Top > Search of Japanese Patents > CONTROL METHOD AND CONTROL DEVICE OF PWM INVERTER

CONTROL METHOD AND CONTROL DEVICE OF PWM INVERTER

Patent code P120008401
File No. DP1487
Posted date Dec 7, 2012
Application number P2011-121588
Publication number P2012-039853A
Patent number P5807860
Date of filing May 31, 2011
Date of publication of application Feb 23, 2012
Date of registration Sep 18, 2015
Priority data
  • P2010-158377 (Jul 13, 2010) JP
Inventor
  • (In Japanese)加藤 利次
  • (In Japanese)井上 馨
Applicant
  • (In Japanese)学校法人同志社
Title CONTROL METHOD AND CONTROL DEVICE OF PWM INVERTER
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control method and control device of a PWM inverter which defines the number of phase having a changeable switching state as minimum to suppress occurrence of unnecessary switching loss.
SOLUTION: A control method of a PWM inverter according to the present invention comprises controlling a spacial vector of the PWM inverter while switching a selection of eight switch vectors V0 to V7 corresponding to each switching state of a three-phase two level type PWM inverter. The control method of the PWM inverter further comprises the steps of: previously making as a rule a combination of the switch vectors V0 to V7 in which the number of phase having a switching state that changes before and after switching the selection of the switch vectors V0 to V7 is 1; and selecting the switch vectors V0 to V7 which tracing a combination contained in the previously formed rule when selecting necessary switch vectors V0 to V7 for obtaining an optional output vector Vu.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

図1に示すように、三相2レベル形のPWMインバータ1aは、制御部3によって制御されるインバータ部2からなり、インバータ部2の各相出力が三相負荷4に接続されている。同図に示すように、インバータ部2はIGBT等からなる6つのスイッチSW1~SW6を有し、このうち、スイッチSW1、SW2はU相アームを、スイッチSW3、SW4はV相アームを、スイッチSW5、SW6はW相アームをそれぞれ構成する。各スイッチSW1~SW6の導通状態は、制御部3の制御下で切り替えられる。

PWMインバータ1aの制御方法は、従来から種々の方法が検討されている。その1つである空間ベクトル制御では、インバータ部2の各スイッチ状態に対応する23=8個のスイッチベクトルV0~V7(図2参照)のうちの少なくとも1つを選択することによりPWMインバータ1aを制御する(例えば、特許文献1参照)。ここで、各スイッチベクトルV0~V7の括弧内の数字“1”は、各相アームの上側スイッチがオン(下側スイッチはオフ)していることを示し、“0”は、各相アームの下側スイッチがオン(上側スイッチはオフ)していることを示す。各スイッチベクトルV0~V7とスイッチ状態の関係は、下表の通りである。
【表1】
(省略)

なお、本明細書では、各相アームのスイッチ状態が同一で出力電圧がゼロとなるスイッチベクトル(V0、V7、後述するV26)を「ゼロスイッチベクトル」と呼び、その他のスイッチベクトル(V1~V6、後述するV8~V25)を「非ゼロスイッチベクトル」と呼ぶこととする。

この空間ベクトル制御では、出力電圧を任意の波形に制御することができる。また、この空間ベクトル制御では、PWMインバータ1aの出力状態をモードI~VIに相当する6つの領域に分割して捉える(図3参照)。各モードの領域内にある任意の出力ベクトルVuは、上記スイッチベクトルV0~V7のベクトル的組み合わせにより表現することができる。つまり、空間ベクトル制御では、任意の制御則にしたがって出力ベクトルVuを決定するとともに、当該出力ベクトルVuを得るためのスイッチベクトルを選択し、インバータ部2を選択したスイッチベクトルに対応したスイッチ状態とすることにより、PWMインバータ1aを制御する。

例えば、図3の時間tにおける出力ベクトルVuはモードIIの領域内にあるので、出力ベクトルVuはスイッチベクトルV0、V2、V3またはスイッチベクトルV7、V2、V3のベクトル的組み合わせにより表現することができる。すなわち、3つのスイッチベクトルV0(V7)、V2、V3を順次選択し、インバータ部2を各スイッチベクトルV0(V7)、V2、V3に対応したスイッチ状態とすることにより、時間tにおける所定の各相出力電圧を得ることができる。

なお、上記出力ベクトルVuは、例えば、各相出力電圧を正弦波状とする場合は、PWMインバータ1aの各相出力電圧が1周期変化する間に、図2の六角形内にある円軌道上を半時計周りに1周する。言い換えると、出力ベクトルVuは、PWMインバータ1aの出力が電気角で60°変化する度にモードI→モードII→・・・→モードVI→モードI・・・に対応した領域内を順次移動していく。前記の通り、出力電圧Vuは、任意の制御則にしたがって生成されるのが一般的である。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、PWMインバータの制御方法および制御装置に関し、特にスイッチベクトルを用いてPWMインバータを空間ベクトル制御する方法および装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
三相2レベル形PWMインバータの各スイッチ状態に対応する8つのスイッチベクトルV0~V7の選択を切り替えながら、当該PWMインバータを空間ベクトル制御する方法であって、
前記スイッチベクトルV0~V7の選択を切り替える前後でスイッチ状態が変化する相の数が1以下である前記スイッチベクトルV0~V7の組み合わせを、1つ前のスイッチサイクルにおいて最後に選択したスイッチベクトルである直前スイッチベクトル毎に用意された8個のテーブルによってルール化しておき、
前記PWMインバータの出力変化の1周期を、前記スイッチベクトルV0~V7表現可能なモードI~VIに対応する6つの領域に分割して捉え、
前記領域の1つに含まれる任意の出力ベクトルVuを得るために必要な3つのスイッチベクトルを前記スイッチベクトルV0~V7中から選択する際に、前記直前スイッチベクトルに対応する前記テーブルの、前記出力ベクトルVuを含む前記領域に対応するモードに関する部分を参照し、当該部分において指定された3つのスイッチベクトルを当該部分において指定された順序で選択していくことを特徴とする制御方法。

【請求項2】
 
1に示す前記8個のテーブルの、前記出力ベクトルVuを含む前記領域に対応するモードに関する部分を参照して、出力順序ベクトルVa、Vb、Vcの順序で3つのスイッチベクトルを選択することを特徴とする請求項1に記載の制御方法。
【表1】
 
(省略)

【請求項3】
 
三相2レベル形PWMインバータの各スイッチ状態に対応する8つのスイッチベクトルV0~V7の選択を切り替えながら、当該PWMインバータを空間ベクトル制御する方法であって、
前記スイッチベクトルV0~V7の選択を切り替える前後でスイッチ状態が変化する相の数が1以下である前記スイッチベクトルV0~V7の組み合わせを表2によってルール化しておき、
前記PWMインバータの出力変化の1周期を、前記スイッチベクトルV0~V7で表現可能なモードI~VIに対応する6つの領域に分割して捉え、
前記領域の1つに含まれる任意の出力ベクトルVuを得るために必要なスイッチベクトルを前記スイッチベクトルV0~V7の中から選択する際に、
i)起点スイッチベクトルとして予めゼロスイッチベクトルV0を選択した場合は、表2(A)の、前記出力ベクトルVuを含む前記領域に対応するモドに関する部分を参照し、出力順序ベクトルVa、Vb、Vc、Vc、Vb、Vaの順序で6つのスイッチベクトルを選択し、
ii)前記起点スイッチベクトルとして予めゼロスイッチベクトルV7を選択した場合は、表2(B)の、前記出力ベクトルVuを含む前記領域に対応するモドに関する部分を参照し、出力順序ベクトルVa、Vb、Vc、Vc、Vb、Vaの順序で6つのスイッチベクトルを選択する、
ことを特徴とする制御方法。
【表2】
 
(省略)

【請求項4】
 
三相nレベル形PWMインバータ(ただし、nは3以上の整数)の各スイッチ状態に対応する複数のスイッチベクトルV0~V(n^3-1)の選択を切り替えながら、当該PWMインバータを空間ベクトル制御する方法であって、
前記スイッチベクトルV0~V(n^3-1)の選択を切り替える前後で導通状態が変化するスイッチの数が最小となる前記スイッチベクトルV0~V(n^3-1)の組み合わせを、1つ前のスイッチサイクルにおいて最後に選択したスイッチベクトルである直前スイッチベクトル毎に用意されたn^3個のテーブルによってルール化しておき、
前記PWMインバータの出力変化の1周期を、前記スイッチベクトルV0~V(n^3-1)表現可能な複数の細分化モードに対応する複数の領域に分割して捉え、
前記領域の1つに含まれる任意の出力ベクトルVuを得るために必要な3つのスイッチベクトルを前記スイッチベクトルV0~V(n^3-1)の中から選択する際に、前記直前スイッチベクトルに対応する前記テーブルの、前記出力ベクトルVuを含む前記領域に対応する細分化モードに関する部分を参照し、当該部分において指定された3つのスイッチベクトルを当該部分において指定された順序で選択していくことを特徴とする制御方法。

【請求項5】
 
PWMインバータの各スイッチ状態に対応するスイッチベクトルのうちの少なくとも1つを請求項1~4のいずれかに記載の制御方法で選択し、選択した前記スイッチベクトルに対応するスイッチ状態となるように、インバータ部を構成する各スイッチの導通状態を変化させることを特徴とするPWMインバータの制御装置。

【請求項6】
 
前記インバータ部に、昇降圧部によって昇圧または降圧された後の直流電圧が入力されることを特徴とする請求項5に記載のPWMインバータの制御装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

※Click image to enlarge.

JP2011121588thum.jpg
State of application right Registered
(In Japanese)ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、下記問合せ先にご相談下さい。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close