多级逆变器控制装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型的多级逆变器控制装置，对形成为多级结构的逆变器利用由PWM控制生成的开关控制信号实施开关控制，对每一级使开关定时具有相位差，得到多相化的输出，其特征在于，具备进行[Δt＝T/S×K]的相位差运算的相位差运算装置，其中T为上述PWM控制使用的PWM计数值，S为上述逆变器的级数，Δt为上述相位差，K为超过1的系数，使上述每一级的开关定时具有上述相位差运算装置计算出的相位差(Δt)。
【专利说明】
多级逆变器控制装置
技术领域
[0001]本实用新型的实施形态涉及利用逆变器复用技术构成的，适用于处理例如磁共振成像装置的各种电源部和发电系统的功率稳定器(ZP— =I VfWa于一)等高输出电源的设备的多级逆变器控制装置。
【背景技术】
[0002]利用使用逆变器的脉冲宽度调制(PWM:pulse width modulat1n)控制实施的开关控制得到提供给负荷的所希望的高输出电源的逆变器装置中，为了扩大开关能量容量、提高有效开关频率等目的，使用逆变器的多级结构、与其相随的多相化技术，而特别是为谋求提高有效开关频率，开关控制的多相化是不可或缺的。对多级结构的逆变器的各级的开关定时设置相位差实施多相化的情况下，可以相应于逆变器的级数增加相位差以谋求输出电源的高效率化。在这里，由利用PWM控制在每一级生成的开关控制信号对多级结构的逆变器进行开关控制，对每一级赋予开关定时以相位差，谋求多相化。
[0003]对每一级使该多级结构的逆变器的开关定时具有相位差的开关控制定时的具体例示于图4和图5。在这里，使利用PffM控制生成开关控制信号用的每一级具有相位差的三角波的信号波形示于(al)?(a5)以及(al)?(a4)，利用该三角波生成的开关控制信号(1A —1B、2A—2B、...)示于(bl)?(b5)以及(bl)?(b4)。还有，图中的Th — a、Th — b是从三角波得到PffM信号(开关控制信号)用的阈值电平。
[0004]该图4和图5所示的开关控制，以根据逆变器的级数使相位不同的三角波的正负各峰值为依据生成各级的开关控制信号。使逆变器的级数为5级(奇数级)的情况下的每一级具有相等的相位差的PWM控制产生的开关控制定时示于图4，逆变器的级数为4级(偶数级)的情况下的上述同样的PWM控制产生的开关控制定时示于图5。
[0005]在这里，逆变器的级数为5级(奇数级)的图4所示的开关控制定时的情况下，不存在相位的重复，得到与逆变器的级数相应的相位差的「逆变器级数=开关相位」，因此在提高有效开关频率方面能够得到充分的多级化效果。逆变器的级数为其他奇数级(例如3级、7级等素数级)的情况下也同样能够得到多级化效果。
[0006]而逆变器的级数为4级(偶数级)的图5所示的开关控制，在利用与上述奇数级一样的方法进行开关控制的情况下，发生相位的重复，「逆变器级数>开关相位」，不能够得到与逆变器级数相应的相位差，减小了使逆变器级数为多级的多相化效果。
[0007]这样使逆变器的级数为3级、5级、7级等素数级结构的情况下，能够容易地实现在提高有效开关频率方面充分发挥多级化的效果的多相化，但是逆变器的级数为偶数级的构成时，用与奇数级时相同的相位差控制的情况下，在各逆变器级发生相位的重复，得不到与逆变器的级数相应的相位差，存在使逆变器级数为多级的多相化的效果减小的问题。
[0008]本实用新型的一个形态提供的多级逆变器控制装置，在使逆变器形成多级结构，使各级开关定时具有相位差的多相化技术中，在逆变器的级数为偶数级的情况下也可以期待在有效开关频率的提高方面能够得到与奇数级的情况相同的，与逆变器级数相应的多相化效果。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的一个形态的多级逆变器控制装置，对形成为多级结构的逆变器利用由PffM控制生成的开关控制信号实施开关控制，对每一级使开关定时具有相位差，得到多相化的输出，其特征在于，具备进行[A t = T/SXK]的相位差运算的相位差运算装置，其中T为上述P丽控制使用的P丽计数值，S为上述逆变器的级数，Δ t为上述相位差，K为超过I的系数，使上述每一级的开关定时具有上述相位差运算装置计算出的相位差(A t)。
[0010]如果采用本实用新型的多级逆变器控制装置，则在逆变器的级数为偶数级的情况下也可以期待在有效开关频率的提高方面能够得到与奇数级的情况一样与级数相应的多相化效果。
【附图说明】
[0011]图1是表示本实用新型的实施形态的多级逆变器控制装置的构成的方框图。
[0012]图2是表示在图1所示的控制部生成的，逆变器的级数为4级(偶数级)的情况下的开关控制定时之一例的时序图。
[0013]图3是表示将图2所示的开关控制信号提供给图1所示的逆变器块的具体供给例的电路图。
[0014]图4是表示逆变器的级数为5级(奇数级)的情况下使各级具有均等的相位差的PWM控制产生的开关控制定时的时序图。
[0015]图5是表示逆变器的级数为4级(偶数级)的情况下使各级具有均等的相位差的已有的PffM控制产生的开关控制定时的时序图。
【具体实施方式】
[0016]以下参照附图对本实用新型的一个实施形态进行说明。还有，在这里，表示将实施形态的多级逆变器控制装置使用于磁共振成像装置的倾斜磁场电源装置(G—AMP)的例子，但是并不止于此，在使用逆变器的其他高输出电源装置中也能够得到广泛应用。
[0017]本实用新型的实施形态的多级逆变器控制装置的结构示于图1，图1所示的控制部生成的开关控制信号的具体例示于图2，利用图2所示的开关控制信号对图1所示的逆变器块进行开关控制的具体的信号供给例示于图3。
[0018]如图1所示，多级逆变器控制装置I由控制部10和逆变器部11构成。控制部10具有相位差运算器10A，逆变器部11由多级结构的逆变器块12 — 1、12 — 2、...、12—η构成。
[0019]控制部10以外部设定的逆变器输出控制信息(IP)为依据，利用相位差运算器1A计算出与作为控制对象的逆变器块的级数相应的相位差，生成分别具有运算器1A计算出的相位差(参照图1的A部所示的△ t)的，与逆变器块的级数相应的开关控制信号，将该开关控制信号通过控制信号线(SC)提供给逆变器部11。逆变器部11通过控制信号线(SC)输入开关控制信号，从逆变器输出端(DT—P、DT—N)输出与控制部10的开关控制相应的负载电源。
[0020]在这里，参照图2对逆变器部11由4级逆变器块(n = 4)构成的情况下的控制部10的开关控制信号生成例进行说明。还有，在(al)?(a4)，Th —a、Th —b表示从三角波得到PffM信号(开关控制信号)用的阈值电平。
[0021]在控制部10设置的相位差运算器1A实施利用上述逆变器输出控制信息(IP)中包含的，使用于PWM控制的PWM计数值T、作为控制对象的逆变器块的级数S、超过I的系数K，计算与作为控制对象的逆变器块的级数相应的相位差A t的运算[△ t = T/SXK]。在这里，使用于PWM控制的PffM计数值T，是图2(al)?(a4)所示的三角波的I周期的升降计数值(作为生成三角波的PWM控制的基准的PWM控制信号的三角波I个周期的计数值)，系数K是根据作为控制对象的逆变器块的级数预定的超过I的值，在这里，级数为4级，因此使用于偶数级(4、
6、8、…)的整数「2」被设定为运算参数。
[0022]控制部10使其具有该相位差运算器1A计算出的相位差At，生成相应于作为控制对象的逆变器块的级数的三角波(参照图2(al)?(a4))，以该各三角波为依据生成每一级分别具有相位差At的该图(bl)?(b4)所示的开关控制信号(ΙΑ—1B、2A —2B、...)，通过控制信号线(SC)将该每一级分别具有相位差At的开关控制信号(1A — 1B、2A—2B、...)提供给逆变器部11的各逆变器块(12 — I?12 — 4)。
[0023]这样，控制部10在作为控制对象的逆变器块的级数为4级时，生成没有相位的重复，「逆变器级数=开关相位」的，每一级分别具有相同的相位差At的开关控制信号(1A —1B、2A—2B、...)，对各逆变器块进行开关控制。该开关控制信号(ΙΑ—1B、2A—2B、...)的具体供给例示于图3。在这里，使用各开关控制信号(1A — 1B、2A — 2B、...)及其反转信号(1A 一一1B—、2A 一一 2B—、...)，逆变器的级数为偶数级的情况下，也能够与奇数级的情况一样实现没有相位的重复，在有效开关频率的提高方面能够充分发挥多级化的效果的开关控制。
[0024]借助于此，在例如从所求的开关能量容量和有效开关频率考虑3级不足而5级过多的情况下或从硬件规模的制约等考虑求其中间级数(4级)的情况下，能够实现维持作为4级结构的多相化效果的逆变器复用(多级结构)。
[0025]又，例如日本特开昭2014 — 83303号公报所示，在多级逆变器结构中逆变器(逆变器块)的堆积级数可以以I级为单位替换的装置中，逆变器的堆积级数为4级以上的偶数级时，使上述系数K为「K = 2」，是图4中表示开关定时的5级结构或其他奇数级时，使上述系数K为「K=l」，不管逆变器的级数(偶数级/奇数级)如何，总是能够实现没有相位的重复的，「逆变器级数=开关相位」的，每一级分别具有相同的相位差At的开关控制信号(1Α — 1Β，2Α—2Β，...)进行的，在提高有效开关频率方面能够充分发挥多级化效果的开关控制。
[0026]还有，上述实施形态中，逆变器的堆积级数为4级以上的偶数级时，使上述系数K为「Κ = 2」，但是也可以根据负载的特性和多级结构的级数等各种条件，设定超过I的值，总之，在不脱离本实用新型的要旨的范围内可以有各种变形、应用。
【主权项】
1.一种多级逆变器控制装置，利用借助于PWM控制生成的开关控制信号，对形成多级结构的逆变器进行开关控制，对每一级使开关定时具有相位差，得到多相化的输出，其特征在于，具备进行[A t = T/SXK]的相位差运算的相位差运算装置，其中T为用于所述PffM控制的PWM计数值，S为所述逆变器的级数，Δ t为所述相位差，K为超过I的系数，使所述每一级的开关定时具有所述相位差运算装置计算出的相位差(A t)。2.根据权利要求1所述的多级逆变器控制装置，其特征在于， 所述级数为4级以上的偶数级时，使其具有所述相位差运算得出的相位差，对所述每一级进行开关控制。3.根据权利要求2所述的多级逆变器控制装置，其特征在于，使用于所述相位差运算的所述系数K = 2。4.根据权利要求2所述的多级逆变器控制装置，其特征在于， 使用于所述相位差运算的所述系数，在所述级数为4级以上的偶数级时K = 2，在所述级数为除该级数外的其他级数时为K = I。
【文档编号】H02M7/49GK205453534SQ201521127928
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月29日
【发明人】山川光, 山川光一
【申请人】东芝泰力株式会社