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JPH0736705B2 - Neutral point clamp type power converter controller - Google Patents

Neutral point clamp type power converter controller

Info

Publication number
JPH0736705B2
JPH0736705B2 JP3058493A JP5849391A JPH0736705B2 JP H0736705 B2 JPH0736705 B2 JP H0736705B2 JP 3058493 A JP3058493 A JP 3058493A JP 5849391 A JP5849391 A JP 5849391A JP H0736705 B2 JPH0736705 B2 JP H0736705B2
Authority
JP
Japan
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self
extinguishing
elements
turned
turn
Prior art date
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JP3058493A
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Japanese (ja)
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JPH04295279A (en
Inventor
茂 田中
和敏 三浦
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP3058493A priority Critical patent/JPH0736705B2/en
Publication of JPH04295279A publication Critical patent/JPH04295279A/en
Publication of JPH0736705B2 publication Critical patent/JPH0736705B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

[発明の目的] [Object of the Invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、交流電力を直流電力に
変換するパルス幅変調制御(PWM制御)コンバ―タ
や、直流電力を交流電力に変換するPWM制御インバ―
タ等に適用される3レベルの出力電圧を発生する中性点
クランプ式電力変換器の制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse width modulation control (PWM control) converter for converting AC power into DC power, and a PWM control inverter for converting DC power into AC power.
The present invention relates to a control device for a neutral-point clamp type power converter that generates a three-level output voltage applied to a power converter or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、従来の中性点クランプ式インバ
―タの主回路及び制御回路構成図を示す。図は1相分
(U相分)を示し、3相出力インバ―タの場合、V,
W,相も同様に構成される。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a configuration diagram of a main circuit and a control circuit of a conventional neutral point clamp type inverter. The figure shows one phase (U phase), and in the case of a three-phase output inverter, V,
The W and phase are similarly constructed.

【0003】図中、Vd1,Vd2は直流電源、S1 〜S4
は自己消弧素子、D1 〜D4 はフリ―ホイリングダイオ
―ド、D5 ,D6 はクランプ用ダイオ―ド、LOADば
負荷、CTU は電流検出器である。又、制御回路とし
て、比較器CU ,C1 ,C2 、電流制御補償回路G
U (s) 、三角波発生器TRG、シュミット回路SH1
SH2 が設けられている。
In the figure, V d1 and V d2 are DC power supplies, and S 1 to S 4
The self-turn-off device, D 1 to D 4 is flip - wheeling diode - de, D 5, D 6 are clamping diodes - de, LOAD if the load, CT U is a current detector. Further, as the control circuit, comparators C U , C 1 and C 2 , a current control compensation circuit G
U (s), triangular wave generator TRG, Schmitt circuit SH 1 ,
SH 2 is provided.

【0004】このインバ―タの出力電圧VU は、4つの
素子S1〜S4 をオン、オフさせることによって、次の
ように変化する。ただし、全体の直流電圧をVd とし、
d1=Vd2=Vd /2とする。即ち、 S1 とS2 がオンのとき、VU =+Vd /2 S2 とS3 がオンのとき、VU =0 S3 とS4 がオンのとき、VU =−Vd /2 となる。この時、素子は2個ずつオンさせなければなら
ない。3個同時にオンになると、直流電源を短絡し、過
電流によって素子を破壊してしまう。
The output voltage V U of this inverter changes as follows by turning on and off the four elements S 1 to S 4 . However, the total DC voltage is V d ,
Let V d1 = V d2 = V d / 2. That is, when S 1 and S 2 are on, V U = + V d / 2 When S 2 and S 3 are on, V U = 0 When S 3 and S 4 are on, V U = −V d / It becomes 2. At this time, two devices must be turned on each. If all three are turned on at the same time, the DC power supply is short-circuited and the device is destroyed due to overcurrent.

【0005】例えば、素子S1 〜S3 にオン信号が入る
と、直流電圧Vd1を素子S1 ―S2―S3 ―ダイオ―ド
6 で短絡し、過大な短絡電流が素子に流れ、素子を壊
してしまう。
For example, when an ON signal is input to the elements S 1 to S 3 , the DC voltage V d1 is short-circuited by the element S 1 -S 2 -S 3 -diode D 6 and an excessive short-circuit current flows to the elements. , The element is destroyed.

【0006】このような直流短絡を防止するため、素子
1 とS3 を逆動作させ、素子S2S4 を逆動作させてい
る。即ち、素子S1 がオンのときは素子S3 をオフさ
せ、素子S3 がオンのときは素子S1 をオフさせてい
る。同様に、素子S2 がオンのときは素子S4 をオフさ
せ、素子S4 がオンのときは、素子S2 をオフさせてい
る。図8は、中性点クランプ式インバ―タの従来のパル
ス幅変調制御法を説明するためのタイムチャ―ト図であ
る。
In order to prevent such a DC short circuit, the elements S 1 and S 3 are operated in reverse and the element S 2 S 4 is operated in reverse. That is, when the element S 1 is on, the element S 3 is turned off, and when the element S 3 is on, the element S 1 is turned off. Similarly, when the element S 2 is on, the element S 4 is turned off, and when the element S 4 is on, the element S 2 is turned off. FIG. 8 is a time chart for explaining the conventional pulse width modulation control method for the neutral point clamp type inverter.

【0007】図中、X,YはPWM制御の搬送波信号
で、Xは+EMAX 〜0の間を変化する三角波、Yは−E
MAX 〜0の間を変化する三角波である。また、ei はP
WM制御入力信号である。入力信号ei と三角波X、Y
とを比較し、素子S1 〜S4 のゲ―ト信号g1 ,g2
作る。即ち、 ei >Xのとき、g1 =1で、S1 をオン、S3 をオフ
させる。 ei ≦Xのとき、g1 =0で、S1 をオフ、S3 をオン
させる。 ei ≧Yのとき、g2 =0で、S4 をオフ、S2 をオン
させる。 ei <Yのとき、g2 =1で、S4 をオン、S2 をオフ
させる。
In the figure, X and Y are PWM control carrier signals, X is a triangular wave varying between + E MAX and 0, and Y is -E.
It is a triangular wave that changes between MAX and 0. Also, e i is P
WM control input signal. Input signal e i and triangular wave X, Y
And gate signals g 1 and g 2 of the elements S 1 to S 4 are generated. That is, when e i > X, g 1 = 1 and S 1 is turned on and S 3 is turned off. When e i ≤X, when g 1 = 0, S 1 is turned off and S 3 is turned on. When e i ≧ Y, when g 2 = 0, S 4 is turned off and S 2 is turned on. When e i <Y, g 2 = 1 and S 4 is turned on and S 2 is turned off.

【0008】この結果、出力電圧VU は、図の最下段の
ようになり、その平均値(破線で示す)は前記入力信号
i に比例した値となる。このように、中性点クランプ
式インバ―タでは、出力電圧VU として、3レベル(+
d /2,0,−Vd /2)の電圧が得られ、高調波成
分の少ない電圧波形となる。電動機負荷の場合は、電流
の脈動は小さくなり、トルクリップルも低減できる利点
がある。
As a result, the output voltage V U becomes as shown in the bottom of the figure, and its average value (shown by the broken line) becomes a value proportional to the input signal e i . As described above, the neutral point clamp type inverter has three levels (+) as the output voltage V U.
V d / 2, 0, the voltage of -V d / 2) is obtained, and less voltage waveform of the harmonic component. In the case of a motor load, there are advantages that the pulsation of current is reduced and the torque ripple is also reduced.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の中性点
クランプ式インバ―タの制御装置には、次のような問題
点がある。
However, the conventional neutral point clamp type inverter control device has the following problems.

【0010】即ち、インバ―タを構成する素子S1 〜S
4 が理想的なスイッチング素子である場合は問題ない
が、実際には素子にオフ信号を与えてもすぐにオフせ
ず、一定の時間を経てタ―ンオフする。オフからオンに
移るときも同様であるが、一般には、タ―ンオフ時間の
方がタ―ンオン時間より長い。
That is, the elements S 1 to S constituting the inverter
There is no problem if 4 is an ideal switching element, but in reality it does not turn off immediately even when an off signal is given to the element, but it turns off after a certain period of time. The same applies when shifting from off to on, but generally the turn-off time is longer than the turn-on time.

【0011】従って、例えば、素子S1 にオフ信号を与
えると同時に素子S3 にオン信号を与えると、素子S1
がまだオフしないうちに素子S3 がオンし、3つの素子
1〜S3 がオンになる期間が発生し、直流電源を短絡
し、過大な電流が流れて素子を壊すことになる。
Accordingly, for example, when giving an ON signal simultaneously element S 3 Given an off signal to the element S 1, element S 1
However, the element S 3 is turned on before the element is turned off, and a period in which the three elements S 1 to S 3 are turned on occurs, which short-circuits the DC power source and causes an excessive current to flow, thereby destroying the element.

【0012】図9及び図10はその問題点を解決するた
めの従来のPWM制御方法を説明するためのタイムチャ
―ト図である。図中、g1 ,g2図8のPWM制御法に
よって求めた信号である。
9 and 10 are time charts for explaining a conventional PWM control method for solving the problem. In the figure, g 1 and g 2 are signals obtained by the PWM control method of FIG.

【0013】信号g1 から素子S1 のゲ―ト信号gs1
作り、信号g1 の反転信号から素子S3 のゲ―ト信号g
s3を作る。ゲ―ト信号gs1は信号g1 が「0」から
「1」に変わったあとΔtD (むだ時間)だけ「0」状
態を保ち、その後gs1=g1 とする。また、ゲ―ト信号
s3は信号g1 の反転信号が「0」から「1」に変わっ
たあとΔtD (むだ時間)だけ「0」状態を保ち、その
後gs3=g1 の反転信号とする。前記むだ時間ΔtD
素子のタ―ンオフ時間等を考慮して決められる。このよ
うに、素子S1 とS3 のゲ―ト信号gs1,gs3のオン期
間をむだ時間ΔtD だけ各々短くすることにより、素子
1 とS3 が同時にオンになることを防止している。素
子S2 とS4 のゲ―ト信号gs2,gs4も同様である。こ
の従来の、むだ時間を用いて直流短絡を防止する方法は
次のような欠点がある。即ち、前記むだ時間ΔtD の期
間、出力電流の方向によりインバ―タの出力電圧VU
値が変わってしまうことである。
[0013] from the signal g 1 of the element S 1 gate - to make a door signal g s1, from the inverted signal of the signal g 1 of the element S 3 gate - door signal g
make s3 The gate signal g s1 is kept in the “0” state for Δt D (dead time) after the signal g 1 is changed from “0” to “1”, and then g s1 = g 1 is set. In addition, the gate signal g s3 remains in the “0” state for Δt D (dead time) after the inverted signal of the signal g 1 changes from “0” to “1”, and then the inverted signal of g s3 = g 1 And The dead time Δt D is determined in consideration of the turn-off time of the device. Thus, the element S 1 and S 3 of the gate - by only each short dead time Delta] t D the ON period of the preparative signal g s1, g s3, to prevent the element S 1 and S 3 are turned on at the same time ing. The same applies to the gate signals g s2 and g s4 of the elements S 2 and S 4 . This conventional method for preventing a DC short circuit by using dead time has the following drawbacks. That is, during the dead time Δt D , the value of the output voltage V U of the inverter changes depending on the direction of the output current.

【0014】図9は素子S2 がオンのとき(S4 はオ
フ)素子S1 とS3 をむだ時間ΔtDを保ちながら交互
にオン,オフさせたときのインバ―タの出力電圧を示
す。
FIG. 9 shows the output voltage of the inverter when the element S 2 is on (S 4 is off) and the elements S 1 and S 3 are alternately turned on and off while maintaining the dead time Δt D. .

【0015】VU(+)は出力電電流IU が図5の矢印の方
向(正方向)に流れているときの出力電圧を、VU(-)
出力電流IU 図7の矢印と反対方向(負方向)に流れて
いるときの出力電圧を示す。むだ時間ΔtD の間、素子
1 とS3 はともにオフ状態にあり、IU が正のときは
素子S2 を介して電流が流れ、VU(+)=0となり、IU
が負のときはダイオ―ドD1 ,D2 を介して電流が流れ
てVU(-)=Vd /2となる。すなわち、最初のゲ―ト信
号g1 の通り素子S1 ,S3 をオン,オフさせた場合の
出力電圧をVU とすると、 IU >0のとき、VU(+)=VU −ΔVD U <0のとき、VU(-)=VU +ΔVD となる。ただし、ΔVD はむだ時間ΔtD に基づくバイ
アス電圧である。
VU (+)Is the output current IUIs the arrow in Figure 5
Output voltage when flowing in the positive directionU (-)Is
Output current IUFlow in the opposite direction (negative direction) to the arrow in Figure 7.
Indicates the output voltage when Dead time ΔtDDuring the element
S1And S3Are both off and IUIs positive
Element S2Current flows throughU (+)= 0, and IU
When is negative, diode D1, D2Current flows through
VU (-)= Vd/ 2. That is, the first gate
Issue g1As the element S1, S3When turning on and off
Output voltage is VUThen, IUWhen> 0, VU (+)= VU-ΔVD  IUWhen <0, VU (-)= VU+ ΔVD  Becomes However, ΔVDDead time ΔtDBased on
It is an ass voltage.

【0016】また、図10は素子S3 がオン(S1 はオ
フ)のとき、素子S2 とS4 をむだ時間ΔtD を保ちな
がら交互にオン,オフさせた時のインバ―タ出力電圧を
示す。 VU(+)は出力電流IU が図7の矢印の方向(正
方向)に流れているときの出力電圧を、VU(-)は出力電
流IU が図7の矢印と反対方向(負方向)に流れている
ときの出力電圧を示す。むだ時間ΔtD の間、素子S2
とS4 はともにオフ状態にあり、IU が正のときはダイ
オ―ドD3 ,D4 を介して電流が流れてVU(+)=−Vd
/2となり、IU が負のときは素子S3 を介して電流が
流れて、VU(-)=0となる。すなわち、最初のゲ―ト信
号g2 の通り素子S2,S4 をオン,オフさせた場合の
出力電圧をVU とすると、図10で説明したときと同様
に、 IU >0のとき、VU(+)=VU −ΔVD U <0のとき、VU(-)=VU +ΔV となる。このむだ時間Δt に基づくバイアス電圧Δ
D は、出力電流IU の向きによって決定され、PWM
制御の搬送波(三角波)周波数をfc とした場合、次の
ように表される。 ΔVD =(Vd /2)・fc ・ΔtD 例えば、fc =1KHZ ,ΔtD =100μsec とした
場合、 ΔVD =0.1・(Vd /2) となる。このバイアス電圧ΔVD は、出力電流IU を制
御するとき外乱源として作用し、当該電流波形を歪ませ
る問題が残る。従来は、この外乱源を打ち消すため、P
WM制御の入力信号ei に出力電流の方向に応じてΔV
D に比例した補償電圧±ΔeD を加えている。しかし、
完全には打ち消すことが難しく、出力電流に波形歪みが
残ってしまうのが実状である。また、この補償電圧±Δ
D を加えた分だけ、PWM制御の制御範囲が狭くな
り、結果的に、中性点クランプ式インバ―タの利用率を
低下させることになる。
Further, FIG. 10 shows an element S3Is on (S1Oh
F), element S2And SFourDead time ΔtDKeep
Inverter output voltage when turned on and off alternately
Show. VU (+)Is the output current IUIs the direction of the arrow in Fig. 7 (positive
Direction), the output voltageU (-)Is the output power
Flow IUFlows in the opposite direction (negative direction) to the arrow in FIG.
The output voltage is shown. Dead time ΔtDWhile the element S2
And SFourAre both off and IUIs positive when is
Code D3, DFourCurrent flows through VU (+)= -Vd
/ 2, IUIs negative, the element S3Current through
Flow, VU (-)= 0. That is, the first gate
Issue g2As the element S2, SFourWhen turning on and off
Output voltage is VUThen, the same as when explained in FIG.
IUWhen> 0, VU (+)= VU-ΔVD  IUWhen <0, VU (-)= VU+ ΔVD Becomes This dead time Δt D Bias voltage Δ based on
VDIs the output current IUPWM is determined by the direction of
Control carrier wave (triangular wave) frequency fcAnd if the following
Is represented as ΔVD= (Vd/ 2) ・ fc・ ΔtD  For example, fc= 1KHZ, ΔtD= 100 μsec
If ΔVD= 0.1 · (Vd/ 2). This bias voltage ΔVDIs the output current IUControl
Control, it acts as a disturbance source and distorts the current waveform.
Problem remains. Conventionally, in order to cancel this disturbance source, P
WM control input signal eiΔV depending on the direction of the output current
DCompensation voltage ± ΔeDIs added. But,
It is difficult to cancel it completely, and the waveform distortion in the output current
The reality is that they will remain. Also, this compensation voltage ± Δ
eDThe control range of PWM control is narrowed by the amount
As a result, the utilization rate of the neutral clamp type inverter is reduced.
Will be lowered.

【0017】このように従来の中性点クランプ式インバ
―タのPWM制御には、直流短絡を防止するため、素子
1 とS3 及び素子S2 とS4 のそれぞれの切換え時に
むだ時間を設けているが、このむだ時間により出力電流
が歪み、インバ―タの利用率が低下するという問題点が
ある。
As described above, in the conventional PWM control of the neutral point clamp type inverter, in order to prevent a DC short circuit, a dead time is required at the time of switching each of the elements S 1 and S 3 and the elements S 2 and S 4. However, there is a problem in that the output current is distorted due to this dead time and the utilization rate of the inverter is reduced.

【0018】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
もので、むだ時間をなくし、かつ直流短絡も防止できる
中性点クランプ式電力変換器の制御装置を提供すること
を目的とする。 [発明の構成]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device for a neutral point clamp type power converter capable of eliminating dead time and preventing DC short circuit. [Constitution of Invention]

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、直列接続された4個の自己消弧素子S1
2 ,S3 ,S4 と、これらの各素子に逆並列接続され
るフリ―ホイリングダイオ―ドD1 ,D2 ,D3 ,D4
と、クランプ用ダイオ―ドD5 ,D6 とで構成される中
性点クランプ式電力変換器において、パルス幅変調制御
用搬送波として、1つは零とプラス側で変化する三角波
X、もう1つは零とマイナス側で変化する三角波Yを発
生する三角波発生手段と、前記電力変換器の出力電流或
いは出力電流に対応した信号IU の方向を判別する手段
と、前記IU が、IU ≧0の条件で前記下側の2つの自
己消弧素子S3 ,S4 をオフとし、PWM制御入力信号
i と前記三角波X,Yとを比較し、 ei >Xのとき、前記上側の2つの自己消弧素子S1
2 をオン Y≦ei ≦Xのとき、前記上側の自己消弧素子S2 をオ
ン(S1 をオフ) ei <Yのとき、前記上側の2つの自己消弧素子S1
2 をオフ させるゲ―ト信号と、前記IU が、IU <0の条件で前
記上側の2つの自己消弧素子S1 ,S2 をオフとし、 ei >Xのとき、前記下側の2つの自己消弧素子S3
4 をオフ Y≦ei ≦Xのとき、前記下側の自己消弧素子S3 をオ
ン(S4 をオフ) ei <Yのとき、前記下側の2つの自己消弧素子S3
4 をオン させるゲ―ト信号とを作る手段を具備したことを特徴と
するものである。
To achieve the above object, the present invention provides four self-extinguishing elements S 1 , connected in series.
S 2, S 3, and S 4, these flip connected antiparallel to each element - wheeling diode - de D 1, D 2, D 3 , D4
In the neutral point clamp type power converter composed of a diode for clamping, and diodes D 5 and D 6 for clamping, one is a triangular wave X that changes between zero and the positive side as a carrier for pulse width modulation control, and the other is 1. One is a triangular wave generating means for generating a triangular wave Y that changes between zero and minus side, a means for discriminating the output current of the power converter or the direction of the signal I U corresponding to the output current, and the I U is I U Under the condition of ≧ 0, the two lower self-extinguishing elements S 3 and S 4 are turned off, the PWM control input signal e i is compared with the triangular waves X and Y, and when e i > X, the upper side Two self-extinguishing elements S 1 ,
S 2 is turned on. When Y ≦ e i ≦ X, the upper self-extinguishing element S 2 is turned on (S 1 is turned off). When e i <Y, the upper two self-extinguishing elements S 1 ,
When the gate signal for turning off S 2 and the I U turn off the upper two self-extinguishing elements S 1 and S 2 under the condition of I U <0, and when e i > X, the lower Side two self-extinguishing elements S 3 ,
Turn off S 4 When Y ≦ e i ≦ X, turn on the lower self-extinguishing element S 3 (turn off S 4 ) When e i <Y, turn on the two lower self-extinguishing elements S 3
It is characterized in that a means for producing a gate signal for turning on S 4 is provided.

【0020】[0020]

【作用】本発明は、中性点クランプ式電力変換器を構成
する4つの素子S1〜S4 のゲ―ト信号を出力電流IU
の方向によって制限することにより直流短絡を防止し、
かつ従来必要とされいてた無駄時間をなくしたものであ
る。
According to the present invention, the gate signals of the four elements S 1 to S 4 constituting the neutral point clamp type power converter are converted into the output current I U.
Prevents DC short circuit by limiting by the direction of
Moreover, it eliminates the dead time that has been conventionally required.

【0021】即ち、IU ≧0のとき、当該出力電流IU
は素子S3 とS4 を介して流れることはないので、素子
3 とS4 をオフ状態にしておく。逆に、IU <0のと
き、当該出力電流IU は素子S1 とS2 を介して流れる
ことはないので、素子S1 とS2 をオフ状態にしてお
く。このように、上側2つの素子が下側2つの素子のど
ちらか一対はオフ状態にあり、変換器が直流短絡するこ
とはなくなる。
That is, when I U ≧ 0, the output current I U
Since not flow through the element S 3 and S 4, leaving the element S 3 and S 4 in the OFF state. Conversely, when the I U <0, since the output current I U is not flow through the element S 1 and S 2, leaving the element S 1 and S 2 in the OFF state. In this way, the upper two elements are in the off state of either one of the lower two elements, and the converter is not short-circuited by direct current.

【0022】従来の制御装置では、素子S1 とS3 を同
時にオンさせないようにむだ時間を設けていたが、本発
明によれば、IU ≧0のとき、素子S3 は常にオン状態
にあり、素子S1 のゲ―ト信号にむだ時間を設ける必要
がなくなる。また、IU <0のとき、素子S1 は常にオ
フとなっており、やはり、素子S3 のゲ―ト信号にむだ
時間を設ける必要もない。同様に素子S2 とS4 の間で
むだ時間を設ける必要もなくなる。
In the conventional control device, the dead time is provided so that the elements S 1 and S 3 are not turned on at the same time. However, according to the present invention, when I U ≧ 0, the element S 3 is always turned on. Therefore, it is not necessary to provide a dead time for the gate signal of the element S 1 . Further, when I U <0, the element S 1 is always off, and again, it is not necessary to provide a dead time for the gate signal of the element S 3 . Similarly, it is not necessary to provide a dead time between the elements S 2 and S 4 .

【0023】即ち、本発明によれば、PWM制御の入力
信号ei と三角波XまたはYと比較して得られた信号
を、素子S1 〜S4 のゲ―ト信号として直接用いること
ができるようになり、出力電圧は前記入力信号ei に比
例した値が得られ、歪みのない出力電流に制御出来るよ
うになる。また、むだ時間に伴う変換器の利用率低下も
なくなり、従来の問題点を解決することができる。
That is, according to the present invention, the signal obtained by comparing the PWM control input signal e i with the triangular wave X or Y can be directly used as the gate signal of the elements S 1 to S 4. As a result, a value proportional to the input signal e i is obtained as the output voltage, and it becomes possible to control the output current without distortion. Further, the decrease in the utilization rate of the converter due to the dead time is eliminated, and the conventional problems can be solved.

【0024】[0024]

【実施例】図1は、本発明の中性点クランプ式インバ―
タの制御装置を説明するための主回路構成図および制御
装置のブロック図の一実施例を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 1 shows a neutral point clamp type inverter of the present invention.
1 is a block diagram of a main circuit configuration diagram and a control device for explaining a control device for a computer.

【0025】図中、Vd1,Vd2は直流電源、S1
2 ,S3 ,S4 は自己消弧素子、D12 ,D3 ,D
4 はフリ―ホイリングダイオ―ド、D5 ,D6 はクラン
プ用ダイオ―ド、LOADは負荷、CTU は電流検出器
である。又、制御回路として、比較器CU ,C1
2 、電流制御補償回路GU (s) 、三角波発生器TR
G、シュミット回路SH1 ,SH2 、ヒステリシス回路
HS、反転器IV〜IV3 、論理積回路AND1 〜AN
4 が設けられている。この図は1相分(U相分)のみ
を示しているが、3相負荷の場合、他の2相(V相,W
相)も同様に構成される。
In the figure, V d1 and V d2 are DC power supplies, S 1 and
S 2, S 3, S 4 are self-turn-off device, D 1 D 2, D 3 , D
4 flip - wheeling diode - de, D 5, D 6 are clamping diodes - de, LOAD is the load, CT U is a current detector. Further, as control circuits, comparators C U , C 1 ,
C 2 , current control compensation circuit G U (s), triangular wave generator TR
G, Schmitt circuits SH 1 and SH 2 , hysteresis circuit HS, inverters IV to IV 3 , AND circuits AND 1 to AN.
D 4 is provided. This figure shows only one phase (U phase), but in the case of three phase load, other two phases (V phase, W phase)
Phase) is similarly configured.

【0026】U相の負荷電流IU を電流検出器CTU
より検出し、電流制御回路の比較器CU に入力する。比
較器CU は電流指令値IU * と電流検出値IU とを比較
し、偏差εU =IU * −IU を求める。当該偏差εU
次の制御補償回路GU (s) で増幅し、PWM制御の入力
信号ei とする。
[0026] The load current I U of the U-phase detected by the current detector CT U, is input to a comparator C U of the current control circuit. The comparator C U has a current command value I U * And the detected current value I U are compared, and the deviation ε U = I U * -Calculate I U. The deviation ε U is amplified by the next control compensation circuit G U (s) and used as the input signal e i for PWM control.

【0027】三角波発生器TRGは2つの三角波X,Y
を発生し、比較器C1 ,C2 に入力する。比較器C1
三角波Xと前記入力信号ei を比較しシュミット回路S
1を介して素子素子S1 とS3 のためのゲ―ト信号g
1 を作る。又、比較器C2 は三角波Yと前記入力信号e
i を比較し、シュミット回路SH2 を介して素子S2
4 のためのゲ―ト信号g2 を作る。ヒステリシス回路
HSはインバ―タの出力電流IU の方向を検出するもの
で、その出力sigは次のようになる。 IU ≧0のとき、sig=1 IU <0のとき、sig=0
The triangular wave generator TRG has two triangular waves X and Y.
Is generated and input to the comparators C 1 and C 2 . The comparator C 1 compares the triangular wave X with the input signal e i , and the Schmitt circuit S
Gate signal g for device elements S 1 and S 3 via H 1
Make one Further, the comparator C 2 receives the triangular wave Y and the input signal e.
i is compared and the gate signal g 2 for the elements S 2 and S 4 is produced via the Schmitt circuit SH 2 . The hysteresis circuit HS detects the direction of the output current I U of the inverter, and its output sig is as follows. When I U ≧ 0, sig = 1 When I U <0, sig = 0

【0028】反転器IV1 〜IV3 及び論理積回路AN
1 〜AND4 を介して、次の論理演算を行ない、素子
1 〜S4 のゲ―ト信号gs1〜gs4を求める。即ち、 となる。図2は、本発明の動作を説明するためのタイム
チャ―ト図である。
Inverters IV 1 to IV 3 and AND circuit AN
The following logical operation is performed via D 1 to AND 4 to obtain the gate signals g s1 to g s4 of the elements S 1 to S 4 . That is, Becomes FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the present invention.

【0029】PWM制御の搬送波Xは0〜+EMAX の間
で変化する一定周波数の三角波である。又、搬送波Yは
0〜−EMAX の間で変化する一定周波数の三角波で、搬
送波Xと同相になっている。PWM制御入力信号ei
前記三角波X,Yとを比較し、信号g1 ,g2 を作る。
即ち、 ei >Xのとき、g1 =1 ei ≦Xのとき、g1 =0 ei <Yのとき、g2 =1 ei ≧Yのとき、g2 =0 となる。
The carrier wave X for PWM control is a triangular wave having a constant frequency which varies between 0 and + E MAX . Further, the carrier wave Y is a triangular wave having a constant frequency that varies between 0 and -E MAX , and is in phase with the carrier wave X. The PWM control input signal e i is compared with the triangular waves X and Y to generate signals g 1 and g 2 .
That is, when e i > X, g 1 = 1 e i ≦ X, when g 1 = 0 e i <Y, and when g 2 = 1 e i ≧ Y, g 2 = 0.

【0030】また、インバ―タの出力電流IU が破線の
ように変化した場合、ヒステリシス回路HSの出力si
gは、a点で「0」から「1」に、また、b点で「1」
から「0」になる。素子S1 のケ―ト信号gs1は、si
g=1(IU ≧0)のとき、gs1=g1 となり素子S1
をオン,オフし、sig=0(IU <0)のとき、gs1
=0となり素子S1 をオフする。素子S2 のケ―ト信号
s2は、 sig=0(IU <0)のとき、gs2=0となり素子S
2 をオフする。素子S3 のケ―ト信号gs3は、 sig=1(IU ≧0)のとき、gs3=0となり素子S
3 をオフする。素子S4 のゲ―ト信号gs4は、sig=
0(IU <0)のとき、gs4=g2 となり素子S4 をオ
ン,オフし、sig=1(IU ≧0)のとき、gs4=0
となり素子S4 をオフする。
When the output current I U of the inverter changes as shown by the broken line, the output si of the hysteresis circuit HS
g changes from "0" to "1" at point a and "1" at point b
Becomes "0". The gate signal g s1 of the element S 1 is si
When g = 1 (I U ≧ 0), g s1 = g 1 and the element S 1
Is turned on and off, and when sig = 0 (I U <0), g s1
= 0 and the element S 1 is turned off. The gate signal g s2 of the element S 2 is When sig = 0 (I U <0), g s2 = 0 and the element S
Turn off 2 . The gate signal g s3 of the element S3 is When sig = 1 (I U ≧ 0), g s3 = 0 and the element S
Turn off 3 . The gate signal g s4 of the element S 4 is sig =
When 0 (I U <0), g s4 = g 2 and the element S 4 is turned on and off. When sig = 1 (I U ≧ 0), g s4 = 0
Then the element S 4 is turned off.

【0031】即ち、IU ≧0のときは、下側の素子S3
とS4 はオフ状態となり、上側の素子S1 とS2 が元の
信号g1 ,g2 に従ってオン,オフ動作することにより
PWM制御を行っている。
That is, when I U ≧ 0, the lower element S 3
And S 4 are turned off, and the upper elements S 1 and S 2 are turned on and off according to the original signals g 1 and g 2 to perform PWM control.

【0032】また、IU <0のときは、上側の素子S1
とS2 はオフ状態となり、下側の素子S3 とS4 が元の
信号g1 ,g2 に従ってオン,オフ動作することにより
PWM制御を行っている。
When I U <0, the upper element S 1
And S 2 are turned off, and the lower elements S 3 and S 4 are turned on and off according to the original signals g 1 and g 2 to perform PWM control.

【0033】従って、従来のむだ時間ΔtD は必要なく
なり、インバ―タの出力電圧VU はPWM制御の三角波
X,Yと入力信号eiを比較して求めた元の信号g1
2に従った波形となり、その平均値は当該入力信号e
i に比例した値となる。
[0033] Thus, conventional dead time Delta] t D is no longer required, inverter - data of the output voltage V U is the original signal g 1 determined by comparing the triangular wave X, Y and the input signal e i of the PWM control,
The waveform is according to g 2 , and its average value is the input signal e.
The value is proportional to i .

【0034】図3は本発明の別の実施例を示す制御回路
の構成図で、図中、MM1 ,MM2はモノマルチ回路、
AND1 〜AND9 は論理積回路、MT1 〜MT4 は最
小オン時間設定回路、OR1 ,OR2 は論理和回路であ
る。他の記号は図1に示した記号に準ずる。また、図4
は図3の最小オン時間設定回路の具体的な回路例を示す
もので、MM11はモノマルチ回路、OR11は論理和回路
である。図5及び図6は、図3の制御回路の動作説明を
行なうためのタイムチャ―ト図である。以下この図5及
び図6を参照しながら、図3,図4の説明を行なう。
FIG. 3 is a block diagram of a control circuit showing another embodiment of the present invention, in which MM 1 and MM 2 are mono-multi circuits,
AND 1 to AND 9 are AND circuits, MT 1 to MT 4 are minimum on-time setting circuits, and OR 1 and OR 2 are OR circuits. Other symbols are similar to those shown in FIG. Also, FIG.
Shows a specific circuit example of the minimum on-time setting circuit in FIG. 3, where MM 11 is a mono-multi circuit and OR 11 is an OR circuit. 5 and 6 are time charts for explaining the operation of the control circuit of FIG. 3 and 4 will be described below with reference to FIGS. 5 and 6.

【0035】図5は図2のタイムチャ―トのb点を拡大
したもので、出力電流IU の方向がb点で正から負に切
り替る。信号sigが「1」から「0」に移るタイミン
グで図3のモノマルチ回路MM1 をトリガしその出力m
1 を時間Δt1 の間「0」にする。b点付近では、g1
=0となっており、g2 はb点より時間ψだけ前に
「0」から「1」に切り替っている。sig=1(IU
≧0)のとき、信号g1 ,g2 に関係なくgs3,gs4
0となり、素子S3 とS4 はオフとなる。 ψだけ前にオンからオフに切り替る。b点でsigが
「1」から「0」にに切り替ると、信号g1 ,g2 に関
係なくgs1,gs2は「0」となり、素子S1 ,S2 はオ
フとなる。 即ち、この場合、素子S2 にオフ信号が与えられてから
時間ψ後に素子S3 とS4 にオン信号が与えられること
になる。
FIG. 5 is an enlarged view of point b of the time chart of FIG. 2, in which the direction of the output current I U is switched from positive to negative at point b. At the timing when the signal sig shifts from "1" to "0", the mono-multi circuit MM 1 of FIG. 3 is triggered and its output m
1 is set to “0” during the time Δt 1 . In the vicinity of point b, g 1
= 0, and g 2 is switched from "0" to "1" by time ψ before the point b. sig = 1 (I U
≧ 0), g s3 and g s4 are 0 regardless of the signals g 1 and g 2 , and the elements S 3 and S 4 are off. Switch from on to off by ψ. When at point b sig is switched to the "0" from "1", the signal g 1, g regardless 2 g s1, g s2 becomes "0", the element S 1, S 2 is turned off. That is, in this case, the ON signal is applied to the elements S 3 and S 4 after the time ψ after the OFF signal is applied to the element S 2 .

【0036】一般に、インバ―タを構成するスイッチン
グ素子S1 〜S4 はオフ信号が与えられてもすぐにタ―
ンオフすることはできず、一定の遅れ時間がある。素子
がタ―オンするときも同様に遅れ時間があるが、一般に
はタ―ンオフ時間の方がタ―ンオン時間より長い。この
ため、時間ψが素子S2 のタ―オフ時間より短い場合、
b点付近で、素子S2 がオフする前に素子S3 ,S4
オンし、図1の直流電源Vd2をダイオ―ドD5 ―素子S
2 ―素子S3 ―素子S4 の経路で短絡してしまう。これ
により、過大な電流が流れ、素子を壊してしまう。
In general, the switching elements S 1 to S 4 forming the inverter are turned off immediately even when an off signal is given.
It cannot be turned off and there is a certain delay time. There is also a delay time when the device turns on, but the turn-off time is generally longer than the turn-on time. Therefore, when the time ψ is shorter than the turn-off time of the element S 2 ,
Near the point b, the elements S 3 and S 4 are turned on before the element S 2 is turned off, and the DC power supply V d2 of FIG. 1 is connected to the diode D 5 -element S.
2 -The element S 3 -The element S 4 is short-circuited. This causes an excessive current to flow and destroys the element.

【0037】そこで、図3に示すように、信号sigの
立ち上りで動作するモノマルチ回路MM1 と信号sig
の立ち下りで動作するモノマルチ回路MM2 を用意し、
それらの出力信号m1 ,m2 を論理積回路AND5 によ
り論理積を取り、m3 =m1 ・m2 として、次の論理積
回路AND6 〜AND9 に入力する。
Therefore, as shown in FIG. 3, the monostable multi-circuit MM 1 operating at the rising edge of the signal sig and the signal sig.
Prepare a mono-multi circuit MM 2 that operates at the falling edge of
The output signals m 1 and m 2 are ANDed by the AND circuit AND 5 , and m 3 = m 1 · m 2 is input to the next AND circuits AND 6 to AND 9 .

【0038】図5に示すようにモノマルチ回路MM1
MM2 の出力信号m1 ,m2 はΔt1 の時間だけ「0」
となる。論理積回路AND6 〜AND9 は論理積回路A
ND1 〜AND4 の出力信号gs1〜gs4と前記信号m3
の論理積をとるもので、図5のの場合、b点でモノマル
チ回路MM1 が動作し、全ての素子S1 〜S4をΔt1
の期間だけオフさせる。この結果、素子S3 ,S4 のゲ
―ト信号 gs3,gs4はそれぞれ破線のようにgs31
s41 となる。モノマルチ回路MM1 ,MM2 の設定時
間Δt1 を素子のタ―ンオフ時間より長くすれば、前述
の直流短絡を防止することができる。図6は図2のb´
点で電流の方向が変化した場合を想定して、その付近を
拡大したものである。
As shown in FIG. 5, the mono-multi circuit MM 1 ,
The output signals m 1 and m 2 of MM 2 are “0” only during the time of Δt 1.
Becomes AND circuits AND 6 to AND 9 are AND circuits A
Output signals g s1 to g s4 of ND 1 to AND 4 and the signal m 3
In the case of FIG. 5, the monomulti circuit MM 1 operates at the point b, and all the elements S 1 to S 4 have Δt 1
Turn off only during the period. As a result, the gate signals g s3 , g s4 of the elements S 3 , S 4 are g s31 ,
It becomes g s41 . If the set time Δt 1 of the mono-multi circuits MM 1 and MM 2 is set longer than the turn-off time of the element, the above DC short circuit can be prevented. FIG. 6 shows b ′ of FIG.
This is an enlarged view of the vicinity assuming that the direction of the current changes at a point.

【0039】b´点でモノマルチ回路MM1 が動作し、
Δt1 だけ全ての素子をオフさせるようにゲ―ト信号g
s11 ,gs21 ,gs31 ,gs41 が与えられる。この結
果、素子S1 のゲ―ト信号gs11 のオン期間が幅が狭く
なり素子の最小オン時間ΔtONを満足できなくなる。
The mono-multi circuit MM 1 operates at point b ',
Gate signal g to turn off all elements by Δt 1
s11, g s21, g s31, g s41 is given. As a result, the width of the ON period of the gate signal g s11 of the element S 1 becomes narrow, and the minimum ON time Δt ON of the element cannot be satisfied.

【0040】一般に、大容量のインバ―タでは、自己消
弧素子としてGTO(ゲ―トタ―ンオフサイリスタ)な
どが使われ、タ―ンオフ時の過電圧を抑制するためスナ
バ回路が設置される。このスナバ回路コンデンサの電圧
を初期化する(放電させる)ため、GTOをオンさせた
時、一定時間(最小オン時間:例えば100マイクロ秒
程度)オン状態を維持しなければならない。このスナバ
コンデンサの電圧が十分低くならない内に再び素子をオ
フすると当該コンデンサ電圧が異常に高くなり、素子に
過電圧が印加され、素子を壊してしまう。
Generally, in a large-capacity inverter, a GTO (gate turn-off thyristor) or the like is used as a self-extinguishing element, and a snubber circuit is installed to suppress overvoltage at turn-off. In order to initialize (discharge) the voltage of the snubber circuit capacitor, when the GTO is turned on, the on state must be maintained for a certain time (minimum on time: about 100 microseconds, for example). If the element is turned off again before the voltage of the snubber capacitor becomes sufficiently low, the capacitor voltage becomes abnormally high, and an overvoltage is applied to the element to destroy the element.

【0041】図6の場合、素子S1 のオン期間が短いた
め、スナバコンデンサの放電が十分お行われず、素子S
1 が過電圧で壊れる危険がある。そこで、図3ではゲ―
ト信号gs11 ,gs21 ,gs31 ,gs41 を最小オン時間
設定回路MT1 〜MT4 を介して、信号gs12
s22 ,gs32 ,gs42 としている。
In the case of FIG. 6, since the ON period of the element S 1 is short, the snubber capacitor is not sufficiently discharged and the element S 1 is not discharged.
There is a danger that 1 will be damaged by overvoltage. So, in Figure 3,
Signals g s11 , g s21 , g s31 , and g s41 through the minimum on-time setting circuits MT 1 to MT 4 and signals g s12 ,
g s22 , g s32 , and g s42 .

【0042】最小オン時間設定回路MT1 の具体的回路
例を図4に示す。モノマルチ回路MM11は信号gs11
立ち上りで動作し、時間Δt11だけ「1」となる。論理
和回路OR11により、モノマルチ回路MM11の出力信号
11と論理積回路AND6 の出力信号gs11 との論理和
をとり、図6の破線で示した信号gs12 が得られる。設
定時間Δt11を前述の最小オン時間ΔtONより少し長く
することにより、スナバコンデンサの電圧を十分に放電
させことができ、過電圧が発生することる。
A specific circuit example of the minimum on-time setting circuit MT 1 is shown in FIG. The mono-multi circuit MM 11 operates at the rising edge of the signal g s11 and becomes “1” for the time Δt 11 . The OR circuit OR 11, it takes the logical sum of the output signals g s11 of the output signal m 11 and AND circuit the AND 6 monostable multivibrator circuit MM 11, a signal g s12 indicated by a broken line in FIG. 6 is obtained. By making the set time Δt 11 a little longer than the above-mentioned minimum on-time Δt ON , the voltage of the snubber capacitor can be sufficiently discharged, and overvoltage may occur.

【0043】しかし、ここで問題点がもう1つ残る。即
ち、素子S1 のオン時間を前述のように長くした場合、
図6のδの期間で、素子S1 がオンで素子S2 がオフに
なる。このδの期間、図1のインバ―タの出力電流Iu
の向が図の矢印方向に流れていた場合、素子S2 がオフ
しているため電流IU ばダイオ―ドD3 ,D4 を介して
ながれ、素子S2 のカソ―ド側端子は直流電源Vd2の負
側に接続され、かつ素子S1 がオンしているため、素子
2 のアノ―ド側端子は直流電源Vd1の正側に接続され
る。故に、素子S2 に直流全電圧Vd =Vd1+Vd2が印
加され、過電圧により素子S2 を壊すことになる。
However, another problem remains here. That is, when the ON time of the element S 1 is increased as described above,
In the period of δ in FIG. 6, the element S 1 is on and the element S 2 is off. During this period of δ, the output current I u of the inverter shown in FIG.
Direction flows in the direction of the arrow in the figure, since the element S 2 is off, the current I U flows through the diodes D 3 and D 4, and the terminal on the cathode side of the element S 2 is DC. Since the element S 1 is connected to the negative side of the power source V d2 and the element S 1 is turned on, the anode side terminal of the element S 2 is connected to the positive side of the DC power source V d1 . Thus, the DC full voltage V d = V d1 + V d2 is applied to the element S 2, so that the breaking element S 2 Overvoltage.

【0044】この問題を解決するため、本発明では、図
3に示すように論理和回路 OR1,OR2 を設けてい
る。即ち、素子S1 のゲ―ト信号gs11 が「1」のと
き、論理和回路OR1 により、素子S2 も「1」になる
ようにし、直流全電圧が素子S2 に印加されるのを防止
している。これを図6で説明すると、素子S1 のゲ―ト
信号gs11 がgs12 のようにオン期間が広げられた場
合、素子S2 ゲ―ト信号gs21 もgs22 (破線で示す)
のようにオン期間を広げることにより前述の直流全電圧
が素子S2 に印加されるモ―ドをなくしている。上側2
つの素子S1 ,S2がオンのとき、下側2つの素子
3 ,S4 は必ずオフとなっているため、直流電源を短
絡することはない。
In order to solve this problem, in the present invention, OR circuits OR 1 and OR 2 are provided as shown in FIG. That is, when the gate signal g s11 of the element S 1 is "1", the element S 2 is also set to "1" by the OR circuit OR 1 , and the total DC voltage is applied to the element S 2. Is being prevented. This will be described with reference to FIG. 6. When the gate signal g s11 of the element S 1 has a long on-state like g s12 , the element S 2 gate signal g s21 also has g s22 (shown by a broken line).
As described above, the mode in which the total DC voltage is applied to the element S 2 is eliminated by extending the ON period. Upper 2
When the two elements S 1 and S 2 are on, the lower two elements S 3 and S 4 are always off, so that the DC power supply is not short-circuited.

【0045】このことは、素子S3 とS4 にも当てはま
り、論理和回路OR2 によって素子S4 がオンの時は必
ず素子S3 もオンになるようにして素子S3 に直流全電
圧Vd が印加されるのを防いでいる。この時、上側2つ
の素子S1 ,S2 はオフとなっているので、直流電源を
短絡することはない。
This also applies to the elements S 3 and S 4 , and when the element S 4 is turned on by the OR circuit OR 2 , the element S 3 is always turned on so that the DC total voltage V 3 is applied to the element S 3. It prevents d from being applied. At this time, since the upper two elements S 1 and S 2 are off, the DC power supply is not short-circuited.

【0046】以上のように、本発明の中性点クランプ式
インバ―タの制御装置によれば、インバ―タの出力電流
の方向により上側2つの素子或いは下側2つの素子のど
ちらかをオフ状態にして直流電源を短絡するモ―ドをな
くしており、従来不可欠とされていたむだ時間をなくし
いる。これにより、変換器の利用率が向上し、装置の小
形軽量化あるいはコスト低減を図ることができるように
なる。また、むだ時間に伴なう電流制御系への外乱がな
くなり、歪みのない正弦波電流を負荷に供給できる。
As described above, according to the neutral point clamp type inverter control device of the present invention, either the upper two elements or the lower two elements are turned off depending on the direction of the output current of the inverter. By eliminating the mode of short-circuiting the DC power supply in this state, the dead time that was previously indispensable is eliminated. As a result, the utilization rate of the converter is improved, and it is possible to reduce the size and weight of the device or reduce the cost. Further, there is no disturbance to the current control system due to dead time, and a sinusoidal current without distortion can be supplied to the load.

【0047】図1の装置では、出力電流の方向を判断す
るのに、実際の電流IU を検出し、それを用いて方向の
判定を行なっている。この場合、出力電流にリプルがあ
る時は零点付近で、頻繁に正負が切り換えられ、その判
定が難しくなる。
In the apparatus shown in FIG. 1, in order to determine the direction of the output current, the actual current I U is detected, and the direction is determined using the detected current. In this case, when there is a ripple in the output current, the positive and negative are frequently switched near the zero point, which makes the determination difficult.

【0048】インバ―タの出力電流を制御する場合、そ
の電流基準信号IU * を用いて出力電流の方向を判定す
るのがよい。即ち、電流基準IU * にはリプルがなく、
零点の判定が楽に行なえ、特に、電流制御によりIU
U * になっていると考えれば、方向の判定誤差はわず
かとなる。多少位相がずれたとしても、電流制御波形が
若干歪む程度で、素子を壊す恐れはない。 以上の説明
はU相分のインバ―タについて述べたが、V相,W相も
同様に制御され、従来の問題点は解決される。また、3
相3線式の負荷にも同様に適用されることは言うまでも
ない。更に、搬送波X,Yの周波数は一定として説明し
たが、両者の位相が一致していれば、周波数を変えても
同様に適用できることは言うまでもない。
When controlling the output current of the inverter, the current reference signal I U * Is preferably used to determine the direction of the output current. That is, the current reference I U * Has no ripple,
The zero point can be easily determined, and in particular, I U =
I U * Therefore, the error in the judgment of the direction becomes small. Even if the phase is slightly deviated, the current control waveform is slightly distorted and there is no risk of damaging the element. Although the above description has described the inverter for the U phase, the V phase and W phase are controlled in the same manner, and the conventional problems can be solved. Also, 3
It goes without saying that the same applies to a phase 3-wire type load. Further, although the frequencies of the carrier waves X and Y have been described as constant, it is needless to say that the same can be applied even if the frequencies are changed as long as the phases of the both are the same.

【0049】又、以上の実施例は説明を分り易くするた
め、ハ―ドウェアの制御ブロック図として表したが、マ
イクロコンピュ―タ等を用いて本発明をソフトウェアに
よる演算で行なうことができることは言うまでもない。
Further, in order to make the explanation easy to understand, the above-mentioned embodiment is shown as a control block diagram of hardware, but it is needless to say that the present invention can be executed by software by using a microcomputer or the like. Yes.

【0050】以上は直流電力を交流電力に変換するイン
バ―タについて説明したが、交流電力を直流電力に変換
するコンバ―タについても同様に適用することができる
ことは言うまでもない。
Although the inverter for converting the DC power into the AC power has been described above, it goes without saying that the same can be applied to the converter for converting the AC power into the DC power.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明のように、本発明の中性点クラ
ンプ式電力変換器の制御装置によれば、従来必要とされ
ていた、むだ時間を設けることなく直流電源短絡を防止
することが可能となる。そのため、変換器の利用率が向
上し、装置の小形軽量化あるいはコスト低減が図られ
る、又、むだ時間に伴なう電流制御系への外乱がなくな
り、歪みのない正弦波電流を負荷に供給できる中性点ク
ランプ式電力変換器の制御装置を提供することができ
る。
As described above, according to the control device for a neutral point clamp type power converter of the present invention, it is possible to prevent a DC power supply short circuit which is conventionally required without providing a dead time. It will be possible. Therefore, the utilization rate of the converter is improved, the size and weight of the device can be reduced or the cost can be reduced, and the disturbance to the current control system due to dead time is eliminated, and a sinusoidal current without distortion is supplied to the load. A neutral point clamp type power converter control device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の中性点クランプ式電力変換器の制御装
置の一実施例を示す主回路の構成図と制御装置のブロッ
ク図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a main circuit and a block diagram of a control device showing an embodiment of a control device of a neutral point clamp type power converter of the present invention.

【図2】本発明の動作を説明するためのタイムチャ―ト
図。
FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the present invention.

【図3】本発明の他の実施例を示す制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram showing another embodiment of the present invention.

【図4】[図3]の一部詳細回路図。FIG. 4 is a partial detailed circuit diagram of FIG. 3;

【図5】[図3]に示す変発明の他の実施例の動作を説
明するためのタイムチャ―ト図。
FIG. 5 is a time chart for explaining the operation of another embodiment of the modified invention shown in FIG.

【図6】[図3]に示す変発明の他の実施例の動作を説
明するためのタイムチャ―ト図。
FIG. 6 is a time chart for explaining the operation of another embodiment of the modified invention shown in FIG.

【図7】中性点クランプ式電力変換器の主回路の構成図
と従来の制御装置のロック図。
FIG. 7 is a configuration diagram of a main circuit of a neutral point clamp type power converter and a lock diagram of a conventional control device.

【図8】従来の制御装置による動作を説明するためのタ
イムチャ―ト図。
FIG. 8 is a time chart for explaining the operation of the conventional control device.

【図9】従来の制御装置による動作を説明するためのタ
イムチャ―ト図。
FIG. 9 is a time chart for explaining the operation of the conventional control device.

【図10】従来の制御装置による動作を説明するための
タイムチャ―ト図。
FIG. 10 is a time chart for explaining the operation of the conventional control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

d1,Vd2…直流電源、S1 〜S4 …自己消弧素子、D
1 〜D4 …フリ―ホイリングダイオ―ド、D5 ,D6
クランプ用ダイオ―ド、LOAD…負荷、CTU…電流
検出器、CU ,C1 ,C2 ,C3 …比較器、GU (s) …
電流制御補償回路、TRG…三角波発生器、SH1 ,S
2 ,SH3 …シュミット回路、HS…ヒステリシス回
路、IV1 〜IV3…反転回路、AND1 〜AND9
論理積回路、MM1 ,MM2 ,MM11…モノマルチ回
路、MT1 〜MT4 …最小オン時間設定回路、OR1
OR2 ,OR11…論理和回路。
V d1 , V d2 ... DC power supply, S 1 to S 4 ... Self-extinguishing element, D
1 ~ D 4 ... Freewheeling diode, D 5 , D 6 ...
Clamping diodes - de, LOAD ... load, CT U ... current detector, C U, C 1, C 2, C 3 ... comparator, G U (s) ...
Current control compensation circuit, TRG ... Triangular wave generator, SH 1 , S
H 2, SH 3 ... Schmitt circuit, HS ... hysteresis circuit, IV 1 ~IV 3 ... inverting circuit, AND 1 ~AND 9 ...
AND circuit, MM 1, MM 2, MM 11 ... monostable multivibrator circuit, MT 1 ~MT 4 ... minimum ON time setting circuit, OR 1,
OR 2 , OR 11 ... OR circuit.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直列接続された4個の自己消弧素子S
1 ,S2,S3 ,S4と、これらの各素子に逆並列接続さ
れるフリ―ホイリングダイオ―ドD1 ,D2,D3 ,D4
と、クランプ用ダイオ―ドD5 ,D6 とで構成される
中性点クランプ式電力変換器において、パルス幅変調制
御用搬送波として、1つは零とプラス側で変化する三角
波X、もう1つは零とマイナス側で変化する三角波Yを
発生する三角波発生手段と、前記電力変換器の出力電流
或いは出力電流に対応した信号IU の方向を判別する手
段と、前記IU が、IU ≧0の条件で前記下側の2つの
自己消弧素子S3 ,S4 をオフとし、PWM制御入力信
号ei と前記三角波X,Yとを比較し、 ei >Xのとき、前記上側の2つの自己消弧素子S1
2 をオン Y≦ei ≦Xのとき、前記上側の自己消弧素子S2 をオ
ン(S1 をオフ) ei <Yのとき、前記上側の2つの自己消弧素子S1
2 をオフ させるゲ―ト信号と、前記IU が、IU <0の条件で前
記上側の2つの自己消弧素子S1 ,S2 をオフとし、 ei >Xのとき、前記下側の2つの自己消弧素子S3
4 をオフ Y≦ei ≦Xのとき、前記下側の自己消弧素子S3 をオ
ン(S4 をオフ) ei <Yのとき、前記下側の2つの自己消弧素子S3
4 をオン させるゲ―ト信号とを作る手段を具備して成る中性点ク
ランプ式電力変換器の制御装置。
1. Four self-extinguishing elements S connected in series
1 , S 2 , S 3 and S 4, and freewheeling diodes D 1 , D 2 , D 3 and D 4 which are connected in antiparallel to these elements.
In the neutral point clamp type power converter composed of a diode for clamping, and diodes D 5 and D 6 for clamping, one is a triangular wave X that changes between zero and the positive side as a carrier for pulse width modulation control, and the other is 1. One is a triangular wave generating means for generating a triangular wave Y that changes between zero and minus side, a means for discriminating the output current of the power converter or the direction of the signal I U corresponding to the output current, and the I U is I U Under the condition of ≧ 0, the two lower self-extinguishing elements S 3 and S 4 are turned off, the PWM control input signal e i is compared with the triangular waves X and Y, and when e i > X, the upper side Two self-extinguishing elements S 1 ,
S 2 is turned on. When Y ≦ e i ≦ X, the upper self-extinguishing element S 2 is turned on (S 1 is turned off). When e i <Y, the two upper self-extinguishing elements S 1 ,
When the gate signal for turning off S 2 and the I U turn off the upper two self-extinguishing elements S 1 and S 2 under the condition of I U <0, and when e i > X, the lower Side two self-extinguishing elements S 3 ,
Turn off S 4 When Y ≦ e i ≦ X, turn on the lower self-extinguishing element S 3 (turn off S 4 ) When e i <Y, turn on the two lower self-extinguishing elements S 3
A control device for a neutral point clamp type power converter comprising means for generating a gate signal for turning on S 4 .
【請求項2】 前記上側2つの自己消弧素子S1 ,S
2 のうち自己消弧素子S1 にオンゲ―ト信号を与える場
合、自己消弧素子S2 にも必ずオンゲ―ト信号を与え、
前記下側の2つの自己消弧素子S3 ,S4 のうち自己消
弧素子S4 にオンゲ―ト信号を与える場合、自己消弧素
子S3 にも必ずオンゲ―ト信号を与える手段を具備した
ことを特徴とする請求項第1項記載の中性点クランプ式
電力変換器の制御装置。
2. The upper two self-extinguishing elements S 1 , S
When an on-gate signal is applied to the self-extinguishing element S 1 of 2 , an on-gate signal is always applied to the self-extinguishing element S 2 .
When the on-gate signal is given to the self-extinguishing element S 4 of the lower two self-extinguishing elements S 3 and S 4 , it is provided with means for giving the on-gate signal to the self-extinguishing element S 3 without fail. The control device for the neutral point clamp type power converter according to claim 1.
【請求項3】 直列接続された4個の自己消弧素子S
1 ,S2,S3 ,S4と、これらの各素子に逆並列接続さ
れるフリ―ホイリングダイオ―ドD1 ,D2,D3 ,D4
と、クランプ用ダイオ―ドD5 ,D6 とで構成される
中性点クランプ式電力変換器において、パルス幅変調制
御用搬送波として、1つは零とプラス側で変化する三角
波X、もう1つは零とマイナス側で変化する三角波Yを
発生する三角波発生手段と、前記電力変換器の出力電流
或いは出力電流に対応した信号IU の方向を判別する手
段と、前記IU が、IU ≧0の条件で前記下側の2つの
自己消弧素子S3 ,S4 をオフとし、PWM制御入力信
号ei と前記三角波X,Yとを比較し、 ei >Xのとき、前記上側の2つの自己消弧素子S1
2 をオン Y≦ei ≦Xのとき、前記上側の自己消弧素子S2 をオ
ン(S1 をオフ) ei <Yのとき、前記上側の2つの自己消弧素子S1
2 をオフ させるゲ―ト信号と、前記IU が、IU <0の条件で前
記上側の2つの自己消弧素子S1 ,S2 をオフとし、 ei >Xのとき、前記下側の2つの自己消弧素子S3
4 をオフ Y≦ei ≦Xのとき、前記下側の自己消弧素子S3 をオ
ン(S4 をオフ) ei <Yのとき、前記下側の2つの自己消弧素子S3
4 をオン させるゲ―ト信号とを作る手段と、前記電力変換器の出
力電流或いは出力電流に対応した信号IU の方向が切替
わった際に所定時間Δt1 前記ゲ―ト信号を鎖錠する手
段を具備して成る中性点クランプ式電力変換器の制御装
置。
3. Four self-extinguishing elements S connected in series
1 , S 2 , S 3 and S 4, and freewheeling diodes D 1 , D 2 , D 3 and D 4 which are connected in antiparallel to these elements.
In the neutral point clamp type power converter composed of a diode for clamping, and diodes D 5 and D 6 for clamping, one is a triangular wave X that changes between zero and the positive side as a carrier for pulse width modulation control, and the other is 1. One is a triangular wave generating means for generating a triangular wave Y that changes between zero and minus side, a means for discriminating the output current of the power converter or the direction of the signal I U corresponding to the output current, and the I U is I U Under the condition of ≧ 0, the two lower self-extinguishing elements S 3 and S 4 are turned off, the PWM control input signal e i is compared with the triangular waves X and Y, and when e i > X, the upper side Two self-extinguishing elements S 1 ,
S 2 is turned on. When Y ≦ e i ≦ X, the upper self-extinguishing element S 2 is turned on (S 1 is turned off). When e i <Y, the upper two self-extinguishing elements S 1 ,
When the gate signal for turning off S 2 and the I U turn off the upper two self-extinguishing elements S 1 and S 2 under the condition of I U <0, and when e i > X, the lower Side two self-extinguishing elements S 3 ,
Turn off S 4 When Y ≦ e i ≦ X, turn on the lower self-extinguishing element S 3 (turn off S 4 ) When e i <Y, turn on the two lower self-extinguishing elements S 3
A means for producing a gate signal for turning on S 4 and a chain of the gate signal for a predetermined time Δt 1 when the direction of the output current of the power converter or the signal I U corresponding to the output current is switched. A control device for a neutral point clamp type power converter comprising a locking means.
【請求項4】 前記所定時間Δt1 前記ゲ―ト信号を
鎖錠する場合、それまでオン状態にあった自己消弧素子
の最小オン時間を確保する手段を備えたことを特徴とす
る請求項第3項記載の中性点クランプ式電力変換器の制
御装置。
4. The means for securing the minimum on-time of the self-extinguishing element which has been in the on-state until then when the gate signal is locked for the predetermined time Δt 1. The control device for the neutral point clamp type power converter according to the third item.
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