JPH03293971A - 3相3値レベルインバータ - Google Patents

3相3値レベルインバータ

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JPH03293971A
JPH03293971A JP2096707A JP9670790A JPH03293971A JP H03293971 A JPH03293971 A JP H03293971A JP 2096707 A JP2096707 A JP 2096707A JP 9670790 A JP9670790 A JP 9670790A JP H03293971 A JPH03293971 A JP H03293971A
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    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487Neutral point clamped inverters

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は3相3値レベルインバータに係り、特にその
コンデンサの中点電位の変動を抑制する制御方式に関す
るものである。
〔従来の技術〕
第2図は例えば平成元年電気学会産業応用部門全国大会
論文集No、113’ベクトル制御に適した中性点クラ
ンプの電圧型インバータの電流制御法」に開示されたこ
の種従来の3相3値レベルインバータの構成を示す回路
図である0図において、(1)は直流電圧源、(2)は
直流リアクトル、(3]はコンデンサで、その両端の端
子Pおよび端子Nが直流電圧源(1)の両極に接続され
ている。更に、コンデンサ(3)は同一定格コンデンサ
(3a)および(3b)とから構成され、両者の接続部
分から中点端子0が導出されている。 (4a)〜(4
d)、(5a)〜(5d)および(6a)〜(6d)は
、各相毎に端子Pと端子Nとの間に接続されたスイッチ
ング素子としてのトランジスタ、(7a)〜(7d)、
(8a)〜(8d)および(9a)〜(9d)は上記し
た各トランジスタと逆並列に接続されたダイオード、(
10a) (10b)、(lla) (Ilb)および
(12a)(12b)は、図に示すように、上記したト
ランジスタの各接続点と中点端子Oとの間に接続された
ダイオード、U、■およびWは各相トランジスタの中間
接続点から導出された各相の出力端子である。
次に動作について説明するが、先ずU相を例にとり、同
相の各トランジスタ(4a)〜(4d)のスイッチング
状態、即ちオン(ON>オフ(OFF>モードと出力端
子Uの電位との関係を第1表に示す。
第1表 但し、直流電圧源(1)の出力電圧を2Eとする。
このように、トランジスタのスイッチング状態により、
各相の出力電位は各端子P、N、0に対応した3種類の
値となり3値レベルインバータと呼ばれる所以である。
次に、トランジスタのオンオフモードを順次切換え、3
相出力を取出す制御を行う訳であるが、このオンオフモ
ードは合計3 ’= 27 種類が考えられる。しかし
、これらのオンオフモードの中には、上記した3種類の
電位で定める瞬時空間電圧ベクトル(以下単に電圧ベク
トルと称す)が相互に同2−となるものがあり、この意
味で独立し、た電圧ベクトルは合計19種類となる。第
2表は以上をまとめたもので、オンオフモードMl〜M
27、電圧ベクトルVO〜VI8および各出力端子U、
■、Wの出力電位Uu、 Vv、 Vwの関係を示す。
第2表 ところで、中点端子Oは本来零電位となっている必要が
あるが実際には各出力端子U等から負荷次頁につづく へ供給される負荷電流Iu等により変動する。そして、
この変動量を抑制するため、オンオフモードの選択を制
御する方法が従来から行われている。
即ち、第2表から判るように、例えば、電圧ベクトルV
1を出力する場合、オンオフモードとしてM4とM5と
を選択し得る。そして、この両モードはそれぞれ中点端
子0と出力端子U等との接続関係が異なるため、負荷電
流1u等が中点端子Oの電位に与える影響も両モードで
異なることになる0以上の関係を利用することにより、
中点端子Oの電位変動量がより小さくなるモードを選択
制御する訳である。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の3相3値レベルインバータでは、その中点端子O
の電位変動量を抑制するために行う上記したオンオフモ
ードの選択を、負荷電流ベクトルから判別していた。即
ち、各相の負荷電流Iu。
Iv、Iwから負荷電流ベクトルを演算し、この負荷電
流ベクトルの領域から選択すべきオンオフモードを決定
していた。
従って、負荷電流ベクトルを求めるための演算処理が必
要となり、その分装置が複雑高価になるという問題点が
あった。
この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、中点端子Oの電位変動量を抑制するために行
うオンオフモードの選択が簡便な論理演算処理で実現す
ることができる3相3値レベルインバータを得ることを
目的とする。
〔課題を解決するための手段および作用〕この発明に係
る3相3値レベルインバータは、瞬時空間電圧ベクトル
が同一となる一対のオンオフモードが存在する場合の上
記オンオフモードの選択に関し、出力3端子のうちコン
デンサの中点端子と同一電位となる相の出力端子の電流
が負荷へ流出する正の向きかこれと逆の負の向きかを判
別し、上記コンデンサの中点端子の電位が所定の上限値
以上となった場合上記判別の結果がそれぞれ正のときは
当該オンオフモードを負のときは上記一対のもののうち
他のオンオフモードを選択し、上記コンデンサの中点端
子の電位が所定の下限値以下となった場合上記判別の結
果がそれぞれ負のときは当該オンオフモードを正のとき
は上記一対のもののうち他のオンオフモードを選択する
ように制御するようにしたものである。
コンデンサの中点端子の電位が上限値以上の場合には、
当該中点端子から電流が流出する動作となるオンオフモ
ードが選択されるので、中点端子の電位は下降傾向とな
る。逆に、中点端子の電位が下限値以下の場合には、当
該中点端子へ電流が流入する動作となるオンオフモード
が選択されるので、中点端子の電位は上昇傾向となる。
〔実施例〕
第1図は、この発明の一実施例による3相3値レベルイ
ンバータの特にオンオフモードを選択する演算動作を説
明するフローチャートである。なお、インバータの主回
路構成は第2図と同一であり、また、以下のオンオフモ
ードの選択演算を実行するハードウェアとしてのマイク
ロコンピュータ等の楕或は従来と同様でありそれらの説
明は省略する。
第1図は、一定のサンプル周期で実行される「スタート
」から「エンドJに至る一連の動作内容を示すものであ
る0図において、Slはインバータとしての本来の機能
に相当するもので、所望の3相交流出力を得るために必
要な電圧ベクトルを選択するステップである。具体的に
は前掲第2表の電圧ベクトル■0〜VI8のいずれかが
選択され、選択された電圧ベクトルを発生するためのオ
ンオフモードMl〜M27に従って各トランシタに制御
信号が送出されることになる。
Slは、ステップSlで選択された電圧ベクトルNo、
が3n+1 (但し、n=O〜5)であるか否かを判別
するステップである。即ち、第2表から判る通り、例え
ばVlのように、同一の電圧ベクトルに対して一対2種
類のオンオフモードが存在するものか否かを判別するも
のである。これらのNo、のものに該当しなければ(N
のフロー)選択の余地がないのでそのまま処理を終了す
る。
該当する場合(Yのフロー)はステップS3に移り、こ
こで、コンデンサ(3)の中点端子0の電位Ecが所定
の下限値(E c”−ΔEc)以下か否か、を判別する
。なお、Ec’  は中点端子0の電位指令値、ΔEc
は許容電圧幅を示す。
このステップS3で下限値以下となると(Yのフロー)
充電要求、即ちコンデンサ(3)を充電状態にしてその
電位を上昇させる必要がある。ステップS4では同一電
圧ベクトルに対して2種類存在するオンオフモードの内
、出力電位が1相のみ零となるモードを選択する0例え
ば、電圧ベクトルがVIOの場合を想定すると第2表か
らオンオフモードM17がこれに該当する。そこで、先
ずオンオフモードM17を選択して、その出力電位が零
の相、即ちU相の電流Iuが負か否かを判別する。ここ
で、電流の向きは負荷へ流出する向きを正とする。
従って、ステップS5は電流がコンデンサB)に流入す
る方向か否が、即ち、上記した充電要求が満たされるか
否かを判別する訳である。従って、この判別が負となれ
ば(Yのフロー)そのまま当該モードを選択して(ステ
ップS6)処理を終了する。
ステップS3に戻り、中点端子Oの電位Ecがその下限
値以下ではないと判別されると(Nのフロー)、次にこ
の電位Ecが所定の上限値(E c”+ΔEc)以上か
否かを判別する(ステップS7)。
ここで、上限値以上となれば(Yのフロー)コンデンサ
(3)は放電要求状態となり、ステップS4と同様のモ
ード選択を行い(ステップS8)、今度は放電要求が満
足されるか否か、即ち、当該相電流がコンデンサ(3)
から流出する正の向きか否かを判別する(ステップS9
)、正であればステップS5の場合と同様に当該選択済
の方のモードを選択して(ステップS6)処理を終了す
る。
次にステップS5またはS9で否、即ちNのフローとな
った場合には、2種類存在するオンオフモードの内、も
う一方のモードを選択する(ステップ5IO)。
次にこのステップSIOの処理によって充電または放電
の要求が満足される理由について説明する。
第2表から判るように、もう一方のモードでは、ステッ
プS4またはS8で問題にした相を除く他の2相の出力
電位が零となる。即ち、この後者の2相の出力端子がコ
ンデンサ(3)の中点端子○と直接接続される状態にな
る。
ところで、負荷への各相電流を Iu、  Iv、  
Iwとすると I u+ I v十I w= 0 が成立する。
従って、前述した電圧ベクトルVIOの場合の例を踏襲
して説明すると、ステップS4で選択されたオンオフモ
ードM17の相電流1uがステップS5で否3、即ち正
と判別されると、上式から誘導される次式 %式% からもう一方のオンオフモードM16ではコンデンサ(
3)の電流(I v十I w>は負、従って電流がコン
デンサβ)へ流入することになり充電要求が満足される
訳である。
次に、ステップS7に戻り、ここで電位Ecが上限値以
上でないと判別されると(Nのフロー)、結局、中点端
子0の電位は許容範囲内にあることになり、電圧変動と
いう点からはいずれのモードを選択してもよいことにな
る。従って、制御の安定性を優先し、前回のオンオフモ
ードからの変化がより小さくなる方のモードを選択する
ことにする(ステップ5ll)。
以上のように、この実施例では、複雑な電流ベクトルの
演算を行うことなく、電流の正負を判別するという簡便
な処理により適正なオンオフモードの選択が可能となる
ので、装置が簡便となり動作もより確実で安定したもの
となる。
なお、上記実施例では中点端子0の電位Ecの変動幅の
上限値および下限値を、電位指令値Ec1に許容電圧幅
ΔEcを増減する形で設定したが、これら限度値は必要
に応じて自由に設定することができる。
〔発明の効果〕
この発明は以上のように構成されているので、簡便な演
算処理でコンデンサ中点端子の電圧変動を抑制する制御
が可能となり装置が簡便で動作も確実で安定したものと
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による3相3値レベルイン
バータの動作を説明するフローチャート、第2図は従来
の3相3値レベルインバータの構成を示す回路図である
。 図において、(1)は直流電圧源、(3)はコンデンサ
、(4a)等はスイッチング素子としてのトランジスタ
、Oはコンデンサの中点端子である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 直流電圧源と、両端の2端子が上記直流電圧源に接続さ
    れ中点の1端子を有するコンデンサと、このコンデンサ
    の上記3端子と出力3端子との間に接続され所定のオン
    オフモードで制御される複数のスイッチング素子とを備
    え、上記スイッチング素子のオンオフモードを順次切換
    え、上記コンデンサの3端子の電位の組合わせで定まる
    瞬時空間電圧ベクトルを制御することにより上記出力3
    端子から所望の3相出力を負荷へ供給する3相3値レベ
    ルインバータにおいて、 上記瞬時空間電圧ベクトルが同一となる一対のオンオフ
    モードが存在する場合の上記オンオフモードの選択に関
    し、上記出力3端子のうち上記コンデンサの中点端子と
    同一電位となる相の出力端子の電流が上記負荷へ流出す
    る正の向きかこれと逆の負の向きかを判別し、上記コン
    デンサの中点端子の電位が所定の上限値以上となった場
    合上記判別の結果がそれぞれ正のときは当該オンオフモ
    ードを負のときは上記一対のもののうち他のオンオフモ
    ードを選択し、上記コンデンサの中点端子の電位が所定
    の下限値以下となった場合上記判別の結果がそれぞれ負
    のときは当該オンオフモードを正のときは上記一対のも
    ののうち他のオンオフモードを選択するように制御する
    ことを特徴とする3相3値レベルインバータ。
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