JP2003309975A - Ｐｗｍサイクロコンバータ及びその制御方法 - Google Patents
Ｐｗｍサイクロコンバータ及びその制御方法Info
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- JP2003309975A JP2003309975A JP2002111964A JP2002111964A JP2003309975A JP 2003309975 A JP2003309975 A JP 2003309975A JP 2002111964 A JP2002111964 A JP 2002111964A JP 2002111964 A JP2002111964 A JP 2002111964A JP 2003309975 A JP2003309975 A JP 2003309975A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＰＷＭサイクロコンバータのスイッチ間電流転
流時間に発生する転流誤差に起因する出力電圧指令と実
出力電圧との誤差を補正する。 【解決手段】交流電源の各相と出力側の各々の相を自己
消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電圧
指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交流
及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータにお
いて、入力電源電圧を検出する入力電圧検出回路と、入
力電圧検出回路により検出された電圧信号を基に作成さ
れた入力電源電圧情報信号作成回路とを備えたことを特
徴とするＰＷＭサイクロコンバータ。
流時間に発生する転流誤差に起因する出力電圧指令と実
出力電圧との誤差を補正する。 【解決手段】交流電源の各相と出力側の各々の相を自己
消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電圧
指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交流
及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータにお
いて、入力電源電圧を検出する入力電圧検出回路と、入
力電圧検出回路により検出された電圧信号を基に作成さ
れた入力電源電圧情報信号作成回路とを備えたことを特
徴とするＰＷＭサイクロコンバータ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＷＭサイクロコ
ンバータのスイッチ間電流転流時間に発生する転流誤差
を、メインＣＰＵもしくはスイッチングロジック作成部
において補正を行い、出力電圧指令と実出力電圧との誤
差を補正する、出力電圧補正方法に関するものである。
ンバータのスイッチ間電流転流時間に発生する転流誤差
を、メインＣＰＵもしくはスイッチングロジック作成部
において補正を行い、出力電圧指令と実出力電圧との誤
差を補正する、出力電圧補正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＰＷＭサイクロコンバータは、交流電源
の各相と出力側の各々の相を自己消弧能力をもつ双方向
スイッチで直接接続しているために、三相交流電源を直
接任意の電圧・周波数に変換することが可能である。し
かしスイッチに流れている電流を強制的にスイッチング
するために、独自のスイッチングシーケンスが必要であ
る。以後、このスイッチングシーケンスを転流シーケン
スと呼ぶ。ＰＷＭサイクロコンバータのスイッチングシ
ーケンスに関しては本出願人により例えば特開平11-341
807、特開2000-139076で開示されている。この転流シー
ケンスの作成方法として、スイッチング素子の両端電圧
の極性を判定する回路を用い、これにより得られたスイ
ッチ間電圧極性信号を基に作成する方法と、スイッチン
グ素子から流れ出る出力電流の向きを判定する出力電流
方向検出回路により得られた出力電流方向信号を基に作
成する方法などが挙げられる（例えば特開2000-2724、
特開2001-165966）。また転流シーケンスは、実際には
出力されたＰＷＭ信号を基に、ロジック回路において作
成されることが多い。
の各相と出力側の各々の相を自己消弧能力をもつ双方向
スイッチで直接接続しているために、三相交流電源を直
接任意の電圧・周波数に変換することが可能である。し
かしスイッチに流れている電流を強制的にスイッチング
するために、独自のスイッチングシーケンスが必要であ
る。以後、このスイッチングシーケンスを転流シーケン
スと呼ぶ。ＰＷＭサイクロコンバータのスイッチングシ
ーケンスに関しては本出願人により例えば特開平11-341
807、特開2000-139076で開示されている。この転流シー
ケンスの作成方法として、スイッチング素子の両端電圧
の極性を判定する回路を用い、これにより得られたスイ
ッチ間電圧極性信号を基に作成する方法と、スイッチン
グ素子から流れ出る出力電流の向きを判定する出力電流
方向検出回路により得られた出力電流方向信号を基に作
成する方法などが挙げられる（例えば特開2000-2724、
特開2001-165966）。また転流シーケンスは、実際には
出力されたＰＷＭ信号を基に、ロジック回路において作
成されることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら転流シー
ケンスは、スイッチング素子のスイッチング時間を考慮
して、ある一定の時間をかけて行う必要がある。そのた
め、本来出力されるべき出力電圧指令と、実際に出力さ
れる出力電圧との間に誤差が生じてしまう。また、その
誤差は電源の基準電圧の状態や、転流シーケンスの情報
源となる、スイッチング素子の両端電圧の極性や、出力
電流の向きなどに依存して発生する。さらに、双方向ス
イッチに電流が流れると、半導体素子の特性上、電圧降
下現象が発生する。この現象により、双方向スイッチ入
出力間で電圧誤差が発生し、上記と同様な出力電圧誤差
が生じてしまう。本発明は上記問題点に鑑みてなされた
ものであり、ＰＷＭサイクロコンバータのスイッチ間電
流転流時間に発生する転流誤差、さらに双方向スイッチ
内部の電圧降下に起因する出力電圧指令と実出力電圧と
の誤差を補正することを目的とする。
ケンスは、スイッチング素子のスイッチング時間を考慮
して、ある一定の時間をかけて行う必要がある。そのた
め、本来出力されるべき出力電圧指令と、実際に出力さ
れる出力電圧との間に誤差が生じてしまう。また、その
誤差は電源の基準電圧の状態や、転流シーケンスの情報
源となる、スイッチング素子の両端電圧の極性や、出力
電流の向きなどに依存して発生する。さらに、双方向ス
イッチに電流が流れると、半導体素子の特性上、電圧降
下現象が発生する。この現象により、双方向スイッチ入
出力間で電圧誤差が発生し、上記と同様な出力電圧誤差
が生じてしまう。本発明は上記問題点に鑑みてなされた
ものであり、ＰＷＭサイクロコンバータのスイッチ間電
流転流時間に発生する転流誤差、さらに双方向スイッチ
内部の電圧降下に起因する出力電圧指令と実出力電圧と
の誤差を補正することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、交流電源の各相と出力側の各々の相を自己
消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電圧
指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交流
及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータにお
いて、入力電源電圧を検出する入力電圧検出回路と、前
記入力電圧検出回路により検出された電圧信号を基に作
成された入力電源電圧情報信号作成回路とを備えたもの
である。また、交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電
圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交
流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータに
おいて、出力相に流れる電流を検出する出力電流検出回
路と、前記出力電流検出回路により検出された電流の方
向を判別する出力電流方向検出回路と、前記出力電流方
向検出回路により検出された出力電流方向信号を基に双
方向スイッチの切り替えの順序を変更するゲート信号作
成回路とを備えたものである。また、交流電源の各相と
出力側の各々の相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチ
で直接接続し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰ
ＷＭ制御し、任意の交流及び直流電圧を出力するＰＷＭ
サイクロコンバータの制御方法において、スイッチ間電
圧検出回路で双方向スイッチの両端の電圧を検出し、前
記スイッチ間電圧検出回路により検出されたスイッチ間
電圧極性信号を基にゲート信号作成回路で双方向スイッ
チの切り替えの順序を変更するものである。また、交流
電源の各相と出力側の各々の相を自己消弧能力をもつ双
方向スイッチで直接接続し、出力電圧指令に応じて交流
電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交流及び直流電圧を出
力するＰＷＭサイクロコンバータの制御方法において、
前記ゲート転流信号作成装置により作成されるゲート信
号に、前記出力電流方向信号や前記スイッチ間電圧極性
信号や前記入力電源電圧情報信号の情報を基に補正値を
加減して指令電圧との出力電圧との誤差を補償するもの
である。また、交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電
圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交
流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータの
制御方法において、前記出力電流方向信号や前記スイッ
チ間電圧極性信号や前記入力電源電圧情報信号の情報を
基に、ゲート転流信号作成装置により発生する誤差分
を、あらかじめＰＷＭ演算装置において補正するもので
ある。これにより、ＰＷＭサイクロコンバータにおい
て、電源電圧状態、またスイッチング素子間の電圧極
性、もしくは出力電流方向をメインＣＰＵもしくは転流
シーケンス作成ロジック部に取り込み、スイッチング素
子間で行われる転流シーケンスによる出力電圧の誤差を
あらかじめ予見し補正することで、出力指令電圧と実出
力電圧との誤差の補正を行うことができる。さらに、双
方向スイッチ内部の電圧降下は、素子温度や流れている
電流によってことなる。通常実機において、流れている
電流や素子付近温度はメインコントローラに検出され
る。その電流値や温度を基に、あらかじめ用意した素子
データより電圧降下を計算し、電圧指令において補正す
ることで、本来出力したい指令どおりの電圧を出力する
ことが可能となる。また、前記誤差分（ΔＶ）を次式に
より求めることを特徴とする請求項４または５記載のＰ
ＷＭサイクロコンバータの制御方法である。 ΔＶ＝(-1)nΔＥMAX（tC／Ｔ） ただし、ΔＥMAXは最小入力電圧相と最大入力電圧相の
相間電圧絶対値、tCは転流時間、Ｔはキャリア周期、ｎ
＝０（電圧極性信号が正の時）、ｎ＝１（電圧極性信号
が負の時）
め本発明は、交流電源の各相と出力側の各々の相を自己
消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電圧
指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交流
及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータにお
いて、入力電源電圧を検出する入力電圧検出回路と、前
記入力電圧検出回路により検出された電圧信号を基に作
成された入力電源電圧情報信号作成回路とを備えたもの
である。また、交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電
圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交
流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータに
おいて、出力相に流れる電流を検出する出力電流検出回
路と、前記出力電流検出回路により検出された電流の方
向を判別する出力電流方向検出回路と、前記出力電流方
向検出回路により検出された出力電流方向信号を基に双
方向スイッチの切り替えの順序を変更するゲート信号作
成回路とを備えたものである。また、交流電源の各相と
出力側の各々の相を自己消弧能力をもつ双方向スイッチ
で直接接続し、出力電圧指令に応じて交流電源電圧をＰ
ＷＭ制御し、任意の交流及び直流電圧を出力するＰＷＭ
サイクロコンバータの制御方法において、スイッチ間電
圧検出回路で双方向スイッチの両端の電圧を検出し、前
記スイッチ間電圧検出回路により検出されたスイッチ間
電圧極性信号を基にゲート信号作成回路で双方向スイッ
チの切り替えの順序を変更するものである。また、交流
電源の各相と出力側の各々の相を自己消弧能力をもつ双
方向スイッチで直接接続し、出力電圧指令に応じて交流
電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交流及び直流電圧を出
力するＰＷＭサイクロコンバータの制御方法において、
前記ゲート転流信号作成装置により作成されるゲート信
号に、前記出力電流方向信号や前記スイッチ間電圧極性
信号や前記入力電源電圧情報信号の情報を基に補正値を
加減して指令電圧との出力電圧との誤差を補償するもの
である。また、交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電
圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交
流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータの
制御方法において、前記出力電流方向信号や前記スイッ
チ間電圧極性信号や前記入力電源電圧情報信号の情報を
基に、ゲート転流信号作成装置により発生する誤差分
を、あらかじめＰＷＭ演算装置において補正するもので
ある。これにより、ＰＷＭサイクロコンバータにおい
て、電源電圧状態、またスイッチング素子間の電圧極
性、もしくは出力電流方向をメインＣＰＵもしくは転流
シーケンス作成ロジック部に取り込み、スイッチング素
子間で行われる転流シーケンスによる出力電圧の誤差を
あらかじめ予見し補正することで、出力指令電圧と実出
力電圧との誤差の補正を行うことができる。さらに、双
方向スイッチ内部の電圧降下は、素子温度や流れている
電流によってことなる。通常実機において、流れている
電流や素子付近温度はメインコントローラに検出され
る。その電流値や温度を基に、あらかじめ用意した素子
データより電圧降下を計算し、電圧指令において補正す
ることで、本来出力したい指令どおりの電圧を出力する
ことが可能となる。また、前記誤差分（ΔＶ）を次式に
より求めることを特徴とする請求項４または５記載のＰ
ＷＭサイクロコンバータの制御方法である。 ΔＶ＝(-1)nΔＥMAX（tC／Ｔ） ただし、ΔＥMAXは最小入力電圧相と最大入力電圧相の
相間電圧絶対値、tCは転流時間、Ｔはキャリア周期、ｎ
＝０（電圧極性信号が正の時）、ｎ＝１（電圧極性信号
が負の時）
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。図１はＰＷＭサイクロコンバータのハードウエ
ア構成と、ＰＷＭ制御と本発明に必要な入力電圧と出力
電流を検出するシステム構成を示す。図２はＰＷＭサイ
クロコンバータのスイッチング素子構造と双方向スイッ
チの転流シーケンス作成のための回路構成の一例を示
す。図３は図１により検出された出力電流信号から、転
流シーケンス作成に必要な出力電流方向信号を作成する
回路構成を示す。図４はスイッチング素子の両端電圧極
性をもちいて転流シーケンスを作成する際において、本
発明を実施するためのシステム構成を示したものであ
る。図５は出力電流の方向信号をもちいて転流シーケン
スを作成する際において、本発明を実施するためのシス
テム構成を示したものである。図６は従来のスイッチン
グ素子の両端電圧極性をもちいて転流シーケンスを作成
するためのシステム構成を示したものである。図７は従
来の出力電流の方向信号をもちいて転流シーケンスを作
成するためのシステム構成を示したものである。
明する。図１はＰＷＭサイクロコンバータのハードウエ
ア構成と、ＰＷＭ制御と本発明に必要な入力電圧と出力
電流を検出するシステム構成を示す。図２はＰＷＭサイ
クロコンバータのスイッチング素子構造と双方向スイッ
チの転流シーケンス作成のための回路構成の一例を示
す。図３は図１により検出された出力電流信号から、転
流シーケンス作成に必要な出力電流方向信号を作成する
回路構成を示す。図４はスイッチング素子の両端電圧極
性をもちいて転流シーケンスを作成する際において、本
発明を実施するためのシステム構成を示したものであ
る。図５は出力電流の方向信号をもちいて転流シーケン
スを作成する際において、本発明を実施するためのシス
テム構成を示したものである。図６は従来のスイッチン
グ素子の両端電圧極性をもちいて転流シーケンスを作成
するためのシステム構成を示したものである。図７は従
来の出力電流の方向信号をもちいて転流シーケンスを作
成するためのシステム構成を示したものである。
【０００６】まず、図１について図中符号１は三相交流
電源、２はＰＷＭサイクロコンバータ、３は駆動モー
タ、４1-3は電圧検出用トランス、５1-3は電流検出器、
６1-3は入力電圧信号、７1-3は出力電流信号である。Ｐ
ＷＭサイクロコンバータは三相交流電源を直接任意の電
圧・周波数に変換しモータを駆動するものである。よっ
て、入力の電圧の状態に応じてＰＷＭ信号を作成するた
め、入力電圧をリアルタイムに検出し、ＰＷＭ制御に用
いる。また、出力電流も検出し、電流制御や速度推定に
用いている。次に、図２について、８1-9はスイッチン
グ素子、９1-9はスイッチング素子両端電圧極性検出回
路、１０1-9は９1-3により検出された電圧極性信号であ
る。また、図３について、１１はコンパレータ、１２は
１１より検出された出力電流方向信号である。ＰＷＭサ
イクロコンバータはスイッチング素子を用いて電源側と
出力側と直接接続するため、出力電流の開放や電源電圧
短絡などが起こらないようにスイッチ間において転流の
順番を切り替える転流シーケンスが必要となる。その方
法として、図２の１０より得られた電圧極性信号を基に
転流を行う方法と、図３においてコンパレータ１１の出
力より得られた出力電流方向信号１２を基に転流を行う
方法が広く用いられている。
電源、２はＰＷＭサイクロコンバータ、３は駆動モー
タ、４1-3は電圧検出用トランス、５1-3は電流検出器、
６1-3は入力電圧信号、７1-3は出力電流信号である。Ｐ
ＷＭサイクロコンバータは三相交流電源を直接任意の電
圧・周波数に変換しモータを駆動するものである。よっ
て、入力の電圧の状態に応じてＰＷＭ信号を作成するた
め、入力電圧をリアルタイムに検出し、ＰＷＭ制御に用
いる。また、出力電流も検出し、電流制御や速度推定に
用いている。次に、図２について、８1-9はスイッチン
グ素子、９1-9はスイッチング素子両端電圧極性検出回
路、１０1-9は９1-3により検出された電圧極性信号であ
る。また、図３について、１１はコンパレータ、１２は
１１より検出された出力電流方向信号である。ＰＷＭサ
イクロコンバータはスイッチング素子を用いて電源側と
出力側と直接接続するため、出力電流の開放や電源電圧
短絡などが起こらないようにスイッチ間において転流の
順番を切り替える転流シーケンスが必要となる。その方
法として、図２の１０より得られた電圧極性信号を基に
転流を行う方法と、図３においてコンパレータ１１の出
力より得られた出力電流方向信号１２を基に転流を行う
方法が広く用いられている。
【０００７】図６、図７はそれぞれ電圧極性信号を用い
たものと、出力電流方向信号を用いた場合のＰＷＭサイ
クロコンバータのシステム構成図である。１３はメイン
コントローラ、１４は１３より得られた情報を基にＰＷ
Ｍ信号を作成するＰＷＭ信号作成部、１５は１４より得
られたＰＷＭ信号を基に、それぞれ１０、１２の情報に
より転流シーケンスを作成する転流シーケンス作成ロジ
ック部、１６ゲートドライバ、１７は主回路を示してい
る。メインコントローラにて速度制御・電流制御等行
い、電圧指令・電流指令を出力する。この指令を基にＰ
ＷＭサイクロコンバータ独自のＰＷＭ信号をＰＷＭ信号
作成部にて作成する。このＰＷＭ信号を基に、スイッチ
間の転流の順序を決定する転流シーケンスを転流シーケ
ンス作成ロジック部にて作成する。この信号をゲートド
ライバに入力し、主回路のパワー半導体素子を駆動す
る。
たものと、出力電流方向信号を用いた場合のＰＷＭサイ
クロコンバータのシステム構成図である。１３はメイン
コントローラ、１４は１３より得られた情報を基にＰＷ
Ｍ信号を作成するＰＷＭ信号作成部、１５は１４より得
られたＰＷＭ信号を基に、それぞれ１０、１２の情報に
より転流シーケンスを作成する転流シーケンス作成ロジ
ック部、１６ゲートドライバ、１７は主回路を示してい
る。メインコントローラにて速度制御・電流制御等行
い、電圧指令・電流指令を出力する。この指令を基にＰ
ＷＭサイクロコンバータ独自のＰＷＭ信号をＰＷＭ信号
作成部にて作成する。このＰＷＭ信号を基に、スイッチ
間の転流の順序を決定する転流シーケンスを転流シーケ
ンス作成ロジック部にて作成する。この信号をゲートド
ライバに入力し、主回路のパワー半導体素子を駆動す
る。
【０００８】しかし、実際は転流シーケンスを作成する
際に、シーケンスが複数のステップによって構成される
ために誤差が生じ、実際に出力される電圧はメインコン
トローラにより出力された電圧指令と異なった電圧を出
力してしまう。これを解決する方法として、電圧極性信
号を用いて転流シーケンスを作成する場合は図４のよう
にメインコントローラに電圧極性信号を入れ、図６中の
転流誤差計算器１０1-3内で誤差計算を行う。転流の誤
差は、スイッチングしている相のみに発生し、その誤差
値ΔＶは発生原理より、 ΔＶ＝(-1)nΔＥMAX（tC／Ｔ） （１） となる。式(1)中、ΔEmaxは最小入力電圧相と最大入力
電圧相の相間電圧絶対値、tcは転流時間、Tはキャリア
周期を示している。また、電圧極性信号により、例えば
電圧極性信号が正の場合はnを0に、負の場合はnを1と切
り替えることで誤差値の正負を決定する。つまり誤差値
ΔＶが電圧極性信号と同符号になるようにnを決める。
際に、シーケンスが複数のステップによって構成される
ために誤差が生じ、実際に出力される電圧はメインコン
トローラにより出力された電圧指令と異なった電圧を出
力してしまう。これを解決する方法として、電圧極性信
号を用いて転流シーケンスを作成する場合は図４のよう
にメインコントローラに電圧極性信号を入れ、図６中の
転流誤差計算器１０1-3内で誤差計算を行う。転流の誤
差は、スイッチングしている相のみに発生し、その誤差
値ΔＶは発生原理より、 ΔＶ＝(-1)nΔＥMAX（tC／Ｔ） （１） となる。式(1)中、ΔEmaxは最小入力電圧相と最大入力
電圧相の相間電圧絶対値、tcは転流時間、Tはキャリア
周期を示している。また、電圧極性信号により、例えば
電圧極性信号が正の場合はnを0に、負の場合はnを1と切
り替えることで誤差値の正負を決定する。つまり誤差値
ΔＶが電圧極性信号と同符号になるようにnを決める。
【０００９】こうして求められた誤差値をメインコント
ローラより払い出された電圧指令から減算することで誤
差を前向きに補正することができ、実際に出力される電
圧は誤差なく指令電圧通りに出力することができる。同
様に出力電流方向信号用いて転流シーケンスを作成する
場合も同様に転流誤差計算器１２1-3内で誤差計算を行
う。その場合の発生誤差は原理より式(1)と同様にな
る。ただしこの場合は、電流方向信号によりnを0または
1に切り替え、誤差値の正負を決定する。補正方法は上
記と同様にして行う。
ローラより払い出された電圧指令から減算することで誤
差を前向きに補正することができ、実際に出力される電
圧は誤差なく指令電圧通りに出力することができる。同
様に出力電流方向信号用いて転流シーケンスを作成する
場合も同様に転流誤差計算器１２1-3内で誤差計算を行
う。その場合の発生誤差は原理より式(1)と同様にな
る。ただしこの場合は、電流方向信号によりnを0または
1に切り替え、誤差値の正負を決定する。補正方法は上
記と同様にして行う。
【００１０】また、他の方法として、転流シーケンス作
成ロジック部にて転流シーケンスを作成する際に、入力
の電圧状況と転流情報から転流誤差が分かるので、ロジ
ック部で転流の開始や終了をずらすことにより補正を行
う。転流誤差は転流時間分のPWM幅が増減することによ
り発生するので、具体的方法としては、PWMの幅が広が
る条件のときは転流開始時間を遅らせ、狭くなる条件の
ときは転流終了時間を遅らせることでそれぞれ調整が可
能となる。また、出力電流信号７1-3から求めた電流値
と、あらかじめ用意した電圧降下値変換テーブルによ
り、双方向スイッチの入出力端子間電圧降下を演算す
る。この値をメインコントローラからの電圧指令に補正
することで、誤差を前向きに補正することができ、実際
に出力される電圧は誤差なく指令電圧通りに出力するこ
とができる。
成ロジック部にて転流シーケンスを作成する際に、入力
の電圧状況と転流情報から転流誤差が分かるので、ロジ
ック部で転流の開始や終了をずらすことにより補正を行
う。転流誤差は転流時間分のPWM幅が増減することによ
り発生するので、具体的方法としては、PWMの幅が広が
る条件のときは転流開始時間を遅らせ、狭くなる条件の
ときは転流終了時間を遅らせることでそれぞれ調整が可
能となる。また、出力電流信号７1-3から求めた電流値
と、あらかじめ用意した電圧降下値変換テーブルによ
り、双方向スイッチの入出力端子間電圧降下を演算す
る。この値をメインコントローラからの電圧指令に補正
することで、誤差を前向きに補正することができ、実際
に出力される電圧は誤差なく指令電圧通りに出力するこ
とができる。
【００１１】
【発明の効果】ＰＷＭサイクロコンバータにおいて、電
源電圧状態、またスイッチング素子間の電圧極性、もし
くは出力電流方向をメインＣＰＵもしくは転流シーケン
ス作成ロジック部に取り込み、スイッチング素子間で行
われる転流シーケンスによる出力電圧の誤差をあらかじ
め予見するようにしたので、ＰＷＭサイクロコンバータ
のスイッチ間電流転流時間に発生する転流誤差に起因す
る出力電圧指令と実出力電圧との誤差を補正することが
できる。出力電圧の誤差は、ＰＷＭインバータにおける
デットタイムと同じような影響をもち、特にＶ／ｆ制御
をもちいて高いキャリア周波数で運転する場合に、その
悪影響が顕著になる。しかし、本発明を用いることで、
ＰＷＭインバータのデットタイム補償と同じ効果を持
ち、出力性能を改善できる。
源電圧状態、またスイッチング素子間の電圧極性、もし
くは出力電流方向をメインＣＰＵもしくは転流シーケン
ス作成ロジック部に取り込み、スイッチング素子間で行
われる転流シーケンスによる出力電圧の誤差をあらかじ
め予見するようにしたので、ＰＷＭサイクロコンバータ
のスイッチ間電流転流時間に発生する転流誤差に起因す
る出力電圧指令と実出力電圧との誤差を補正することが
できる。出力電圧の誤差は、ＰＷＭインバータにおける
デットタイムと同じような影響をもち、特にＶ／ｆ制御
をもちいて高いキャリア周波数で運転する場合に、その
悪影響が顕著になる。しかし、本発明を用いることで、
ＰＷＭインバータのデットタイム補償と同じ効果を持
ち、出力性能を改善できる。
【図１】本発明を実施するための、ＰＷＭサイクロコン
バータの電圧電流検出システムを示す。
バータの電圧電流検出システムを示す。
【図２】本発明を実施するための、ＰＷＭサイクロコン
バータのスイッチング素子構造と電圧極性判別回路の構
成を示す。
バータのスイッチング素子構造と電圧極性判別回路の構
成を示す。
【図３】本発明を実施するための、出力電流方向判別回
路の構成を示す。
路の構成を示す。
【図４】本発明を実施するための、ＰＷＭサイクロコン
バータ制御部ハードウエア構成図の一例を示す。
バータ制御部ハードウエア構成図の一例を示す。
【図５】本発明を実施するための、ＰＷＭサイクロコン
バータ制御部ハードウエア構成図の一例を示す。
バータ制御部ハードウエア構成図の一例を示す。
【図６】本発明を実施するための、出力電圧補正方法の
一例を示す。
一例を示す。
【図７】本発明を実施するための、出力電圧補正方法の
一例を示す。
一例を示す。
【図８】従来のＰＷＭサイクロコンバータ制御部ハード
ウエア構成図の一例を示す。
ウエア構成図の一例を示す。
【図９】従来のＰＷＭサイクロコンバータ制御部ハード
ウエア構成図の一例を示す。
ウエア構成図の一例を示す。
【符号の説明】
１ 三相交流電源
２ ＰＷＭサイクロコンバータ
３ モータ
４1-3 電圧検出用トランス
５1-3 電流検出器
６1-3 入力電圧信号
７1-3 出力電流信号
８1-9 スイッチング素子
９1-9 電圧極性判別回路
１０1-9 電圧極性信号
１１1-3 コンパレータ
１２1-3 出力電流方向信号
１３ メインコントローラ
１４ ＰＷＭ信号作成部
１５ 転流シーケンス作成ロジック部
１６ ゲートドライバ
１７ 主回路
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(72)発明者 渡邊 英司
福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号
株式会社安川電機内
(72)発明者 田中 貴志
福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号
株式会社安川電機内
Ｆターム(参考） 5H750 AA10 BA06 BB14 CC00 DD07
DD14 DD27 FF02 FF05
Claims (8)
- 【請求項１】 交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電
圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交
流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータに
おいて、 入力電源電圧を検出する入力電圧検出回路と、 前記入力電圧検出回路により検出された電圧信号を基に
作成された入力電源電圧情報信号作成回路とを備えたこ
とを特徴とするＰＷＭサイクロコンバータ。 - 【請求項２】 交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電
圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交
流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータに
おいて、 出力相に流れる電流を検出する出力電流検出回路と、 前記出力電流検出回路により検出された電流の方向を判
別する出力電流方向検出回路と、 前記出力電流方向検出回路により検出された出力電流方
向信号を基に双方向スイッチの切り替えの順序を変更す
るゲート信号作成回路とを備えたことを特徴とするＰＷ
Ｍサイクロコンバータ。 - 【請求項３】 交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電
圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交
流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータの
制御方法において、 スイッチ間電圧検出回路で双方向スイッチの両端の電圧
を検出し、 前記スイッチ間電圧検出回路により検出されたスイッチ
間電圧極性信号を基にゲート信号作成回路で双方向スイ
ッチの切り替えの順序を変更することを特徴とするＰＷ
Ｍサイクロコンバータの制御方法。 - 【請求項４】 交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電
圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交
流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータの
制御方法において、 前記ゲート転流信号作成装置により作成されるゲート信
号に、前記出力電流方向信号や前記スイッチ間電圧極性
信号や前記入力電源電圧情報信号の情報を基に補正値を
加減して指令電圧との出力電圧との誤差分を補償するこ
とを特徴とするＰＷＭサイクロコンバータの制御方法。 - 【請求項５】 交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電
圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交
流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータの
制御方法において、 前記出力電流方向信号や前記スイッチ間電圧極性信号や
前記入力電源電圧情報信号の情報を基に、ゲート転流信
号作成装置により発生する誤差分を、あらかじめＰＷＭ
演算装置において補正することを特徴とするＰＷＭサイ
クロコンバータの制御方法。 - 【請求項６】 交流電源の各相と出力側の各々の相を自
己消弧能力をもつ双方向スイッチで直接接続し、出力電
圧指令に応じて交流電源電圧をＰＷＭ制御し、任意の交
流及び直流電圧を出力するＰＷＭサイクロコンバータの
制御方法において、 双方向スイッチに流れている電流を検出し、半導体素子
両端の電圧降下を素子特性より求め、出力電圧指令と実
出力電圧との電圧誤差を検出することを特徴とするＰＷ
Ｍサイクロコンバータの制御方法。 - 【請求項７】 出力電流より求めた前記電圧誤差をあら
かじめ電圧指令から減算しておくことで、実際の出力電
圧を指令通りに補正することを特徴とする、請求項６記
載のＰＷＭサイクロコンバータの制御方法。 - 【請求項８】 前記誤差分（ΔＶ）を次式により求める
ことを特徴とする請求項４または５記載のＰＷＭサイク
ロコンバータの制御方法。 ΔＶ＝(-1)nΔＥMAX（tC／Ｔ） ただし、ΔＥMAXは最小入力電圧相と最大入力電圧相の
相間電圧絶対値、tCは転流時間、Ｔはキャリア周期、ｎ
＝０（電圧極性信号が正の時）、ｎ＝１（電圧極性信号
が負の時）
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|---|---|---|---|
| JP2002111964A JP3864834B2 (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | Ｐｗｍサイクロコンバータ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002111964A JP3864834B2 (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | Ｐｗｍサイクロコンバータ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003309975A true JP2003309975A (ja) | 2003-10-31 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005304160A (ja) * | 2004-04-09 | 2005-10-27 | Mitsubishi Electric Corp | Ｐｗｍサイクロコンバータ装置、検出装置及び制御方法 |
| JP2005304130A (ja) * | 2004-04-08 | 2005-10-27 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 直接変換器の制御装置 |
| JP2005318731A (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Toyota Motor Corp | 自動車用電源装置およびそれを備える自動車 |
| JP2005348479A (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Yaskawa Electric Corp | Ｐｗｍサイクロコンバータおよびその制御方法 |
| WO2005119893A1 (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Ｐｗｍサイクロコンバータおよびその制御方法 |
| JP2006020384A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 電力変換器の制御装置 |
| JP2006158063A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Yaskawa Electric Corp | Ｐｗｍサイクロコンバータとその制御方法 |
| JP2007082286A (ja) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | Mitsubishi Electric Corp | 多相対多相電力変換装置 |
| JP2007166749A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 交流交流直接変換器の制御装置 |
| JP2008048535A (ja) * | 2006-08-16 | 2008-02-28 | Nagaoka Univ Of Technology | 交流交流直接変換器の制御装置 |
| US7701740B2 (en) | 2005-04-27 | 2010-04-20 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Apparatus for three phase PWM cycloconverter |
| KR101119323B1 (ko) | 2004-09-29 | 2012-03-06 | 가부시키가이샤 야스카와덴키 | 병렬 다중 매트릭스 컨버터 장치 |
-
2002
- 2002-04-15 JP JP2002111964A patent/JP3864834B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005304130A (ja) * | 2004-04-08 | 2005-10-27 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 直接変換器の制御装置 |
| JP2005304160A (ja) * | 2004-04-09 | 2005-10-27 | Mitsubishi Electric Corp | Ｐｗｍサイクロコンバータ装置、検出装置及び制御方法 |
| JP2005318731A (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Toyota Motor Corp | 自動車用電源装置およびそれを備える自動車 |
| US7609022B2 (en) | 2004-04-28 | 2009-10-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power supply system for vehicle with improved energy efficiency and vehicle including the same |
| WO2005119893A1 (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Ｐｗｍサイクロコンバータおよびその制御方法 |
| JPWO2005119893A1 (ja) * | 2004-06-01 | 2008-04-03 | 株式会社安川電機 | Ｐｗｍサイクロコンバータおよびその制御方法 |
| US7577009B2 (en) | 2004-06-01 | 2009-08-18 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | PWM cycloconverter and control method for PWM cycloconverter |
| JP2005348479A (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Yaskawa Electric Corp | Ｐｗｍサイクロコンバータおよびその制御方法 |
| JP4743116B2 (ja) * | 2004-06-01 | 2011-08-10 | 株式会社安川電機 | Ｐｗｍサイクロコンバータ |
| JP2006020384A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 電力変換器の制御装置 |
| KR101119323B1 (ko) | 2004-09-29 | 2012-03-06 | 가부시키가이샤 야스카와덴키 | 병렬 다중 매트릭스 컨버터 장치 |
| JP2006158063A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Yaskawa Electric Corp | Ｐｗｍサイクロコンバータとその制御方法 |
| US7701740B2 (en) | 2005-04-27 | 2010-04-20 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Apparatus for three phase PWM cycloconverter |
| JP2007082286A (ja) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | Mitsubishi Electric Corp | 多相対多相電力変換装置 |
| JP2007166749A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 交流交流直接変換器の制御装置 |
| JP2008048535A (ja) * | 2006-08-16 | 2008-02-28 | Nagaoka Univ Of Technology | 交流交流直接変換器の制御装置 |
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