JP7794626B2 - Power conversion device and control circuit - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置、および、制御回路に関する。 The present invention relates to a power conversion device and a control circuit.
電力変換装置において、スイッチング損失を低減する方法として、二相変調方式が知られている。二相変調方式では、指令信号(変調波)の波形を工夫することで、各スイッチング素子のスイッチング回数を減少させる。特許文献1には、指令信号を1周期の一部の期間で上限値または下限値に固定された信号とすることで、当該指令信号とキャリア信号(搬送波)とから生成されるPWM信号を所定の期間でローレベルまたはハイレベルを継続する信号とするインバータ装置が開示されている。当該インバータ装置では、PWM信号においてローレベルまたはハイレベルが継続している期間、スイッチング素子はスイッチングを行わない。したがって、当該インバータ装置は、指令信号が通常の正弦波信号(上限値または下限値に固定される期間がない)である場合と比較して、スイッチング素子のスイッチング回数を低減できるので、スイッチング損失を低減できる。 Two-phase modulation is known as a method for reducing switching losses in power conversion devices. In two-phase modulation, the number of times each switching element switches is reduced by adjusting the waveform of the command signal (modulation wave). Patent Document 1 discloses an inverter device in which the command signal is fixed to an upper or lower limit for a portion of one cycle, causing the PWM signal generated from the command signal and a carrier signal (carrier wave) to remain at a low or high level for a predetermined period. In this inverter device, the switching elements do not switch during the period in which the PWM signal remains at a low or high level. Therefore, compared to when the command signal is a normal sine wave signal (which does not have a period fixed at an upper or lower limit), this inverter device can reduce the number of times the switching elements switch, thereby reducing switching losses.
しかしながら、二相変調方式を用いた場合、指令信号の波形が、垂直に立ち上がる部分、または、垂直に立ち下がる部分を含む波形になる。したがって、電力変換装置から出力される相電圧は、急峻に変化するときがある。このような電力変換装置において、直流側および交流側の両方に、スイッチングノイズの放出を低減するための対地ノイズフィルタを配置すると問題が生じる場合がある。すなわち、相電圧の急峻な変化により、対地ノイズフィルタのコモンモードリアクトルに大きなピークのコモンモード電流が流れる。これにより、コアが磁気飽和してしまい、意図するノイズフィルタとしての効果を失ってしまう場合がある。磁気飽和抑制の方法として、対地ノイズフィルタのインピーダンス値およびキャリア周波数を特定の数式に基づく値に設定する方法などが提案されている。しかし、電力変換装置の大きさなどに制限があると、対地ノイズフィルタのインピーダンス値またはキャリア周波数を所望の値にできない場合がある。 However, when two-phase modulation is used, the waveform of the command signal contains vertically rising or falling portions. Therefore, the phase voltage output from the power conversion device can change abruptly. In such a power conversion device, placing ground noise filters on both the DC and AC sides to reduce switching noise emissions can cause problems. Specifically, abrupt changes in phase voltage can cause large peaks of common-mode current to flow through the common-mode reactor of the ground noise filter. This can cause magnetic saturation in the core, resulting in the loss of the intended noise filtering effect. Proposed methods for suppressing magnetic saturation include setting the impedance value and carrier frequency of the ground noise filter to values based on specific mathematical formulas. However, limitations on the size of the power conversion device may prevent the desired impedance value or carrier frequency of the ground noise filter.
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、ハードウエアに制限を設けることなく、ノイズフィルタの磁気飽和を抑制できる電力変換装置を提供することをその目的としている。 The present invention was conceived in light of the above circumstances, and its purpose is to provide a power conversion device that can suppress magnetic saturation of noise filters without imposing hardware restrictions.
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 To solve the above problems, the present invention takes the following technical measures.
本発明の第1の側面によって提供される電力変換装置は、直流電力を入力されて三相交流電力を出力するインバータ回路と、前記インバータ回路の入力側に配置される直流側対地ノイズフィルタと、前記インバータ回路の出力側に配置される交流側対地ノイズフィルタと、前記インバータ回路が出力する各相電圧の波形を指令する3個の指令信号を、複数の基準信号を切り替えることで生成する指令信号生成部と、前記3個の指令信号に基づいて3個のPWM信号を生成して、前記インバータ回路に出力するPWM信号生成部と、を備え、前記3個の指令信号の各波形は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない。 A power conversion device provided by a first aspect of the present invention comprises an inverter circuit that receives DC power as input and outputs three-phase AC power, a DC-side ground noise filter arranged on the input side of the inverter circuit, an AC-side ground noise filter arranged on the output side of the inverter circuit, a command signal generation unit that generates three command signals that command the waveforms of each phase voltage output by the inverter circuit by switching between multiple reference signals, and a PWM signal generation unit that generates three PWM signals based on the three command signals and outputs them to the inverter circuit, wherein the waveforms of the three command signals do not include vertically rising or falling portions.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記3個の指令信号の各波形は、最大値で固定される最大値固定期間と、最小値で固定される最小値固定期間と、を含み、前記最大値固定期間と前記最小値固定期間とが同じ長さである。 In a preferred embodiment of the present invention, each waveform of the three command signals includes a maximum value fixed period in which the value is fixed at a maximum value and a minimum value fixed period in which the value is fixed at a minimum value, and the maximum value fixed period and the minimum value fixed period are of the same length.
前記指令信号生成部は、前記複数の基準信号を期間によって切り替え、切り替え時に所定の変移期間の間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させることで、前記3個の指令信号を生成する。 The command signal generation unit switches between the multiple reference signals over a period of time, and generates the three command signals by gradually changing the reference signal before switching to the reference signal after switching during a predetermined transition period.
センサより入力される検出信号とその目標値との偏差に基づいて、3個のフィードバック指令信号を生成するフィードバック制御部をさらに備え、前記指令信号生成部は、前記複数の基準信号として、前記3個のフィードバック指令信号に基づく6個の線間電圧指令信号と2個の固定信号とを含む。 The system further includes a feedback control unit that generates three feedback command signals based on the deviation between the detection signal input from the sensor and its target value, and the command signal generation unit includes, as the multiple reference signals, six line voltage command signals based on the three feedback command signals and two fixed signals.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記指令信号生成部は、前記変移期間において、前記切り替え前の信号から前記切り替え後の信号に線型的に変化させる。 In a preferred embodiment of the present invention, the command signal generation unit linearly changes the signal from before the switching to the signal after the switching during the transition period.
本発明の第2の側面によって提供される制御回路は、直流電力を入力されて三相交流電力を出力し、かつ、入力側に直流側対地ノイズフィルタが配置され、出力側に交流側対地ノイズフィルタが配置されたインバータ回路内の複数のスイッチング素子の駆動をPWM信号により制御する制御回路であって、前記インバータ回路が出力する各相電圧の波形を指令する3個の指令信号を、複数の基準信号を切り替えることで生成する指令信号生成部と、前記3個の指令信号に基づいて3個のPWM信号を生成して、前記インバータ回路に出力するPWM信号生成部と、を備え、前記3個の指令信号の各波形は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない。 A second aspect of the present invention provides a control circuit that receives DC power as input, outputs three-phase AC power, and controls the drive of multiple switching elements in an inverter circuit having a DC-side ground noise filter on the input side and an AC-side ground noise filter on the output side, using PWM signals. The control circuit includes a command signal generator that generates three command signals that command the waveforms of the phase voltages output by the inverter circuit by switching between multiple reference signals, and a PWM signal generator that generates three PWM signals based on the three command signals and outputs them to the inverter circuit, and the waveforms of the three command signals do not include vertically rising or falling portions.
本発明によると、指令信号生成部は、各相電圧の指令信号として、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形の信号を生成する。電力変換装置が出力する各相電圧は急峻に変化しないので、大きなコモンモード電流が流れない。これにより、コモンモード電流のピークを抑え、各ノイズフィルタの磁気飽和を抑制できる。また、指令信号の波形を調整するだけなので、ソフトウエアの対策だけで実施でき、電力変換装置のハードウエアに制限を設ける必要がない。 According to the present invention, the command signal generation unit generates a signal with a waveform that does not include vertically rising or falling portions as a command signal for each phase voltage. Because the phase voltages output by the power conversion device do not change sharply, large common-mode currents do not flow. This suppresses peaks in common-mode currents and reduces magnetic saturation in each noise filter. Furthermore, because the command signal waveform is the only adjustment required, this can be implemented using software alone, eliminating the need to impose restrictions on the power conversion device's hardware.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。 The following describes in detail the embodiments of the present invention with reference to the drawings.
〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態に係る電力変換装置A1を説明するためのブロック図である。
同図(a)は、電力変換装置A1の全体構成を示している。同図(b)は、インバータ回路1の内部構成を示している。同図(c)は、制御回路2の内部構成を示している。
First Embodiment
FIG. 1 is a block diagram for explaining a power conversion device A1 according to the first embodiment.
1A shows the overall configuration of the power conversion device A1, FIG. 1B shows the internal configuration of the inverter circuit 1, and FIG. 1C shows the internal configuration of the control circuit 2.
電力変換装置A1は、図1(a)に示すように、インバータ回路1、制御回路2、直流側対地ノイズフィルタ3、および交流側対地ノイズフィルタ4を備えている。インバータ回路1の入力側には、直流側対地ノイズフィルタ3を介して、直流電源Bが接続されている。インバータ回路1は、三相インバータであり、U相、V相、W相の出力電圧の出力ラインが接続されている。出力ラインは、交流側対地ノイズフィルタ4を介して、三相の電力系統Cに接続している。電力変換装置A1は、いわゆるパワーコンディショナであり、電力系統Cに連系し、直流電源Bが出力する直流電力をインバータ回路1で交流電力に変換して、電力系統Cに供給する。なお、電力変換装置A1には図示しない各種センサが設けられており、制御回路2は当該センサによる検出値に基づいて制御を行う。また、図1においては、変圧回路、DC/DCコンバータ回路、および開閉器などの構成が省略されている。なお、電力変換装置A1の構成は、これに限られない。 As shown in FIG. 1(a), the power conversion device A1 includes an inverter circuit 1, a control circuit 2, a DC-side ground noise filter 3, and an AC-side ground noise filter 4. A DC power source B is connected to the input side of the inverter circuit 1 via the DC-side ground noise filter 3. The inverter circuit 1 is a three-phase inverter, and output lines for U-phase, V-phase, and W-phase output voltages are connected to the inverter circuit 1. The output lines are connected to a three-phase power grid C via the AC-side ground noise filter 4. The power conversion device A1 is a so-called power conditioner that is connected to the power grid C. The inverter circuit 1 converts DC power output by the DC power source B into AC power and supplies it to the power grid C. The power conversion device A1 is equipped with various sensors (not shown), and the control circuit 2 performs control based on the values detected by the sensors. Components such as a transformer circuit, a DC/DC converter circuit, and switches are omitted from FIG. 1. The configuration of the power conversion device A1 is not limited to this.
直流電源Bは、直流電力を出力するものであり、例えば太陽電池を備えている。太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、直流電力を生成する。直流電源Bは、生成された直流電力を、電力変換装置A1に出力する。なお、直流電源Bは、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。例えば、直流電源Bは、燃料電池、蓄電池、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池であってもよい。また、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン発電機や風力タービン発電機などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。 DC power supply B outputs DC power and includes, for example, a solar cell. The solar cell generates DC power by converting solar energy into electrical energy. DC power supply B outputs the generated DC power to power conversion device A1. Note that DC power supply B is not limited to generating DC power using a solar cell. For example, DC power supply B may be a fuel cell, a storage battery, an electric double-layer capacitor, or a lithium-ion battery. It may also be a device that converts AC power generated by a diesel engine generator, a micro gas turbine generator, a wind turbine generator, or the like into DC power and outputs it.
インバータ回路1は、直流電源Bから入力される直流電力を交流電力に変換して、電力系統Cに出力するものである。インバータ回路1は、スイッチング素子を備えた三相のPWM制御型インバータである。インバータ回路1は、制御回路2から入力されるPWM信号Pに基づいて、各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、直流電源Bから入力される直流電力を三相交流電力に変換する。 Inverter circuit 1 converts DC power input from DC power source B into AC power and outputs it to power grid C. Inverter circuit 1 is a three-phase PWM-controlled inverter equipped with switching elements. Inverter circuit 1 converts DC power input from DC power source B into three-phase AC power by switching each switching element on and off based on PWM signal P input from control circuit 2.
図1(b)に示すように、インバータ回路1は、三相のフルブリッジ型であり、6個のスイッチング素子S1~S6を備えている。各スイッチング素子は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であってもよいし、MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)、バイポーラトランジスタ、逆阻止サイリスタなどの他のスイッチング素子であってもよい。スイッチング素子S1~S6には、それぞれ環流ダイオードD1~D6が逆並列に接続されている。スイッチング素子S1とスイッチング素子S3、スイッチング素子S2とスイッチング素子S5、および、スイッチング素子S3とスイッチング素子S6がそれぞれ直列接続されてブリッジ構造を形成している。スイッチング素子S1とスイッチング素子S3との接続点には、U相の出力ラインが接続されている。スイッチング素子S2とスイッチング素子S4との接続点には、V相の出力ラインが接続されている。スイッチング素子S3とスイッチング素子S6との接続点には、W相の出力ラインが接続されている。なお、インバータ回路1の具体的な回路構成は限定されない。各スイッチング素子S1~S6には、それぞれ、制御回路2から出力されるPWM信号P(P1~P6)が入力される。なお、各PWM信号の詳細は後述する。 As shown in FIG. 1(b), the inverter circuit 1 is a three-phase full-bridge type and includes six switching elements S1 to S6. Each switching element may be an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or other switching elements such as a MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor), bipolar transistor, or reverse-blocking thyristor. Freewheeling diodes D1 to D6 are connected in anti-parallel to the switching elements S1 to S6, respectively. The switching elements S1 and S3, S2 and S5, and S3 and S6 are connected in series to form a bridge structure. The U-phase output line is connected to the connection point between the switching elements S1 and S3. The V-phase output line is connected to the connection point between the switching elements S2 and S4. The W-phase output line is connected to the connection point between the switching elements S3 and S6. The specific circuit configuration of the inverter circuit 1 is not limited. Each switching element S1 to S6 receives a PWM signal P (P1 to P6) output from the control circuit 2. Details of each PWM signal will be described later.
制御回路2は、インバータ回路1のスイッチング素子のスイッチングを制御するPWM信号Pを生成するものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路2は、図示しない各種センサから検出信号を入力され、インバータ回路1にPWM信号Pを出力する。制御回路2は、各種センサから入力される検出信号に基づいて、いわゆる二相変調方式と同様にして、電力変換装置A1が出力する相電圧の波形を実際に指令するための指令信号Xu1,Xv1,Xw1を生成する。そして、制御回路2は、指令信号Xu1,Xv1,Xw1に基づいてPWM信号Pを生成する。インバータ回路1は、入力されるPWM信号Pに基づいて各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、指令信号Xu1,Xv1,Xw1に対応した相電圧を出力する。制御回路2は、指令信号Xu1,Xv1,Xw1の波形を変化させてインバータ回路1が出力する相電圧を変化させることで出力電流を制御している。これにより、制御回路2は、各種フィードバック制御を行っている。制御回路2の詳細な説明は後述する。 The control circuit 2 generates a PWM signal P that controls the switching of the switching elements of the inverter circuit 1. The control circuit 2 is implemented, for example, by a microcomputer. Detection signals are input to the control circuit 2 from various sensors (not shown) and the control circuit 2 outputs the PWM signal P to the inverter circuit 1. Based on the detection signals input from the various sensors, the control circuit 2 generates command signals Xu1, Xv1, and Xw1, similar to a so-called two-phase modulation method, to actually control the waveform of the phase voltages output by the power conversion device A1. The control circuit 2 then generates the PWM signal P based on the command signals Xu1, Xv1, and Xw1. The inverter circuit 1 outputs phase voltages corresponding to the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 by switching each switching element on and off based on the input PWM signal P. The control circuit 2 controls the output current by changing the waveforms of the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 to change the phase voltages output by the inverter circuit 1. This allows the control circuit 2 to perform various feedback controls. A detailed description of the control circuit 2 will be provided later.
直流側対地ノイズフィルタ3は、インバータ回路1の入力側に配置されており、直流電源Bに出力されるスイッチングノイズを低減する。直流側対地ノイズフィルタ3は、2本の入力ラインにそれぞれ配置されたリアクトルと、各入力ラインとグランドとを接続するラインにそれぞれ配置されたコンデンサとを備えている。2個のリアクトルは、コモンモードリアクトルを構成している。 The DC-side ground noise filter 3 is located on the input side of the inverter circuit 1 and reduces switching noise output to the DC power supply B. The DC-side ground noise filter 3 includes a reactor located on each of the two input lines and a capacitor located on each of the lines connecting each input line to ground. The two reactors form a common mode reactor.
交流側対地ノイズフィルタ4は、インバータ回路1の出力側に配置されており、電力系統Cに出力されるスイッチングノイズを低減する。交流側対地ノイズフィルタ4は、3本の出力ラインにそれぞれ配置されたリアクトルと、各出力ラインとグランドとを接続するラインにそれぞれ配置されたコンデンサとを備えている。3個のリアクトルは、コモンモードリアクトルを構成している。 The AC-side ground noise filter 4 is located on the output side of the inverter circuit 1 and reduces switching noise output to the power system C. The AC-side ground noise filter 4 includes a reactor located on each of the three output lines and a capacitor located on each of the lines connecting each output line to ground. The three reactors form a common mode reactor.
直流側対地ノイズフィルタ3および交流側対地ノイズフィルタ4は、どちらもグランドに接続されているので、グランドを介して循環するコモンモード電流(図1(a)において矢印で示す)が流れる。大きなコモンモード電流が流れると、コモンモードリアクトルのコア(図示なし)が磁気飽和してしまい、意図するノイズフィルタとしての効果を失ってしまう場合がある。電力変換装置A1は、制御回路2の内部で生成される指令信号Xu1,Xv1,Xw1を工夫することで、コモンモードリアクトルのコアが磁気飽和してしまうことを抑制する。 Since both the DC side ground noise filter 3 and the AC side ground noise filter 4 are connected to ground, a common mode current (indicated by the arrows in Figure 1(a)) circulates via the ground. If a large common mode current flows, the core of the common mode reactor (not shown) may become magnetically saturated, causing the intended noise filtering effect to be lost. The power conversion device A1 prevents the core of the common mode reactor from becoming magnetically saturated by adjusting the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 generated inside the control circuit 2.
次に、図1(c)、図2~図6を参照して、制御回路2の内部構成および詳細な説明を行う。 Next, the internal configuration and detailed description of the control circuit 2 will be provided with reference to Figures 1(c) and 2 to 6.
制御回路2は、図1(c)に示すように、フィードバック制御部21、指令信号生成部22、およびPWM信号生成部23を備えている。なお、制御回路2は、過電流、地絡、短絡、単独運転などを検出してインバータ回路1の運転を停止させる構成や、最大電力点追従のための構成なども有しているが、本発明の説明に関係しないので、図1(c)への記載および説明を省略している。 As shown in Figure 1(c), the control circuit 2 includes a feedback control unit 21, a command signal generation unit 22, and a PWM signal generation unit 23. The control circuit 2 also includes components for detecting overcurrent, ground fault, short circuit, islanding, etc. and stopping operation of the inverter circuit 1, as well as components for maximum power point tracking; however, these components are not relevant to the explanation of the present invention and therefore are not shown or described in Figure 1(c).
フィードバック制御部21は、各種センサより入力される検出信号と予め設定されている目標値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、電力変換装置A1の出力相電圧の波形を指令するためのフィードバック指令信号Xu,Xv,Xwを生成して、指令信号生成部22に出力するものである。フィードバック制御部21で行われるフィードバック制御の詳細については記載を省略している。フィードバック制御部21が行うフィードバック制御は、電力変換装置A1が出力する出力電流や出力電圧、出力有効電力、出力無効電力を制御するものであってもよいし、直流電源Bから入力される直流電圧を制御するものであってもよい。 The feedback control unit 21 performs feedback control based on the deviation between the detection signals input from various sensors and preset target values, generates feedback command signals Xu, Xv, and Xw for commanding the waveform of the output phase voltage of the power conversion device A1, and outputs these to the command signal generation unit 22. Details of the feedback control performed by the feedback control unit 21 are omitted. The feedback control performed by the feedback control unit 21 may control the output current, output voltage, output active power, and output reactive power output by the power conversion device A1, or may control the DC voltage input from the DC power source B.
指令信号生成部22は、フィードバック制御部21から入力されるフィードバック指令信号Xu,Xv,Xwに基づいて指令信号Xu1,Xv1,Xw1を生成し、PWM信号生成部23に出力する。指令信号Xu1,Xv1,Xw1は、インバータ回路1が出力する相電圧の波形を実際に指令するための信号である。すなわち、指令信号生成部22は、フィードバック指令信号Xu,Xv,Xwを指令信号Xu1,Xv1,Xw1に変換するものである。指令信号Xu1,Xv1,Xw1の波形は、後述する図2(d)に示す波形Xu1,Xv1,Xw1のように特殊な形状の波形となる。 The command signal generation unit 22 generates command signals Xu1, Xv1, and Xw1 based on the feedback command signals Xu, Xv, and Xw input from the feedback control unit 21 and outputs them to the PWM signal generation unit 23. The command signals Xu1, Xv1, and Xw1 are signals that actually command the waveforms of the phase voltages output by the inverter circuit 1. In other words, the command signal generation unit 22 converts the feedback command signals Xu, Xv, and Xw into command signals Xu1, Xv1, and Xw1. The waveforms of the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 have special shapes like the waveforms Xu1, Xv1, and Xw1 shown in Figure 2(d), which will be described later.
指令信号生成部22は、フィードバック指令信号Xu,Xv,Xwから線間電圧指令信号Xuv,Xvw,Xwuを生成する。線間電圧指令信号Xuvは、V相に対するU相の線間電圧の波形を指令するための信号である。指令信号生成部22は、フィードバック指令信号Xuとフィードバック指令信号Xvとの差分によって線間電圧指令信号Xuvを生成する。線間電圧指令信号Xvwは、W相に対するV相の線間電圧の波形を指令するための信号である。指令信号生成部22は、フィードバック指令信号Xvとフィードバック指令信号Xwとの差分によって線間電圧指令信号Xvwを生成する。線間電圧指令信号Xwuは、U相に対するW相の線間電圧の波形を指令するための信号である。指令信号生成部22は、フィードバック指令信号Xwとフィードバック指令信号Xuとの差分によって線間電圧指令信号Xwuを生成する。本実施形態では、正規化のためにフィードバック指令信号Xu,Xv,Xwの振幅を「1」にしているので(図2(a)参照)、線間電圧指令信号Xuv,Xvw,Xwuの振幅は√(3)になっている(図2(b)参照)。 The command signal generation unit 22 generates line voltage command signals Xuv, Xvw, and Xwu from the feedback command signals Xu, Xv, and Xw. The line voltage command signal Xuv is a signal for commanding the waveform of the line voltage of the U phase relative to the V phase. The command signal generation unit 22 generates the line voltage command signal Xuv based on the difference between the feedback command signal Xu and the feedback command signal Xv. The line voltage command signal Xvw is a signal for commanding the waveform of the line voltage of the V phase relative to the W phase. The command signal generation unit 22 generates the line voltage command signal Xvw based on the difference between the feedback command signal Xv and the feedback command signal Xw. The line voltage command signal Xwu is a signal for commanding the waveform of the line voltage of the W phase relative to the U phase. The command signal generation unit 22 generates the line voltage command signal Xwu based on the difference between the feedback command signal Xw and the feedback command signal Xu. In this embodiment, the amplitude of the feedback command signals Xu, Xv, and Xw is set to "1" for normalization (see Figure 2(a)), so the amplitude of the line voltage command signals Xuv, Xvw, and Xwu is √(3) (see Figure 2(b)).
また、指令信号生成部22は、線間電圧指令信号Xuv,Xvw,Xwuの極性を反転させた線間電圧指令信号Xvu,Xwv,Xuwを生成する。なお、指令信号生成部22は、極性を反転させるのではなく、フィードバック指令信号Xvとフィードバック指令信号Xuとの差分によって線間電圧指令信号Xvuを生成し、フィードバック指令信号Xwとフィードバック指令信号Xvとの差分によって線間電圧指令信号Xwvを生成し、フィードバック指令信号Xuとフィードバック指令信号Xwとの差分によって線間電圧指令信号Xuwを生成してもよい。 The command signal generation unit 22 also generates line voltage command signals Xvu, Xwv, and Xuw by inverting the polarity of the line voltage command signals Xuv, Xvw, and Xwu. Instead of inverting the polarity, the command signal generation unit 22 may generate the line voltage command signal Xvu from the difference between the feedback command signal Xv and the feedback command signal Xu, generate the line voltage command signal Xwv from the difference between the feedback command signal Xw and the feedback command signal Xv, and generate the line voltage command signal Xuw from the difference between the feedback command signal Xu and the feedback command signal Xw.
指令信号生成部22は、線間電圧指令信号Xuv,Xvw,Xwu、線間電圧指令信号Xvu,Xwv,Xuw、値が「0」に固定された第1固定信号、および、値が「2」に固定された第2固定信号(これらをまとめて示す場合、「基準信号」と記載する場合がある)を用いて、指令信号Xu1,Xv1,Xw1を生成する。指令信号Xu1,Xv1,Xw1の上限値は、線間電圧指令信号Xuv,Xvw,Xwuの振幅以上の値にする必要がある。したがって、本実施形態では、当該上限値を「2」にするために、値が「2」に固定された第2固定信号を用いている。なお、当該上限値は線間電圧指令信号Xuv,Xvw,Xwuの振幅以上の値であればよいので、設定する変調度に応じて、√(3)以上の所定の値が上限値として設定される。 The command signal generation unit 22 generates command signals Xu1, Xv1, and Xw1 using line voltage command signals Xuv, Xvw, and Xwu, line voltage command signals Xvu, Xwv, and Xuw, a first fixed signal whose value is fixed at "0," and a second fixed signal whose value is fixed at "2" (these may be collectively referred to as "reference signals"). The upper limit values of command signals Xu1, Xv1, and Xw1 must be equal to or greater than the amplitude of line voltage command signals Xuv, Xvw, and Xwu. Therefore, in this embodiment, the second fixed signal whose value is fixed at "2" is used to set the upper limit value to "2." Note that the upper limit value only needs to be equal to or greater than the amplitude of line voltage command signals Xuv, Xvw, and Xwu, so a predetermined value equal to or greater than √(3) is set as the upper limit value depending on the modulation index to be set.
指令信号生成部22は、線間電圧指令信号Xuv,Xvw,Xwu、線間電圧指令信号Xvu,Xwv,Xuw、第1固定信号、および第2固定信号を、期間によって切り替えることで、指令信号Xu1,Xv1,Xw1を生成する。指令信号生成部22は、各信号の切り替え時に、所定の変移期間Txの間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させることで、指令信号Xu1,Xv1,Xw1を急峻に変化しない信号として生成する。本実施形態では、指令信号生成部22は、変移期間Txにおいて、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に線型的に変化させる。なお、変移期間Txは、限定されず、適宜設定可能である。線型的に変化させる場合、変移期間Txを長くするほど、変移期間Txでの指令信号Xu1,Xv1,Xw1の傾きを小さくできる。 The command signal generation unit 22 generates command signals Xu1, Xv1, and Xw1 by switching between line voltage command signals Xuv, Xvw, and Xwu, line voltage command signals Xvu, Xwv, and Xuw, the first fixed signal, and the second fixed signal over a period of time. When switching between signals, the command signal generation unit 22 gradually changes the pre-switching reference signal to the post-switching reference signal over a predetermined transition period Tx, thereby generating command signals Xu1, Xv1, and Xw1 as signals that do not change abruptly. In this embodiment, the command signal generation unit 22 linearly changes the pre-switching reference signal to the post-switching reference signal during the transition period Tx. Note that the transition period Tx is not limited and can be set as appropriate. When changing linearly, the slope of the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 during the transition period Tx can be made smaller as the transition period Tx is made longer.
図2および図3は、指令信号生成部22が生成する指令信号Xu1,Xv1,Xw1の波形を説明するための図である。 Figures 2 and 3 are diagrams illustrating the waveforms of the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 generated by the command signal generation unit 22.
図2(a)に示す波形Xu,Xv,Xwは、フィードバック指令信号Xu,Xv,Xwの波形をそれぞれ示している。図2(b)に示す波形Xuv,Xvw,Xwuは、線間電圧指令信号Xuv,Xvw,Xwuの波形をそれぞれ示している。図2(c)に示す波形Xvu,Xwv,Xuwは、線間電圧指令信号Xvu,Xwv,Xuwの波形をそれぞれ示している。図2においては、U相のフィードバック指令信号Xuの位相を基準として記載している。 The waveforms Xu, Xv, and Xw shown in Figure 2(a) represent the waveforms of the feedback command signals Xu, Xv, and Xw, respectively. The waveforms Xuv, Xvw, and Xwu shown in Figure 2(b) represent the waveforms of the line voltage command signals Xuv, Xvw, and Xwu, respectively. The waveforms Xvu, Xwv, and Xuw shown in Figure 2(c) represent the waveforms of the line voltage command signals Xvu, Xwv, and Xuw, respectively. In Figure 2, the phase of the U-phase feedback command signal Xu is used as the reference.
図2(d)に示す波形Xu1は、U相の指令信号Xu1の波形である。図3は、波形Xu1の一部を拡大したものである。指令信号Xu1は、モード1~6に分けて生成される。波形Xu1は、モード1(0≦θ≦π/3)においては波形Xuv、モード2(π/3≦θ≦2π/3)においては「2」に固定された波形、モード3(2π/3≦θ≦π)においては波形Xuw、モード4(π≦θ≦4π/3)においては波形Xuvを「2」だけ上方にシフトさせた波形、モード5(4π/3≦θ≦5π/3)においては「0」に固定された波形、モード6(5π/3≦θ≦2π)においては波形Xuwを「2」だけ上方にシフトさせた波形となっている。ただし、波形Xu1は、各モードの切り替え時に、基準信号をそのまま切り替えた波形ではない。各モードの切り替え時に基準信号をそのまま切り替えた場合、図2(d)および図3において破線で示す波形になり、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含む波形になる。波形Xu1は、図3に示すように、各モードが切り替わったときから所定の変移期間Txの間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させた波形である。これにより、波形Xu1は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形になっている。 The waveform Xu1 shown in Figure 2(d) is the waveform of the U-phase command signal Xu1. Figure 3 shows an enlarged portion of the waveform Xu1. The command signal Xu1 is generated for modes 1 to 6. The waveform Xu1 is the waveform Xuv in mode 1 (0≦θ≦π/3), a waveform fixed at "2" in mode 2 (π/3≦θ≦2π/3), the waveform Xuw in mode 3 (2π/3≦θ≦π), a waveform obtained by shifting the waveform Xuv upward by "2" in mode 4 (π≦θ≦4π/3), a waveform fixed at "0" in mode 5 (4π/3≦θ≦5π/3), and a waveform obtained by shifting the waveform Xuw upward by "2" in mode 6 (5π/3≦θ≦2π). However, the waveform Xu1 is not a waveform obtained by simply switching the reference signal when switching between modes. If the reference signal is switched as is when switching between modes, the waveforms shown by the dashed lines in Figures 2(d) and 3 will include vertically rising and falling portions. As shown in Figure 3, waveform Xu1 is a waveform that gradually changes from the reference signal before switching to the reference signal after switching during a predetermined transition period Tx from when the mode switches. As a result, waveform Xu1 does not include vertically rising or falling portions.
たとえば、図3に示すように、モード1の終了時に波形Xuvは√(3)になっているので、モード2の開始と同時に「2」に変化させると、破線で示すように垂直に立ち上がる波形になる。しかし、波形Xu1は、変移期間Txの間、√(3)から「2」まで線形的に変化するので、垂直に立ち上がらない。同様に、モード4の終了時に波形Xuvを「2」だけ上方にシフトさせた波形は「2-√(3)」になっているので、モード5の開始と同時に「0」に変化させると、破線で示すように垂直に立ち下がる波形になる。しかし、波形Xu1は、変移期間Txの間、「2-√(3)」から「0」まで線形的に変化するので、垂直に立ち下がらない。 For example, as shown in Figure 3, the waveform Xuv is √(3) at the end of mode 1, so if it is changed to "2" at the start of mode 2, it will result in a waveform that rises vertically, as shown by the dashed line. However, waveform Xu1 changes linearly from √(3) to "2" during the transition period Tx, so it does not rise vertically. Similarly, if the waveform Xuv is shifted upward by "2" at the end of mode 4, it will be "2 - √(3)", so if it is changed to "0" at the start of mode 5, it will result in a waveform that falls vertically, as shown by the dashed line. However, waveform Xu1 changes linearly from "2 - √(3)" to "0" during the transition period Tx, so it does not fall vertically.
同様に、図2(d)に示す波形Xv1は、モード1においては「0」に固定された波形、モード2においては波形Xvuを「2」だけ上方にシフトさせた波形、モード3においては波形Xvw、モード4においては「2」に固定された波形、モード5においては波形Xvu、モード6においては波形Xvwを「2」だけ上方にシフトさせた波形となっている。ただし、波形Xv1も、各モードが切り替わったときから所定の変移期間Txの間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させた波形である。これにより、波形Xv1は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形になっている。 Similarly, waveform Xv1 shown in Figure 2(d) is a waveform fixed at "0" in mode 1, a waveform obtained by shifting waveform Xvu upward by "2" in mode 2, waveform Xvw in mode 3, a waveform fixed at "2" in mode 4, waveform Xvu in mode 5, and waveform Xvw in mode 6 shifted upward by "2". However, waveform Xv1 is also a waveform that gradually changes from the reference signal before the mode change to the reference signal after the mode change during a predetermined transition period Tx from when the mode changes. As a result, waveform Xv1 does not include vertically rising or falling portions.
また、図2(d)に示す波形Xw1は、モード1においては波形Xwv、モード2においては波形Xwuを「2」だけ上方にシフトさせた波形、モード3においては「0」に固定された波形、モード4においては波形Xwvを「2」だけ上方にシフトさせた波形、モード5においては波形Xwu、モード6においては「2」に固定された波形となっている。ただし、波形Xw1も、各モードが切り替わったときから所定の変移期間Txの間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させた波形である。これにより、波形Xw1は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形になっている。 Furthermore, waveform Xw1 shown in Figure 2(d) is a waveform obtained by shifting waveform Xwv upward by "2" in mode 1, waveform Xwu upward by "2" in mode 2, a waveform fixed at "0" in mode 3, a waveform obtained by shifting waveform Xwv upward by "2" in mode 4, waveform Xwu upward by "2" in mode 5, and a waveform fixed at "2" in mode 6. However, waveform Xw1 is also a waveform that gradually changes from the reference signal before the mode change to the reference signal after the mode change during a predetermined transition period Tx from when the mode changes. As a result, waveform Xw1 does not include vertically rising or falling portions.
図4および図5は、指令信号生成部22が行う、指令信号Xu1,Xv1,Xw1を生成する処理(以下では、「指令信号生成処理」とする。)の一例を示すフローチャートである。指令信号生成処理は、所定のタイミングで実行される。 Figures 4 and 5 are flowcharts showing an example of the process performed by the command signal generator 22 to generate command signals Xu1, Xv1, and Xw1 (hereinafter referred to as the "command signal generation process"). The command signal generation process is performed at a predetermined timing.
まず、フィードバック指令信号Xu,Xv,Xw、線間電圧指令信号Xuv,Xvw,Xwu、および線間電圧指令信号Xvu,Xwv,Xuwが取得される(S1)。次に、Xuの絶対値がXvの絶対値より大きいか否かが判別される(S2)。Xuの絶対値の方が大きい場合(S2:YES)、Xuの絶対値がXwの絶対値より大きいか否かが判別される(S3)。Xuの絶対値の方が大きい場合(S3:YES)、すなわち、Xuの絶対値が最大の場合、ステップS5に進む。一方、Xuの絶対値がXwの絶対値以下の場合(S3:NO)、すなわち、Xwの絶対値が最大の場合、ステップS6に進む。ステップS2において、Xuの絶対値がXvの絶対値以下の場合(S2:NO)、Xvの絶対値がXwの絶対値より大きいか否かが判別される(S4)。Xvの絶対値の方が大きい場合(S4:YES)、すなわち、Xvの絶対値が最大の場合、ステップS7に進む。一方、Xvの絶対値がXwの絶対値以下の場合(S4:NO)、すなわち、Xwの絶対値が最大の場合、ステップS6に進む。ステップS2~S4では、Xu,Xv,Xwのうち絶対値が最大のものを判定している。 First, the feedback command signals Xu, Xv, and Xw, the line voltage command signals Xuv, Xvw, and Xwu, and the line voltage command signals Xvu, Xwv, and Xuw are acquired (S1). Next, it is determined whether the absolute value of Xu is greater than the absolute value of Xv (S2). If the absolute value of Xu is greater (S2: YES), it is determined whether the absolute value of Xu is greater than the absolute value of Xw (S3). If the absolute value of Xu is greater (S3: YES), i.e., if the absolute value of Xu is maximum, proceed to step S5. On the other hand, if the absolute value of Xu is less than or equal to the absolute value of Xw (S3: NO), i.e., if the absolute value of Xw is maximum, proceed to step S6. If the absolute value of Xu is less than or equal to the absolute value of Xv (S2: NO) in step S2, it is determined whether the absolute value of Xv is greater than the absolute value of Xw (S4). If the absolute value of Xv is greater (S4: YES), i.e., if the absolute value of Xv is the largest, proceed to step S7. On the other hand, if the absolute value of Xv is less than or equal to the absolute value of Xw (S4: NO), i.e., if the absolute value of Xw is the largest, proceed to step S6. In steps S2 to S4, it is determined which of Xu, Xv, and Xw has the largest absolute value.
Xuの絶対値が最大と判定されてステップS5に進んだ場合、Xuが正の値であるか否かが判別される(S5)。Xuが正の値である場合(S5:YES)、第1処理が行われる(S8)。一方、Xuが「0」以下の場合(S5:NO)、第2処理が行われる(S9)。 If the absolute value of Xu is determined to be maximum and processing proceeds to step S5, it is determined whether Xu is a positive value (S5). If Xu is a positive value (S5: YES), the first process is performed (S8). On the other hand, if Xu is equal to or less than 0 (S5: NO), the second process is performed (S9).
Xwの絶対値が最大と判定されてステップS6に進んだ場合、Xwが正の値であるか否かが判別される(S6)。Xwが正の値である場合(S6:YES)、第3処理が行われる(S10)。一方、Xwが「0」以下の場合(S6:NO)、第4処理が行われる(S11)。 If the absolute value of Xw is determined to be maximum and processing proceeds to step S6, it is determined whether Xw is a positive value (S6). If Xw is a positive value (S6: YES), the third process is performed (S10). On the other hand, if Xw is equal to or less than 0 (S6: NO), the fourth process is performed (S11).
Xvの絶対値が最大と判定されてステップS7に進んだ場合、Xvが正の値であるか否かが判別される(S7)。Xvが正の値である場合(S7:YES)、第5処理が行われる(S12)。一方、Xvが「0」以下の場合(S7:NO)、第6処理が行われる(S13)。 If the absolute value of Xv is determined to be maximum and processing proceeds to step S7, it is determined whether Xv is a positive value (S7). If Xv is a positive value (S7: YES), the fifth process is performed (S12). On the other hand, if Xv is equal to or less than 0 (S7: NO), the sixth process is performed (S13).
つまり、指令信号生成処理は、フィードバック指令信号Xu,Xv,Xwのうち絶対値が最大のものを判定し、絶対値が最大のフィードバック指令信号の正負を判定する。これらの判定は、モード1~6のいずれであるかを判定している。そして、指令信号生成処理は、その判定結果に応じて異なる処理を行う。 In other words, the command signal generation process determines which of the feedback command signals Xu, Xv, and Xw has the largest absolute value, and determines whether the feedback command signal with the largest absolute value is positive or negative. This determines which of modes 1 to 6 it is in. The command signal generation process then performs different processing depending on the result of this determination.
図5(a)は、第1処理(S8)の一例を示すフローチャートである。 Figure 5(a) is a flowchart showing an example of the first process (S8).
第1処理ではまず、変数cが「0」であるか否かが判別される(S21)。変数cは、変移期間Txをカウントするための変数であり、各モードの切り替わり時に「0」に初期化される。変数cは、たとえば、図4に示すフローチャートのステップS2~S7による判定で、判定結果が変化したときに初期化される。変数cが「0」である場合(S21:YES)、モード1からモード2に切り替わったと判断され、指令信号Xu1は、直前のモード1の線間電圧指令信号Xuvとされる(S22)。次に、変数tmpに線間電圧指令信号Xuvが入力される(S23)。図2に示すように、モード1からモード2に切り替わるときの位相θは「π/3」であり、線間電圧指令信号Xuvは「√(3)」なので、変数tmpには「√(3)」が入力される。次に、指令信号Xv1は指令信号Xu1に線間電圧指令信号Xvuを加算した値とされ、指令信号Xw1は指令信号Xu1に線間電圧指令信号Xwuを加算した値とされる(S27)。次に、変数cが「1」増加されて(S28)、第1処理は終了する。 In the first process, it is first determined whether the variable c is "0" (S21). The variable c is a variable for counting the transition period Tx and is initialized to "0" when each mode is switched. For example, the variable c is initialized when the determination result changes in steps S2 to S7 of the flowchart shown in Figure 4. If the variable c is "0" (S21: YES), it is determined that mode 1 has been switched to mode 2, and the command signal Xu1 is set to the line voltage command signal Xuv of the previous mode 1 (S22). Next, the line voltage command signal Xuv is input to the variable tmp (S23). As shown in Figure 2, the phase θ when switching from mode 1 to mode 2 is "π/3" and the line voltage command signal Xuv is "√(3)", so "√(3)" is input to the variable tmp. Next, the command signal Xv1 is set to the value obtained by adding the line voltage command signal Xvu to the command signal Xu1, and the command signal Xw1 is set to the value obtained by adding the line voltage command signal Xwu to the command signal Xu1 (S27). Next, the variable c is incremented by "1" (S28), and the first process ends.
ステップS21において、変数cが「0」でなかった場合(S21:NO)、変数cが変移期間Tx以下であるか否かが判別される(S24)。変数cが変移期間Tx以下である場合(S24:YES)、変移期間Txの途中であると判断され、指令信号Xu1は、下記(1)式の演算結果とされる。下記(1)式は、変移期間Txの間に、指令信号Xu1を変数tmpから「2」まで線形的に変化させるための演算式である。次に、指令信号Xv1は指令信号Xu1に線間電圧指令信号Xvuを加算した値とされ、指令信号Xw1は指令信号Xu1に線間電圧指令信号Xwuを加算した値とされる(S27)。次に、変数cが「1」増加されて(S28)、第1処理は終了する。
ステップS24において、変数cが変移期間Txを超えた場合(S24:NO)、変移期間Txが終了したと判断され、指令信号Xu1は、「2」とされる。次に、指令信号Xv1は指令信号Xu1に線間電圧指令信号Xvuを加算した値とされ、指令信号Xw1は指令信号Xu1に線間電圧指令信号Xwuを加算した値とされる(S27)。次に、変数cが「1」増加されて(S28)、第1処理は終了する。 In step S24, if the variable c exceeds the transition period Tx (S24: NO), it is determined that the transition period Tx has ended, and the command signal Xu1 is set to "2." Next, the command signal Xv1 is set to the value obtained by adding the line voltage command signal Xvu to the command signal Xu1, and the command signal Xw1 is set to the value obtained by adding the line voltage command signal Xwu to the command signal Xu1 (S27). Next, the variable c is incremented by "1" (S28), and the first process ends.
図5(b)は、第2処理(S9)の一例を示すフローチャートである。 Figure 5(b) is a flowchart showing an example of the second process (S9).
第2処理ではまず、変数cが「0」であるか否かが判別される(S31)。変数cが「0」である場合(S31:YES)、モード4からモード5に切り替わったと判断され、指令信号Xu1は、直前のモード4の、線間電圧指令信号Xuvに「2」を加算した信号とされる(S32)。次に、変数tmpに、線間電圧指令信号Xuvに「2」を加算した信号が入力される(S33)。図2に示すように、モード4からモード5に切り替わるときの位相θは「(4/3)π」であり、線間電圧指令信号Xuvは「-√(3)」なので、変数tmpには「2-√(3)」が入力される。次に、指令信号Xv1は指令信号Xu1に線間電圧指令信号Xvuを加算した値とされ、指令信号Xw1は指令信号Xu1に線間電圧指令信号Xwuを加算した値とされる(S37)。次に、変数cが「1」増加されて(328)、第2処理は終了する。 In the second process, it is first determined whether the variable c is "0" (S31). If the variable c is "0" (S31: YES), it is determined that mode 4 has been switched to mode 5, and the command signal Xu1 is set to a signal obtained by adding "2" to the line voltage command signal Xuv of the previous mode 4 (S32). Next, the signal obtained by adding "2" to the line voltage command signal Xuv is input to the variable tmp (S33). As shown in FIG. 2, the phase θ when switching from mode 4 to mode 5 is "(4/3)π" and the line voltage command signal Xuv is "-√(3)", so "2-√(3)" is input to the variable tmp. Next, the command signal Xv1 is set to the value obtained by adding the line voltage command signal Xvu to the command signal Xu1, and the command signal Xw1 is set to the value obtained by adding the line voltage command signal Xwu to the command signal Xu1 (S37). Next, the variable c is incremented by "1" (328), and the second process ends.
ステップS31において、変数cが「0」でなかった場合(S31:NO)、変数cが変移期間Tx以下であるか否かが判別される(S34)。変数cが変移期間Tx以下である場合(S34:YES)、変移期間Txの途中であると判断され、指令信号Xu1は、下記(2)式の演算結果とされる。下記(2)式は、変移期間Txの間に、指令信号Xu1を変数tmpから「0」まで線形的に変化させるための演算式である。次に、指令信号Xv1は指令信号Xu1に線間電圧指令信号Xvuを加算した値とされ、指令信号Xw1は指令信号Xu1に線間電圧指令信号Xwuを加算した値とされる(S37)。次に、変数cが「1」増加されて(S38)、第2処理は終了する。
ステップS34において、変数cが変移期間Txを超えた場合(S34:NO)、変移期間Txが終了したと判断され、指令信号Xu1は、「0」とされる。次に、指令信号Xv1は指令信号Xu1に線間電圧指令信号Xvuを加算した値とされ、指令信号Xw1は指令信号Xu1に線間電圧指令信号Xwuを加算した値とされる(S37)。次に、変数cが「1」増加されて(S38)、第2処理は終了する。 In step S34, if the variable c exceeds the transition period Tx (S34: NO), it is determined that the transition period Tx has ended, and the command signal Xu1 is set to "0." Next, the command signal Xv1 is set to the value obtained by adding the line voltage command signal Xvu to the command signal Xu1, and the command signal Xw1 is set to the value obtained by adding the line voltage command signal Xwu to the command signal Xu1 (S37). Next, the variable c is incremented by "1" (S38), and the second process ends.
第3処理(S10)、第4処理(S11)、第5処理(S12)、第6処理(S13)も同様であり、詳細な説明を省略する。なお、図4および図5のフローチャートに示す処理は一例であって、指令信号生成部22が行う指令信号生成処理は、上述したものに限定されない。 The third process (S10), fourth process (S11), fifth process (S12), and sixth process (S13) are also performed in the same manner, and detailed explanations will be omitted. Note that the processes shown in the flowcharts of Figures 4 and 5 are merely examples, and the command signal generation process performed by the command signal generation unit 22 is not limited to the above.
指令信号生成処理により生成された、指令信号Xu1,Xv1,Xw1の波形は、図2(d)に示す波形Xu1,Xv1,Xw1のようになる。すなわち、モード2においては、図4のフローチャートにおいてステップS8に進んで第1処理(図5(a)参照)が行われるので、波形Xu1は「2」に固定された波形となり、波形Xv1は波形Xvuを「2」だけ上方にシフトさせた波形となり、波形Xw1は波形Xwuを「2」だけ上方にシフトさせた波形となる。ただし、モード2に切り替わってから変移期間Txの間は、図5(a)のステップS25の演算(上記(1)式参照)により、モード1の終了時の信号から「2」まで、所定の傾きで線型的に上昇する波形になる。また、モード5においては、図4のフローチャートにおいてステップS9に進んで第2処理(図5(b)参照)が行われるので、波形Xu1は「0」に固定された波形となり、波形Xv1は波形Xvuとなり、波形Xw1は波形Xwuとなる。ただし、モード5に切り替わってから変移期間Txの間は、図5(b)のステップS35の演算(上記(2)式参照)により、モード4の終了時の信号から「0」まで、所定の傾きで線型的に下降する波形になる。 The waveforms of the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 generated by the command signal generation process are shown in Figure 2(d). That is, in mode 2, the process proceeds to step S8 in the flowchart of Figure 4 and the first process (see Figure 5(a)) is performed, so that waveform Xu1 is fixed at "2," waveform Xv1 is waveform Xvu shifted upward by "2," and waveform Xw1 is waveform Xwu shifted upward by "2." However, during the transition period Tx after switching to mode 2, the calculation in step S25 of Figure 5(a) (see equation (1) above) causes the waveforms to rise linearly at a predetermined slope from the signal at the end of mode 1 to "2." In mode 5, the flow proceeds to step S9 in the flowchart of FIG. 4 and the second process (see FIG. 5(b)) is performed, so waveform Xu1 becomes a waveform fixed at "0", waveform Xv1 becomes waveform Xvu, and waveform Xw1 becomes waveform Xwu. However, during the transition period Tx after switching to mode 5, the calculation in step S35 of FIG. 5(b) (see equation (2) above) causes the waveform to linearly descend at a predetermined slope from the signal at the end of mode 4 to "0".
同様に、モード1においては、ステップS13に進んで第6処理が行われ、波形Xu1は波形Xuvとなり、波形Xv1は「0」に固定された波形となり、波形Xw1は波形Xwvとなる。また、モード3においては、ステップS11に進んで第4処理が行われ、波形Xu1は波形Xuwとなり、波形Xv1は波形Xvwとなり、波形Xw1は「0」に固定された波形となる。モード4においては、ステップS12に進んで第5処理が行われ、波形Xu1は波形Xuvを「2」だけ上方にシフトさせた波形となり、波形Xv1は「2」に固定された波形となり、波形Xw1は波形Xwvを「2」だけ上方にシフトさせた波形となる。モード6においては、ステップS10に進んで第3処理が行われ、波形Xu1は波形Xuwを「2」だけ上方にシフトさせた波形となり、波形Xv1は波形Xvwを「2」だけ上方にシフトさせた波形となり、波形Xw1は「2」に固定された波形となる。モード1,3,4,6においても、モード2,5と同様に、当該モードに切り替わってから変移期間Txの間は、前のモードの終了時の信号から所定の傾きで線型的に上昇または下降する波形になる。 Similarly, in mode 1, the process proceeds to step S13, where a sixth process is performed, where waveform Xu1 becomes waveform Xuv, waveform Xv1 becomes a waveform fixed at "0", and waveform Xw1 becomes waveform Xwv. Also, in mode 3, the process proceeds to step S11, where a fourth process is performed, where waveform Xu1 becomes waveform Xuw, waveform Xv1 becomes waveform Xvw, and waveform Xw1 becomes a waveform fixed at "0". In mode 4, the process proceeds to step S12, where a fifth process is performed, where waveform Xu1 becomes a waveform obtained by shifting waveform Xuv upward by "2", waveform Xv1 becomes a waveform fixed at "2", and waveform Xw1 becomes a waveform obtained by shifting waveform Xwv upward by "2". In mode 6, the process proceeds to step S10, where the third process is performed, where waveform Xu1 becomes waveform Xuw shifted upward by "2", waveform Xv1 becomes waveform Xvw shifted upward by "2", and waveform Xw1 becomes a waveform fixed at "2". In modes 1, 3, 4, and 6, as in modes 2 and 5, during the transition period Tx after switching to the mode, the waveform linearly rises or falls at a predetermined slope from the signal at the end of the previous mode.
図1(c)に戻って、PWM信号生成部23は、その内部で生成される所定の周波数(例えば、4kHz)のキャリア信号(例えば、三角波信号)と、指令信号生成部22から入力される指令信号Xu1,Xv1,Xw1とに基づいてPWM信号Pを生成し、インバータ回路1に出力するものである。 Returning to Figure 1(c), the PWM signal generation unit 23 generates a PWM signal P based on a carrier signal (e.g., a triangular wave signal) of a predetermined frequency (e.g., 4 kHz) generated internally and the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 input from the command signal generation unit 22, and outputs the PWM signal P to the inverter circuit 1.
指令信号Xu1,Xv1,Xw1は、上限値「2」と下限値「0」との間で変化する(図2(d)参照)。PWM信号生成部23は、指令信号Xu1,Xv1,Xw1の上限値「2」と、指令信号Xu1,Xv1,Xw1の下限値「0」との間で変化するキャリア信号を生成する。PWM信号生成部23は、キャリア信号と指令信号Xu1,Xv1,Xw1とに基づいて、スイッチング素子S1,S2,S3にそれぞれ入力するPWM信号P1,P2,P3を生成する。また、PWM信号生成部23は、PWM信号P1,P2,P3の極性を反転させて、スイッチング素子S4,S5,S6にそれぞれ入力するPWM信号P4,P5,P6を生成する。 Command signals Xu1, Xv1, and Xw1 vary between an upper limit of "2" and a lower limit of "0" (see Figure 2(d)). The PWM signal generation unit 23 generates a carrier signal that varies between the upper limit of "2" for command signals Xu1, Xv1, and Xw1 and the lower limit of "0" for command signals Xu1, Xv1, and Xw1. Based on the carrier signal and command signals Xu1, Xv1, and Xw1, the PWM signal generation unit 23 generates PWM signals P1, P2, and P3 to be input to switching elements S1, S2, and S3, respectively. The PWM signal generation unit 23 also inverts the polarity of PWM signals P1, P2, and P3 to generate PWM signals P4, P5, and P6 to be input to switching elements S4, S5, and S6, respectively.
図6は、指令信号Xu1とキャリア信号とからPWM信号P1,P4を生成する方法を説明するための図である。同図においては、指令信号Xu1を波形X、キャリア信号を波形C、PWM信号P1,P4を波形P1,P4で示している。図6に示すように、キャリア信号の波形Cは「2」と「0」との間で変化する三角波である。PWM信号生成部23は、指令信号Xu1がキャリア信号以上となる期間にハイレベルとなり、指令信号Xu1がキャリア信号より小さい期間にローレベルとなるパルス信号をPWM信号P1として生成する。したがって、図4において、波形Xが波形C以上となる期間に波形P1がハイレベルとなっており、波形Xが波形Cより小さい期間に波形P1がローレベルとなっている。なお、図6は、概念を説明するためのものなので、各キャリア信号(波形C)の周波数が低い場合で記載しているが、実際には各キャリア信号の周波数はもっと高い。また、キャリア信号は三角波信号に限定されない。 Figure 6 is a diagram illustrating a method for generating PWM signals P1 and P4 from a command signal Xu1 and a carrier signal. In the figure, the command signal Xu1 is represented by waveform X, the carrier signal by waveform C, and the PWM signals P1 and P4 by waveforms P1 and P4. As shown in Figure 6, the carrier signal waveform C is a triangular wave that changes between "2" and "0." The PWM signal generator 23 generates the PWM signal P1 as a pulse signal that is high when the command signal Xu1 is equal to or greater than the carrier signal and low when the command signal Xu1 is smaller than the carrier signal. Therefore, in Figure 4, waveform P1 is high when waveform X is equal to or greater than waveform C, and low when waveform X is smaller than waveform C. Note that Figure 6 illustrates a case where the frequency of each carrier signal (waveform C) is low, for the purpose of conceptual explanation; however, the frequency of each carrier signal is actually much higher. Furthermore, the carrier signal is not limited to a triangular wave signal.
図6における期間t1(最大値固定期間)では、PWM信号P1(波形P1)がハイレベルに固定され、PWM信号P4(波形P4)がローレベルに固定される。この場合、PWM信号P1,P4がそれぞれ入力されるスイッチング素子S1,S4は、スイッチングを停止する。期間t2(最小値固定期間)では、PWM信号P1(波形P1)がローレベルに固定され、PWM信号P4(波形P4)がハイレベルに固定される。この場合も、スイッチング素子S1,S4は、スイッチングを停止する。 During period t1 (maximum value fixed period) in Figure 6, PWM signal P1 (waveform P1) is fixed at high level, and PWM signal P4 (waveform P4) is fixed at low level. In this case, switching elements S1 and S4, to which PWM signals P1 and P4 are respectively input, stop switching. During period t2 (minimum value fixed period), PWM signal P1 (waveform P1) is fixed at low level, and PWM signal P4 (waveform P4) is fixed at high level. In this case, switching elements S1 and S4 also stop switching.
なお、PWM信号生成部23の構成は、上述したものに限定されない。指令信号Xu1,Xv1,Xw1から、各スイッチング素子S1~S6をそれぞれ駆動するためのPWM信号P1~P6を生成できるものであれば、他の方法を用いてもよい。例えば、瞬時空間ベクトル選択方式を適用する構成としてもよい。 Note that the configuration of the PWM signal generator 23 is not limited to the one described above. Any other method may be used as long as it can generate PWM signals P1 to P6 for driving the switching elements S1 to S6 from the command signals Xu1, Xv1, and Xw1. For example, a configuration that applies an instantaneous space vector selection method may be used.
なお、制御回路2は、デジタル回路として実現してもよいし、アナログ回路として実現してもよい。また、各部が行う処理をプログラムで設計し、当該プログラムを実行させることでコンピュータを制御回路2として機能させてもよい。また、当該プログラムを記録媒体に記録しておき、コンピュータに読み取らせるようにしてもよい。 The control circuit 2 may be implemented as a digital circuit or an analog circuit. The processing performed by each component may be designed as a program, and the computer may function as the control circuit 2 by executing the program. The program may also be recorded on a recording medium and read by the computer.
本実施形態において、制御回路2の指令信号生成部22は図2(d)に示す波形となる指令信号Xu1,Xv1,Xw1を出力し、PWM信号生成部23は指令信号Xu1,Xv1,Xw1に基づいてPWM信号P1~P6を生成してインバータ回路1に出力する。インバータ回路1は、PWM信号P1~P6に基づいて、スイッチング素子S1~S6のスイッチングを行う。これにより、直流電源Bが出力する直流電力は、交流電力に変換されて出力される。 In this embodiment, the command signal generation unit 22 of the control circuit 2 outputs command signals Xu1, Xv1, and Xw1 having the waveforms shown in Figure 2(d), and the PWM signal generation unit 23 generates PWM signals P1 to P6 based on the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 and outputs them to the inverter circuit 1. The inverter circuit 1 switches the switching elements S1 to S6 based on the PWM signals P1 to P6. As a result, the DC power output by the DC power supply B is converted to AC power and output.
電力変換装置A1が出力する相電圧信号Vu1,Vv1,Vw1の波形は、図2(d)に示す指令信号Xu1,Xv1,Xw1の波形と同様になる。図2から判るように、指令信号Xu1とXv1との差分信号は線間電圧指令信号Xuvに一致する。同様に、指令信号Xv1とXw1との差分信号は線間電圧指令信号Xvwに一致し、指令信号Xw1とXu1との差分信号は線間電圧指令信号Xwuに一致する。したがって、相電圧信号Vu1,Vv1,Vw1の差分信号である線間電圧信号Vuv,Vvw,Vwuの波形は、図2(b)に示す線間電圧指令信号Xuv,Xvw,Xwuの波形Xuv,Xvw,Xwuと同じになる。よって、線間電圧信号Vuv,Vvw,Vwuは三相平衡した正弦波信号となるので、電力系統Cの系統電圧と同期できる。したがって、電力変換装置A1が出力する交流電力を電力系統Cに供給できる。また、電力変換装置A1の出力電流の波形も、正弦波になる。 The waveforms of the phase voltage signals Vu1, Vv1, and Vw1 output by the power conversion device A1 are similar to the waveforms of the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 shown in Figure 2(d). As can be seen from Figure 2, the difference signal between the command signals Xu1 and Xv1 is equal to the line voltage command signal Xuv. Similarly, the difference signal between the command signals Xv1 and Xw1 is equal to the line voltage command signal Xvw, and the difference signal between the command signals Xw1 and Xu1 is equal to the line voltage command signal Xwu. Therefore, the waveforms of the line voltage signals Vuv, Vvw, and Vwu, which are the difference signals between the phase voltage signals Vu1, Vv1, and Vw1, are the same as the waveforms Xuv, Xvw, and Xwu of the line voltage command signals Xuv, Xvw, and Xwu shown in Figure 2(b). Therefore, the line voltage signals Vuv, Vvw, and Vwu become three-phase balanced sine wave signals, and can be synchronized with the system voltage of power system C. Therefore, the AC power output by power conversion device A1 can be supplied to power system C. In addition, the waveform of the output current of power conversion device A1 also becomes a sine wave.
次に、図7を参照して、電力変換装置A1のシミュレーションについて説明する。図7(b)は、電力変換装置A1のシミュレーション結果を示している。一方、図7(a)は、指令信号生成処理において、変移期間Txを設定しなかった場合のシミュレーション結果を示している。図7(a)、(b)において、最も上の段には、電力変換装置A1が出力する各線間電圧信号Vuv,Vvw,Vwuの波形を示し、2段目には交流側の各対地電圧Vg_u,Vg_v,Vg_wの波形を示し、3段目には直流側の各対地電圧Vg_p,Vg_nの波形を示している。4段目には、コモンモード電流の波形を示し、最下段にはU相の指令信号Xu1の波形を示している。なお、V相の指令信号Xv1の波形、および、W相の指令信号Xw1の波形は、図示していないが、指令信号Xu1と同様の形状で位相がずれた波形になる。 Next, a simulation of power conversion device A1 will be described with reference to Figure 7. Figure 7(b) shows the simulation results for power conversion device A1. On the other hand, Figure 7(a) shows the simulation results when the transition period Tx is not set in the command signal generation process. In Figures 7(a) and 7(b), the top row shows the waveforms of the line voltage signals Vuv, Vvw, and Vwu output by power conversion device A1, the second row shows the waveforms of the AC side ground voltages Vg_u, Vg_v, and Vg_w, and the third row shows the waveforms of the DC side ground voltages Vg_p and Vg_n. The fourth row shows the waveform of the common mode current, and the bottom row shows the waveform of U-phase command signal Xu1. Note that the waveforms of V-phase command signal Xv1 and W-phase command signal Xw1 are not shown, but have waveforms similar to command signal Xu1 but shifted in phase.
図7(a)の最下段に示すように、指令信号生成処理において変移期間Txを設定しなかった場合、指令信号Xu1の波形は、モードの切り替え時に垂直に立ち上がり、または、立ち下がる波形になる。この場合でも、各線間電圧信号Vuv,Vvw,Vwuの波形は正弦波になっている。しかし、交流側の各対地電圧Vg_u,Vg_v,Vg_wの波形、および、直流側の各対地電圧Vg_p,Vg_nの波形は、モードの切り替え時に大きく乱れている。また、モードの切り替え時に、コモンモード電流が大きくなっている。 As shown in the bottom row of Figure 7(a), if the transition period Tx is not set in the command signal generation process, the waveform of the command signal Xu1 will have a waveform that rises or falls vertically when the mode is switched. Even in this case, the waveforms of the line voltage signals Vuv, Vvw, and Vwu are sinusoidal. However, the waveforms of the AC side voltages to ground Vg_u, Vg_v, and Vg_w and the DC side voltages to ground Vg_p and Vg_n are significantly distorted when the mode is switched. In addition, the common mode current increases when the mode is switched.
一方、図7(b)の最下段に示すように、電力変換装置A1の場合、指令信号Xu1の波形は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形になる。この場合、各線間電圧信号Vuv,Vvw,Vwuの波形は正弦波になり、交流側の各対地電圧Vg_u,Vg_v,Vg_wの波形、および、直流側の各対地電圧Vg_p,Vg_nの波形は、乱れの少ない波形になっている。また、モードの切り替え時にも、大きなコモンモード電流が流れていない。 On the other hand, as shown in the bottom row of Figure 7(b), in the case of power conversion device A1, the waveform of command signal Xu1 is a waveform that does not include vertically rising or falling portions. In this case, the waveforms of each line voltage signal Vuv, Vvw, Vwu are sinusoidal, and the waveforms of each AC side ground voltage Vg_u, Vg_v, Vg_w and each DC side ground voltage Vg_p, Vg_n are waveforms with little disturbance. Furthermore, no large common mode current flows when switching modes.
以上のように、指令信号生成処理において変移期間Txを設定して、指令信号Xu1(Xv1,Xw1)の波形を垂直に変化する部分を含まない波形にしたことで、コモンモード電流が抑制されていることが解る。 As described above, by setting the transition period Tx in the command signal generation process and making the waveform of the command signal Xu1 (Xv1, Xw1) a waveform that does not include vertically changing portions, it can be seen that the common mode current is suppressed.
次に、本実施形態に係る電力変換装置A1の作用および効果について説明する。 Next, we will explain the operation and effects of the power conversion device A1 according to this embodiment.
本実施形態によると、指令信号生成部22は、指令信号Xu1,Xv1,Xw1として、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形の信号を生成する。電力変換装置A1が出力する相電圧信号Vu1,Vv1,Vw1の波形は、指令信号Xu1,Xv1,Xw1の波形と同様になり、急峻に変化しないので、大きなコモンモード電流が流れない。これにより、コモンモード電流のピークを抑制して、直流側対地ノイズフィルタ3のコモンモードリアクトルおよび交流側対地ノイズフィルタ4のコモンモードリアクトルの磁気飽和を抑制できる。また、指令信号Xu1,Xv1,Xw1の波形を調整するだけなので、ソフトウエアの対策だけで実施でき、電力変換装置A1のハードウエアに制限を設ける必要がない。つまり、各コモンモードリアクトルのコアの磁気飽和特性の許容範囲が広くなるので、コモンモードリアクトルの選定が容易になる。また、コモンモード電流の断続的なピークを抑制できるので、電力変換装置A1は、コモンモード電流によるノイズを低減できる。 In this embodiment, the command signal generator 22 generates command signals Xu1, Xv1, and Xw1 with waveforms that do not include vertical rising or falling portions. The waveforms of the phase voltage signals Vu1, Vv1, and Vw1 output by the power conversion device A1 are similar to those of the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 and do not change sharply, preventing large common-mode currents from flowing. This suppresses common-mode current peaks and reduces magnetic saturation in the common-mode reactors of the DC-side ground noise filter 3 and the AC-side ground noise filter 4. Furthermore, because the waveforms of the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 are adjusted, this can be achieved solely through software, eliminating the need for hardware limitations in the power conversion device A1. This broadens the tolerance range for the magnetic saturation characteristics of the cores of each common-mode reactor, simplifying common-mode reactor selection. Furthermore, by suppressing intermittent peaks in the common mode current, the power conversion device A1 can reduce noise caused by the common mode current.
また、本実施形態によると、指令信号生成部22は、指令信号Xu1,Xv1,Xw1の生成において、各モードが切り替わったときから所定の変移期間Txの間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させる。これにより、指令信号生成部22は、指令信号Xu1,Xv1,Xw1を、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形の信号として生成できる。また、本実施形態によると、指令信号生成部22は、変移期間Txにおいて、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に線型的に変化させる。これにより、指令信号生成部22は、変移期間Txにおいて、徐々に変化させることができる。 Furthermore, according to this embodiment, when generating the command signals Xu1, Xv1, and Xw1, the command signal generation unit 22 gradually changes the pre-switching reference signal to the post-switching reference signal during a predetermined transition period Tx from when each mode is switched. This allows the command signal generation unit 22 to generate the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 as signals with waveforms that do not include vertically rising or falling portions. Furthermore, according to this embodiment, the command signal generation unit 22 linearly changes the pre-switching reference signal to the post-switching reference signal during the transition period Tx. This allows the command signal generation unit 22 to make a gradual change during the transition period Tx.
また、本実施形態によると、指令信号Xu1の波形は、図3(d)および図4に示すように、最大値「2」で固定される最大値固定期間と、最小値「0」で固定される最小値固定期間とを含む。PWM信号P1は、最大値固定期間ではハイレベルに固定され、最小値固定期間ではローレベルに固定されるので、これらの期間でスイッチング素子S1のスイッチングを停止させる。PWM信号P4は、最大値固定期間ではローレベルに固定され、最小値固定期間ではハイレベルに固定されるので、これらの期間でスイッチング素子S4のスイッチングを停止させる。したがって、スイッチング素子S1,S4のスイッチングの回数が削減されるので、スイッチングロスを低減できる。また、指令信号Xu1において、最大値固定期間と最小値固定期間とは同じ長さである。したがって、スイッチング素子S1がオン状態になっている時間とスイッチング素子S4がオン状態になっている時間とは同等となる。これにより、スイッチング素子S1とスイッチング素子S4の劣化は同様に進行し、両者の寿命は同等となる。また、両者の発熱量も同等となるので、冷却部材の設計は容易になる。指令信号Xv1、Xw1の波形についても同様である。 In this embodiment, the waveform of the command signal Xu1 includes a maximum value fixed period in which the signal is fixed at the maximum value "2" and a minimum value fixed period in which the signal is fixed at the minimum value "0," as shown in Figures 3(d) and 4. The PWM signal P1 is fixed at a high level during the maximum value fixed period and at a low level during the minimum value fixed period, thereby stopping the switching of the switching element S1 during these periods. The PWM signal P4 is fixed at a low level during the maximum value fixed period and at a high level during the minimum value fixed period, thereby stopping the switching of the switching element S4 during these periods. This reduces the number of times the switching elements S1 and S4 switch, thereby reducing switching loss. Furthermore, the maximum value fixed period and the minimum value fixed period in the command signal Xu1 are the same length. Therefore, the time that the switching element S1 is in the on state is equivalent to the time that the switching element S4 is in the on state. As a result, the degradation of the switching elements S1 and S4 progresses in the same manner, resulting in equivalent lifespans for both elements. Additionally, the amount of heat generated by both is the same, making it easier to design the cooling components. The same applies to the waveforms of the command signals Xv1 and Xw1.
また、本実施形態によると、指令信号生成部22は、線間電圧指令信号Xuv,Xvw,Xwu、線間電圧指令信号Xvu,Xwv,Xuw、値が「0」に固定された第1固定信号、および、値が「2」に固定された第2固定信号を用いて、指令信号Xu1,Xv1,Xw1を生成する。したがって、指令信号生成部22は、各スイッチング素子を一部の期間で停止させつつ、線間電圧の波形を正弦波にできる指令信号Xu1,Xv1,Xw1を、適切に生成できる。 Furthermore, according to this embodiment, the command signal generation unit 22 generates the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 using the line voltage command signals Xuv, Xvw, and Xwu, the line voltage command signals Xvu, Xwv, and Xuw, a first fixed signal whose value is fixed at "0," and a second fixed signal whose value is fixed at "2." Therefore, the command signal generation unit 22 can appropriately generate the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 that can make the line voltage waveform a sine wave while stopping each switching element for a portion of the period.
なお、本実施形態においては、指令信号Xu1,Xv1,Xw1の上限値が「2」で下限値が「0」の場合について説明したが、これに限られない。例えば、上限値が「1」で下限値が「-1」となるように、指令信号Xu1,Xv1,Xw1を生成してもよい。この場合、キャリア信号の上限値を「1」、下限値を「-1」とすればよい。 In this embodiment, the upper limit value of the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 is described as "2" and the lower limit value as "0," but this is not limited to this. For example, the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 may be generated so that the upper limit value is "1" and the lower limit value is "-1." In this case, the upper limit value of the carrier signal should be set to "1" and the lower limit value to "-1."
本実施形態においては、指令信号生成部22は、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に線型的に変化させる場合について説明したが、これに限られない。切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号への変化は、例えば二次曲線などの曲線的な変化であってもよい。上記(1)式および(2)式などの演算式を変更することで、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号への変化の仕方を変更できる。 In this embodiment, the command signal generation unit 22 linearly changes the reference signal before switching to the reference signal after switching, but this is not limited to this. The change from the reference signal before switching to the reference signal after switching may also be a curved change, such as a quadratic curve. By changing the calculation formulas such as the above formulas (1) and (2), the way in which the reference signal before switching changes to the reference signal after switching can be changed.
本実施形態においては、指令信号生成部22は、各モードが切り替わったときから所定の変移期間Txの間に徐々に変化させることで、指令信号Xu1,Xv1,Xw1を生成する場合について説明したが、これに限られない。例えば、図8に示す波形のように、指令信号生成部22は、各モードが切り替わる前の変移期間Txの間に徐々に変化させることで、指令信号Xu1(Xv1,Xw1)を生成してもよい。また、指令信号生成部22は、各モードが切り替わるときを含む変移期間Txの間に徐々に変化させることで、指令信号Xu1(Xv1,Xw1)を生成してもよい。 In this embodiment, the command signal generation unit 22 generates the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 by gradually changing them during a predetermined transition period Tx from when the mode is switched, but this is not limited to this. For example, as shown in the waveform in FIG. 8, the command signal generation unit 22 may generate the command signal Xu1 (Xv1, Xw1) by gradually changing them during the transition period Tx before the mode is switched. Alternatively, the command signal generation unit 22 may generate the command signal Xu1 (Xv1, Xw1) by gradually changing them during the transition period Tx, which includes when the mode is switched.
本実施形態においては、指令信号生成部22が、図2(d)に示す波形の指令信号Xu1,Xv1,Xw1を生成する場合について説明したが、これに限られない。指令信号Xu1,Xv1,Xw1の波形は限定されない。指令信号Xu1,Xv1,Xw1は、波形が、モードの切り替え時に基準信号をそのまま切り替えた波形ではなく、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させた波形であればよく、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まない波形であればよい。 In this embodiment, the command signal generating unit 22 generates the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 with the waveforms shown in Figure 2(d), but this is not limited to this. The waveforms of the command signals Xu1, Xv1, and Xw1 are not limited. The command signals Xu1, Xv1, and Xw1 do not necessarily have waveforms that simply switch the reference signal when switching modes, but rather have waveforms that gradually change from the reference signal before switching to the reference signal after switching, and they may have waveforms that do not include vertically rising or falling portions.
本実施形態においては、電力変換装置A1を、パワーコンディショナとして用いた場合を例として説明したが、これに限られない。本発明は、他のシステムの電力変換装置にも適用できる。 In this embodiment, the power conversion device A1 is used as a power conditioner, but this is not limited to this. The present invention can also be applied to power conversion devices in other systems.
本発明に係る電力変換装置および制御回路は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電力変換装置および制御回路の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The power conversion device and control circuit according to the present invention are not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the power conversion device and control circuit according to the present invention can be freely designed and modified in various ways.
A1:電力変換装置、1:インバータ回路、2:制御回路、21:フィードバック制御部、22:指令信号生成部、23:PWM信号生成部、3:直流側対地ノイズフィルタ、4:交流側対地ノイズフィルタ A1: Power conversion device, 1: Inverter circuit, 2: Control circuit, 21: Feedback control unit, 22: Command signal generation unit, 23: PWM signal generation unit, 3: DC side ground noise filter, 4: AC side ground noise filter
Claims (6)
前記インバータ回路の入力側に配置される直流側対地ノイズフィルタと、
前記インバータ回路の出力側に配置される交流側対地ノイズフィルタと、
前記インバータ回路が出力する各相電圧の波形を指令する3個の指令信号を、複数の基準信号を切り替えることで生成する指令信号生成部と、
前記3個の指令信号に基づいて3個のPWM信号を生成して、前記インバータ回路に出力するPWM信号生成部と、
を備え、
前記3個の指令信号の各波形は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まず、最大値で固定される最大値固定期間と、最小値で固定される最小値固定期間と、を含み、
前記最大値固定期間と前記最小値固定期間とが同じ長さである、
電力変換装置。 an inverter circuit that receives DC power and outputs three-phase AC power;
a DC-side ground noise filter disposed on the input side of the inverter circuit;
an AC-side ground noise filter disposed on the output side of the inverter circuit;
a command signal generating unit that generates three command signals for commanding waveforms of the phase voltages output by the inverter circuit by switching between a plurality of reference signals;
a PWM signal generating unit that generates three PWM signals based on the three command signals and outputs the PWM signals to the inverter circuit;
Equipped with
each waveform of the three command signals does not include a vertical rising portion or a vertical falling portion , but includes a maximum value fixed period in which the waveform is fixed at a maximum value and a minimum value fixed period in which the waveform is fixed at a minimum value;
the maximum value fixing period and the minimum value fixing period have the same length;
Power conversion device.
前記インバータ回路の入力側に配置される直流側対地ノイズフィルタと、
前記インバータ回路の出力側に配置される交流側対地ノイズフィルタと、
前記インバータ回路が出力する各相電圧の波形を指令する3個の指令信号を、複数の基準信号を切り替えることで生成する指令信号生成部と、
前記3個の指令信号に基づいて3個のPWM信号を生成して、前記インバータ回路に出力するPWM信号生成部と、
を備え、
前記3個の指令信号の各波形は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まず、
前記指令信号生成部は、前記複数の基準信号を期間によって切り替え、切り替え時に所定の変移期間の間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させることで、前記3個の指令信号を生成する、
電力変換装置。 an inverter circuit that receives DC power and outputs three-phase AC power;
a DC-side ground noise filter disposed on the input side of the inverter circuit;
an AC-side ground noise filter disposed on the output side of the inverter circuit;
a command signal generating unit that generates three command signals for commanding waveforms of the phase voltages output by the inverter circuit by switching between a plurality of reference signals;
a PWM signal generating unit that generates three PWM signals based on the three command signals and outputs the PWM signals to the inverter circuit;
Equipped with
The waveforms of the three command signals do not include a vertical rising portion or a vertical falling portion,
the command signal generation unit switches the plurality of reference signals according to periods, and gradually changes the reference signal from before the switching to the reference signal after the switching during a predetermined transition period, thereby generating the three command signals.
Power conversion device.
前記指令信号生成部は、前記複数の基準信号として、前記3個のフィードバック指令信号に基づく6個の線間電圧指令信号と2個の固定信号とを含む、
請求項2に記載の電力変換装置。 a feedback control unit that generates three feedback command signals based on a deviation between a detection signal input from the sensor and a target value thereof;
the command signal generation unit includes, as the plurality of reference signals, six line voltage command signals based on the three feedback command signals and two fixed signals;
The power conversion device according to claim 2 .
請求項2または3に記載の電力変換装置。 the command signal generation unit linearly changes the signal from the pre-switching signal to the post-switching signal during the transition period;
The power conversion device according to claim 2 or 3 .
前記インバータ回路が出力する各相電圧の波形を指令する3個の指令信号を、複数の基準信号を切り替えることで生成する指令信号生成部と、
前記3個の指令信号に基づいて3個のPWM信号を生成して、前記インバータ回路に出力するPWM信号生成部と、
を備え、
前記3個の指令信号の各波形は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まず、最大値で固定される最大値固定期間と、最小値で固定される最小値固定期間と、を含み、
前記最大値固定期間と前記最小値固定期間とが同じ長さである、
制御回路。 A control circuit that receives DC power as input and outputs three-phase AC power, and that controls, by a PWM signal, driving of a plurality of switching elements in an inverter circuit having a DC-side ground noise filter disposed on the input side and an AC-side ground noise filter disposed on the output side,
a command signal generating unit that generates three command signals for commanding waveforms of the phase voltages output by the inverter circuit by switching between a plurality of reference signals;
a PWM signal generating unit that generates three PWM signals based on the three command signals and outputs the PWM signals to the inverter circuit;
Equipped with
each waveform of the three command signals does not include a vertical rising portion or a vertical falling portion , but includes a maximum value fixed period in which the waveform is fixed at a maximum value and a minimum value fixed period in which the waveform is fixed at a minimum value;
the maximum value fixing period and the minimum value fixing period have the same length;
Control circuit.
前記インバータ回路が出力する各相電圧の波形を指令する3個の指令信号を、複数の基準信号を切り替えることで生成する指令信号生成部と、
前記3個の指令信号に基づいて3個のPWM信号を生成して、前記インバータ回路に出力するPWM信号生成部と、
を備え、
前記3個の指令信号の各波形は、垂直に立ち上がる部分、および、垂直に立ち下がる部分を含まず、
前記指令信号生成部は、前記複数の基準信号を期間によって切り替え、切り替え時に所定の変移期間の間、切り替え前の基準信号から切り替え後の基準信号に徐々に変化させることで、前記3個の指令信号を生成する、
制御回路。
A control circuit that receives DC power as input and outputs three-phase AC power, and that controls, by a PWM signal, driving of a plurality of switching elements in an inverter circuit having a DC-side ground noise filter disposed on the input side and an AC-side ground noise filter disposed on the output side,
a command signal generating unit that generates three command signals for commanding waveforms of the phase voltages output by the inverter circuit by switching between a plurality of reference signals;
a PWM signal generating unit that generates three PWM signals based on the three command signals and outputs the PWM signals to the inverter circuit;
Equipped with
The waveforms of the three command signals do not include a vertical rising portion or a vertical falling portion,
the command signal generation unit switches the plurality of reference signals according to periods, and gradually changes the reference signal from before the switching to the reference signal after the switching during a predetermined transition period, thereby generating the three command signals.
Control circuit.
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