の説明図で
ある。FIG. 11 is an explanatory diagram of operation modes 3 to 5 according to the present invention.
【図12】この発明による動作モード6〜8の説明図で
ある。FIG. 12 is an explanatory diagram of operation modes 6 to 8 according to the present invention.
【図13】この発明による動作モード8〜10の説明図
である。FIG. 13 is an explanatory diagram of operation modes 8 to 10 according to the present invention.
【図14】3レベル電力変換装置主回路の一般的な例を
示す回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram showing a general example of a main circuit of a three-level power converter.
【図15】図14のスイッチングパターン説明図であ
る。15 is an explanatory diagram of a switching pattern of FIG.
【図16】図14の制御装置の1例を示す構成図であ
る。16 is a configuration diagram showing an example of the control device of FIG.
【図17】3レベル電力変換装置の制御方法を説明する
ための動作説明図である。FIG. 17 is an operation explanatory diagram illustrating a control method of the three-level power conversion device.
【図18】3レベル電力変換装置の短絡防止方法を説明
するための動作説明図である。[Fig. 18] Fig. 18 is an operation explanatory diagram for describing the short-circuit prevention method of the three-level power converter.
【図19】図14のスイッチングパターン1,4,2の
説明図である。19 is an explanatory diagram of switching patterns 1, 4, and 2 of FIG.
【図20】図14のスイッチングパターン2,5,3の
説明図である。20 is an explanatory diagram of switching patterns 2, 5, and 3 of FIG.
1a,1b,1c,1d…電力用半導体スイッチ(スイ
ッチ)、2a,2b,2c,2d,2e,2f…ダイオ
ード、3a,3b…コンデンサ、4…負荷、5a,5b
…直流電圧源、6…コンデンサ電圧検出手段、7,21
…変化量検出手段、9,22…短絡防止期間延長スイッ
チ選択手段、10,26…短絡防止期間短縮スイッチ選
択手段、11…大小判定手段、12…オン遅延手段、1
3…加算手段、14…減算手段、15…微小期間除去手
段、16…下限値制限手段、17…上限値制限手段、1
8a,18b…抵抗、19…電圧検出器、20…コンデ
ンサ差電圧検出手段。1a, 1b, 1c, 1d ... Power semiconductor switches (switches) 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f ... Diodes, 3a, 3b ... Capacitors, 4 ... Loads, 5a, 5b
... DC voltage source, 6 ... Capacitor voltage detection means, 7, 21
Change amount detecting means, 9, 22 ... Short circuit preventing period extension switch selecting means, 10, 26 ... Short circuit preventing period shortening switch selecting means, 11 ... Large / small judging means, 12 ... ON delay means, 1
3 ... Addition means, 14 ... Subtraction means, 15 ... Minute period removal means, 16 ... Lower limit value limiting means, 17 ... Upper limit value limiting means, 1
8a, 18b ... Resistance, 19 ... Voltage detector, 20 ... Capacitor difference voltage detecting means.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/537 H02M 7/48 H02M 7/5387 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/537 H02M 7/48 H02M 7/5387
Claims (10)
変換装置において、 直流電圧を2分割する双方のコンデンサの各端子電圧を
検出する電圧検出手段と、電力用半導体スイッチのスイ
ッチングパターン切り替え時における短絡防止期間の変
化量を演算する変化量演算手段とを設け、前記短絡防止
期間を可変とすることを特徴とする3レベル電力変換装
置。1. A power converter for outputting a voltage of three levels for each phase, a voltage detecting means for detecting each terminal voltage of both capacitors dividing a DC voltage into two, and a switching pattern switching of a power semiconductor switch. And a change amount calculating means for calculating a change amount of the short circuit prevention period at a time, and the short circuit prevention period is variable.
変換装置において、 直流電圧を2分割する双方のコンデンサの各端子電圧の
差を検出する差電圧検出手段と、電力用半導体スイッチ
のスイッチングパターン切り替え時における短絡防止期
間の変化量を演算する変化量演算手段とを設け、前記短
絡防止期間を可変とすることを特徴とする3レベル電力
変換装置。2. A power converter which outputs a voltage of three levels for each phase, a differential voltage detecting means for detecting a difference between terminal voltages of both capacitors dividing a DC voltage into two, and a power semiconductor switch. A three-level power conversion device comprising: a change amount calculating means for calculating a change amount of a short circuit prevention period at the time of switching a switching pattern, and changing the short circuit prevention period.
変換装置において、 直流電圧を2分割する双方のコンデンサの各端子電圧を
検出する電圧検出手段と、電力用半導体スイッチのスイ
ッチングパターン切り替え時における短絡防止期間の変
化量を演算する変化量演算手段と、この短絡防止期間を
延長する電力用半導体スイッチを選択するスイッチ選択
手段とを設けたことを特徴とする3レベル電力変換装
置。3. A power conversion device for outputting a voltage of three levels for each phase, a voltage detection means for detecting each terminal voltage of both capacitors dividing a DC voltage into two, and a switching pattern switching of a power semiconductor switch. A three-level power conversion device comprising: a change amount calculating means for calculating a change amount of the short-circuit prevention period at a time; and a switch selecting means for selecting a power semiconductor switch for extending the short-circuit prevention period.
変換装置において、 直流電圧を2分割する双方のコンデンサの各端子電圧を
検出する電圧検出手段と、電力用半導体スイッチのスイ
ッチングパターン切り替え時における短絡防止期間の変
化量を演算する変化量演算手段と、この短絡防止期間を
短縮する電力用半導体スイッチを選択するスイッチ選択
手段とを設けたことを特徴とすることを特徴とする3レ
ベル電力変換装置。4. A power conversion device for outputting a voltage of three levels for each phase, voltage detection means for detecting each terminal voltage of both capacitors dividing a DC voltage into two, and switching pattern switching of a power semiconductor switch. Change level calculating means for calculating the amount of change in the short-circuit prevention period at the time, and switch selecting means for selecting the power semiconductor switch for shortening the short-circuit prevention period are provided. Power converter.
変換装置において、 直流電圧を2分割する双方のコンデンサの各端子電圧の
差を検出する差電圧検出手段と、電力用半導体スイッチ
のスイッチングパターン切り替え時における短絡防止期
間の変化量を演算する変化量演算手段と、この短絡防止
期間を延長する電力用半導体スイッチを選択するスイッ
チ選択手段とを設けたことを特徴とする3レベル電力変
換装置。5. A power converter for outputting a voltage of three levels for each phase, a differential voltage detecting means for detecting a difference between terminal voltages of both capacitors dividing a DC voltage into two, and a power semiconductor switch. Three-level power conversion, characterized in that a change amount calculating means for calculating a change amount of the short-circuit prevention period at the time of switching the switching pattern and a switch selecting means for selecting a power semiconductor switch for extending the short-circuit prevention period are provided. apparatus.
変換装置において、 直流電圧を2分割する双方のコンデンサの各端子電圧の
差を検出する差電圧検出手段と、電力用半導体スイッチ
のスイッチングパターン切り替え時における短絡防止期
間の変化量を演算する変化量演算手段と、この短絡防止
期間を短縮する電力用半導体スイッチを選択するスイッ
チ選択手段とを設けたことを特徴とする3レベル電力変
換装置。6. A power converter for outputting a voltage of three levels for each phase, a differential voltage detecting means for detecting a difference between terminal voltages of both capacitors dividing a direct current voltage into two, and a power semiconductor switch. A three-level power conversion device comprising: a change amount calculating means for calculating a change amount of the short-circuit prevention period at the time of switching a switching pattern; and a switch selecting means for selecting a power semiconductor switch for shortening the short-circuit prevention period. apparatus.
のコンデンサの端子電圧の差に比例させることを特徴と
する請求項1ないし6のいずれかに記載の3レベル電力
変換装置。7. The three-level power converter according to claim 1, wherein the amount of change in the short-circuit prevention period is proportional to the difference between the terminal voltages of the both capacitors.
一定値以下のときは、前記短絡防止期間の変化量を零と
することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記
載の3レベル電力変換装置。8. The method according to claim 1, wherein the amount of change in the short-circuit prevention period is set to zero when the difference between the terminal voltages of the two capacitors is equal to or less than a certain value. Level power converter.
いように制限する下限値制限手段を付加したことを特徴
とする請求項1ないし6のいずれかに記載の3レベル電
力変換装置。9. The three-level power conversion device according to claim 1, further comprising a lower limit value limiting means for limiting the short-circuit prevention period so as not to become a predetermined value or less.
うに制限する上限値制限手段を付加したことを特徴とす
る請求項1ないし6のいずれかに記載の3レベル電力変
換装置。10. The three-level power converter according to claim 1, further comprising an upper limit value limiting means for limiting the short-circuit prevention period so as not to exceed a reference value.
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