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PWM INVERTER CONTROL METHOD AND CONTROL DEVICE

Patent code P140010765
File No. DP1501
Posted date Jul 17, 2014
Application number P2011-285062
Publication number P2013-135554A
Patent number P5963235
Date of filing Dec 27, 2011
Date of publication of application Jul 8, 2013
Date of registration Jul 8, 2016
Inventor
  • (In Japanese)加藤 利次
  • (In Japanese)井上 馨
Applicant
  • (In Japanese)学校法人同志社
Title PWM INVERTER CONTROL METHOD AND CONTROL DEVICE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a PWM inverter control method and control device which, by focusing on both a number of switching times and a phase current, can prevent unnecessary switching losses from occurring.
SOLUTION: In a control method of the present invention, a saving phase and a change phase are identified on the basis of a first rule which, when switch cycles change, identifies a mode region in which an output vector is included, making it possible to identify a saving phase whose switch state does not change when a switch vector is successively selected according to a plurality of predetermined output sequence patterns, and a second rule which makes it possible to identify a change phase whose switch state changes when a selected switch vector is changed from one to another. Then, an output sequence pattern in which the phase current of the change phase multiplied by a constant k (where, 0<k<1) minus the phase current of the saving phase becomes minimum is selected, and a selected switch vector is changed from one to another according to the output sequence pattern.
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を適当な順序で選択し、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。

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PWMインバータの各スイッチ状態に対応する複数のスイッチベクトル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PWMインバータの出力変化の1周期を、前記複数のスイッチベクトルのうちのいくつかのスイッチベクトルで表現可能な複数の領域に分割して捉え、
イッチサイクルが切り替わる際に、
任意の出力ベクトルが前記複数の領域のうちのどの領域に含まれるのかを特定し、
特定した前記領域を表現するいくつかのスイッチベクトルを予め定められた複数の出力順序パターンにしたがって順次選択する際にスイッチ状態が変化しない節約相を特定可能とした第1のルールと、前記複数のスイッチベクトルの選択を任意に切り替える際にスイッチ状態が変化する変化相を特定可能とした第2のルールとに基づいて、新しいスイッチサイクルにおける前記節約相と、スイッチサイクルが切り替わる際の前記変化相を特定し、
特定した前記変化相の相電流に予め定められた定数k(ただし、0<k<1)を乗じた値から特定した前記節約相の相電流を減じることにより前記複数の出力順序パターンのそれぞれの評価値を算出するとともに、前記評価値が最小となる出力順序パターンを前記複数の出力順序パターンの中から選択し、
選択した前記出力順序パターンにしたがって前記いくつかのスイッチベクトルの選択を切り替えていくことを特徴とする制御方法。

【請求項2】
 
前記出力順序パターンは、特定した前記領域に関係する前記いくつかのスイッチベクトルを、スイッチ状態の変化が最小となるように並べたものであることを特徴とする請求項1に記載の制御方法。

【請求項3】
 
複数のスイッチからなるインバータ部を備えたPWMインバータにおいて、前記スイッチの導通状態を制御する制御装置であって、
請求項1または2に記載の制御方法により前記スイッチの導通状態を変化させることを特徴とする制御装置。

【請求項4】
 
昇降圧部と、前記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、複数のスイッチからなるインバータ部を備えたPWMインバータにおいて、前記スイッチの導通状態を制御する制御装置であって、
請求項1または2に記載の制御方法により前記スイッチの導通状態を変化させることを特徴とする制御装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2011285062thum.jpg
State of application right Registered
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