特開2019-193483IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

三相インバータの半導体スイッチング素子を駆動するためのPWM(パルス幅変調)パルスの発生タイミングを操作することにより、直流部のコンデンサに流れる高周波電流(リプル電流)を低減してコンデンサの発熱を抑制する技術

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】三相インバータの直流母線電流に含まれる高周波成分を低減してコンデンサの温度上昇を抑制し、冷却装置を含む装置全体の大型化や高コスト化を防止する。
【解決手段】直流電圧源に並列に接続されたコンデンサCDCと半導体スイッチング素子の三相ブリッジ回路とを備え、二つのスイッチング素子同士の接続点を各相の交流出力端子とし、一スイッチング周期における、三相のPWMパルスのうち正側パルスのパルス幅が最大である相を除く他の二相の正側パルス相互の位置関係が、一方の相の正側パルスが他方の相の正側パルスを包含した状態に比べて時間軸上の重複範囲が少ない位置関係である他の二相のPWMパルスを含む三相のPWMパルスを生成する。
【選択図】図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

非特許文献1に記載されている制御方式は、いわゆる二相変調を基本としており、この二相変調では、複数周期にわたってオン状態に固定されたスイッチング素子に電流が継続して流れることになる。このため、インバータの出力周波数等の条件によっては、1)特定のスイッチング素子が過熱する、2)三相変調に比べてスイッチング回数が少なくなることにより、騒音が増加する、3)二相変調実行時に各相の電圧指令値が急変するため、電気的な擾乱やショックを招く、等の問題があった。 そこで、本発明の解決課題は、PWMパルスを所定のルールに従ってシフトし、その発生タイミングを調整することにより、非特許文献1が有する種々の問題を生じることなく、三相インバータの直流母線電流に含まれる高周波成分を低減してコンデンサの温度上昇を抑制し、冷却装置を含む装置全体の大型化や高コスト化を防止することにある。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

課題を解決するため、請求項1に係る発明は、直流電圧源に並列に接続されたコンデンサに対して、二つの半導体スイッチング素子の直列回路が3個互いに並列に接続され、前記二つの半導体スイッチング素子同士の接続点を各相の交流出力端子とし、所定のスイッチング周期ごとに各相のPWMパルスに基づいて前記半導体スイッチング素子を制御する三相インバータであって、 一スイッチング周期における、三相のPWMパ・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
本発明によれば、三相インバータの半導体スイッチング素子を駆動するためのPWMパルスを所定のルールに従ってシフトさせてその発生タイミングを調整することにより、直流母線電流に含まれる高周波成分を減少させてコンデンサの温度上昇を抑制することができる。これにより、装置の冷却能力を低減し、装置全体の小型化や低コスト化に寄与することができる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】本発明の実施形態におけるPWMパルスの生成方法と直流母線電流及びその平均値等を示す波形図である。

【図2】本発明の実施形態におけるPWMパルスの生成方法と直流母線電流及びその平均値等を示す波形図である。

【図3】力率角に応じた各相電圧及び電流と表1のシフト操作モードとの関係を示す図である。

【図4】図3の所定の力率角におけるPWMパルスの生成方法と直流母線電流及びその平均値等を示す波形図である。

【図5】三角波比較方式のPWM制御におけるパルスの操作方法を説明するための波形図である。

【図6】三角波比較方式のPWM制御におけるパルスの操作方法を説明するための波形図である。

【図7】モードを切り替える際のパルスの操作方法を説明するための波形図である。

【図8】モードを切り替える際のパルスの操作方法を説明するための波形図である。

【図9】本発明の実施形態に用いられる制御装置の機能ブロック図である。

【図10】三相2レベルフルブリッジインバータの主回路構成図である。

【図11】インバータの出力電圧ベクトル、スイッチングパターン及び直流母線電流の関係を示す図である。

【図12】(a)はインバータの各相出力電圧、電流を示す波形図、(b)はPWM制御におけるスイッチングパターン(PWMパルス)と直流母線電流及びその平均値等を示す波形図である。

【図13】インバータの直流母線電流及びその平均値を示す波形図である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

Sup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swn:半導体スイッチング素子   CDC:コンデンサ   M:負荷   10:キャリア生成手段   20:電圧指令値生成手段   30:比較手段   40:パルス操作手段   50:分配手段   60:電圧指令値加工手段

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