JPH08228488A - 高周波リンクｄｃ／ａｃコンバータのデッドタイム補正法 - Google Patents
高周波リンクｄｃ／ａｃコンバータのデッドタイム補正法Info
- Publication number
- JPH08228488A JPH08228488A JP7056557A JP5655795A JPH08228488A JP H08228488 A JPH08228488 A JP H08228488A JP 7056557 A JP7056557 A JP 7056557A JP 5655795 A JP5655795 A JP 5655795A JP H08228488 A JPH08228488 A JP H08228488A
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- Japan
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- switching
- switching elements
- dead time
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 出力電圧波形の歪みを抑制する。
【構成】 インバータ部３，高周波トランス４，サイク
ロコンバータ部５，交流フィルタ６より成る高周波リン
クＤＣ／ＡＣコンバータにおいて、インバータ部３を構
成するスイッチング素子１３と１４のオン・オフ制御を
デッドタイム分だけ早めて制御するようにして、出力電
圧の歪みを抑制する。
ロコンバータ部５，交流フィルタ６より成る高周波リン
クＤＣ／ＡＣコンバータにおいて、インバータ部３を構
成するスイッチング素子１３と１４のオン・オフ制御を
デッドタイム分だけ早めて制御するようにして、出力電
圧の歪みを抑制する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、モータドライブ，Ｕ
ＰＳ（Uninterruptible Power Supply）等に用いられる
サイクロコンバータによる高周波リンクＤＣ／ＡＣコン
バータの制御方法に関するものである。
ＰＳ（Uninterruptible Power Supply）等に用いられる
サイクロコンバータによる高周波リンクＤＣ／ＡＣコン
バータの制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】サイクロコンバータによる高周波リンク
ＤＣ／ＡＣコンバータの回路構成は図８に示すブロック
図の通りである。図８において、直流電源１からの直流
は並列コンデンサ２を介して４つのスイッチング素子１
１と１２および１３と１４を単相ブリッジ接続して構成
したインバータ部３に入力し、高周波電力に変換され
る。インバータ部３の出力する高周波電力は高周波トラ
ンス４に入力して変圧され、サイクロコンバータ部５に
入力する。両方向スイッチング素子２１と２２，２３と
２４，２５と２６を３相ブリッジ接続して構成したサイ
クロコンバータ部５は、高周波トランス４を介して入力
した高周波電力を商用周波電力に変換し、リアクタとコ
ンデンサより成る交流フィルタ６を介して商用周波数の
交流電力を出力する。
ＤＣ／ＡＣコンバータの回路構成は図８に示すブロック
図の通りである。図８において、直流電源１からの直流
は並列コンデンサ２を介して４つのスイッチング素子１
１と１２および１３と１４を単相ブリッジ接続して構成
したインバータ部３に入力し、高周波電力に変換され
る。インバータ部３の出力する高周波電力は高周波トラ
ンス４に入力して変圧され、サイクロコンバータ部５に
入力する。両方向スイッチング素子２１と２２，２３と
２４，２５と２６を３相ブリッジ接続して構成したサイ
クロコンバータ部５は、高周波トランス４を介して入力
した高周波電力を商用周波電力に変換し、リアクタとコ
ンデンサより成る交流フィルタ６を介して商用周波数の
交流電力を出力する。
【０００３】サイクロコンバータによる高周波リンクＤ
Ｃ／ＡＣコンバータは小形化が容易であるという特徴を
有している反面、電力変換段数が多いために低効率であ
るという欠点を持っている。このため、インバータ部３
の動作はサイクロコンバータ部５のスイッチング損失の
低減を図るために３レベルで動作させ、高周波トランス
４の２次電圧が零のときにサイクロコンバータ部５の転
流を行う方法が用いられている。即ち、インバータ部３
およびサイクロコンバータ部５を構成するそれぞれのス
イッチング素子の動作シーケンスは、スイッチング回数
の低減を目的とした瞬時空間ベクトル制御の考え方を応
用したものであり、出力電圧と出力電流との出力波形に
基づいて１８の動作モードに分割され、図４に示す通り
である。上述した動作モードのうち、動作モード１と２
の場合における動作シーケンスを例にとると、その動作
シーケンスは図３に示す通りであり、この動作モードに
おけるサイクロコンバータ部５から出力する相電圧はｅ
w ＞ｅu ＞０，ｅv ＜０である。出力すべき相電圧の大
小関係により、最大の相電圧ｅw および最小の相電圧ｅ
vをのこぎり波キャリアと比較することによって決まる
ゲート信号に基づいて、インバータ部３のスイッチング
・シーケンスが与えられる。即ち、スイッチング素子１
１と１２、およびスイッチング素子１３と１４は、それ
ぞれ異なったスイッチングシーケンスにより交互にオン
・オフ制御される。また、それぞれの相に相当するサイ
クロコンバータ部５のアームＶ相とＷ相は前記キャリア
と同期してスイッチングを行い、残りのアームＵ相はキ
ャリアと比較された結果のままにスイッチングを行う。
サイクロコンバータ部５の両方向スイッチング素子２
１，２３，２５における上段のスイッチング素子Ｓu ，
Ｓv ，Ｓw のスイッチング・シーケンスは図３に示す通
りであり、それぞれの線間電圧ｅuv，ｅvw，ｅwvは３レ
ベルの電圧となることが判る。このとき、コンバータ部
３とサイクロコンバータ部５の動作状態は８通りに分け
られ、各状態における等価回路図は図５と図６に示す通
りである。
Ｃ／ＡＣコンバータは小形化が容易であるという特徴を
有している反面、電力変換段数が多いために低効率であ
るという欠点を持っている。このため、インバータ部３
の動作はサイクロコンバータ部５のスイッチング損失の
低減を図るために３レベルで動作させ、高周波トランス
４の２次電圧が零のときにサイクロコンバータ部５の転
流を行う方法が用いられている。即ち、インバータ部３
およびサイクロコンバータ部５を構成するそれぞれのス
イッチング素子の動作シーケンスは、スイッチング回数
の低減を目的とした瞬時空間ベクトル制御の考え方を応
用したものであり、出力電圧と出力電流との出力波形に
基づいて１８の動作モードに分割され、図４に示す通り
である。上述した動作モードのうち、動作モード１と２
の場合における動作シーケンスを例にとると、その動作
シーケンスは図３に示す通りであり、この動作モードに
おけるサイクロコンバータ部５から出力する相電圧はｅ
w ＞ｅu ＞０，ｅv ＜０である。出力すべき相電圧の大
小関係により、最大の相電圧ｅw および最小の相電圧ｅ
vをのこぎり波キャリアと比較することによって決まる
ゲート信号に基づいて、インバータ部３のスイッチング
・シーケンスが与えられる。即ち、スイッチング素子１
１と１２、およびスイッチング素子１３と１４は、それ
ぞれ異なったスイッチングシーケンスにより交互にオン
・オフ制御される。また、それぞれの相に相当するサイ
クロコンバータ部５のアームＶ相とＷ相は前記キャリア
と同期してスイッチングを行い、残りのアームＵ相はキ
ャリアと比較された結果のままにスイッチングを行う。
サイクロコンバータ部５の両方向スイッチング素子２
１，２３，２５における上段のスイッチング素子Ｓu ，
Ｓv ，Ｓw のスイッチング・シーケンスは図３に示す通
りであり、それぞれの線間電圧ｅuv，ｅvw，ｅwvは３レ
ベルの電圧となることが判る。このとき、コンバータ部
３とサイクロコンバータ部５の動作状態は８通りに分け
られ、各状態における等価回路図は図５と図６に示す通
りである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図２に示すように、イ
ンバータ部３の各アームにおけるスイッチング素子１１
と１２および１３と１４は異なるスイッチング・シーケ
ンスにより交互にオン・オフ制御される。即ち、スイッ
チング素子１１と１２におけるオン・オフの切換動作は
動作状態３と４および７と８において行なわれ、スイッ
チング素子１３と１４の場合には動作状態１と２および
５と６において行なわれている。図５と図６から明らか
なように、動作状態１におけるインバータ部３の閉ルー
プにはスイッチング素子１３の並列ダイオードを含んで
いるので、動作状態２への切換えにはタイムラグが生ず
る。一方、動作状態３におけるインバータ部３の閉ルー
プはスイッチング素子１１と１４のオンによるものであ
るから動作状態４への切換えにはタイムラグは生じな
い。同様にして動作状態７から８への切換えにはタイム
ラグは発生せず、動作状態５と６の切換えにはタイムラ
グが生ずる。この結果、高周波トランス４の出力電圧ｅ
T はデッドタイムＴd だけ欠けた電圧となり、図２に示
す通りである。このために、出力電圧波形は図７（ａ）
に示すように波形歪みが生じる。
ンバータ部３の各アームにおけるスイッチング素子１１
と１２および１３と１４は異なるスイッチング・シーケ
ンスにより交互にオン・オフ制御される。即ち、スイッ
チング素子１１と１２におけるオン・オフの切換動作は
動作状態３と４および７と８において行なわれ、スイッ
チング素子１３と１４の場合には動作状態１と２および
５と６において行なわれている。図５と図６から明らか
なように、動作状態１におけるインバータ部３の閉ルー
プにはスイッチング素子１３の並列ダイオードを含んで
いるので、動作状態２への切換えにはタイムラグが生ず
る。一方、動作状態３におけるインバータ部３の閉ルー
プはスイッチング素子１１と１４のオンによるものであ
るから動作状態４への切換えにはタイムラグは生じな
い。同様にして動作状態７から８への切換えにはタイム
ラグは発生せず、動作状態５と６の切換えにはタイムラ
グが生ずる。この結果、高周波トランス４の出力電圧ｅ
T はデッドタイムＴd だけ欠けた電圧となり、図２に示
す通りである。このために、出力電圧波形は図７（ａ）
に示すように波形歪みが生じる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明による高周波リ
ンクＤＣ／ＡＣコンバータのデッドタイム補正法は、上
述した従来技術によるゲート信号生成方法の欠点を解消
するためになされたものであって、インバータ部３を構
成するスイッチング素子１３と１４のスイッチング動作
のタイミングを、デッドタイムＴd だけそれぞれ早める
ようにしたものである。
ンクＤＣ／ＡＣコンバータのデッドタイム補正法は、上
述した従来技術によるゲート信号生成方法の欠点を解消
するためになされたものであって、インバータ部３を構
成するスイッチング素子１３と１４のスイッチング動作
のタイミングを、デッドタイムＴd だけそれぞれ早める
ようにしたものである。
【０００６】
【作用】図１に示すように、スイッチング素子１３と１
４のオン・オフ動作の切換えをデッドタイムＴd だけ早
くすると、高周波トランス４の出力電圧ｅT の波形は図
１に示すようになり、出力電圧波形は図７（ｂ）に示す
ように歪みが低減された波形となる。
４のオン・オフ動作の切換えをデッドタイムＴd だけ早
くすると、高周波トランス４の出力電圧ｅT の波形は図
１に示すようになり、出力電圧波形は図７（ｂ）に示す
ように歪みが低減された波形となる。
【０００７】
【実施例】以下、この発明による高周波リンクＤＣ／Ａ
Ｃコンバータのデッドタイム補正法の実施例を図面を参
照しながら説明する。図８はサイクロコンバータによる
高周波リンクＤＣ／ＡＣコンバータの回路構成を示すブ
ロック図であり、インバータ部３，高周波トランス４，
サイクロコンバータ部５，交流フィルタ６によって構成
されており、従来技術のものと同一であるので説明は省
略する。
Ｃコンバータのデッドタイム補正法の実施例を図面を参
照しながら説明する。図８はサイクロコンバータによる
高周波リンクＤＣ／ＡＣコンバータの回路構成を示すブ
ロック図であり、インバータ部３，高周波トランス４，
サイクロコンバータ部５，交流フィルタ６によって構成
されており、従来技術のものと同一であるので説明は省
略する。
【０００８】次に、インバータ部３およびサイクロコン
バータ部５を構成するスイッチング素子の動作シーケン
スについて説明する。図３において、サイクロコンバー
タ部の出力電圧ｅu ，ｅv ，ｅw および出力電流ｉu ，
ｉv ，ｉw によって決まる１８の動作モードのうち、動
作モード１と２の場合を例にとると、ｅw ＞ｅu ＞０お
よびｅv ＞０であり、ｉw ＞０かつｉv＜０である。の
こぎり波キャリアと出力電圧の最大値ｅw および最小値
ｅv とを比較して、インバータ部３のスイッチング素子
１１と１２および１３と１４のゲート信号を生成し、ス
イッチングを行うと図３に示すスイッチング・シーケン
スが得られる。
バータ部５を構成するスイッチング素子の動作シーケン
スについて説明する。図３において、サイクロコンバー
タ部の出力電圧ｅu ，ｅv ，ｅw および出力電流ｉu ，
ｉv ，ｉw によって決まる１８の動作モードのうち、動
作モード１と２の場合を例にとると、ｅw ＞ｅu ＞０お
よびｅv ＞０であり、ｉw ＞０かつｉv＜０である。の
こぎり波キャリアと出力電圧の最大値ｅw および最小値
ｅv とを比較して、インバータ部３のスイッチング素子
１１と１２および１３と１４のゲート信号を生成し、ス
イッチングを行うと図３に示すスイッチング・シーケン
スが得られる。
【０００９】動作状態２においてスイッチング素子１１
と１４を含む閉ループが形成されることによって高周波
トランス４の出力電圧ｅT が生成され、動作状態３の期
間継続される。また、動作状態６においてスイッチング
素子１２と１３を含む閉ループが形成されることによっ
て高周波トランス４の出力電圧は−ｅT となり、動作状
態７の期間継続される。また、サイクロコンバータ部５
を構成する両方向スイッチング素子２１，２３，２５に
おける上段のスイッチング素子Ｓu ，Ｓv ，Ｓw のスイ
ッチング・シーケンスは図３に示す通りであり、Ｖ相と
Ｗ相の２つの相アームはゼロ電圧スイッチング（ＺＶ
Ｓ）となる。よってスイッチング損失を生じるのはＵ相
のアームだけであるから、スイッチング損失は低減され
ることになる。
と１４を含む閉ループが形成されることによって高周波
トランス４の出力電圧ｅT が生成され、動作状態３の期
間継続される。また、動作状態６においてスイッチング
素子１２と１３を含む閉ループが形成されることによっ
て高周波トランス４の出力電圧は−ｅT となり、動作状
態７の期間継続される。また、サイクロコンバータ部５
を構成する両方向スイッチング素子２１，２３，２５に
おける上段のスイッチング素子Ｓu ，Ｓv ，Ｓw のスイ
ッチング・シーケンスは図３に示す通りであり、Ｖ相と
Ｗ相の２つの相アームはゼロ電圧スイッチング（ＺＶ
Ｓ）となる。よってスイッチング損失を生じるのはＵ相
のアームだけであるから、スイッチング損失は低減され
ることになる。
【００１０】図２はインバータ部３におけるスイッチン
グ素子１１と１２および１３と１４に対するゲート信号
のシーケンスおよび各スイッチング素子に印加する電圧
を示しており、スイッチング素子１３と１４に対する印
加電圧は図５と図６に示す等価回路図によって説明した
ように、デッドタイムＴd だけ遅れている。このため高
周波トランス４の出力電圧ｅT もデッドタイムＴd だけ
欠けている波形となる。この波形改善を行うためにはス
イッチング素子１３と１４のスイッチング動作をそれぞ
れデッドタイムＴd だけ早めてやるとよく、高周波トラ
ンス４の出力電圧ｅT は図１に示すように補正される。
この結果、出力電圧波形は図７（ａ）に示すように低次
高調波が低減された波形となる。
グ素子１１と１２および１３と１４に対するゲート信号
のシーケンスおよび各スイッチング素子に印加する電圧
を示しており、スイッチング素子１３と１４に対する印
加電圧は図５と図６に示す等価回路図によって説明した
ように、デッドタイムＴd だけ遅れている。このため高
周波トランス４の出力電圧ｅT もデッドタイムＴd だけ
欠けている波形となる。この波形改善を行うためにはス
イッチング素子１３と１４のスイッチング動作をそれぞ
れデッドタイムＴd だけ早めてやるとよく、高周波トラ
ンス４の出力電圧ｅT は図１に示すように補正される。
この結果、出力電圧波形は図７（ａ）に示すように低次
高調波が低減された波形となる。
【００１１】インバータ部３を構成するスイッチング素
子１１と１２および１３と１４をオン・オフ制御するゲ
ート信号の生成方法は、ディスクリートなＩＣ等によっ
てゲート信号生成回路を形成してもよく、また、制御系
を構成するＣＰＵにゲート信号生成プログラムを記憶さ
せるようにしてもよく、公知技術を用いて容易に実現で
きるので説明は省略する。
子１１と１２および１３と１４をオン・オフ制御するゲ
ート信号の生成方法は、ディスクリートなＩＣ等によっ
てゲート信号生成回路を形成してもよく、また、制御系
を構成するＣＰＵにゲート信号生成プログラムを記憶さ
せるようにしてもよく、公知技術を用いて容易に実現で
きるので説明は省略する。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による高
周波リンクＤＣ／ＡＣコンバータのデッドタイム補正法
は、インバータ部を構成するスイッチング素子のうちス
イッチング素子１３と１４のスイッチング動作のタイミ
ングをデッドタイムに相当する期間だけ早めるようにし
たものである。このデッドタイム補正法によって高周波
トランスの出力電圧波形の歪みを抑制することができ
る。
周波リンクＤＣ／ＡＣコンバータのデッドタイム補正法
は、インバータ部を構成するスイッチング素子のうちス
イッチング素子１３と１４のスイッチング動作のタイミ
ングをデッドタイムに相当する期間だけ早めるようにし
たものである。このデッドタイム補正法によって高周波
トランスの出力電圧波形の歪みを抑制することができ
る。
【図１】この発明に基づくインバータ部のスイッチング
・シーケンス。
・シーケンス。
【図２】従来のインバータ部のスイッチング・シーケン
ス。
ス。
【図３】従来のインバータ部とコンバータ部のスイッチ
ング・シーケンス。
ング・シーケンス。
【図４】サイクロコンバータ部の動作モード。
【図５】等価回路図。
【図６】等価回路図。
【図７】出力電圧の波形図。
【図８】高周波リンクＤＣ／ＡＣコンバータのブロック
図。
図。
１ 直流電源 ２ コンデンサ ３ インバータ部 ４ 高周波トランス ５ サイクロコンバータ部 ６ 交流フィルタ １１，１２，１３，１４ スイッチング素子 ２１，２２，２３，２４，２５，２６ 両方向スイッチ
ング素子
ング素子
Claims (1)
- 【請求項１】 直流電力を入力して高周波電力に変換す
る単相ブリッジ接続したスイッチング素子より成るイン
バータ部と、前記インバータ部から入力した高周波電力
を変圧してサイクロコンバータ部へ出力する高周波トラ
ンスと、前記高周波トランスを介して入力した高周波電
力を商用周波電力に変換する両方向スイッチング素子を
３相ブリッジ接続したサイクロコンバータ部と、前記サ
イクロコンバータ部の出力回路に設けたリアクタとコン
デンサより成る交流フィルタとによって構成した高周波
リンクＤＣ／ＡＣコンバータにおいて、 前記インバータ部を構成するスイッチング素子（１１）
と（１２）を交互にオン・オフ制御すると共に、前記ス
イッチング素子群と位相をずらしてスイッチングを行う
スイッチング素子（１３）と（１４）を交互にオン・オ
フ制御して高周波電力を生成するスイッチング・シーケ
ンスにおいて、前記スイッチング素子（１３）と（１
４）のスイッチング動作をデッドタイムに相当する期間
だけタイミングを早めるように制御することを特徴とす
る高周波リンクＤＣ／ＡＣコンバータのデッドタイム補
正法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056557A JPH08228488A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 高周波リンクｄｃ／ａｃコンバータのデッドタイム補正法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056557A JPH08228488A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 高周波リンクｄｃ／ａｃコンバータのデッドタイム補正法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08228488A true JPH08228488A (ja) | 1996-09-03 |
Family
ID=13030425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7056557A Pending JPH08228488A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 高周波リンクｄｃ／ａｃコンバータのデッドタイム補正法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08228488A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT501424A1 (de) * | 2003-10-31 | 2006-08-15 | Fronius Int Gmbh | Verfahren für einen wechselrichter und wechselrichter, insbesondere solarwechselrichter |
| WO2007123118A1 (ja) * | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Daikin Industries, Ltd. | 電力変換装置および電力変換装置の制御方法 |
| JP2012010514A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Nichicon Corp | 電源装置 |
| JP2016067123A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | 株式会社豊田中央研究所 | 電力変換装置 |
| US10924024B2 (en) | 2016-09-02 | 2021-02-16 | Panasonic Intellectual Property Management Co, Ltd. | Regenerative power conversion system with inverter and converter |
-
1995
- 1995-02-21 JP JP7056557A patent/JPH08228488A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT501424A1 (de) * | 2003-10-31 | 2006-08-15 | Fronius Int Gmbh | Verfahren für einen wechselrichter und wechselrichter, insbesondere solarwechselrichter |
| AT501424B1 (de) * | 2003-10-31 | 2008-08-15 | Fronius Int Gmbh | Verfahren für einen wechselrichter und wechselrichter, insbesondere solarwechselrichter |
| US7733679B2 (en) | 2003-10-31 | 2010-06-08 | Fronius International Gmbh | Method for setting switching times, in particular idle times, of an inverter based on detected power, and inverter |
| WO2007123118A1 (ja) * | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Daikin Industries, Ltd. | 電力変換装置および電力変換装置の制御方法 |
| AU2007241931B2 (en) * | 2006-04-20 | 2010-08-12 | Daikin Industries, Ltd. | Power converter apparatus and power converter apparatus control method |
| US7944717B2 (en) | 2006-04-20 | 2011-05-17 | Daikin Industries, Ltd. | Power converter apparatus and power converter apparatus control method |
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| US10924024B2 (en) | 2016-09-02 | 2021-02-16 | Panasonic Intellectual Property Management Co, Ltd. | Regenerative power conversion system with inverter and converter |
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