JPH10257780A - 多レベルインバータの制御方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 直流電源の利用率を高めて出力可能な電圧範
囲を向上することができる多レベルインバータの制御方
法とその装置を提供する。 【解決手段】 直流電力を３相交流電力に変換する多レ
ベルインバータにおいて、３相交流における各相の瞬間
値を指定する電圧指令の内の最大値と最小値の和が０Ｖ
もしくは零電圧指令値（直流電圧の１／２に相当する指
令値）と等しくなるよう各相の電圧指令にオフセットを
加算するようにした。この場合、位相情報が得られると
きは、３相交流における各相の瞬間値を指定する各電圧
指令の１／２の振幅で、同一周期の交流信号の位相角の
−３０度（３３０度）乃至３０度及び１５０度乃至２１
０度の成分を３相分加算した値を各相の真の電圧指令と
して加算すれば良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は３レベルインバー
タ等の直流を３以上のレベルの電位を有する交流相電圧
に変換する電流変換器である多レベルインバータの制御
方法とその制御装置に係り、特に、直流電源電圧を最大
限に利用し、かつ中性点電位の変動抑圧が可能な多レベ
ルインバータの制御方法とその方法を実施する制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、自己消弧可能な特性を有するスイ
ッチング素子の実用化等から、高調波歪みの少ない高圧
大容量の交流出力が容易に得られるインバータとして、
多レベルインバータが使用されるようになってきた。多
レベルインバータは、供給される直流電圧を分圧する直
列接続された複数のコンデンサを備え、このコンデンサ
同士の接続点を所定の電位、例えば、３レベルインバー
タの場合は中性点電位になるように構成し、３以上の電
位を有する交流相電圧に変換する電力変換機能を備えて
いる。多レベルの中で最近注目されるようになってきた
３レベルインバータのＰＷＭ（パルス巾変調）方式の出
力スイッチング回路の基本的構成は、一般的に図１０に
示すように構成されている。

【０００３】図１０において、ＤＡは３相交流の電源
線、４０は整流回路である。整流回路４０で整流された
交流は、プラス電源線ＤＰとマイナス電源線ＤＮに供給
される。プラス電源線ＤＰとマイナス電源線ＤＮの間に
は、直列接続する２個のコンデンサ１５と１６が接続さ
れる。プラス電源線ＤＰとマイナス電源線ＤＮの間に
は、さらに、３相交流出力のＵ相、Ｖ相、Ｗ相として、
各相の回路に自己消弧可能な特性を有する、例えばＩＧ
ＢＴ、ＧＴＯ等のスイッチング素子が夫々４個直列接続
されている。即ち、各相のスイッチング素子としては、
Ｕ相には２５Ｕ、２６Ｕ、３６Ｕ、３５Ｕ、Ｖ相には２
５Ｖ、２６Ｖ、３６Ｖ、３５Ｖ、Ｗ相には２５Ｗ、２６
Ｗ、３６Ｗ、３５Ｗが並列に接続されている。

【０００４】また、コンデンサ１５と１６の接続点と、
Ｕ相のスイッチング素子２５Ｕと２６Ｕの接続点との間
にはダイオード２７Ｕが、スイッチング素子３６Ｕと３
５Ｕの接続点との間にはダイオード３７Ｕが、コンデン
サ１５と１６の接続点と、Ｖ相のスイッチング素子２５
Ｖと２６Ｖの接続点との間にはダイオード２７Ｖが、ス
イッチング素子３６Ｖと３５Ｖの接続点との間にはダイ
オード３７Ｖが、コンデンサ１５と１６の接続点と、Ｗ
相のスイッチング素子２５Ｗと２６Ｗの接続点との間に
はダイオード２７Ｗが、スイッチング素子３６Ｗと３５
Ｗの接続点との間にはダイオード３７Ｗが、夫々接続さ
れている。Ｕ相のスイッチング素子２６Ｕと３６Ｕの接
続点、Ｖ相のスイッチング素子２６Ｖと３６Ｖの接続
点、Ｗ相のスイッチング素子２６Ｗと３６Ｗの接続点に
対して夫々交流負荷装置４１、例えば誘導電動機が接続
されている。

【０００５】上図の回路において、図示しない制御装置
から、所定の周波数で交流負荷装置４１に対応した周波
数と電圧を出力するために、上記の各スイッチング素子
にスイッチングパルスを出力している。従って、例え
ば、Ｕ相から交流負荷装置４１に電力を供給するタイミ
ングにおいては、スイッチング素子２６Ｕはその期間中
オンされ、スイッチング素子２５Ｕは制御装置から出力
されるスイッチングパルスがハイの間オンされる。従っ
て、スイッチング素子２５Ｕがオンされると、交流負荷
装置４１のＵ相回路には、プラス電源線ＤＰからプラス
電圧が供給され、スイッチング素子２５Ｕがオフされる
と、スイッチング素子２６Ｕのオン状態が継続している
ので、ダイオード２７Ｕを経由してプラス電源線ＤＰと
マイナス電源線ＤＮの間に接続されたコンデンサ１５と
１６の接続点である中性点電位が交流負荷装置４１のＵ
相回路に接続される。

【０００６】交流負荷装置４１からＵ相に電流が流出す
るタイミングにおいては、スイッチング素子３６Ｕはそ
の期間中オンされ、スイッチング素子３５Ｕは制御装置
から出力されるスイッチングパルスがハイの間オンされ
る。従って、スイッチング素子３５Ｕがオンされると、
交流負荷装置４１のＵ相回路からはマイナス源線ＤＮに
電流が流れ、スイッチング素子３５Ｕがオフされると、
スイッチング素子３６Ｕのオン状態が継続しているの
で、ダイオード３７Ｕを経由してコンデンサ１５と１６
の接続点である中性点電位が交流負荷装置４１のＵ相回
路に接続される。Ｖ相、Ｗ相も上記と同様に動作し、交
流負荷装置には所定の３相交流電力が供給される。

【０００７】ところで、上述した３レベルインバータの
スイッチング回路であると、コンデンサ１５と１６の接
続点である中性点電位は、スイッチングの状況に対応す
る中性点から各コンデンサを流れる電流変化の影響で、
絶対的な中性点電位にならないで変動する。そのため
に、スイッチング素子の両端には、基準値以上の電圧が
印加されることになり、時にはスイッチング素子を過電
圧によって破壊させる危険性がある。また、電圧がアン
バランスになるので、所望される正常な出力電圧が得ら
れなくなる恐れもある。中性点電位の変動を防止するに
は、上記のコンデンサ１５、１６の容量を大きくすれば
良いが、コンデンサを大きくすると、コストと配置スペ
ースを大きくするので実用上の制限がある。そのため
に、種々の中性点電位変動を抑制する技術が提案されて
いる。例えば、制御装置（図示せず）から出力するスイ
ッチングパルスを、正常な正弦波ではなく、３次高調波
や偶数次調波を加算した変調波で制御するようにしてい
る。

【０００８】また、特開平５−２２７７９６号公報、特
開平７−７９５７４号公報に開示された技術がある。特
開平５−２２７７９６号公報に開示のものは、中性点電
圧の変動の中でも特に大きな３次調波成分のみを抑制
し、抑制用の３次調波成分の基本波に対する振幅の比及
び位相をインバータ周波数に拘らず一定値とし、この３
次調波成分を基本波の指令に与えるように構成してい
る。また、特開平７−７９５７４号公報に開示のもの
は、インバータの各相出力電圧指令にインバータ基本周
波数の偶数次調波（例えば、６次調波や２次調波）を加
算するためのテーブル、乗算器、加算器等の手段と、直
流電源回路の中性点の電位変動を直流入力コンデンサの
電圧偏差により検出し、その大きさに基づいて、出力電
圧指令に加算するべき偶数次調波の大きさを決定する加
算器、調節器、乗算器等の手段を備えるようにしてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した例
えば、制御装置から出力するスイッチングパルスを、３
相高調波や偶数次調波を加算した変調波で制御すると、
電圧変動を抑制するために出力電圧の変化を利用するた
め、例えば、図１１、図１２に示す従来の補正方法によ
る補正波形例のように、プラスとマイナスの最大電圧は
供給される直流電圧で頭打ちになるので、出力可能な電
圧範囲が狭くなるという問題がある。図１１、図１２は
いずれも、横軸はＵ相の一周期に対応し、縦軸には、ゼ
ロボルト点を０にして、プラス電源線ＤＰの電圧を＋１
に、マイナス電源線ＤＮの電圧を−１で示している。図
１１において、ＡＸは各相の所定の６０度区間をオンに
固定する補正信号、ＡＵ、ＡＶ、ＡＷは夫々Ｕ相、Ｖ
相、Ｗ相の補正されたＰＷＭ処理前の出力操作信号を示
しており、図１２において、ＢＸは３倍の周波数で中性
点の電位変動を与える補正信号、ＢＵ、ＢＶ、ＢＷは夫
々Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の補正されたＰＷＭ処理前の出力操
作信号を示している。

【００１０】特開平５−２２７７９６号公報に開示され
た装置及び特開平７−７９５７４号公報に開示された回
路によると、いずれも、中性点電位の変動を抑制するた
めに、出力電圧全体を平行移動するようにゼロ相をふら
せるようにしている。しかしながら、出力電圧をプラ
ス、マイナス方向にふると、ふられた側の最大電圧は印
加直流電圧で制限される。従って、必要な交流ピーク電
圧を出力しようとすると、印加直流電圧を高くする必要
があり、直流電圧の利用率が低下することになる。

【００１１】ところで、中性点の電位変動をゼロにする
ことができたとして、コンデンサを限りなく小さくして
スペースの利用効率を高めようとしても、コンデンサの
許容リップル電流の制限から無理である。また、高調波
を補正信号に利用する場合の制御情報としては基本波に
対する位相信号が必要である。上記の説明では３レベル
インバータについて説明したが、４レベルインバータ等
の多レベルインバータにおいても、当然同様の問題点が
存在する。本発明は従来のものの上記課題（問題点）を
解決し、許容されるリップル電流から計算した適正なコ
ンデンサ容量で実用上問題のない範囲に、中性点電位変
動を抑制し、位相情報を必要としない簡易な手段で、直
流電源の利用率を高めて出力可能な電圧範囲を向上する
ことができる多レベルインバータの制御方法とその装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】ところで、本願出願人は
本願と同一の発明者が発明したインバータの制御方法と
その装置に関する発明を特開平９−９６４３号公報に記
載のように、既に特許出願している。この先願明細書に
記載の技術は、設定された所定振幅値の交流電力を制御
出力する２レベルのインバータとしての技術であった。
しかし、この先願の技術を３レベルインバータを含む多
レベルインバータに拡張適用すれば、多レベルインバー
タにおける上記従来技術の課題が解決できることに着目
し、本発明を完成したものである。即ち、本発明に基づ
く多レベルインバータの制御方法においては、３相交流
における各相の瞬間値を指定する電圧指令の内の最大値
と最小値の和が０Ｖもしくは零電圧指令値（直流電圧の
１／２に相当する指令値）と等しくなるように各相の電
圧指令にオフセットを加算するようにした。この場合、
位相情報が得られるときは、上述の方法を３相の各電圧
指令の１／２の振幅で同一周期の交流信号の位相角の−
３０度（３３０度）乃至３０度及び１５０度乃至２１０
度の成分を３相分加算した値を各相の電圧指令に加算す
るようにしても良い。

【００１３】また、上述の方法を実施する制御装置は、
３相の各電圧指令の内の最大値を検出する最大値検出機
能と、３相の各電圧指令の内の最小値を検出する最小値
検出機能と、最大値検出機能の出力と最小値検出機能の
出力とを加算する加算機能と、この加算機能の加算結果
を１／２にする割算機能と、この割算機能の出力を前記
の３相の各電圧指令から減算し、又は加算する３組の電
圧指令補正用計算機能とを備え、３組の電圧指令補正用
計算機能の出力を３相夫々の補正された真の電圧指令と
するように構成した。

【００１４】この場合、位相情報が得られるときは、３
相交流の各電圧指令を作成する電圧指令作成機能に対応
し、３相の各電圧指令の１／２の振幅で同一周期の交流
信号の位相角の−３０度（３３０度）乃至３０度及び１
５０度乃至２１０度の成分を連続した信号を作成出力す
る補正信号作成機能と、この補正信号作成機能の出力を
３相の各電圧指令から減算し、又は加算する３組の電圧
指令補正用計算機能とを備えるように構成しても良い。

【００１５】本発明は上述のような方法にし、また制御
装置を構成したので、中性点電位変動を抑制しながら、
直流電源の利用率を１００％まで高めることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明を従来技術の説明で用いた
図１０に示す多レベルインバータの代表的な存在である
３相ＰＷＭ式３レベルインバータに対して適用した第１
及び第２の実施の形態を図１乃至図７を用いて詳細に説
明する。 第１の実施の形態：図１は、本発明を実行するための３
レベルインバータの制御装置の第１の実施の形態の構成
を示すもので、３レベルインバータ（以下インバータと
略称する）を構成するスイッチング素子をオン／オフす
るゲート信号作成機能までを示してスイッチング素子で
構成したインバータ回路自体は省略し、図２にインバー
タ回路部を示している。

【００１７】図１において、１は、このインバータの上
位制御装置等によって指令又は設定されてインバータ出
力の周波数と電圧を指定する各相の電圧指令を作成する
３相の電圧指令作成機能である。電圧指令作成機能１で
作成され出力するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電圧指令は、こ
の３個の電圧指令の内の最大値を検出して出力する最大
値検出機能（以下ＭＡＸ検出機能という）２と、最小値
を検出して出力する最小値検出機能（以下ＭＩＮ検出機
能という）３に入力している。ＭＡＸ検出機能２の検出
値とＭＩＮ検出機能３の検出値とは加算機能４に入力し
て加算される。加算機能４による加算値は、割算機能５
に入力して２で割られる。即ち、加算機能４と割算機能
５によって、各瞬間における３相の電圧指令の内の最大
値と最小値の平均値を算出する。また、電圧指令作成機
能１で作成され出力するＵ相の電圧指令は、第１の電圧
指令補正用計算機能６に入力し、Ｖ相の電圧指令は第２
の電圧指令補正用計算機能７に入力し、Ｗ相の電圧指令
は第３の電圧指令補正用計算機能８に入力している。

【００１８】前述した平均値は本発明に基づく電圧指令
の補正信号であって、第１の電圧指令補正用計算機能
６、第２の電圧指令補正用計算機能７、第３の電圧指令
補正用計算機能８に夫々入力している。第１の電圧指令
補正用計算機能６からはＵ相の補正された真の電圧指令
である出力操作信号ＳＵを出力し、第２の電圧指令補正
用計算機能７からはＶ相の補正された出力操作信号ＳＶ
を出力し、第３の電圧指令補正用計算機能８からはＷ相
の補正された出力操作信号ＳＷを出力している。補正さ
れた各相の出力操作信号は、図２、図３によって後述す
るインバータの主回路を構成するスイッチング回路に入
力する。

【００１９】図２にインバータの主回路を構成するスイ
ッチング回路を示している。図２はＵ、Ｖ、Ｗ相の各回
路は共通なので、代表的に示したものである。従って、
各相の直列接続される４個の第１乃至第４のスイッチン
グ素子を２５、２６、３６、３５で、各相２個のダイオ
ードを２７、３７で、出力操作信号ＳＵ、ＳＶ、ＳＷを
ＳＳで代表して示している。図２において、出力操作信
号ＳＳは第１の比較回路２１のプラス端子と第２の比較
回路３１のマイナス端子に入力している。この第１の比
較回路２１のマイナスス端子と第２の比較回路３１のプ
ラス端子には図示しない基準信号作成機能で、図３に示
すように所定振幅所定周波数の三角波形の各３相に対応
するＰＷＭのための基準信号ＴＰ、ＴＮが作成されて、
夫々入力している。

【００２０】図３において、ＴＰは０レベル以上に変化
する三角波形のプラス側基準信号、ＳＳは出力操作信号
である。従って、第１の比較回路２１からは、出力操作
信号ＳＳがプラス側基準信号ＴＰよりも大きい範囲で、
ローレベルＧＰｎからハイレベルＧＰｐの間変化するプ
ラス側ゲート信号ＧＰが出力している。ＴＮは０レベル
以下に変化する三角波形のマイナス側基準信号であっ
て、マイナス側基準信号ＴＮが入力する第２の比較回路
３１からは、出力操作信号ＳＳが基準信号ＴＮよりも小
さい範囲でローレベルＧＮｎからハイレベルＧＮｐの間
変化するマイナス側ゲート信号ＧＮが出力する。従っ
て、出力操作信号のレベルに比例したディユティ比で、
プラス側ゲート信号ＧＰとマイナス側ゲート信号ＧＮが
変化する。

【００２１】図２において、第１の比較回路２１から出
力するプラス側ゲート信号ＧＰは第１のデッドタイム回
路２２と第１の極性反転回路２３に入力し、第１の極性
反転回路２３の出力は第２のデッドタイム回路２４に入
力している。また、第２の比較回路３１から出力するマ
イナス側ゲート信号ＧＮは第３のデッドタイム回路３２
と第２の極性反転回路３３に入力し、第２の極性反転回
路３３の出力は第４のデッドタイム回路３４に入力して
いる。さらに、第１のデッドタイム回路２２は第１のス
イッチング素子２５の制御用ゲートに接続し、第２のデ
ッドタイム回路２４は第３のスイッチング素子３６の制
御用ゲートに接続し、第３のデッドタイム回路３２は第
４のスイッチング素子３５の制御用ゲートに接続し、第
４のデッドタイム回路３４は第２のスイッチング素子２
６の制御用ゲートに接続している。

【００２２】各デッドタイム回路はスイッチング素子の
ほぼ起動遅れ時間、例えば、スイッチング素子がＩＧＢ
Ｔの場合は１０マイクロ秒前後、夫々の入力パルスを切
り取って各スイッチング素子に対するゲート信号の働き
をマスクし、夫々のスイッチング素子の同時動作を禁止
している。次に、図３も参照して動作を説明する。上記
の各ゲート信号によって、例えば、プラス側ゲート信号
ＧＰが出力している期間においては、マイナス側ゲート
信号ＧＮが出力していないので第２のスイッチング素子
２６はオン状態が継続され、プラス側ゲート信号ＧＰが
ＧＰｐのタイミングにおいては、第１のスイッチング素
子２５がオンし、プラス側ゲート信号ＧＰがＧＰｎのタ
イミングにおいては、第３のスイッチング素子３６がオ
ンする。

【００２３】また、マイナス側ゲート信号ＧＮが出力し
ている期間においては、プラス側ゲート信号ＧＰが出力
していないので、第３のスイッチング素子３６はオン状
態が継続され、マイナス側ゲート信号ＧＮがＧＮｐのタ
イミングにおいては、第４のスイッチング素子３５がオ
ンし、マイナス側ゲート信号ＧＮがＧＮｎのタイミング
においては、第２のスイッチング素子２６がオンする。
従って、プラス側ゲート信号ＧＰが出力している期間に
おいては、このインバータのスイッチング回路から電力
負荷装置に、出力操作信号ＳＳに対応する電流＋Ｉ_Sが
供給され、マイナス側ゲート信号ＧＮが出力している期
間においては、このインバータのスイッチング回路には
電力負荷装置から、出力操作信号ＳＳに対応する電流−
Ｉ_Sが流れる。即ち、電圧指令作成機能１で作成され出
力するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各電圧指令のレベルに対応し
た３相交流電圧が、図１０に示す電力負荷装置４１に印
加される。

【００２４】次に、図１に示した機能構成における働き
を図１及び図４乃至図６を参照して説明する。上述の機
能構成において、電圧指令作成機能１からは、図４に示
すような各相の電圧指令が出力されている。図４は電圧
指令の時間的変移（波形）を示していて、横軸にＵ相の
電圧指令の１周期分を１周期を３６０度とする角度を単
位として示し、縦軸には各相の電圧指令をフルスケール
＋１乃至−１で示している。同図において、ＶＵはＵ相
の電圧指令、ＶＶはＶ相の電圧指令、ＶＷはＷ相の電圧
指令である。Ｕ相の電圧指令ＶＵ、Ｖ相の電圧指令Ｖ
Ｖ、Ｗ相の電圧指令ＶＷは夫々ＭＡＸ検出機能２と、Ｍ
ＩＮ検出機能３に入力する。ＭＡＸ検出機能２とＭＩＮ
検出機能３夫々の検出値は、加算機能４に入力して加算
され、その加算値は、割算機能５に入力して２で割られ
る。即ち、加算機能４と割算機能５によって、各瞬間に
おける３個の電圧指令の内の最大値と最小値の平均値で
ある図５のＲに示すような電圧指令の補正信号が得られ
る。

【００２５】補正信号は第１の電圧指令補正用計算機能
６に入力し、第１の補正用計算機能６においてはＵ相の
電圧指令から補正信号を減算して、図５のＳＵに示す補
正されたＵ相の出力操作信号が得られ、第２の電圧指令
補正用計算機能７に入力し、第２の補正用計算機能７に
おいてはＶ相の電圧指令から補正信号を減算して図５の
ＳＶに示す補正されたＶ相の出力操作信号が得られ、第
３の電圧指令補正用計算機能８に入力し、第３の電圧指
令補正用計算機能８においてはＷ相の電圧指令から補正
信号を減算して図５のＳＷに示す補正されたＷ相の出力
操作信号が得られる。なお、図５に示す補正信号Ｒは、
電圧指令の補正信号と各相の補正された出力操作信号の
夫々の時間的変化波形をＵ相の電圧指令１周期分につい
て１周期を３６０度とする角度を単位として示してい
る。上述のように各相の電圧指令を補正することによっ
て、各相電圧指令の中性点が操作されて、インバータか
ら出力する線間電圧の最大値は直流電圧の最大値まで利
用可能になる。

【００２６】上述した演算の結果得られる補正信号は、
理論的に図６に示すような形状をなしている。図６は補
正信号の時間的変移（波形）を示していて、横軸には、
任意の電圧指令を示す相電圧の時間変移を１周期を３６
０度とする角度を単位として示しており、縦軸に示す曲
線ａは相電圧の振幅を最大振幅＋１乃至−１で示してい
る。同図に示す曲線ｂは曲線ａの１／２であって、曲線
ｂの位相角の−３０度（３３０度）乃至３０度及び１５
０度乃至２１０度の範囲を連続させた曲線ｃが前述した
補正信号である。上述した補正信号の時間的変化が、補
正された出力操作信号に基づいてインバータで変換され
出力する３相交流の中性点電位の時間的変化になる。

【００２７】上述の実施の形態の説明では各電圧指令補
正用計算機能においては、夫々電圧指令から補正信号を
減算するように説明したが、図６から明らかなように、
補正信号算出機能の関係で、図６に示す曲線ｃに対して
位相が１８０度偏位した（又は逆極性の）補正信号が得
られる場合は、電圧指令補正用計算機能を加算機能にす
れば、図５に示した各相の補正された出力操作信号と同
一電圧指令が得られることは言うまでもない。

【００２８】上述の補正手段によって得られる結果の例
を、図７、図８に示している。図７には、電力負荷装置
の特性を示していて、横軸には電力負荷装置の出力トル
クをパーセントで、縦軸に中性点電位変動の波高値を示
している。また、ｊ₁は従来のＰＷＭ方式の場合、ｋ₁は
本発明に基づいて補正された状態を示している。図８
は、横軸に変調率を示し、縦軸には電圧利用率を示して
いる。また、ｊ₂は従来のＰＷＭ方式の場合、ｋ₂は本発
明に基づいて補正された状態を示している。即ち、本発
明によると、補正をしないＰＷＭ方式出力電圧に対し
て、理論上２／（３）^1/2倍まで、線形で出力が可能で
ある。さらに、上述の補正手段によると、許容されるリ
ップル電流から計算したコンデンサ容量で実用上問題の
ない範囲に中性点電位変動を抑制できる。

【００２９】第２の実施の形態：次に、図９を用いて本
発明の第２の実施の形態を説明する。同図において、１
Ａはディジタル処理によってＵ相の電圧指令ＶＵ、Ｖ相
の電圧指令ＶＶ、Ｗ相の電圧指令ＶＷを夫々構成し出力
する３相の電圧指令作成機能であって、１Ａａは上述と
同様にディジタル処理によって図５に示した時間変化を
なす補正信号Ｒを作成し出力する補正信号作成機能であ
る。補正信号ＲはＵ相に対応する第１の電圧指令補正用
計算機能６Ａ、Ｖ相に対応する第２の電圧指令補正用計
算機能７Ａ、Ｗ相に対応する第３の電圧指令補正用計算
機能８Ａに入力している。また、３相の電圧指令作成機
能１Ａから出力するＵ相の電圧指令は第１の電圧指令補
正用計算機能６Ａに入力し、Ｖ相の電圧指令は第２の電
圧指令補正用計算機能７Ａに入力し、Ｗ相の電圧指令は
第３の電圧指令補正用計算機能８Ａに入力している。各
電圧指令補正用計算機能は、各相の電圧指令と補正信号
との位相関係が図６に示したような場合は減算機能とし
て、図６に対して電圧指令と補正信号との位相関係が１
８０度偏位している（又は逆極性の）場合は加算機能と
すれば良い。第１の電圧指令補正用計算機能６Ａからは
Ｕ相の補正された出力操作信号ＳＵが、第２の電圧指令
補正用計算機能７ＡからはＶ相の補正された出力操作信
号ＳＶが、第３の電圧指令補正用計算機能８ＡからはＷ
相の補正された出力操作信号ＳＷが出力する。なお、各
電圧指令補正用計算機能以降は、前述した第１の実施の
形態と同様なので説明は省略する。

【００３０】第３の実施の形態：本発明の第３の実施の
形態としては、図示しないが第１及び第２の実施の形態
で示した電圧指令作成機能が第２の実施の形態と同様デ
ィジタル処理によって実行するような実施の形態が考え
られる。このような構成の実施の形態の場合は、各相の
電圧指令と補正信号を作成することなく、直接補正され
た操作出力信号と同等の電圧指令を作成するようにすれ
ば良い。

【００３１】上述の説明は本発明の技術思想を実現する
ための基本方法を示したものであって、本発明を適用す
るインバータの条件と仕様に対応して適切に応用改変す
れば良いことは当然である。例えば、各実施の形態で
は、本発明を３レベルインバータに対して適用した場合
について説明したが、４レベルインバータ等のその他の
多レベルインバータに対して本発明を適用するには、図
２に示したＰＷＭスイッチング回路構成を、目的とする
多レベルインバータのレベル数に対応させた方式に適し
た回路構成とすれば良い。また、第１の実施の形態を実
行する装置の機能構成例は、図１にハードウェアによっ
て構成するように説明したが、インバータ本体の制御機
能とも対応して、本発明に基づく技術思想をソフトウェ
アによって実現するようにしても、適宜ハードウェアと
ソフトウェアを混合させても良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明は上述したような方法にし、また
装置を構成するようにしたので、次のような優れた効果
を有する。 位相情報を必要としない手段によって、どのような構
成と目的の多レベルインバータに対しても広範囲に適用
できる。 許容されるリップル電流から計算したコンデンサ容量
で実用上問題のない範囲に中性点電位変動を抑制でき
る。 直流電源の利用率を１００％まで高めることができた
ので、交流ピーク電圧を印加直流電圧いっぱいまで使用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の基本構成を示す概
要構成ブロック図である。

【図２】本発明が適用されるインバータの主回路を構成
するＰＷＭスイッチング回路の基本構成を示す概要構成
ブロック図である。

【図３】図２に示すＰＷＭスイッチング回路の基本動作
を示す主要部の波形図である。

【図４】第１の実施の形態における各相の電圧指令を説
明する時間的変移の波形図である。

【図５】第１の実施の形態における各相の補正された電
圧指令と補正信号との関係を説明する時間的変移の波形
図である。

【図６】第１の実施の形態における補正信号を説明する
時間的変移の波形図である。

【図７】第１の実施の形態と従来方式との間の中性点電
位変動を比較する特性図である。

【図８】第１の実施の形態と従来方式との間の電圧利用
率を比較する特性図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態の構成を示す概要構
成ブロック図である。

【図１０】本発明と従来技術とが適用されるインバータ
の概要構成ブロック図である。

【図１１】従来の電圧指令補正手段の１例による、補正
された各相の電圧指令と補正信号の時間的変移の波形図
である。

【図１２】従来の電圧指令補正手段の図１２とは別の例
による補正された各相の電圧指令と補正信号の時間的変
移の波形図である。

【符号の説明】

１、１Ａ：電圧指令作成機能 １Ａａ：補正信号作成機能 ２：ＭＡＸ検出機能（最大値検出機能） ３：ＭＩＮ検出機能（最小値検出機能） ４：加算機能 ５：割算機能 ６、７、８、６Ａ、７Ａ、８Ａ：電圧指令補正用計算機
能（加算機能又は減算機能） １５、１６：コンデンサ ２１、３１：比較回路 ２３、３３：極性反転回路 ２２、２４、３２、３４：デッドタイム回路 ２５、２６、３５、３６：スイッチング素子 ２７、３７：ダイオード ＳＵ、ＳＶ、ＳＷ、ＳＳ：出力操作信号 ＴＰ、ＴＮ：基準信号

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電力を３相交流電力に変換する多レ
   ベルインバータにおいて、３相交流における各相の瞬間
   値を指定する電圧指令の内の最大値と最小値の和が０Ｖ
   もしくは零電圧指令値（直流電圧の１／２に相当する指
   令値）と等しくなるように各相の電圧指令にオフセット
   を加算することを特徴とする多レベルインバータの制御
   方法。
2. 【請求項２】 ３相交流における各相の瞬間値を指定す
   る各電圧指令の内の最大値を検出する最大値検出機能
   と、前記３相の各電圧指令の内の最小値を検出する最小
   値検出機能と、前記最大値検出機能の出力と最小値検出
   機能の出力とを加算する加算機能と、該加算機能の加算
   結果を１／２にする割算機能と、該割算機能の出力値を
   前記３相の各電圧指令値から減算し、又は加算する３組
   の電圧指令補正用計算機能とを備え、前記３組の電圧指
   令補正用計算機能の出力を３相夫々の真の電圧指令とす
   ることを特徴とする多レベルインバータの制御装置。
3. 【請求項３】 直流電力を３相交流電力に変換する多レ
   ベルインバータにおいて、３相交流における各相の瞬間
   値を指定する各電圧指令の１／２の振幅で、同一周期の
   交流信号の位相角の−３０度（３３０度）乃至３０度及
   び１５０度乃至２１０度の成分を３相分加算した値を各
   相の電圧指令に加算することを特徴とする多レベルイン
   バータの制御方法。
4. 【請求項４】 ３相交流における各相の瞬間値を指定す
   る各電圧指令を作成する電圧指令作成機能に対応し、該
   ３相の各電圧指令の１／２の振幅で、同一周期の交流信
   号の位相角の−３０度（３３０度）乃至３０度及び１５
   ０度乃至２１０度の成分を３相分加算した信号を作成出
   力する補正信号作成機能と、該補正信号作成機能の出力
   値を前記３相の各電圧指令値から減算し、又は加算する
   ３組の電圧指令補正用計算機能とを備えることを特徴と
   する多レベルインバータの制御装置。