JP4898246B2 - Pulse width modulation control method for inverter device. - Google Patents
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Description
本発明は、系統連系インバータ装置において、三相インバータのスイッチング損失を低減させる制御方法に関するものである。 The present invention relates to a control method for reducing switching loss of a three-phase inverter in a grid-connected inverter device.
系統連系インバータ装置では、太陽光パネルにて発電された電力を効率良く三相系統電源に供給するために、出力制御の精度の低下を招いてでもキャリア周波数を低くしてスイッチング損失を低減させる方法を採用していた。 In the grid-connected inverter device, in order to efficiently supply the power generated by the solar panel to the three-phase power supply, the carrier frequency is lowered to reduce the switching loss even if the output control accuracy is lowered. Adopted the method.
図8は、従来技術のインバータ装置の電気接続図である。同図において、DCVは直流電源(例えば 太陽光パネル)である。第1のスイッチング素子TR1乃至第6のスイッチング素子TR6はオン・オフする可制御素子であり、帰還ダイオードD1乃至帰還ダイオードD6は第1のスイッチング素子TR1乃至第6のスイッチング素子TR6に逆並列接続して電流を帰還する。また、第1のスイッチング素子TR1に直列に接続された第2のスイッチング素子TR2からなる第1アームと、第3のスイッチング素子TR3に直列に接続された第4のスイッチング素子TR4からなる第2アームと、第5のスイッチング素子TR5に直列に接続された第6のスイッチング素子TR6からなる第3アームとを、三相ブリッジ接続して三相インバータ回路INVが形成される。 FIG. 8 is an electrical connection diagram of a conventional inverter device. In the figure, DCV is a direct current power source (for example, a solar panel). The first switching element TR1 to the sixth switching element TR6 are controllable elements that are turned on / off, and the feedback diode D1 to the feedback diode D6 are connected in reverse parallel to the first switching element TR1 to the sixth switching element TR6. Feedback the current. Further, a first arm composed of a second switching element TR2 connected in series to the first switching element TR1 and a second arm composed of a fourth switching element TR4 connected in series to the third switching element TR3. And a third arm composed of a sixth switching element TR6 connected in series to the fifth switching element TR5 to form a three-phase bridge connection to form a three-phase inverter circuit INV.
三相フィルタ回路ALCは、3つのリアクトルALと3つのコンデンサACとで形成され、三相フィルタ回路ALCは、三相インバータ回路INVから出力される高周波パルス電圧の高周波成分を除去して基本波成分(三相系統電源の電圧と同一周波数、例えば50Hz又は60Hz)のみを抽出する。 The three-phase filter circuit ALC is formed by three reactors AL and three capacitors AC, and the three-phase filter circuit ALC removes the high-frequency component of the high-frequency pulse voltage output from the three-phase inverter circuit INV, and the fundamental wave component. Only the same frequency as the voltage of the three-phase system power supply (for example, 50 Hz or 60 Hz) is extracted.
変圧器TRNは、太陽光パネルの電圧で決まる三相インバータ回路INVの交流出力電圧を、三相系統電源の基準電圧とほぼ同等電圧に昇圧又は降圧する。 The transformer TRN boosts or steps down the AC output voltage of the three-phase inverter circuit INV determined by the voltage of the solar panel to a voltage substantially equal to the reference voltage of the three-phase system power supply.
出力電流検出回路CTは、変圧器TRNから出力されるU相の出力電流を検出して第1出力電流検出信号Iuとして出力し、V相の出力電流を検出して第2出力電流検出信号Ivとして出力し、W相の出力電流を検出して第3出力電流検出信号Iwとして出力する。 The output current detection circuit CT detects the U-phase output current output from the transformer TRN and outputs it as the first output current detection signal Iu, detects the V-phase output current, and outputs the second output current detection signal Iv. And the W-phase output current is detected and output as the third output current detection signal Iw.
高周波のキャリア信号発生回路CRは、三角波形で予め定めた高周波(例えば、12KHz)のキャリア信号Crを出力する。 The high-frequency carrier signal generation circuit CR outputs a high-frequency (for example, 12 kHz) carrier signal Cr that is predetermined in a triangular waveform.
第1アームパルス生成回路は、パルス幅変調回路PWM、出力指令設定回路IR及びフイードバック制御回路FBとで形成し、フイードバック制御回路FBは、フイードバック信号である第1出力電流検出信号Iuと、目標値である出力指令設定信号Iruとの誤差を増幅してフイードバック制御信号Fbuとして出力し、パルス幅変調回路PWMは、フイードバック制御信号Fbuとキャリア信号Crとの比較に基づいて第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1及び第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1を出力する。 The first arm pulse generation circuit is formed by a pulse width modulation circuit PWM, an output command setting circuit IR, and a feedback control circuit FB. The feedback control circuit FB includes a first output current detection signal Iu that is a feedback signal, and a target value. Is amplified and output as a feedback control signal Fbu, and the pulse width modulation circuit PWM is based on the comparison between the feedback control signal Fbu and the carrier signal Cr, and the first arm upper pulse width. The modulation signal Up1 and the first arm lower pulse width modulation signal Un1 are output.
第2アームパルス生成回路は、第1アームパルス生成回路と同一回路を形成し、第1出力電流検出信号Iuに対して120°位相シフトした第2出力電流検出信号Ivと、目標値である出力指令設定信号Irとの誤差を増幅してフイードバック制御信号Fbvとして出力し、フイードバック制御信号Fbvとキャリア信号Crとの比較に基づいて第2アーム上側用パルス幅変調信号Up2及び第2アーム下側用パルス幅変調信号Un2を出力する。 The second arm pulse generation circuit forms the same circuit as the first arm pulse generation circuit, the second output current detection signal Iv shifted by 120 ° with respect to the first output current detection signal Iu, and an output that is a target value. An error with the command setting signal Ir is amplified and output as a feedback control signal Fbv. Based on the comparison between the feedback control signal Fbv and the carrier signal Cr, the second arm upper side pulse width modulation signal Up2 and the second arm lower side The pulse width modulation signal Un2 is output.
第3アームパルス生成回路は、第1アームパルス生成回路と同一回路を形成し、第1出力電流検出信号Iuに対して240°位相シフトした第3出力電流検出信号Iwと、目標値である出力指令設定信号Irとの誤差を増幅してフイードバック制御信号Fbwとして出力し、フイードバック制御信号Fbwとキャリア信号Crとの比較に基づいて第3アーム上側用パルス幅変調信号Up3及び第3アーム下側用パルス幅変調信号Un3を出力する。 The third arm pulse generation circuit forms the same circuit as the first arm pulse generation circuit, and outputs a third output current detection signal Iw shifted by 240 ° with respect to the first output current detection signal Iu and a target value. An error with the command setting signal Ir is amplified and output as a feedback control signal Fbw. Based on the comparison between the feedback control signal Fbw and the carrier signal Cr, the third arm upper side pulse width modulation signal Up3 and the third arm lower side The pulse width modulation signal Un3 is output.
三相インバータ駆動回路DRは、第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1及び第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1が入力すると第1のスイッチング素子TR1及び第2のスイッチング素子TR2をオン・オフ制御する第1の駆動信号Tr1及び第2の駆動信号Tr2を生成して出力し、第2アーム上側用パルス幅変調信号Up2及び第2アーム下側用パルス幅変調信号Un2が入力すると第3スイッチング素子TR3及び第4スイッチング素子TR4をオン・オフ制御する第3の駆動信号Tr3及び第4の駆動信号Tr4を生成して出力し、第3アーム上側用パルス幅変調信号Up3及び第3アーム下側用パルス幅変調信号Un3が入力すると第5のスイッチング素子TR5及び第6のスイッチング素子TR6をオン・オフ制御する第5の駆動信号Tr5及び第6の駆動信号Tr6を生成して出力する。 The three-phase inverter drive circuit DR turns on / off the first switching element TR1 and the second switching element TR2 when the first arm upper pulse width modulation signal Up1 and the first arm lower pulse width modulation signal Un1 are input. The first switching signal Tr1 and the second driving signal Tr2 to be controlled are generated and output. When the second arm upper pulse width modulation signal Up2 and the second arm lower pulse width modulation signal Un2 are input, the third switching is performed. The third drive signal Tr3 and the fourth drive signal Tr4 for on / off control of the element TR3 and the fourth switching element TR4 are generated and output, and the third arm upper pulse width modulation signal Up3 and the third arm lower side When the pulse width modulation signal Un3 is input, the fifth switching element TR5 and the sixth switching element TR6 are turned on / off. 5 of the drive signal Tr5 and sixth generates a drive signal Tr6 outputted.
図9は、図8に示す従来技術のインバータ装置の第1アーム(U相)の動作を説明する波形図であり、第2アーム(V相)は第1アームに対して120°位相シフトした状態で動作し、第3アーム(W相)は第1アームに対して240°位相シフトした状態で同一動作を行うので第1アーム(U相)の動作のみを説明して第2アーム(V相)及び第3アーム(W相)の説明は省略する。 FIG. 9 is a waveform diagram for explaining the operation of the first arm (U-phase) of the conventional inverter device shown in FIG. 8, and the second arm (V-phase) is phase-shifted by 120 ° with respect to the first arm. Since the third arm (W phase) performs the same operation with a phase shift of 240 ° with respect to the first arm, only the operation of the first arm (U phase) will be described and the second arm (V Phase) and the third arm (W phase) will be omitted.
図9(A)の波形は、フイードバック制御信号Fbu及びキャリア信号Crを示し、図9(B)の波形は、第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1を示し、図9(C)の波形は、第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1を示す。 The waveform in FIG. 9A shows the feedback control signal Fbu and the carrier signal Cr, the waveform in FIG. 9B shows the first arm lower pulse width modulation signal Un1, and the waveform in FIG. 9C. Indicates the first arm upper side pulse width modulation signal Up1.
図8に示すパルス幅変調回路PWMは、図9(A)に示すキャリア信号Crとフイードバック制御信号Fbuとを比較し、キャリア信号Crがフイードバック制御信号Fbuより大きいときに、図9(B)に示す第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1がHighレベルなる。駆動回路DRは、第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1がHighレベルの期間中、第2の駆動信号Tr2を出力して三相インバータ回路INVの第2スイッチング素子TR2を導通させる。 The pulse width modulation circuit PWM shown in FIG. 8 compares the carrier signal Cr shown in FIG. 9A with the feedback control signal Fbu. When the carrier signal Cr is larger than the feedback control signal Fbu, the pulse width modulation circuit PWM shown in FIG. The first arm lower pulse width modulation signal Un1 shown becomes High level. The drive circuit DR outputs the second drive signal Tr2 to make the second switching element TR2 of the three-phase inverter circuit INV conductive while the first arm lower pulse width modulation signal Un1 is at a high level.
続いて、パルス幅変調回路PWMは、キャリア信号Crがフイードバック制御信号Fbuより小さいときに、図9(C)に示す第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1がHighレベルなる。駆動回路DRは、第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1がHighレベルの期間中、第1の駆動信号Tr1を出力して三相インバータ回路INVの第1スイッチング素子TR1を導通させ、三相インバータ回路INVをパルス幅変調して出力制御を行っていた。 Subsequently, in the pulse width modulation circuit PWM, when the carrier signal Cr is smaller than the feedback control signal Fbu, the first arm upper side pulse width modulation signal Up1 shown in FIG. 9C is at a high level. The drive circuit DR outputs the first drive signal Tr1 to turn on the first switching element TR1 of the three-phase inverter circuit INV during the period when the first arm upper pulse width modulation signal Up1 is at the high level, and the three-phase inverter The circuit INV is subjected to pulse width modulation for output control.
上述に示すように、従来技術の系統連系インバータ装置では、太陽光パネルにて発電された電力を効率良く変換して三相系統電源に供給するために、三相インバータ回路INVのキャリア周波数を出力電流の低下を招かないところまで低くしてスイッチング損失を低減させていた。(例えば、特許文献1) As described above, in the conventional grid-connected inverter device, in order to efficiently convert the power generated by the solar panel and supply it to the three-phase system power supply, the carrier frequency of the three-phase inverter circuit INV is set. The switching loss is reduced by reducing the output current to a level that does not cause a decrease. (For example, Patent Document 1)
系統連系インバータ装置では、太陽光パネル等にて発電された電力を効率良く変換して系統電源に供給することが要求され、この変換効率はインバータ装置のスイッチング損失を減少させることで向上する。よって、従来技術ではスイッチング損失を減少させるために、インバータ装置のキャリア周波数を低くしてスイッチング損失を小さくしていた。しかし、インバータ装置の出力である三相交流電圧のU相、V相及びW相の各位相角が30°〜60°近傍、120°〜150°近傍、210°〜240°近傍及び300°〜330°近傍の位相範囲では、インバータ装置の出力電流値の変化量(di/dt)が非常に大きいために、この位相範囲内においてキャリア周波数を予め定めた周波数より低くすると、上記出力電流値の変化量(di/dt)に対してインバータ装置の追従が充分でなくなり、出力電流の安定が悪くなってしまう。よって、キャリア周波数を三相交流電圧のU相、V相及びW相の各位相角全域で一律に低くし、スイッチング損失を下げてインバータ装置の変換効率を上げるに制御方法には限界がある。 In the grid-connected inverter device, it is required to efficiently convert the power generated by the solar panel or the like and supply it to the system power supply, and this conversion efficiency is improved by reducing the switching loss of the inverter device. Therefore, in the prior art, in order to reduce the switching loss, the carrier frequency of the inverter device is lowered to reduce the switching loss. However, the phase angles of the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase AC voltage that is the output of the inverter device are around 30 ° to 60 °, 120 ° to 150 °, 210 ° to 240 °, and 300 ° to In the phase range near 330 °, the change amount (di / dt) of the output current value of the inverter device is very large. Therefore, if the carrier frequency is set lower than a predetermined frequency in this phase range, the output current value The inverter device does not sufficiently follow the amount of change (di / dt), and the output current becomes unstable. Therefore, there is a limit to the control method to reduce the carrier frequency uniformly over the entire phase angle of the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase AC voltage, thereby reducing the switching loss and increasing the conversion efficiency of the inverter device.
そこで、本発明では、キャリア周波数を低くしても出力電流が安定するインバータ装置のパルス幅変調制御方法を提供することにある。 Therefore, the present invention provides a pulse width modulation control method for an inverter device in which the output current is stable even when the carrier frequency is lowered.
上述した課題を解決するために、第1の発明は、直流電源の出力側に接続される第1アーム、第2アーム及び第3アームから三相ブリッジのインバータを形成し、前記三相インバータから出力される高周波パルス電圧の高周波成分を三相フィルタによって除去し三相系統電源と同一周波数の基本波成分のみを抽出して三相交流電圧を出力し、前記三相インバータの各相のアームを予め定めた高周波のキャリア周波数に基づいてパルス幅変調制御して出力を制御するインバータ装置の出力制御方法において、前記高周波のキャリア周波数より低い予め定めた低周波のキャリア周波数を設け、前記三相交流電圧のU相、V相及びW相の各位相角が60°〜120°及び240°〜300°の位相範囲にあるときは、前記低周波のキャリア周波数を選択し、前記各位相角が前記位相範囲を外れたときは、前記高周波のキャリア周波数を選択する、ことを特徴とするインバータ装置のパルス幅変調制御方法である。 In order to solve the above-described problem, the first invention forms a three-phase bridge inverter from the first arm, the second arm, and the third arm connected to the output side of the DC power supply. The high-frequency component of the output high-frequency pulse voltage is removed by a three-phase filter, and only the fundamental wave component of the same frequency as the three-phase system power supply is extracted to output a three-phase AC voltage. In an output control method of an inverter device that controls output by pulse width modulation control based on a predetermined high frequency carrier frequency, a predetermined low frequency carrier frequency lower than the high frequency carrier frequency is provided, and the three-phase AC when U-phase voltage, the phase angle of the V-phase and W-phase is in the phase range of 60 ° to 120 ° and 240 ° to 300 ° is selected carrier frequency of the low frequency And, when said each phase angle is out of the phase range, selects the carrier frequency of the high frequency, it is a pulse width modulation control method for an inverter apparatus according to claim.
第1の発明によれば、インバータ装置の出力電流値が小さくなる位相範囲にあるときに、高周波のキャリア周波数を高めに調整するので、スイッチング損失を大きく増加させることなく出力電流の安定向上が可能となり、続いてインバータ装置の出力電流値の変化量(di/dt)が大きくなる位相範囲にあるときに、出力電流値が安定する予め定めた高周波のキャリア周波数に調整するので、出力電流の安定継続が可能となり、更に出力電流値が大きいが変化量(di/dt)が小さくなる位相範囲にあるときに、高周波のキャリア周波を低めに調整するので、出力電流の安定を下げることなくスイッチング損失の低減が可能となる。上述よりインバータ装置の出力である三相交流電圧のU相、V相及びW相の各位相角に応じてキャリア周波数を可変すると、出力電流の安定を下げることなくスイッチング損失のみを減少させてインバータ装置の変換効率を向上させることが可能になる。 According to the first aspect of the invention, when the output current value of the inverter device is in the phase range where the output current is small, the high frequency carrier frequency is adjusted to be high, so that the output current can be stably improved without greatly increasing the switching loss. Then, when the change amount (di / dt) of the output current value of the inverter device is in a large phase range, the output current value is adjusted to a predetermined high-frequency carrier frequency that stabilizes the output current. When the output current value is large but the change amount (di / dt) is in the phase range where the change amount (di / dt) is small, the high-frequency carrier frequency is adjusted to be lower, so that the switching loss is not reduced without reducing the output current stability. Can be reduced. As described above, when the carrier frequency is varied according to the phase angles of the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase AC voltage that is the output of the inverter device, only the switching loss is reduced without reducing the stability of the output current. It becomes possible to improve the conversion efficiency of the apparatus.
第2の発明によれば、三相交流電圧のU相、V相及びW相の各位相角が位相90°及び位相270°を中心値とする予め定めた位相範囲にあるときには、出力電流値が大きいが変化量(di/dt)が小さくなるので、予め定めた高周波のキャリア周波数を低くに調整しても出力電流の安定を下げることなく、スイッチング損失のみを減少させてインバータ装置の変換効率を向上させることができ、制御回路等の大きな変更を必要とせず、冷却装置の小型化にもつながる。 According to the second invention, when the phase angles of the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase AC voltage are within a predetermined phase range centering on the phase 90 ° and the phase 270 °, the output current value However, since the change amount (di / dt) is small, even if the predetermined high-frequency carrier frequency is adjusted to be low, the conversion efficiency of the inverter device is reduced by reducing only the switching loss without reducing the stability of the output current. Therefore, it is possible to reduce the size of the cooling device without requiring a large change in the control circuit or the like.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施形態1に係るインバータ装置の電気接続図である。同図において、図8に示す従来技術のインバータ装置の電気接続図と同一符号の構成物は、同一動作を行うので説明は省略し、符号の相違する構成物についてのみ説明する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an electrical connection diagram of an inverter device according to
出力電圧回路VTは、変圧器TRNから出力される三相交流電圧のU相の電圧を検出して第1出力電圧検出信号Vuとして出力し、V相の電圧を検出して第2出力電圧検出信号Vvとして出力し、W相の電圧を検出して第3出力電圧検出信号Vwとして出力する。 The output voltage circuit VT detects the U-phase voltage of the three-phase AC voltage output from the transformer TRN and outputs it as the first output voltage detection signal Vu, detects the V-phase voltage, and detects the second output voltage. It outputs as the signal Vv, detects the W-phase voltage, and outputs it as the third output voltage detection signal Vw.
キャリア信号発生回路CRは、高周波(例えば、12KHz)のキャリア信号Crを出力し、キャリア信号発生回路CRHは、周波数をさらに高くした(例えば、24KHz)キャリア信号Crhを出力し、キャリア発生回路CRLは、周波数を低くした(例えば、6KHz)キャリア信号Crlを出力する。 The carrier signal generation circuit CR outputs a high frequency (for example, 12 KHz) carrier signal Cr, the carrier signal generation circuit CRH outputs a carrier signal Crh having a higher frequency (for example, 24 KHz), and the carrier generation circuit CRL The carrier signal Crl is output at a lower frequency (for example, 6 KHz).
図1に示す周波数対応第1アームパルス生成回路は、パルス幅変調回路PWM、出力指令設定回路IR、フイードバック制御回路FB、キャリア信号選択回路SE、位相範囲設定回路PUによって形成される。また、周波数対応第2アームパルス生成回路及び周波数対応第3アームパルス生成回路は、上記周波数対応第1アームパルス生成回路と同一構成であるために説明は省略し、周波数対応第1アームパルス生成回路についてのみ説明を行う。 The frequency-corresponding first arm pulse generation circuit shown in FIG. 1 is formed by a pulse width modulation circuit PWM, an output command setting circuit IR, a feedback control circuit FB, a carrier signal selection circuit SE, and a phase range setting circuit PU. The frequency-corresponding second arm pulse generating circuit and the frequency-corresponding third arm pulse generating circuit have the same configuration as the above-described frequency-corresponding first arm pulse generating circuit, and therefore the description thereof will be omitted. Only will be described.
図3は位相範囲設定回路PUの詳細図であり、第1ベースカウンタ回路BC1、第1モード選択回路MS1、第1カウンタ設定回路CE1、第2ベースカウンタ回路BC2、第2モード選択回路MS2、第2カウンタ設定回路CE2及びパルス発生回路PGによって形成される。また、図4に示す各波形は、位相範囲設定回路PUの動作を説明するものであり、図4(A)は第1出力電圧検出信号Vuの波形を示し、図4(B)は、パルス発生信号Pgを示し、図4(C)は、第1ベースカウンタ信号Bc1を示し、図4(D)は、第1モード選択信号Puaを示し、図4(E)は、第2ベースカウンタ信号Bc2を示し、図4(F)は、第2モード選択信号Pubを示す。 FIG. 3 is a detailed diagram of the phase range setting circuit PU. The first base counter circuit BC1, the first mode selection circuit MS1, the first counter setting circuit CE1, the second base counter circuit BC2, the second mode selection circuit MS2, the second mode selection circuit MS2, and the second mode selection circuit MS2. 2 counter setting circuit CE2 and pulse generation circuit PG. Each waveform shown in FIG. 4 explains the operation of the phase range setting circuit PU. FIG. 4 (A) shows the waveform of the first output voltage detection signal Vu, and FIG. 4 (B) shows the pulse. FIG. 4C shows the first base counter signal Bc1, FIG. 4D shows the first mode selection signal Pua, and FIG. 4E shows the second base counter signal. Bc2 is shown, and FIG. 4F shows the second mode selection signal Pub.
第1ベースカウンタ回路BC1及び第2ベースカウンタ回路BC2に、図4(A)に示す第1出力電圧検出信号Vuが入力され時刻t=t0において、零クロスすると第1ベースカウンタ回路BC1及び第2ベースカウンタ回路BC2はリセットされ、パルス発生回路PGからのパルス発生信号Pgをカウントする。 When the first output voltage detection signal Vu shown in FIG. 4A is input to the first base counter circuit BC1 and the second base counter circuit BC2 and crosses zero at time t = t0, the first base counter circuit BC1 and the second base counter circuit BC2 The base counter circuit BC2 is reset and counts the pulse generation signal Pg from the pulse generation circuit PG.
第1カウンタ設定回路CE1は、予め定めた第1カウンタ値を設定し第1カウンタ設定信号Ce1として出力する。第1ベースカウンタ回路BC1はパルス発生信号Pgをカウントし、第1カウンタ設定信号Ce1に基づいて、時刻t=t1において、図4(C)に示す1パルスの第1ベースカウンタ信号Bc1を出力する。第1モード選択回路MS1は、第1ベースカウンタ信号Bc1に応じて、図4(D)に示す第1モード選択信号PuaをHighレベルからLowレベルにする。上述より第1モード選択回路MS1は、三相交流電圧のU相の位相範囲0°〜30°を設定する。 The first counter setting circuit CE1 sets a predetermined first counter value and outputs it as a first counter setting signal Ce1. The first base counter circuit BC1 counts the pulse generation signal Pg, and outputs a first pulse first base counter signal Bc1 shown in FIG. 4C at time t = t1, based on the first counter setting signal Ce1. . The first mode selection circuit MS1 changes the first mode selection signal Pua shown in FIG. 4D from High level to Low level in response to the first base counter signal Bc1. From the above, the first mode selection circuit MS1 sets the phase range 0 ° to 30 ° of the U phase of the three-phase AC voltage.
第2カウンタ設定回路CE2は、予め定めた第2カウンタ値を設定し第2カウンタ設定信号Ce2として出力する。第2ベースカウンタ回路BC2はパルス発生信号Pgをカウントし第2カウンタ設定信号Ce2に基づいて、時刻t=t2において、、図4(E)に示す1パルスの第2ベースカウンタ信号Bc2を出力する。第2モード選択回路MS2は、第2ベースカウンタ信号Bc2に応じて、図4(F)に示す第2モード選択信号PubをHighレベルにする。続いて、第2ベースカウンタ回路BC2はパルス発生信号Pgのカウントを継続し、第2カウンタ設定信号Ce2に基づいて、時刻t=t3において、1パルスの第2ベースカウンタ信号Bc2を出力する。第2モード選択回路MS2は、第2ベースカウンタ信号Bc2に応じて、図4(F)に示す第2モード選択信号PubをHighレベルからLowレベルにする。上述より第2モード選択回路MS2は、三相交流電圧のU相の位相範囲60°〜120°を設定する。 The second counter setting circuit CE2 sets a predetermined second counter value and outputs it as a second counter setting signal Ce2. The second base counter circuit BC2 counts the pulse generation signal Pg and outputs the one-pulse second base counter signal Bc2 shown in FIG. 4E at time t = t2 based on the second counter setting signal Ce2. . The second mode selection circuit MS2 sets the second mode selection signal Pub shown in FIG. 4F to High level in response to the second base counter signal Bc2. Subsequently, the second base counter circuit BC2 continues to count the pulse generation signal Pg and outputs the second base counter signal Bc2 of one pulse at time t = t3 based on the second counter setting signal Ce2. The second mode selection circuit MS2 changes the second mode selection signal Pub shown in FIG. 4F from High level to Low level in response to the second base counter signal Bc2. From the above, the second mode selection circuit MS2 sets the phase range 60 ° to 120 ° of the U phase of the three-phase AC voltage.
第1ベースカウンタ回路BC1は、パルス発生信号Pgのカウントを継続し、第1カウンタ設定信号Ce1に基づいて、時刻t=t4において、1パルスの第1ベースカウンタ信号Bc1を出力する。第1モード選択回路MS1は、第1ベースカウンタ信号Bc1に応じて、図4(D)に示す第1モード選択信号PuaをHighレベルにする。 The first base counter circuit BC1 continues to count the pulse generation signal Pg, and outputs the first base counter signal Bc1 of one pulse at time t = t4 based on the first counter setting signal Ce1. In response to the first base counter signal Bc1, the first mode selection circuit MS1 sets the first mode selection signal Pua shown in FIG. 4D to a high level.
図4(A)に示す第1出力電圧検出信号Vuが時刻t=t5において、極性を正極性から負極性になる。 The first output voltage detection signal Vu shown in FIG. 4A changes from a positive polarity to a negative polarity at time t = t5.
第1ベースカウンタ回路BC1はパルス発生信号Pgのカウントを継続し、第1カウンタ設定信号Ce1に基づいて、時刻t=t6において、1パルスの第1ベースカウンタ信号Bc1を出力する。第1モード選択回路MS1は、第1ベースカウンタ信号Bc1の出力に応じて、図4(F)に示す第1モード選択信号PuaをHighレベルからLowレベルにする。上述より第1モード選択回路MS1は、三相交流電圧のU相の位相範囲150°〜210°を設定する。以後は、上述と同一動作を行って第2モード選択回路MS2は、三相交流電圧のU相の位相範囲240°〜300°を設定し、第1モード選択回路MS1は、位相範囲330°〜360°を設定する。 The first base counter circuit BC1 continues to count the pulse generation signal Pg, and outputs one pulse of the first base counter signal Bc1 at time t = t6 based on the first counter setting signal Ce1. The first mode selection circuit MS1 changes the first mode selection signal Pua shown in FIG. 4F from the High level to the Low level in response to the output of the first base counter signal Bc1. From the above, the first mode selection circuit MS1 sets the phase range 150 ° to 210 ° of the U phase of the three-phase AC voltage. Thereafter, the same operation as described above is performed, the second mode selection circuit MS2 sets the phase range 240 ° to 300 ° of the U phase of the three-phase AC voltage, and the first mode selection circuit MS1 has the phase range 330 ° to Set 360 °.
図2は、図1に示す本発明の実施形態1に係るインバータ装置の第1アームの動作を説明する波形図であり、第2アームは第1アームに対して120°位相シフトした状態で動作し、第3アームは第1アームに対して240°位相シフトした状態で動作で同一動作を行うので第1アームの動作のみを説明して第2アーム及び第3アームの説明は省略する。 FIG. 2 is a waveform diagram illustrating the operation of the first arm of the inverter device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and the second arm operates with a phase shift of 120 ° with respect to the first arm. Since the third arm performs the same operation with a phase shift of 240 ° with respect to the first arm, only the operation of the first arm will be described, and the description of the second arm and the third arm will be omitted.
図2(A)の波形は、高周波(例えば、12KHz)のキャリア信号Crを示し、図2(B)の波形は、周波数を低くした(例えば、6KHz)キャリア信号Crlを示し、図2(C)の波形は、周波数をさらに高くした(例えば、24KHz)キャリア信号Crhを示す。図2(D)の波形は、キャリア信号選択信号Seを示し、図2(E)の波形は、第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1を示し、図2(F)の波形は、第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1を示す。 The waveform in FIG. 2A shows a high frequency (for example, 12 KHz) carrier signal Cr, and the waveform in FIG. 2B shows a carrier signal Crl with a low frequency (for example, 6 KHz). ) Shows the carrier signal Crh with a higher frequency (for example, 24 KHz). The waveform of FIG. 2D shows the carrier signal selection signal Se, the waveform of FIG. 2E shows the first arm lower pulse width modulation signal Un1, and the waveform of FIG. The one-arm upper side pulse width modulation signal Up1 is shown.
位相範囲設定回路PUは、出力電圧回路VTによって検出するU相の第1出力電圧検出信号Vuの位相角をカウントして、図2に示す時刻t=t1(位相角が30°)のときに第1モード選択信号PuaをHighレベルからLowレベルにする。キャリア信号選択回路SEは、第1モード選択信号PuaがHighレベルの期間中は、接点をa側にして図2(C)に示す、(例えば、24KHz)キャリア信号Crhを選択して出力する。 The phase range setting circuit PU counts the phase angle of the U-phase first output voltage detection signal Vu detected by the output voltage circuit VT, and when time t = t1 (phase angle is 30 °) shown in FIG. The first mode selection signal Pua is changed from High level to Low level. The carrier signal selection circuit SE selects and outputs the carrier signal Crh shown in FIG. 2C (for example, 24 KHz) with the contact point set to the a side while the first mode selection signal Pua is at the High level.
パルス幅変調回路PWMは、図2(D)に示す、キャリア信号Crhとフイードバック制御信号Fbuとを比較し、キャリア信号Crhがフイードバック制御信号Fbuより大きいときに、図2(E)に示す第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1がHighレベルなり、キャリア信号Crhがフイードバック制御信号Fbuより小さいときに、図2(F)に示す第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1がHighレベルなる。このとき、キャリア周波数を高くしてもスイッチング損失の増加が少なく電力の変換効率を下げずに、インバータ装置の出力電流の制御をを上げることができる。 The pulse width modulation circuit PWM compares the carrier signal Crh and the feedback control signal Fbu shown in FIG. 2D. When the carrier signal Crh is larger than the feedback control signal Fbu, the first pulse shown in FIG. When the arm lower side pulse width modulation signal Un1 becomes High level and the carrier signal Crh is smaller than the feedback control signal Fbu, the first arm upper side pulse width modulation signal Up1 shown in FIG. 2F becomes High level. At this time, even if the carrier frequency is increased, the increase in switching loss is small and the control of the output current of the inverter device can be increased without lowering the power conversion efficiency.
位相範囲設定回路PUは、第1出力電圧検出信号Vuの位相角をカウントして、図2に示す時刻t=t2(位相角が60°)のときに第2モード選択信号PubをHighレベルにする。このとき、時刻t=t1〜t2の期間中は、第1モード選択信号Pua及び第2モード選択信号Pubは共にLowレベルになる。キャリア信号選択回路SEは、第1モード選択信号Pua及び第2モード選択信号Pubが共にLowレベルのとき接点をc側にして、図2(A)に示す、(例えば、12KHz)のキャリア信号Crを選択して出力する。 The phase range setting circuit PU counts the phase angle of the first output voltage detection signal Vu, and when the time t = t2 (phase angle is 60 °) shown in FIG. 2, the second mode selection signal Pub is set to the high level. To do. At this time, during the period of time t = t1 to t2, both the first mode selection signal Pua and the second mode selection signal Pub are at the low level. When the first mode selection signal Pua and the second mode selection signal Pub are both at the low level, the carrier signal selection circuit SE sets the contact point to the c side, and the carrier signal Cr (for example, 12 KHz) shown in FIG. Select to output.
パルス幅変調回路PWMは、時刻t=t1〜t2の期間中、キャリア信号Crとフイードバック制御信号Fbuとを比較し、キャリア信号Crがフイードバック制御信号Fbuより大きいときに、図2(E)に示す第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1がHighレベルなり、キャリア信号Crがフイードバック制御信号Fbuより小さいときに、図2(F)に示す第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1がHighレベルなる。このとき、インバータ装置の出力電流値の変化量(di/dt)が大きいためにキャリア周波数を高くするとスイッチング損失の増加が大きくなるので、(例えば、12KHz)のキャリア周波数を維持する。 The pulse width modulation circuit PWM compares the carrier signal Cr with the feedback control signal Fbu during the period of time t = t1 to t2, and when the carrier signal Cr is greater than the feedback control signal Fbu, it is shown in FIG. When the first arm lower pulse width modulation signal Un1 is at high level and the carrier signal Cr is smaller than the feedback control signal Fbu, the first arm upper pulse width modulation signal Up1 shown in FIG. 2 (F) is at high level. . At this time, since the change amount (di / dt) of the output current value of the inverter device is large, if the carrier frequency is increased, the increase in switching loss is increased, so that the carrier frequency (for example, 12 KHz) is maintained.
位相範囲設定回路PUは、第1出力電圧検出信号Vuの位相角をカウントして、図2に示す時刻t=t3(位相角が120°)のときに第2モード選択信号PubをLowレベルにする。このとき、時刻t=t2〜t3の期間中は、第2モード選択信号PubはHighレベルになる。キャリア信号選択回路SEは、第2モード選択信号PubがHighレベルのときに接点をb側にして、図2(B)に示す、キャリア信号Crlを選択して出力する。 The phase range setting circuit PU counts the phase angle of the first output voltage detection signal Vu, and sets the second mode selection signal Pub to the low level at time t = t3 (phase angle is 120 °) shown in FIG. To do. At this time, during the period from time t = t2 to t3, the second mode selection signal Pub becomes High level. When the second mode selection signal Pub is at a high level, the carrier signal selection circuit SE selects the carrier signal Crl shown in FIG.
パルス幅変調回路PWMは、時刻t=t2〜t3の期間中、キャリア信号Crlとフイードバック制御信号Fbuとを比較し、キャリア信号Crlフイードバック制御信号Fbuより大きいときに、図2(E)に示す第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1がHighレベルなり、キャリア信号Crlがフイードバック制御信号Fbuより小さいときに、図2(E)に示す第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1がHighレベルなる。このとき、出力電流値が大きいが出力電流値の変化量(di/dt)が小さいために、高周波のキャリア周波数を低くしてもインバータ装置の出力電流の制御を低下させずにスイッチング損失値のみが減少する。 The pulse width modulation circuit PWM compares the carrier signal Crl and the feedback control signal Fbu during the period of time t = t2 to t3, and when the carrier signal Crl feedback control signal Fbu is greater than the time shown in FIG. When the one-arm lower pulse width modulation signal Un1 is at a high level and the carrier signal Crl is smaller than the feedback control signal Fbu, the first arm upper pulse width modulation signal Up1 shown in FIG. 2 (E) is at a high level. At this time, since the output current value is large but the change amount (di / dt) of the output current value is small, even if the carrier frequency of the high frequency is lowered, the control of the output current of the inverter device is not lowered and only the switching loss value is obtained. Decrease.
位相範囲設定回路PUは、第1出力電圧検出信号Vuの位相角をカウントして、時刻t=t4(位相角が150°)のときに第1モード選択信号Puaを再度Highレベルにする。このとき、時刻t=t3〜t4の期間中は、第1モード選択信号Pua及び第2モード選択信号Pubは共にLowレベルになる。キャリア信号選択回路SEは、第1モード選択信号Pua及び第2モード選択信号Pubが共にLowレベルのとき接点をc側にして、図2(A)に示す、キャリア信号Crを選択して出力する。 The phase range setting circuit PU counts the phase angle of the first output voltage detection signal Vu, and sets the first mode selection signal Pua to the High level again at time t = t4 (phase angle is 150 °). At this time, during the period from time t = t3 to t4, both the first mode selection signal Pua and the second mode selection signal Pub are at the low level. When both the first mode selection signal Pua and the second mode selection signal Pub are at the Low level, the carrier signal selection circuit SE selects the carrier signal Cr shown in FIG. .
パルス幅変調回路PWMは、時刻t=t3〜t4の期間中、キャリア信号Crとフイードバック制御信号Fbuとを比較し、キャリア信号Crがフイードバック制御信号Fbuより大きいときに、図2(E)に示す第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1がHighレベルなり、キャリア信号Crがフイードバック制御信号Fbuより小さいときに、図2(F)に示す第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1がHighレベルなる。 The pulse width modulation circuit PWM compares the carrier signal Cr with the feedback control signal Fbu during the period of time t = t3 to t4, and when the carrier signal Cr is greater than the feedback control signal Fbu, the pulse width modulation circuit PWM is shown in FIG. When the first arm lower pulse width modulation signal Un1 is at high level and the carrier signal Cr is smaller than the feedback control signal Fbu, the first arm upper pulse width modulation signal Up1 shown in FIG. 2 (F) is at high level. .
位相範囲設定回路PUは、第1出力電圧検出信号Vuの位相角をカウントして、時刻t=t6(位相角が210°)のときに第1モード選択信号Puawレベルにする。このとき、時刻t=t4〜t5の期間中は、第1モード選択信号PuaはHighレベルになる。キャリア信号選択回路SEは、第1モード選択信号PuaがHighレベルの期間中は、接点をa側にして図2(C)に示す、キャリア信号Crhを選択して出力する。 The phase range setting circuit PU counts the phase angle of the first output voltage detection signal Vu and sets the first mode selection signal Puaw level at time t = t6 (phase angle is 210 °). At this time, during the period from time t = t4 to t5, the first mode selection signal Pua is at a high level. The carrier signal selection circuit SE selects and outputs the carrier signal Crh shown in FIG. 2C with the contact point set to the a side while the first mode selection signal Pua is at the High level.
第1パルス幅変調回路PWM1は、時刻t=t4〜t6の期間中、キャリア信号Crhとフイードバック制御信号Fbuとを比較し、キャリア信号Crhがフイードバック制御信号Fbuより大きいときに、図2(E)に示す第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1がHighレベルなり、キャリア信号Crhがフイードバック制御信号Fbuより小さいときに、図2(F)に示す第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1がHighレベルなる。 The first pulse width modulation circuit PWM1 compares the carrier signal Crh with the feedback control signal Fbu during the period of time t = t4 to t6, and when the carrier signal Crh is greater than the feedback control signal Fbu, FIG. When the first arm lower pulse width modulation signal Un1 shown in FIG. 2 becomes High level and the carrier signal Crh is smaller than the feedback control signal Fbu, the first arm upper pulse width modulation signal Up1 shown in FIG. Become a level.
以後、時刻t=t6〜t7は時刻t=t1〜t2と同一動作を行い、時刻t=t7〜t8は時刻t=t2〜t3と同一動作を行い、時刻t=t8〜t9は時刻t=t3〜t4と同一動作を行うので説明は省略する。 Thereafter, time t = t6 to t7 is the same as time t = t1 to t2, time t = t7 to t8 is the same as time t = t2 to t3, and time t = t8 to t9 is time t = Since the same operation as t3 to t4 is performed, the description is omitted.
上述より、三相交流電圧のU相、V相及びW相の各位相角に応じて高周波のキャリア周波数を適宜に可変することにより、インバータ装置の電力変換効率を上げることができる。 As described above, the power conversion efficiency of the inverter device can be increased by appropriately changing the high-frequency carrier frequency according to the phase angles of the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase AC voltage.
[実施の形態2]
図5は、本発明の実施形態2に係るインバータ装置の電気接続図である。同図において、図1に示す実施形態2に係るインバータ装置の電気接続図と図8に示す従来技術のインバータ装置の電気接続図と同一符号の構成物は、同一動作を行うので説明は省略し、符号の相違する構成物についてのみ説明する。
[Embodiment 2]
FIG. 5 is an electrical connection diagram of the inverter device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, components having the same reference numerals as those in the electrical connection diagram of the inverter device according to the second embodiment shown in FIG. 1 and the electrical connection diagram of the prior art inverter device shown in FIG. Only components having different reference numerals will be described.
図5に示す実施形態2の位相範囲設定回路PUは、図3に示す位相範囲設定回路PUと同一構成であるが、第1ベースカウンタ回路BC1、第1モード選択回路MS1及び第1カウンタ設定回路CE1は使用せず、第2ベースカウンタ回路BC2、第2モード選択回路MS2、第2カウンタ設定回路CE2及びパルス発生回路PGのみを使用する。 The phase range setting circuit PU of the second embodiment shown in FIG. 5 has the same configuration as the phase range setting circuit PU shown in FIG. 3, but the first base counter circuit BC1, the first mode selection circuit MS1, and the first counter setting circuit. CE1 is not used, and only the second base counter circuit BC2, the second mode selection circuit MS2, the second counter setting circuit CE2, and the pulse generation circuit PG are used.
図7(A)は第1出力電圧検出信号Vuの波形を示し、図7(B)は、パルス発生信号Pgを示し、図7(C)は、第2ベースカウンタ信号Bc2を示し、図7(D)は、第2モード選択信号Pubを示す。 7A shows the waveform of the first output voltage detection signal Vu, FIG. 7B shows the pulse generation signal Pg, FIG. 7C shows the second base counter signal Bc2, and FIG. (D) shows the second mode selection signal Pub.
図3に示す第2ベースカウンタ回路BC2に、図7(A)に示す第1出力電圧検出信号Vuが入力され、時刻t=t0において、入力信号が零クロスすると第2ベースカウンタ回路BC2はリセットされ、パルス発生回路PGからのパルス発生信号Pgをカウントする。 When the first output voltage detection signal Vu shown in FIG. 7A is input to the second base counter circuit BC2 shown in FIG. 3 and the input signal crosses zero at time t = t0, the second base counter circuit BC2 is reset. The pulse generation signal Pg from the pulse generation circuit PG is counted.
第2カウンタ設定回路CE2は、予め定めたカウンタ値を設定し第2カウンタ設定信号Ce2として出力する。第2ベースカウンタ回路BC2はパルス発生信号Pgをカウントし第2カウンタ設定信号Ce2に基づいて、時刻t=t2において、図7(C)に示す第2ベースカウンタ信号Bc2を出力する。第2モード選択回路MS2は、第2ベースカウンタ信号Bc2に応じて、図7(D)に示す第2モード選択信号PubをHighレベルにする。続いて、第2ベースカウンタ回路BC2はパルス発生信号Pgのカウントを継続し、第2カウンタ設定信号Ce2に基づいて、時刻t=t3において、第2ベースカウンタ信号Bc2を出力する。第2モード選択回路MS2は、第2ベースカウンタ信号Bc2に応じて、図7(D)に示す第2モード選択信号PubをHighレベルからLowレベルにする。以後、時刻t=t7及びt8も上述と同一動作を行うので説明は省略する。 The second counter setting circuit CE2 sets a predetermined counter value and outputs it as a second counter setting signal Ce2. The second base counter circuit BC2 counts the pulse generation signal Pg and outputs the second base counter signal Bc2 shown in FIG. 7C at time t = t2 based on the second counter setting signal Ce2. The second mode selection circuit MS2 sets the second mode selection signal Pub shown in FIG. 7D to High level in response to the second base counter signal Bc2. Subsequently, the second base counter circuit BC2 continues to count the pulse generation signal Pg, and outputs the second base counter signal Bc2 at time t = t3 based on the second counter setting signal Ce2. The second mode selection circuit MS2 changes the second mode selection signal Pub shown in FIG. 7D from High level to Low level in accordance with the second base counter signal Bc2. Thereafter, the same operations as described above are performed at times t = t7 and t8, and thus the description thereof is omitted.
図6は、図5に示す本発明の実施形態2に係るインバータ装置の第1アームの動作を説明する波形図であり、第2アームは第1アームに対して120°位相シフトした状態で動作し、第3アームは第1アームに対して240°位相シフトした状態で動作で同一動作を行うので第1アームの動作のみを説明して第2アーム及び第3アームの説明は省略する。 FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation of the first arm of the inverter device according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 5, in which the second arm operates in a state shifted by 120 ° with respect to the first arm. Since the third arm performs the same operation with a phase shift of 240 ° with respect to the first arm, only the operation of the first arm will be described, and the description of the second arm and the third arm will be omitted.
図6(A)の波形は、高周波(例えば、12KHz)のキャリア信号Crの波形を示し、図6(B)の波形は、周波数を低くした(例えば、6KHz)キャリア信号Crlを示す。図6(C)の波形は、第1出力電圧検出信号Vuを示し、図6(D)の波形は、キャリア信号選択信号Seを示し、図6(E)の波形は、第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1を示し、図6(F)の波形は、第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1を示す。 The waveform in FIG. 6A shows the waveform of the carrier signal Cr having a high frequency (for example, 12 KHz), and the waveform in FIG. 6B shows the carrier signal Crl having a low frequency (for example, 6 KHz). The waveform in FIG. 6C shows the first output voltage detection signal Vu, the waveform in FIG. 6D shows the carrier signal selection signal Se, and the waveform in FIG. 6E shows the lower side of the first arm. The pulse width modulation signal Un1 is shown, and the waveform of FIG. 6F shows the first arm upper pulse width modulation signal Up1.
位相範囲設定回路PUは、第1出力電圧検出信号Vuの位相角をカウントして、図6に示す時刻t=t2(位相角が60°)のときに第2モード選択信号PubをHighレベルにする。このとき、時刻t=t0〜t2の期間中は、第2モード選択信号PubがLowレベルになる。キャリア信号選択回路SEは、第2モード選択信号PubがLowレベルのとき接点をc側にして、図6(A)に示す、(例えば、12KHz)のキャリア信号Crを選択して出力する。 The phase range setting circuit PU counts the phase angle of the first output voltage detection signal Vu, and sets the second mode selection signal Pub to High level at time t = t2 (phase angle is 60 °) shown in FIG. To do. At this time, during the period from time t = t0 to t2, the second mode selection signal Pub is at the low level. When the second mode selection signal Pub is at the low level, the carrier signal selection circuit SE selects the carrier signal Cr (for example, 12 KHz) shown in FIG.
パルス幅変調回路PWMは、時刻t=t0〜t2の期間中、キャリア信号Crとフイードバック制御信号Fbuとを比較し、キャリア信号Crがフイードバック制御信号Fbuより大きいときに、図6(E)に示す第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1がHighレベルなり、キャリア信号Crがフイードバック制御信号Fbuより小さいときに、図6(F)に示す第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1がHighレベルなる。 The pulse width modulation circuit PWM compares the carrier signal Cr with the feedback control signal Fbu during the period of time t = t0 to t2, and when the carrier signal Cr is greater than the feedback control signal Fbu, it is shown in FIG. When the first arm lower pulse width modulation signal Un1 is at high level and the carrier signal Cr is smaller than the feedback control signal Fbu, the first arm upper pulse width modulation signal Up1 shown in FIG. 6 (F) is at high level. .
位相範囲設定回路PUは、第1出力電圧検出信号Vuの位相角をカウントして、図6に示す時刻t=t3(位相角が120°)のときに第2モード選択信号PubをLowレベルにする。このとき、時刻t=t2〜t3の期間中は、第2モード選択信号PubはHighレベルになる。キャリア信号選択回路SEは、第2モード選択信号PubがHighレベルのときに接点をb側にして、図6(B)に示す、キャリア信号Crlを選択して出力する。 The phase range setting circuit PU counts the phase angle of the first output voltage detection signal Vu and sets the second mode selection signal Pub to the low level at time t = t3 (phase angle is 120 °) shown in FIG. To do. At this time, during the period from time t = t2 to t3, the second mode selection signal Pub becomes High level. The carrier signal selection circuit SE selects and outputs the carrier signal Crl shown in FIG. 6B with the contact point set to the b side when the second mode selection signal Pub is at a high level.
パルス幅変調回路PWM1は、時刻t=t2〜t3の期間中、キャリア信号Crlとフイードバック制御信号Fbuとを比較し、キャリア信号Crlがフイードバック制御信号Fbuより大きいときに、図6(E)に示す第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1がHighレベルなり、キャリア信号Crlがフイードバック制御信号Fbuより小さいときに、図6(F)に示す第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1がHighレベルなる。 The pulse width modulation circuit PWM1 compares the carrier signal Crl and the feedback control signal Fbu during the period of time t = t2 to t3, and when the carrier signal Crl is larger than the feedback control signal Fbu, the pulse width modulation circuit PWM1 is shown in FIG. When the first arm lower pulse width modulation signal Un1 becomes High level and the carrier signal Crl is smaller than the feedback control signal Fbu, the first arm upper pulse width modulation signal Up1 shown in FIG. 6F becomes High level. .
位相範囲設定回路PUは、第1出力電圧検出信号Vuの位相角をカウントして、図6に示す時刻t=t7(位相角が240°)のときに第2モード選択信号Pubを再度Highレベルにする。このとき、時刻t=t3〜t7の期間中は、第2モード選択信号PubがLowレベルになる。キャリア信号選択回路SEは、第2モード選択信号PubがLowレベルのとき接点をc側にして、図6(A)に示す、キャリア信号Crを選択して出力する。 The phase range setting circuit PU counts the phase angle of the first output voltage detection signal Vu, and sets the second mode selection signal Pub to the high level again at time t = t7 (phase angle is 240 °) shown in FIG. To. At this time, during the period from time t = t3 to t7, the second mode selection signal Pub is at the low level. When the second mode selection signal Pub is at a low level, the carrier signal selection circuit SE selects the carrier signal Cr shown in FIG.
パルス幅変調回路PWMは、時刻t=t3〜t7の期間中、キャリア信号Crとフイードバック制御信号Fbuとを比較し、キャリア信号Crがフイードバック制御信号Fbuより大きいときに、図6(E)に示す第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1がHighレベルなり、キャリア信号Crがフイードバック制御信号Fbuより小さいときに、図6(F)に示す第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1がHighレベルなる。 The pulse width modulation circuit PWM compares the carrier signal Cr with the feedback control signal Fbu during the period of time t = t3 to t7, and when the carrier signal Cr is greater than the feedback control signal Fbu, the pulse width modulation circuit PWM is shown in FIG. When the first arm lower pulse width modulation signal Un1 is at high level and the carrier signal Cr is smaller than the feedback control signal Fbu, the first arm upper pulse width modulation signal Up1 shown in FIG. 6 (F) is at high level. .
位相範囲設定回路PUは、第1出力電圧検出信号Vuの位相角をカウントして、図6に示す時刻t=t8(位相角が300°)のときに第2モード選択信号PubをLowレベルにする。このとき、時刻t=t7〜t8の期間中は、第2モード選択信号PubはHighレベルになる。キャリア信号選択回路SEは、第2モード選択信号PubがHighレベルのときに接点をb側にして、図6(B)に示す、キャリア信号Crlを選択して出力する。 The phase range setting circuit PU counts the phase angle of the first output voltage detection signal Vu, and sets the second mode selection signal Pub to Low level at time t = t8 (phase angle is 300 °) shown in FIG. To do. At this time, during the period from time t = t7 to t8, the second mode selection signal Pub becomes High level. The carrier signal selection circuit SE selects and outputs the carrier signal Crl shown in FIG. 6B with the contact point set to the b side when the second mode selection signal Pub is at a high level.
パルス幅変調回路PWM1は、時刻t=t7〜t8の期間中、キャリア信号Crlとフイードバック制御信号Fbuとを比較し、キャリア信号Crlフイードバック制御信号Fbuより大きいときに、図6(E)に示す第1アーム下側用パルス幅変調信号Un1がHighレベルなり、キャリア信号Crlがフイードバック制御信号Fbuより小さいときに、図6(F)に示す第1アーム上側用パルス幅変調信号Up1がHighレベルなる。 The pulse width modulation circuit PWM1 compares the carrier signal Crl and the feedback control signal Fbu during the period of time t = t7 to t8, and when the carrier signal Crl feedback control signal Fbu is larger than the first signal shown in FIG. When the one-arm lower pulse width modulation signal Un1 is at a high level and the carrier signal Crl is smaller than the feedback control signal Fbu, the first arm upper pulse width modulation signal Up1 shown in FIG. 6 (F) is at a high level.
上述より、三相交流電圧のU相、V相及びW相の各位相角が位相90°及び位相270°を中心値とする予め定めた位相範囲にあるときに、高周波のキャリア周波数を低くするだけでスイッチング損出を減少させ、インバータ装置の電力変換効率を上げることができる。 From the above, when the phase angles of the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase AC voltage are within a predetermined phase range centering on the phase 90 ° and the phase 270 °, the high-frequency carrier frequency is lowered. It is possible to reduce the switching loss and increase the power conversion efficiency of the inverter device.
AC コンデンサ
AL リアクトル
BC1 第1ベースカウンタ回路
BC2 第2ベースカウンタ回路
Bc1 第1ベースカウンタ信号
Bc2 第2ベースカウンタ信号
CT 出力電流検出回路
CR キャリア信号発生回路
CRH キャリア信号発生回路
CRL キャリア信号発生回路
CE1 第1カウンタ設定回路
Ce1 第1カウンタ設定信号
CE2 第2カウンタ設定回路
Ce2 第2カウンタ設定信号
Cr キャリア信号(例えば、12KHz)
Crh キャリア信号(例えば、24KHz)
Crl キャリア信号(例えば、6KHz)
DR 駆動回路
D1 帰還ダイオード
D2 帰還ダイオード
D3 帰還ダイオード
D4 帰還ダイオード
D5 帰還ダイオード
D6 帰還ダイオード
DCV 直流電源(太陽光パネル)
FB フイードバック制御回路
Fbu フイードバック制御信号
IR 出力指令設定回路
Iru 出力指令設定信号
Iu 第1出力電流検出信号
Iv 第2出力電流検出信号
Iw 第3出力電流検出信号
MS1 第1モード選択回路
PWM 第1パルス幅変調回路
PU 位相範囲設定回路
Pua 第1モード選択信号
Pub 第2モード選択信号
PG パルス発生回路
Pg パルス発生信号
SE キャリア信号選択回路
TR1 第1のスイッチング素子
TR2 第2のスイッチング素子
TR3 第3のスイッチング素子
TR4 第4のスイッチング素子
TR5 第5のスイッチング素子
TR6 第6のスイッチング素子
Tr1 第1の駆動信号
Tr2 第2の駆動信号
Tr3 第3の駆動信号
Tr4 第4の駆動信号
Tr5 第5の駆動信号
Tr6 第6の駆動信号
TRN 変圧器
Un1 第1アーム下側用パルス幅変調信号
Up1 第1アーム上側用パルス幅変調信号
Un2 第2アーム下側用パルス幅変調信号
Up2 第2アーム上側用パルス幅変調信号
Un3 第3アーム下側用パルス幅変調信号
Up3 第3アーム上側用パルス幅変調信号
VT 出力電圧検出回路
Vu 第1出力電圧検出信号
Vv 第2出力電圧検出信号
Vw 第3出力電圧検出信号
AC capacitor AL reactor BC1 first base counter circuit BC2 second base counter circuit Bc1 first base counter signal Bc2 second base counter signal CT output current detection circuit CR carrier signal generation circuit CRH carrier signal generation circuit CRL carrier signal generation circuit CE1 first 1 counter setting circuit Ce1 first counter setting signal CE2 second counter setting circuit Ce2 second counter setting signal Cr carrier signal (for example, 12 KHz)
Crh carrier signal (eg 24KHz)
Crl carrier signal (eg 6KHz)
DR drive circuit D1 feedback diode D2 feedback diode D3 feedback diode D4 feedback diode D5 feedback diode D6 feedback diode DCV DC power supply (solar panel)
FB feedback control circuit Fbu feedback control signal IR output command setting circuit Iru output command setting signal Iu first output current detection signal Iv second output current detection signal Iw third output current detection signal MS1 first mode selection circuit PWM first pulse width Modulation circuit PU Phase range setting circuit Pua First mode selection signal Pub Second mode selection signal PG pulse generation circuit Pg pulse generation signal SE carrier signal selection circuit TR1 first switching element TR2 second switching element TR3 third switching element TR4 4th switching element TR5 5th switching element TR6 6th switching element Tr1 1st drive signal Tr2 2nd drive signal Tr3 3rd drive signal Tr4 4th drive signal Tr5 5th drive signal Tr6 5th 6 drive No. TRN Transformer Un1 First arm lower pulse width modulation signal Up1 First arm upper pulse width modulation signal Un2 Second arm lower pulse width modulation signal Up2 Second arm upper pulse width modulation signal Un3 Third arm Lower side pulse width modulation signal Up3 Third arm upper side pulse width modulation signal VT Output voltage detection circuit Vu First output voltage detection signal Vv Second output voltage detection signal Vw Third output voltage detection signal
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