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公開番号2025128573
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-03
出願番号2024025312
出願日2024-02-22
発明の名称電力変換装置の制御装置および制御方法、並びに3レベルインバータ
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール弁理士法人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250827BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】
中性点の電位変動を抑制しながら、スイッチング損失の増加を抑制できる電力変換装置の制御装置および制御方法、並びに3レベルインバータを提供する。
【解決手段】
電力変換装置の制御装置は、零相変調により三相補正電圧指令を生成する電圧指令値補正部(213)と、三相補正電圧指令を正側および負側変調波に分割する二重変調波生成部(214)と、正側および負側変調波を、三相正弦波電圧指令または三相補正電圧指令の零クロスの近傍であって、零クロスの両側における所定の位相範囲の一方において、正側および負側変調波を、三相補正電圧指令に基づいて補正するとともに、所定の位相範囲の他方に零値を設定して、補正正側および負側変調波を生成する二重変調波補正部(217)と、を備え、補正正側および負側変調波を、それぞれ正側および負側キャリア波と比較してPWMパルス信号を生成する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
中性点クランプ式の三相３レベルインバータを制御するＰＷＭパルス信号を生成する電力変換装置の制御装置において、
三相正弦波電圧指令を零相変調して、三相補正電圧指令を生成する電圧指令値補正部と、
前記三相補正電圧指令の各相を、正側変調波と負側変調波に分割する二重変調波生成部と、
前記正側変調波および前記負側変調波を、前記三相正弦波電圧指令もしくは前記三相補正電圧指令の内の、前記正側変調波および前記負側変調波の基になる相の零クロスの近傍であって、前記零クロスの両側における所定の位相範囲の一方において、前記正側変調波および前記負側変調波を、前記三相補正電圧指令の内の、前記正側変調波および前記負側変調波の基になる前記相に基づいて補正するとともに、前記所定の位相範囲の他方に零値を設定することにより、補正正側変調波および補正負側変調波を生成する二重変調波補正部と、
を備え、
前記補正正側変調波および前記補正負側変調波を、それぞれ正側キャリア波および負側キャリア波と比較することにより、前記ＰＷＭパルス信号を生成することを特徴とする電力変換装置の制御装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置の制御装置において、
前記二重変調波補正部は、前記三相補正電圧指令の内の、前記正側変調波および前記負側変調波の基になる前記相の正値および負値に基づいて補正することを特徴とする電力変換装置の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置の制御装置において、
さらに、前記零クロスを検出する電圧零クロス検出部を備え、
前記二重変調波補正部は、前記電圧零クロス検出部が前記零クロスを検出すると、前記正側変調波および前記負側変調波を補正して、前記補正正側変調波および前記補正負側変調波を生成することを特徴とする電力変換装置の制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換装置の制御装置において、
前記電圧指令値補正部は、前記三相正弦波電圧指令の各相から、前記三相正弦波電圧指令の内の最大相と最小相の平均値を減算することにより、前記三相正弦波電圧指令を零相変調することを特徴とする電力変換装置の制御装置。
【請求項５】
中性点クランプ式の三相３レベルインバータを制御するＰＷＭパルス信号を生成する電力変換装置の制御方法において、
三相正弦波電圧指令を零相変調して、三相補正電圧指令を生成し、
前記三相補正電圧指令の各相を、正側変調波と負側変調波に分割し、
前記正側変調波および前記負側変調波を、前記三相正弦波電圧指令もしくは前記三相補正電圧指令の内の、前記正側変調波および前記負側変調波の基になる相の零クロスの近傍であって、前記零クロスの両側における所定の位相範囲の一方において、前記正側変調波および前記負側変調波を、前記三相補正電圧指令の内の、前記正側変調波および前記負側変調波の基になる前記相に基づいて補正するとともに、前記所定の位相範囲の他方に零値を設定することにより、補正正側変調波および補正負側変調波を生成し、
前記補正正側変調波および前記補正負側変調波を、それぞれ正側キャリア波および負側キャリア波と比較することにより、前記ＰＷＭパルス信号を生成することを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項６】
複数の半導体スイッチング素子から構成される主回路部と、
前記複数の半導体スイッチング素子を駆動する複数の駆動回路と、
前記駆動回路のオン・オフ制御信号となるＰＷＭパルス信号を生成するＰＷＭ制御装置と、
を備える中性点クランプ式の３レベルインバータにおいて、
前記ＰＷＭ制御装置が、請求項１に記載の電力変換装置の制御装置であることを特徴とする３レベルインバータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置の制御装置および制御方法、並びに３レベルインバータに関し、特に、中性点クランプ式の３レベルインバータの制御装置および制御方法、並びに中性点クランプ式の３レベルインバータに関する。
続きを表示（約 1,000 文字）【背景技術】
【０００２】
３レベルインバータは、直流入力電圧を２分割して、中性点レベルすなわちゼロレベルと、ゼロを中心とした正負の２レベルからなる３レベルの相電圧を出力する。半導体スイッチング素子に印加される電圧は、２レベルインバータの半分となる。このため、半導体スイッチング素子が発生する電力損失が低減する。また、線間電圧の波形が、正弦波に近くなる。このため、３レベルインバータの交流側に接続されるフィルタを小型化できる。
【０００３】
３レベルインバータは、パルス幅変調（以下、「ＰＷＭ」と記す）制御により、直流電力を交流電力に変換する。ＰＷＭ制御として、三角波比較方式が多く適用される。
【０００４】
３レベルインバータにおける中性点の電位が変動すると、半導体スイッチング素子に印加される電圧にアンバランスや過電圧が生じる。これに対し、基本波電圧指令に高調波成分などを重畳することにより、基本波電圧指令を零相変調する技術が知られている。零相変調された基本波電圧指令を変調波とするＰＷＭ制御によって、中性点の電位変動が抑制される。
【０００５】
３レベルインバータのＰＷＭ制御における零相変調に関する従来技術として、特許文献１に記載された技術が知られている。
【０００６】
本従来技術においては、正および負の二つのキャリア三角波信号と、各相の電圧指令とが比較されて、各相４個のスイッチング素子をオン・オフするＰＷＭパルス信号が生成される。
【０００７】
各相の電圧指令は、三相正弦波電圧指令の内の最大相電圧および最小相電圧の平均値を各相の正弦波電圧指令から減算することにより生成される。これにより、中性点の電位変動が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開平１０－２５７７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来技術を、正側および負側の変調波をそれぞれ正側および負側のキャリア波と比較するパルス幅変調に適用すると、中性点の電位変動は抑制されるが、スイッチング損失が増える。
【００１０】
そこで、本発明は、中性点の電位変動を抑制しながらも、スイッチング損失の増加を抑制できる電力変換装置の制御装置および制御方法、並びに３レベルインバータを提供する。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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