JP2012186939A - インバータ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インバータ装置は、ブリッジ接続された4つのスイッチから構成されるブリッジ回路10に対して、PWM信号を供給する第1の制御部30を備えている。第1の制御部30は、第1のインバータ指令信号生成部31と、第2のインバータ信号生成部32と、リップル電流生成部33と、インバータ指令信号選択部34と、ゲート信号生成部35とを備え、インバータ指令信号irefに基づき、MOD1及びMOD6の時は閉ループ制御を行い,MOD2〜MOD5の時は開ループ制御を行う。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施例1におけるインバータ装置の構成を示すブロック図である。
図2(1),(2)は、比較例の動作を説明するための図であり、同図(1)の(a)は直流リンク電圧Vdcで規格化したインバータ変調信号mref(=Vref/Vdc)の制御タイミング、(b)〜(e)は、PWM信号Vg(=Vgl+,Vg2+,Vg2−,Vgl−)の制御タイミング、(f)は第1の交流電圧の波形、(g)は第1の交流電流の波形を示すタイムチャート、及び同図(2)の(a)〜(d)は、その制御時の出力波形を示す図である。
本実施例1のインバータ装置の動作について、図3〜図7を参照しつつ、以下説明する。
MOD1:ir/2<iref
MOD2:0≦iref≦ir/2、かつ0≦Vac
MOD3:0≦iref≦ir/2、かつVac<0
MOD4:−ir/2≦iref<0、かつVac<0
MOD5:−ir/2≦iref<0、かつ0≦Vac
MOD6:iref<−ir/2
MOD1:iinv=(1/(s・Lf))・(Vref−Vac)+ir/2
MOD2:iinv=(Vref/Vac)2・(ir/2)
MOD3:iinv=((Vref+Vdc)/(Vac+Vdc))2・(ir/2)
MOD4:iinv=−(Vref/Vac)2・(ir/2)
MOD5:iinv=−((Vref−Vdc)/(Vac−Vdc))2・(ir/2)
MOD6:iinv=(1/(s・Lf))・(Vref−Vac)−ir/2
本発明の実施例1のインバータ装置のシミュレーション結果について、図8〜図11を参照しつつ、以下説明する。
図1及び図3のインバータ装置について行った実証実験結果について、図12〜図17を参照しつつ、以下説明する。
図14(1)は比較例の制御の場合、図14(2)は実施例1の制御の場合の、(a)はインダクタ電流波形、(b)は出力電流波形を、それぞれ示している。
本実施例1によれば、アーム短絡を防止するために、デットタイムを設ける必要がなくなるので、全高調波ひずみ、リップル電流irを、比較例の制御に比べ、大幅に改善することができる。特に、定格出力に対し、出力電流ioが少ない場合に、全高調波ひずみ、及びリップル電流irの改善効果が顕著である。更に、直流リンク電圧を最小化することができるので、効率を改善できると共に、直流リンクコンデンサ3を小型化することができる。
図1のブリッジ回路10は、NPNトランジスタ11〜14に代えて、PNPトランジスタや、MOSトランジスタ等のユニポーラトランジスタで構成してもよい。更に、フルブリッジのインバータ装置のみならず、ハーフブリッジのインバータ(スイッチ2個)や三相のフルブリッジのインバータ装置(スイッチ6個)でも可能である。これにより、実施例1とほぼ同等の作用、効果を奏することができる。
図18は、本発明の実施例2におけるインバータ装置の構成を示すブロック図であり、実施例1を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
実施例2によれば、交流電圧のピーク値に安定余裕度を付加した制御を行うことで、交流電圧の変化によらず、常に直流リンク電圧の最小化ができるので、インバータの高効率化を図ることができる。
図19は、本発明の実施例3におけるインバータ装置の構成を示すブロック図であり、実施例1を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
2 DC/DCコンバータ
3 電解コンデンサ
10 ブリッジ回路
11〜14 第1〜第4のスイッチ
20 フィルタ回路
21 電流検出器
22 電圧検出器
30,30A 第1の制御部
31 第1のインバータ制御信号生成部
32 第2のインバータ制御信号生成部
33 リップル電流演算部
34 インバータ指令信号選択部
35 ゲート信号生成部
36 直流リンク電圧指令生成部
37 直流リンク電圧制御部
15、31a 減算器
40 第2の制御部
50 交流系統
Claims (6)
- 複数個のスイッチが、ブリッジ接続され、パルス幅変調信号に基づき、入力される第1の直流信号を、第1の交流信号に変換するブリッジ回路と、
前記第1の交流信号をフィルタリングして、第2の交流信号を出力するフィルタ回路と、
第1のインバータ指令信号に基づき、前記複数個のスイッチをオン/オフ制御して前記ブリッジ回路による前記パルス幅変調信号を出力する第1の制御部と、
を備え、
前記第1の制御部は、
前記第1のインバータ指令信号の値に応じて、前記複数個のスイッチをオン/オフ制御し、
前記第1のインバータ指令信号の値が、閾値を超えたときは、前記ブリッジ回路を閉ループ制御し、
前記第1のインバータ指令信号の値が、前記閾値以下であるときは、前記ブリッジ回路を開ループ制御することを特徴とするインバータ装置。 - 前記第1の制御部は、
前記第1のインバータ指令信号の値が正であるときには、一方の前記スイッチをオフ状態とし、かつ他方の前記スイッチをオン/オフ制御し、前記第1のインバータ指令信号の値が負であるときには、前記他方のスイッチをオフ状態とし、かつ前記一方のスイッチをオン/オフ制御し、
前記第1のインバータ指令信号の値が、前記閾値を超えたときは、前記第1のインバータ指令信号及び前記第1の交流信号とに基づき、前記ブリッジ回路を閉ループ制御し、
前記第1のインバータ指令信号の値が、前記閾値以下であるときは、前記第1のインバータ指令信号に基づき、前記ブリッジ回路を開ループ制御とすることを特徴とする請求項1記載のインバータ装置。 - 前記閾値は、前記第2の交流信号と前記第1の直流信号から生成されるスイッチングリップル電流の2分の1の値であることを特徴とする請求項1又は2記載のインバータ装置。
- 前記第1のインバータ指令信号が、前記閾値を超えたときは、前記閉ループ制御に基づいて、前記ブリッジ回路を制御し、
前記第1のインバータ指令信号が、前記閾値未満のときは、前記第1のインバータ指令信号の正負、及び前記第2の交流信号の正負で定まる複数の場合に応じて、前記パルス幅変調信号を生成することを特徴とする請求項1〜3記載のインバータ装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のインバータ装置は、更に、
直流電圧源から出力される第2の直流信号のレベルを変換して前記第1の直流信号を出力するコンバータを備え、
前記第1の制御部は、前記第2の交流信号のピーク値に安定余裕度を付加した第1の直流電圧指令信号を生成し、前記第1の直流信号と前記直流電圧指令信号とが一致するように、前記第1のインバータ指令信号を調整した第2のインバータ指令信号を生成し、前記第1のインバータ指令信号に替えて、前記第2のインバータ指令信号に基づいて制御することを特徴とするインバータ装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のインバータ装置は、更に、
直流電圧源から出力される第2の直流信号のレベルを変換して前記第1の直流信号を出力するコンバータと、
前記第1の制御部は、前記第2の交流信号のピーク値に安定余裕度を付加した第2の直流信号指令値を生成し、前記コンバータの出力である前記第1の直流信号の入力レベルを制御する第2の制御部と、
を備えることを特徴とするインバータ装置。
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KR101387682B1 (ko) * | 2012-10-17 | 2014-04-22 | 한국전기연구원 | 과도 상태 보호와 리던던시를 고려한 파워 공급 컨버터와 그 동작 방법 |
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