JPH04275057A - Controller for neutral point clamp type power conversion device - Google Patents

Controller for neutral point clamp type power conversion device

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JPH04275057A
JPH04275057A JP3033910A JP3391091A JPH04275057A JP H04275057 A JPH04275057 A JP H04275057A JP 3033910 A JP3033910 A JP 3033910A JP 3391091 A JP3391091 A JP 3391091A JP H04275057 A JPH04275057 A JP H04275057A
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turned
triangular wave
input signal
neutral point
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茂 田中
Kazutoshi Miura
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Abstract

PURPOSE:To prevent damage of an element due to application of an entire DC voltage to one element when a PWM control input signal is abruptly varied in a neutral point clamp type power conversion device having four self-arc extinguishing elements connected in series, free-wheeling diodes connected in anti-parallel with the elements, and clamping diodes. CONSTITUTION:A triangular wave generator TRG for generating a triangular wave X varying at one at the sides of zero and positive as a pulse width modulation control carrier signal and a triangular wave Y varying at the other in the same phase as the X at the sides of zero and negative, and means for comparing the waves X and Y with a PWM control input signal to form gate signals g1, g2, are provided. And, a power conversion device is controlled by using the signals g1 and g2.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[発明の目的] [Purpose 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。
[Industrial Application Field] The present invention is applicable to pulse width modulation control (PWM control) converters that convert AC power to DC power, PWM control inverters that convert DC power to AC power, etc. The present invention relates to a control device for a neutral point clamp type power converter that generates three levels of output voltage.

【0002】0002

【従来の技術】図5は、中性点クランプ式インバ―タの
主回路構成図を示す。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. 5 shows a main circuit configuration diagram of a neutral point clamp type inverter. The figure shows 1 phase (U phase) and 3
In the case of a phase output inverter, the V, W, and phases are similarly configured.

【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ば負荷である。
[0003] In the figure, Vd1 and Vd2 are DC power supplies, S1
-S4 are self-extinguishing elements, D1-D4 are free-wheeling diodes, D5 and D6 are clamp diodes, and LOAD is a load.

【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、Vd1,=Vd2=Vd /2とする。即ち、S
1 とS2 がオンのとき、VU =+Vd /2S2
 とS3 がオンのとき、VU =0S3 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 VU of this inverter is determined by turning on and off the four elements S1 to S4.
It changes as follows. However, the overall DC voltage is Vd
and Vd1,=Vd2=Vd/2. That is, S
1 and S2 are on, VU = +Vd /2S2
When S3 and S3 are on, VU =0. When S3 and S4 are on, VU = -Vd /2. At this time, the elements must be turned on two at a time. If all three of them turn on at the same time, they will short-circuit the DC power supply and destroy the elements 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D6 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 applied to the elements S1 to S3, the DC voltage Vd1 is applied to the elements S1 to S3.
A short circuit occurs in diode D6, and an excessive short circuit current flows through the element, destroying the element.

【0006】このような直流短絡を防止するため、素子
S1 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6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, elements S1 and S3 are operated in reverse, and element S2S4 is operated in reverse. That is, when element S1 is on, element S3
is turned off, and when element S3 is on, element S1 is turned off. Similarly, when element S2 is on, element S4 is turned off, and when element S4 is on, element S2 is turned off. FIG. 6 is a time chart for explaining a conventional pulse width modulation control method for a 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X
の反転値(または位相が電気角で180°ずれた三角波
)である。また、ei はPWM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 を作る。即ち、e
i >Xで、かつei >Yのとき、g1 =1で、S
1 をオン、S3 をオフさせる。ei ≦X、または
ei ≦Yのとき、g1 =0で、S1 をオフ、S3
 をオンさせる。ei <Xで、かつei <Yのとき
、g2 =1で、S4 をオン、S2 をオフさせる。 ei ≧X、またはei ≧Yのとき、g2 =0で、
S4 をオフ、S2 をオンさせる。
In the figure, X and Y are carrier wave signals of PWM control, X is a triangular wave that changes between +EMAX and 0, and Y is a
(or a triangular wave whose phase is shifted by 180 degrees in electrical angle). Further, ei is a PWM control input signal. The input signal ei is compared with the triangular waves X and Y, and the element S1
-Create gate signals g1 and g2 of S4. That is, e
When i > X and ei > Y, g1 = 1 and S
Turn on S1 and turn off S3. When ei ≦X or ei ≦Y, g1 = 0, S1 is turned off, S3
Turn on. When ei <X and ei <Y, g2 = 1, turning on S4 and turning off S2. When ei ≧X or ei ≧Y, g2 = 0,
Turn off S4 and turn on S2.

【0008】この結果、出力電圧VU は、図の最下段
のようになる。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(+Vd /
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 VU becomes as shown in the bottom row of the figure. In this way, the neutral point clamp type inverter
In the output voltage VU, three levels (+Vd/
A voltage of 2,0, -Vd/2) is obtained, resulting in a voltage waveform with few harmonic components. In the case of a motor load, there is an advantage that current pulsation is small and 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。図7は、図6と同様に従来のPWM制御方法
を説明するためのタイムチャ―ト図を示すもので、入力
信号ei が急激に変化した場合の動作を表す。
However, the conventional neutral point clamp type inverter control device has the following problems. Similar to FIG. 6, FIG. 7 shows a time chart for explaining the conventional PWM control method, and shows the operation when the input signal ei suddenly changes.

【0010】ei がa点で、正から負に急変すると、
ゲ―ト信号g1 は「1」から「0」に、ゲ―ト信号g
2 は「0」から「1」に変化する。このゲ―ト信号に
従って、素子S1 〜S4 が瞬時にオン、オフできれ
ば、出力電圧VU は図示のようになり、何の問題も発
生しない。
[0010] When ei suddenly changes from positive to negative at point a,
The gate signal g1 changes from "1" to "0", and the gate signal g1 changes from "1" to "0".
2 changes from "0" to "1". If the elements S1 to S4 can be turned on and off instantaneously according to this gate signal, the output voltage VU will be as shown in the figure, and no problem will occur.

【0011】しかし、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。
However, in large-capacity inverters, 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 during turn-off.

【0012】このスナバ回路の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。
[0012] In order to initialize (discharge) the voltage of the capacitor of this snubber circuit, when the GTO is turned on, it takes a certain period of time (minimum on-time: about 100 microseconds, for example).
Must remain on.

【0013】図8は、図7のa点付近のゲ―ト信号の動
作を拡大したものでゲ―ト信号g1=1の幅が最小オン
時間Δtより狭くなった場合を示す。素子S1 の最小
オン時間Δtを確保するため、ゲ―ト信号g1 はg1
 ´のように1の期間が広げられる。  この結果、g
1 ´とg2 とが期間δだけ重なり、素子S1 がオ
ン、S2 がオフ、S3 がオフ、S4 がオンとなる
FIG. 8 is an enlarged view of the operation of the gate signal near point a in FIG. 7, and shows the case where the width of the gate signal g1=1 is narrower than the minimum on-time Δt. In order to ensure the minimum on-time Δt of element S1, gate signal g1 is
The period of 1 is expanded as shown in '. As a result, g
1' and g2 overlap for a period δ, and the element S1 is on, S2 is off, S3 is off, and S4 is on.

【0014】図5の主回路において、出力電流IU が
図の矢印の向に流れている場合、ダイオ―ドD3 、D
4 が導通し、かつ素子S1 にオン信号が来ているの
で、素子S2に直流全電圧Vd =Vd1+Vd2が印
加される。逆に、出力電流IU が図の矢印と反対方向
にながれている場合は、ダイオ―ドD1 、D2 が導
通し、S4 にオン信号が入っているので、素子S3 
に全電圧Vd が印加される。中性点クランプ式インバ
―タでは、各素子(各ア―ム)の耐圧は直流電圧Vd 
の半分が印加されるものとして設計されており、全電圧
が印加された場合、過電圧により素子破壊に至ってしま
う。
In the main circuit of FIG. 5, when the output current IU flows in the direction of the arrow in the figure, the diodes D3 and D
4 is conductive and an on signal has come to element S1, so a total DC voltage Vd=Vd1+Vd2 is applied to element S2. Conversely, when the output current IU is flowing in the opposite direction to the arrow in the figure, diodes D1 and D2 are conductive and an on signal is input to S4, so element S3
A full voltage Vd is applied to. In a neutral point clamp type inverter, the withstand voltage of each element (each arm) is DC voltage Vd.
It is designed so that half of the voltage is applied, and if the full voltage is applied, the device will be destroyed due to overvoltage.

【0015】図7は入力信号ei が大きく急激に変化
した場合を例にとって説明したが、三角波XとYが交差
する点(b点)では入力信号ei が正負に少しでも変
化すると、上記問題点が発生する。
FIG. 7 has been explained by taking as an example the case where the input signal ei changes greatly and rapidly. However, if the input signal ei changes even slightly to positive or negative at the point where the triangular waves X and Y intersect (point b), the above problem will occur. occurs.

【0016】このように従来の中性点クランプ式インバ
―タのPWM制御装置では、入力信号eiの急変に対し
て弱く、特に三角波XとYが交差する点付近では頻繁に
素子破壊の危険にさらされることになる。
As described above, the conventional neutral point clamp type inverter PWM control device is vulnerable to sudden changes in the input signal ei, and there is a risk of element destruction, especially near the point where the triangular waves X and Y intersect. You will be exposed.

【0017】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
もので、PWM制御の入力信号eiが急激に変化しても
1つの素子に直流全電圧が印加されることのないような
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-mentioned problems.The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. An object of the present invention is to provide a control device for a point clamp type power converter. [Structure of the invention]

【0018】[0018]

【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,
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を発生する手段と、この2つの三角波X
,YとPWM制御入力信号ei とを比較し、 ei >Xのとき、    前記素子S1 ,S2 を
オン(S3 ,S4 をオフ) Y≦ei ≦Xのとき、前記素子S2 ,S3 をオン
(S1 ,S4 をオフ) ei <Yのとき、    前記素子S3 ,S4 を
オン(S1 ,S2 をオフ)となるようにパルス幅変
調制御する手段を具備したことを特徴とするものである
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention comprises four self-extinguishing elements S1,
S2, S3, S4, and free-wheeling diodes D1, D2, connected in antiparallel to each of these elements.
D3, D4 and clamp diodes D5, D6
In a neutral point clamp type power converter consisting of, as carrier waves for pulse width modulation control, one is a triangular wave X that changes between zero and the positive side, and the other is a triangular wave Y that changes between zero and the negative side. The means of generation and these two triangular waves
, Y with the PWM control input signal ei, and when ei > .

【0019】[0019]

【作用】本発明は、PWM制御の搬送波として、1つは
0〜+EMAX の間で変化する三角波X、もう1つは
三角波Xと同位相で0〜−EMAXの間で変化する三角
波Yを用い、この2つの三角波X,Yと入力信号ei 
とを比較して中性点クランプ式電力変換器を構成する素
子S1 ,S2 ,S3 ,S4 のゲ―ト信号を作っ
ている。即ち、ei >Xのとき、    素子S1 
,S2 をオン(S3 ,S4 をオフ) Y≦ei ≦Xのとき、素子S2 ,S3 をオン(S
1 ,S4 をオフ) ei <Yのとき、    素子S3 ,S4 をオン
(S1 ,S2 をオフ) となるようにパルス幅変調制御する。
[Operation] The present invention uses a triangular wave X that changes between 0 and +EMAX as carrier waves for PWM control, and a triangular wave Y that changes between 0 and -EMAX with the same phase as the triangular wave X. , these two triangular waves X, Y and input signal ei
The gate signals for the elements S1, S2, S3, and S4 constituting the neutral point clamp type power converter are generated by comparing the values. That is, when ei >X, element S1
, S2 are turned on (S3, S4 are turned off). When Y≦ei≦X, elements S2, S3 are turned on (S3, S4 are turned off).
When ei <Y, pulse width modulation control is performed so that the elements S3 and S4 are turned on (S1 and S2 are turned off).

【0020】これにより、三角波XとYは常にEMAX
 だけの電圧差を有し、この電圧差以内に入力信号ei
 が変化しても、ei >Xからei <Yの状態に、
あるいはei <Yからei >Xの状態にモ―ドが直
接変化することはなくなり、素子の最小オン時間を考慮
しても、素子S1 オンで素子S2 がオフ或いは素子
S4 がオンで素子S3 がオフとなるモ―ドが発生し
なくなる。従って、素子S2 あるいは素子S3 に直
流全電圧が印加されることがなくなり、従来の問題点を
解決することができる。
[0020] As a result, the triangular waves X and Y are always EMAX
within this voltage difference, the input signal ei
Even if changes, from ei > X to ei < Y,
Alternatively, the mode will no longer change directly from ei <Y to ei > The off mode will no longer occur. Therefore, the full DC voltage is not applied to element S2 or element S3, and the conventional problems can be solved.

【0021】[0021]

【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。
[Example] Figure 1 shows the neutral point clamp type inverter of the present invention.
1 shows an example of a main circuit configuration diagram and a block diagram of the control device for explaining the control device of the computer.

【0022】図中、Vd1,Vd2は直流電源、S1 
,S2 ,S3 ,S4 は自己消弧素子、D1D2 
,D3 ,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 ,C2 、電流制御補償回路GU 
(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。 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
[0022] In the figure, Vd1 and Vd2 are DC power supplies, S1
, S2, S3, S4 are self-extinguishing elements, D1D2
, D3, D4 are free-wheeling diodes, D5
, D6 is the clamp diode, LOAD is the load,
CTU is a current detector. Also, as a control circuit, comparators CU, C1, C2, and a current control compensation circuit GU
(s), triangular wave generator TRG, Schmitt circuit SH1
, SH2 are provided. Although this figure shows only one phase (U phase), in the case of a three-phase load, the other two phases (V phase, W phase) are configured in the same way.

【0023】U相の負荷電流IU を電流検出器CTU
 により検出し、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 を次の制御補償回路GU (s
) で増幅し、PWM制御の入力信号ei とする。
The U-phase load current IU is detected by the current detector CTU.
and input it to the comparator CU of the current control circuit. The comparator CU compares the current command value IU* and the detected current value IU to obtain the deviation εU=IU*-IU. The deviation εU is converted to the next control compensation circuit GU (s
) is amplified and used as the input signal ei for PWM control.

【0024】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C
1 は三角波Xと前記入力信号ei を比較しシュミッ
ト回路SH1を介して素子素子S1 とS3 のゲ―ト
信号g1 を作る。又、比較器C2 は三角波Yと前記
入力信号ei を比較し、シュミット回路SH2 を介
して素子素子S2 とS4 のゲ―ト信号g2 を作る
。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。
The triangular wave generator TRG generates two triangular waves X, Y
is generated and input to comparators C1 and C2. Comparator C
1 compares the triangular wave X with the input signal ei and generates a gate signal g1 for the elements S1 and S3 via a Schmitt circuit SH1. Further, the comparator C2 compares the triangular wave Y with the input signal ei, and generates a gate signal g2 for the elements S2 and S4 via the Schmitt circuit SH2. FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the present invention.
This is a diagram.

【0025】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。即ち、X=+EM
AX のとき、Y=0となり、X=0      のと
き、Y=−EMAX となる。故に、b1 点(X=0
)からb2 点(Y=−EMAX )まで、電圧差とし
てEMAXの差がある。PWM制御入力信号ei と前
記三角波X,Yとを比較し、ゲ―ト信号g1 及びg2
 を作る。即ち、 ei >Xのとき、g1 =1で、素子S1 をオン(
素子S3 をオフ) ei ≦Xのとき、g1 =0で、素子S1 をオフ(
素子S3 をオン) ei <Yのとき、g2 =1で、素子S4 をオン(
素子S2 をオフ) ei ≧Yのとき、g2 =0で、素子S4 をオフ(
素子S2 をオン) とする。このとき、インバ―タの出力電圧VU は、次
のように変化する。但し、全体の直流電圧をVd とし
、Vd1=Vd2=Vd /2とする。即ち、素子S1
 とS2 がオンのとき、VU =+Vd /2素子S
2 とS3 がオンのとき、VU =0素子S3 とS
4 がオンのとき、VU =−Vd /2となり、3レ
ベルの出力電圧となる。その平均値VU は上記入力信
号ei に比例位した値となる。
[0025] PWM control carrier wave X is 0 to +EMAX
It is a triangular wave with a constant frequency that changes between . Further, the carrier wave Y is a triangular wave with a constant frequency varying between 0 and -EMAX, and is in phase with the carrier wave X. That is, X=+EM
When AX, Y=0, and when X=0, Y=-EMAX. Therefore, point b1 (X=0
) to point b2 (Y=-EMAX), there is a voltage difference of EMAX. The PWM control input signal ei is compared with the triangular waves X and Y, and the gate signals g1 and g2 are
make. That is, when ei > X, g1 = 1 and element S1 is turned on (
When ei ≦X, g1 = 0 and element S1 is turned off (
When ei <Y, g2 = 1 and element S4 is turned on (
When ei ≧ Y, g2 = 0 and element S4 is turned off (
Turn on element S2). At this time, the output voltage VU of the inverter changes as follows. However, the entire DC voltage is Vd, and Vd1=Vd2=Vd/2. That is, element S1
When and S2 are on, VU = +Vd /2 element S
2 and S3 are on, VU = 0 elements S3 and S
4 is on, VU = -Vd /2, resulting in three levels of output voltage. The average value VU is a value proportional to the input signal ei.

【0026】今、a点で入力信号ei が急変した場合
を考える。ゲ―ト信号g1 の幅が素子S1 の最小オ
ン時間Δtより短くなるが、当該最小オン時間Δtを確
保するため破線で示す信号g1 ´となる。しかし入力
信号ei の変化がEMAX より小さい場合、ei 
は三角波Yとa点で交差することなく、ゲ―ト信号g2
は「0」の状態を保つ。この結果、g1 ´=1とg2
 =1の期間が重なることはなく、素子S1がオンのと
きは素子S2も必ずオンとなっている。同様に、素子S
4 がオンのときは素子S3 も必ずオン状態を保って
いる。
Now, consider the case where the input signal ei suddenly changes at point a. The width of the gate signal g1 is shorter than the minimum on-time Δt of the element S1, but in order to ensure the minimum on-time Δt, the signal g1' is shown by a broken line. However, if the change in input signal ei is smaller than EMAX, then ei
does not intersect with the triangular wave Y at point a, and the gate signal g2
remains at "0". As a result, g1 ′=1 and g2
The periods of =1 do not overlap, and when the element S1 is on, the element S2 is also always on. Similarly, element S
When element S4 is on, element S3 also always remains on.

【0027】これを言い代えると、素子S2 がオフの
とき素子S1 もオフとなっており、図1の出力電流I
U が矢印の向きに流れている場合、ダイオ―ドD3 
,D4 が導通し、全電圧Vd が素子S1 とS2 
の直列回路に印加されるが、両者ともオフなので、各素
子にはVd /2の電圧が印加される。同様に、素子S
3 がオフのときは素子S4 もオフとなっており、や
はり各素子にはVd /2以上の電圧は印加されない。
In other words, when element S2 is off, element S1 is also off, and the output current I in FIG.
If U flows in the direction of the arrow, diode D3
, D4 conduct, and the total voltage Vd across elements S1 and S2
However, since both are off, a voltage of Vd/2 is applied to each element. Similarly, element S
When S3 is off, element S4 is also off, and no voltage higher than Vd/2 is applied to each element.

【0028】即ち、従来のPWM制御装置によると、入
力信号ei が零点付近で変動すると、4つの素子S1
 〜S4 のうち、内側の素子S2 かS3 のいずれ
かに直流全電圧Vd が印加される危険があったが、本
発明によればその危険を除去できる。
That is, according to the conventional PWM control device, when the input signal ei fluctuates around the zero point, the four elements S1
Although there was a risk that the DC full voltage Vd would be applied to either the inner element S2 or S3 among the elements S4 to S4, this risk can be eliminated according to the present invention.

【0029】以上はU相分のインバ―タについて説明し
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。又、3相3線式の負荷にも同様に適用できる
ことは言うまでもない。尚、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
波数を可変しても同様に適用できることは言うまでもな
い。
Although the inverter for the U-phase has been described above, the V-phase and W-phase are similarly controlled, and the conventional problems are solved. It goes without saying that the present invention can also be applied to a three-phase, three-wire type load. Although the explanation has been made assuming that the frequencies of the carrier waves X and Y are constant, it goes without saying that the same application can be made even if the frequencies are varied as long as the phases of the carrier waves are the same.

【0030】図3は単相フルブリッジ結線の中性点クラ
ンプ式インバ―タの主回路構成を示すもので、図4はそ
のインバ―タに本発明を適用したときのタイムチャ―ト
図を示す。
FIG. 3 shows the main circuit configuration of a single-phase full bridge connection neutral point clamp type inverter, and FIG. 4 shows a time chart when the present invention is applied to the inverter. .

【0031】図中、Vd1,vd2は直流電源、S1 
〜S8 は自己消弧素子、D1 〜D8 はフリ―ホイ
リングダイオ―ド、D9 〜D12はクランプ用ダイオ
―ド、LOADは負荷である。以下、図4を用いて図3
のインバ―タのPWM制御動作を説明する。
[0031] In the figure, Vd1 and vd2 are DC power supplies, S1
-S8 are self-extinguishing elements, D1-D8 are free-wheeling diodes, D9-D12 are clamp diodes, and LOAD is a load. Below, using Figure 4, Figure 3
The PWM control operation of the inverter will be explained.

【0032】PWM制御の搬送波X1 ,X2 は0〜
+EMAX の間で変化する一定周波数の三角波で、X
2 はX1 に対して位相が180°ずれている。又、
搬送波Y1 ,Y2は0〜−EMAX の間で変化する
一定周波数の三角波で、それぞれX1 ,X2 と同相
になっている。素子S1 とS3 のゲ―ト信号g1 
は入力信号ei と三角波X1 とを比較することによ
って求められる。即ち、ei >X1 のとき、g1 
=1で、素子S1をオン(素子S3 をオフ) ei ≦X1 のとき、g1 =0で、素子S1をオフ
(素子S3 をオン) となる。又、入力信号ei と三角波Y1 とを比較す
ることにより、素子S2 及びS4 のゲ―ト信号g2
 が得られる。 ei <Y1 のとき、g2 =1で、素子S4をオン
(素子S2 をオフ) ei ≧Y1 のとき、g2 =0で、素子S4をオフ
(素子S2 をオン) となる。同様に、入力信号ei と三角波X2 ,Y2
 を比較することにより、素子S5 〜S8 のゲ―ト
信号g3 ,g4 が得られる。即ち、 ei >X2 のとき、g3 =1で、素子S8 をオ
ン(素子S6 をオフ) ei ≦X2 のとき、g3 =0で、素子S8 をオ
フ(素子S6 をオン) ei <Y2 のとき、g4 =1で、素子S5 をオ
ン(素子S7 をオフ) ei ≧Y2 のとき、g4 =0で、素子S5 をオ
フ(素子S7 をオン) となる。この結果、図3のA点の電圧VA およびB点
の電圧VBは図4に示すようになり、負荷LOADに印
加される電圧VU はの平均値は前記PWM制御入力信
号ei に比例した値となる。
[0032] PWM control carrier waves X1 and X2 are 0 to
A triangular wave with a constant frequency that changes between +EMAX and
2 is out of phase by 180° with respect to X1. or,
The carrier waves Y1 and Y2 are triangular waves with constant frequencies varying between 0 and -EMAX, and are in phase with X1 and X2, respectively. Gate signal g1 of elements S1 and S3
is obtained by comparing the input signal ei and the triangular wave X1. That is, when ei > X1, g1
When g1 = 1, the element S1 is turned on (the element S3 is turned off). When ei≦X1, when g1 = 0, the element S1 is turned off (the element S3 is turned on). Also, by comparing the input signal ei and the triangular wave Y1, the gate signal g2 of the elements S2 and S4 is determined.
is obtained. When ei < Y1, g2 = 1, turning on the element S4 (turning off the element S2). When ei ≧ Y1, g2 = 0, turning off the element S4 (turning on the element S2). Similarly, input signal ei and triangular waves X2, Y2
By comparing these, gate signals g3 and g4 of the elements S5 to S8 can be obtained. In other words, when ei > When g4 = 1, the element S5 is turned on (the element S7 is turned off). When ei≧Y2, when g4 = 0, the element S5 is turned off (the element S7 is turned on). As a result, the voltage VA at point A and the voltage VB at point B in FIG. 3 become as shown in FIG. 4, and the average value of the voltage VU applied to the load LOAD is a value proportional to the PWM control input signal ei. Become.

【0033】入力信号ei が急変してもその変動幅が
EMAX より小さければ、図2で説明したときと同様
の効果が得られる。もちろん、入力信号の変動幅がEM
AX より大きくなっても、それが緩やかに変化するの
であれば何の問題も発生しない。
Even if the input signal ei suddenly changes, as long as the fluctuation range is smaller than EMAX, the same effect as explained with reference to FIG. 2 can be obtained. Of course, the fluctuation range of the input signal is EM
Even if it becomes larger than AX, no problem will occur as long as it changes slowly.

【0034】尚、図1の制御回路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
The control circuit in FIG. 1 is shown as a hardware control block diagram to make the explanation easier to understand.
It goes without saying that the present invention can be carried out by software calculations using a microcomputer or the like.

【0035】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 above description has been made regarding an inverter that converts DC power to AC power, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to a converter that converts AC power to DC power.

【0036】[0036]

【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、PWM制御の入
力信号が急変してもその変化の幅が許容値以内であれば
、1つの素子に直流全電圧が印加されるようなモ―ドを
避けることができ、素子破壊の危険をなくすることが可
能となる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the control device for a neutral point clamp type power converter of the present invention, even if the input signal for PWM control suddenly changes, as long as the width of the change is within the allowable value. , it is possible to avoid a mode in which the entire DC voltage is applied to one element, and it is possible to eliminate the risk of element destruction.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【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構成図と制御装置のブロック
図。
FIG. 1 is a main circuit configuration diagram and a block diagram of the control device showing an embodiment of the control device for a neutral point clamp type power converter according to 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 diagram for explaining the operation of the present invention.

【図3】本発明が適用できる中性点クランプ式電力変換
器の他の実施例を示す主回路構成図。
FIG. 3 is a main circuit configuration diagram showing another embodiment of a neutral point clamp type power converter to which the present invention is applicable.

【図4】[図3]に示す本中性点クランプ式電力変換器
に本発明を適用した場合の動作を説明するためのタイム
チャ―ト図。
FIG. 4 is a time chart diagram for explaining the operation when the present invention is applied to the neutral point clamp type power converter shown in FIG. 3;

【図5】本発明が適用される中性点クランプ式電力変換
器の主回路構成図。
FIG. 5 is a main circuit configuration diagram of a neutral point clamp type power converter to which the present invention is applied.

【図6】従来の中性点クランプ式電力変換器の制御装置
の動作を説明するためのタイムチャ―ト図。
FIG. 6 is a time chart diagram for explaining the operation of a control device for a conventional neutral point clamp type power converter.

【図7】従来の中性点クランプ式電力変換器の制御装置
において、PWM制御入力信号を急変させた場合の動作
を説明するためのタイムチャ―ト図。
FIG. 7 is a time chart diagram for explaining the operation when a PWM control input signal is suddenly changed in a conventional control device for a neutral point clamp type power converter.

【図8】従来の中性点クランプ式電力変換器の制御装置
の動作を説明するための[図7]のタイムチャ―ト図の
一部を拡大した図。
FIG. 8 is an enlarged view of a part of the time chart of FIG. 7 for explaining the operation of a control device for a conventional neutral point clamp type power converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Vd1,Vd2…直流電源、S1 〜S4 …自己消弧
素子、D1 〜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 …比
較器、GU (s) …電流制御補償回路、TRG…三
角波発生器、SH1 ,SH2 …シュミット回路。
Vd1, Vd2...DC power supply, S1 to S4...Self-extinguishing element, D1 to D4...Free wheeling diode,
D5, D6...Clamp diode, LOAD...Load, CTU...Current detector, CU, C1, C2...Comparator, GU(s)...Current control compensation circuit, TRG...Triangular wave generator, SH1, SH2...Schmitt circuit.

Claims (1)

【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 ,D
2 ,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を発生する手段と、この2つの三
角波X,YとPWM制御入力信号ei とを比較し、 ei >Xのとき、    前記素子S1 ,S2 を
オン(S3 ,S4 をオフ) Y≦ei ≦Xのとき、前記素子S2 ,S3 をオン
(S1 ,S4 をオフ) ei <Yのとき、    前記素子S3 ,S4 を
オン(S1 ,S2 をオフ) となるようにパルス幅変調制御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。
[Claim 1] Four self-extinguishing elements S connected in series
1, S2, S3, S4, and free-wheeling diodes D1, D connected in antiparallel to each of these elements.
2, D3, D4 and clamping diode D5
, D6, one is a triangular wave X that changes between zero and the positive side, and the other is a triangular wave that changes between zero and the negative side, as carrier waves for pulse width modulation control. Compare the two triangular waves X and Y with the PWM control input signal ei, and when ei > X, turn on the elements S1 and S2 (turn off S3 and S4). When ei<Y, the elements S2 and S3 are turned on (S1 and S4 are turned off), and when ei <Y, the elements S3 and S4 are turned on (S1 and S2 are turned off). A control device for a neutral point clamp type power converter consisting of:
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