(57)【要約】【課題】三相出力のマトリクスコンバータの制御装置において、スイッチング指令に関わるマイコンからのＰＷＭ出力数をスイッチング素子数である１８本よりも少なくしたマトリクスコンバータの制御装置を提供することである。【解決手段】出力電圧指令値の演算について、マイコンでは、スイッチング素子数よりも少ない系統数の第一のＰＷＭ信号を演算し、出力する。マイコン外部には、第一のＰＷＭ信号および出力電流情報および入力電圧情報を基に、スイッチング素子数と同数の第二のＰＷＭ信号を演算する回路を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、９個の双方向スイッチ或いは前記双方向スイッチより構成される双方向スイッチモジュールを備え、前記双方向スイッチ或いは前記双方向スイッチモジュールの入力側は電源に接続されるべく構成にあり、かつ、前記双方向スイッチ或いは前記双方向スイッチモジュールの出力側には負荷を接続する構成のマトリクスコンバータにおいて、
前記双方向スイッチ内のスイッチング素子をオン・オフ制御させるため、第一のＰＷＭ指令値の演算用にマイコンを備え、かつ、前記マイコンが出力する第一のＰＷＭ信号の数が、前記スイッチング素子の数より少ないことを特徴とするマトリクスコンバータの制御装置。
【請求項２】
少なくとも、９個の双方向スイッチ或いは前記双方向スイッチより構成される双方向スイッチモジュールを備え、前記双方向スイッチ或いは前記双方向スイッチモジュールの入力側は電源に接続されるべく構成にあり、かつ、前記双方向スイッチ或いは前記双方向スイッチモジュールの出力側には負荷を接続する構成のマトリクスコンバータにおいて、
前記双方向スイッチ内のスイッチング素子をオン・オフ制御させるために、マイコンと論理回路或いは論理回路を組み込んだ集積回路からなる指令生成部を備え、前記マイコンからの第一のＰＷＭ信号の出力を用いて前記指令生成部はスイッチング素子を駆動させる第二のＰＷＭ信号を生成する形態であり、かつ、前記マイコンからの第一のＰＷＭ信号の出力数は前記スイッチング素子に供給される前記指令生成部からの第二のＰＷＭ信号の出力数よりも少ないことを特徴とするマトリクスコンバータの制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
入力電圧の振幅情報或いは位相情報を検出する手段を設け、前期入力電圧検出手段は前記マイコン或いは前記指令生成部に信号を伝送し、前記信号を基にスイッチング素子を駆動させるための第二のＰＷＭ信号を演算することを特徴とするマトリクスコンバータの制御装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２において、
出力電流の電流情報を検出する手段を設け、前期電流情報手段は前記マイコン或いは前記指令生成部を組み込んだ集積回路に信号を伝送し、前記信号を基にスイッチング素子を駆動させるための第二のＰＷＭ信号を演算することを特徴とするマトリクスコンバータの制御装置。
【請求項５】
請求項２において、
入力電圧の振幅情報或いは位相情報を検出する手段を設け、前期入力電圧検出手段から出力される信号を、前記マイコン或いは外部回路により、前記指令生成部に入力可能な信号に変換し、前記指令生成部は、前記変換された信号を基にスイッチング素子を駆動させるための第二のＰＷＭ信号を演算することを特徴とするマトリクスコンバータの制御装置。
【請求項６】
請求項２において、
電流情報を検出する手段を設け、前期電流情報検出手段から出力される信号を、前記マイコン或いは外部回路により、前記指令生成部に入力可能な信号変換し、前記指令生成部は、前記変換された信号を基にスイッチング素子を駆動させるための第二のＰＷＭ信号を演算することを特徴とするマトリクスコンバータの制御装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記マイコン或いは前記外部回路で変換された出力電流信号は、出力電流信号の正負を判別する信号であることを特徴とするマトリクスコンバータの制御装置。
【請求項８】
請求項１又は請求項２において、
前記マイコン或いは前記指令生成部は、マトリクスコンバータの異常時に全てのスイッチング素子をオフさせ、出力を停止させる機構を有していることを特徴とするマトリクスコンバータの制御装置。
【請求項９】
請求項１又は請求項２において、
入力の電源とスイッチング素子の間に電源スイッチを設け、前記マイコン或いは前記指令生成部は、前記電源スイッチを開放させる機構を有していることを特徴とするマトリクスコンバータの制御装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記電源スイッチと前記スイッチング素子の間にリアクトルとコンデンサからなるＬＣフィルタを備え、前記マイコン或いは前記指令生成部は、マトリクスコンバータの異常時に前記電源スイッチを開放し、かつ、負荷が安定に停止できるように前記スイッチング素子の駆動信号を演算することを特徴とするマトリクスコンバータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定周波数の交流電源から任意の周波数の交流出力を直接生成するマトリクスコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコンバータは、整流装置部で商用電源を一度直流に変換し、インバータ部で任意の周波数の交流を出力する構成であった。この場合には、リプル低減のために直流部に平滑コンデンサを設ける必要がある。また、整流装置部にダイオード整流器を使用した場合には、電力回生ができない上、電源高調波が増大する課題がある。商用電源から任意の周波数の交流出力を直接生成するマトリクスコンバータでは、平滑コンデンサが不要である上、電力回生可能・低電源高調波などの長所がある。なお、マトリックスコンバータの従来技術として、下記公報がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２５８２５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、三相出力のマトリクスコンバータでは、商用電源の三相電圧（Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相）と三相の出力電圧（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の間の組み合わせを接続する９個の双方向スイッチを使用する必要がある。しかも、各々の双方向スイッチには、少なくとも２個のスイッチング素子が含まれる。このため、マトリクスコンバータを駆動させるためには、それぞれのスイッチング素子に個別のスイッチング指令を与える必要があり、合計１８個の指令値が必要になる。
【０００５】
一般的なコンバータにおいては、出力電流等を基に、マイコンを用いて指令値を演算している。特に、従来のＰＷＭインバータにおいては、スイッチング素子の数は６個であるため、市販の汎用マイコンの６系統のＰＷＭ出力端子を６個のスイッチング素子に１対１に対応して接続し、それぞれに指令値を与えることによって駆動することができる。また、従来のＰＷＭインバータの場合は、各出力相に２個ずつのスイッチング素子が備えられており、一方の３個のデバイスに入力する指令値のみをマイコンで生成してほぼそのまま使用し、他方のデバイスの指令値は外部回路を用いて反転かつ非ラップ条件を与えて生成し、２組のＰＷＭ信号をデバイスに与えることも可能である。この場合は、マイコンのＰＷＭ出力端子は３系統でよいが、マイコンからの出力端子の削減効果は３端子にすぎない。
【０００６】
これに対して、マトリクスコンバータの場合は、各々のスイッチング素子へのスイッチング指令を全てマイコンで演算する場合には、１８系統のＰＷＭ出力が必要になる。特に、各双方向スイッチに入力する指令値はラップ時間と非ラップ時間を含む複雑なものが必要になるため、ＰＷＭインバータのように反転入力を生成するような単純な外部回路を用いることはできないばかりか、入力電圧の状態や出力電流の正負情報を基に、マイコン部では通常のベクトル制御の他に複雑なＰＷＭ演算処理を行う必要がある。また、通常のマイコンのＰＷＭ出力端子の本数は６本から１２本程度に限られているため、ＰＷＭ出力の数を増加させる場合には、更にＰＷＭ出力端子数を増やしたカスタムマイコンを使用するか、或いは、機能を制限した使用法を採用する必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、三相出力のマトリクスコンバータの制御装置において、スイッチング指令に関わるマイコンからのＰＷＭ出力数をスイッチング素子数である１８本よりも少なくしたマトリクスコンバータの制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する手段として、出力電圧指令値の演算について、マイコンでは、スイッチング素子数よりも少ない系統数の第一のＰＷＭ信号を演算し、出力する。マイコン外部には、第一のＰＷＭ信号および出力電流情報および入力電圧情報を基に、スイッチング素子数と同数の第二のＰＷＭ信号を演算する回路（以下、指令演算回路）を設ける。
【０００９】
本発明によると、三相出力のマトリクスコンバータにおいて、スイッチング指令に関するマイコンからのＰＷＭ信号数を等価的に増加させることができるため、マイコンのＰＷＭ出力端子を有効に使用することが可能になり制御機能の低下を防止できる。また、ＰＷＭ出力端子数を増加したカスタムマイコンのような高価なものを使用する必要が無くなり、コストの低減に効果がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明の第一実施例のマトリクスコンバータであり、商用電源１，モータ等の負荷２，入力電源振幅・位相検出回路３，制御回路４，出力電流検出器５，双方向スイッチ６より構成している。また、７は一相分（Ｕ相）の双方向スイッチである。また、ＬＣフィルタ１０は、電源１側に流出する高周波ノイズの除去用に設けたものであり、リアクトルとコンデンサによって構成される。電源スイッチ１１は、マトリクスコンバータの異常時に電源１とマトリクスコンバータとの間を開放するスイッチであり、コンタクタ等によって構成される。
【００１２】
図１のマトリクスコンバータは、商用電源１から得られる一定周波数の交流電力を、各相に３個ずつ合計９個接続した双方向スイッチ６をオン・オフさせることによって、任意の周波数の交流電力に変換する。このマトリクスコンバータでは、従来のコンバータで必須であった平滑コンデンサを削除できるため装置の小型化が可能になる。しかも、電力回生も可能であり、電源高調波も従来のコンバータよりも低減させることができる。
【００１３】
入力電源振幅・位相検出回路３は、商用電源１の各相の電源振幅、または、電源位相を検出する装置である。この入力電源振幅・位相検出回路３は、トランス等を使用して電源１の状態を検出し、入力電圧信号８を制御回路４に伝送する。入力電圧信号８は、入力電源の振幅値に比例した信号、或いは、制御回路４内で電源１の状態を推定可能な信号（例えば６０°おきの信号など周期的な信号）であっても良い。つまり、入力電源振幅・位相検出回路３は、少なくとも制御回路４で電源１の状態を把握することを目的としている。以下では、後者の制御回路４内で電源１の状態を推定可能な信号を制御回路４に伝送する方式を例に説明する。
【００１４】
出力電流検出器５は、出力電流を検出するための装置であり、カレントトランス（ＣＴ）等によって構成される。この出力電流検出器５は、検出した電流情報を出力電流信号９として制御回路４に伝送する。出力電流信号９は、三相分の電流情報、或いは、二相分或いは一相分の電流情報である。
【００１５】
次に、図１内の双方向スイッチ６について、図２，図３を用いて説明する。図２，図３は、双方向スイッチ６の詳細図である。図２は、従来のＩＧＢＴ６１＿ａ，６１＿ｂとダイオード６２＿ａ，６２＿ｂの組み合わせにより構成しており、図３は、逆阻止ＩＧＢＴ６３＿ａ，６３＿ｂを組み合わせることにより構成している。図２の従来のＩＧＢＴ６１＿ａ，６１＿ｂ、および、図３の逆阻止ＩＧＢＴ６３＿ａ，６３＿ｂは、共に、片方向のスイッチであるが、それぞれ２個を対向させた構成とし、方向ごとに独立に制御することによって双方向スイッチを実現している。従来のＩＧＢＴ６１＿ａ，６１＿ｂでは、逆方向に電圧が印加された場合に生じる破損を防止するために、図２のように逆耐圧を担うダイオード６２＿ａ，６２＿ｂを接続する必要がある。これに対し、逆耐圧性能を有する逆阻止ＩＧＢＴ６３＿ａ，６３＿ｂを使用する場合は、ダイオードが不要になるため、チップ数の低減が可能になる。
【００１６】
図２，図３より、１つの双方向スイッチ６には、それぞれ２個ずつのスイッチング素子（従来のＩＧＢＴ６１＿ａ，６１＿ｂ、或いは、逆阻止ＩＧＢＴ６３＿ａ，６３＿ｂ）が含まれる。つまり、図１のマトリクスコンバータには、合計１８個のスイッチング素子が含まれることになる。このスイッチング素子はそれぞれ個別にオン・オフの駆動をするため、各々に対して独立したスイッチングの指令値を与える必要がある。従来の一般的な電力変換器においては、出力電流等を元に、マイコンを用いて指令値を演算している。例えば、ＰＷＭインバータにおいては、スイッチング素子の数は６個であるため、マイコンは６系統のＰＷＭ指令値を演算・出力している。これに対して、マトリクスコンバータで各々のスイッチング素子へのスイッチング指令を全てマイコンで演算する場合には、マイコンは１８系統のＰＷＭ指令値を出力する必要がある。通常、マイコンのＰＷＭ出力端子の本数は限られているため、ＰＷＭ出力の数を増加させる場合には、更に高価高機能のマイコンを使用するか、或いは、機能を制限した使用をしなければならない。
【００１７】
次に、図１内の制御回路４について、４を用いて説明する。図４は、本発明の制御回路４の構成図であり、マイコン４１，指令生成部４２，電流方向検出部４３により構成している。電流方向検出部４３は出力電流が正であるか負であるかを判別する装置である。マイコン４１には、入力電源振幅・位相検出回路３からの入力電圧信号８、および、出力電流検出器５から得られる出力電流信号９が入力され、第一のＰＷＭ信号４４を演算する。図４の例では、マイコン４１において全てのスイッチング素子（１８個）の指令値を直接出力するのではなく、各相２系統合計６系統の第一のＰＷＭ信号４４を演算し、指令生成部４２に出力する。
【００１８】
指令生成部４２は、双方向スイッチ６の駆動信号である第二のＰＷＭ信号４５を演算し出力する回路であり、論理回路或いは論理回路を組み込んだ集積回路からなる。指令生成部４２は、マイコン４１から出力された第一のＰＷＭ信号４４，入力電源振幅・位相検出回路３からの入力電圧信号８、および、電流検出器５から得られる出力電流信号９を入力として演算する。ここで、指令生成部４２では、入力電源電圧については、最大相，中間相，最小相の電圧配置情報が判ればよい。（例えば、図１においてＶＲの相をＲ相，ＶＳの相をＳ相，ＶＴの相をＴ相とした場合、ある瞬間の最大相はＲ相、中間相はＶ相、最小相はＷ相など。）このため、入力電圧信号８を、直接、指令生成部４２に伝送する代わりに、入力電源振幅・位相検出回路３からの入力電圧信号８を一旦、マイコン４１を経由し、かつ、必要に応じて指令生成部４２で演算可能な信号に変換し、第二の入力電圧信号８１として指令生成部４２に伝達しても良い。また、出力電流についても、指令生成部４２では、電流の正負の情報が判ればよいため、出力電流信号９を、直接、指令生成部４２に伝送する代わりに、電流検出器５から得られる出力電流信号９を一旦、マイコン４１を経由し、かつ、必要に応じて指令生成部４２で演算可能な信号に変換し、第二の出力電流信号９１として指令生成部４２に伝達しても良い。或いは、出力電流信号９を、直接、指令生成部４２に伝送する代わりに、電流検出器５から得られる出力電流信号９を一旦、電流方向検出部４３を経由し、かつ、必要に応じて指令生成部４２で演算可能な信号に変換し、第三の出力電流信号９１として指令生成部４２に伝達しても良い。これらの場合には、マイコン４１では、ＰＷＭ出力端子に比べて端子数が十分にある汎用のデジタル出力端子を使用すればよく、特殊なマイコンを使用する必要はない。
【００１９】
次に、制御回路４において、指令信号の出力に関して出力一相分（Ｕ相）に着目し、図５，図６を用いて説明する。図５（ａ）は、一相分の双方向スイッチ７の詳細図である。ここで、Ｓ１とＳ２，Ｓ３とＳ４，Ｓ５とＳ６がそれぞれ１組の双方向スイッチ６である。また、出力電流Ｉｏｕｔはスイッチから負荷に流れる向きを正方向とする。
【００２０】
図５（ｂ）は、マイコン内でのＰＷＭ演算処理を表す例であり、三角波搬送波と２個の指令値Ｖｔ＊，Ｖｂ＊と比較することによって、スイッチをＯＮさせる割合を変化している。ここで、指令値Ｖｔ＊  は、三角波よりも小さい場合にＯＮ信号を出力し、指令値Ｖｂ＊  は、三角波よりも大きい場合にＯＮ信号を出力する。
【００２１】
図５（ｃ）は、図５（ｂ）により、マイコン４１内で三角波比較を行った場合のＰＭＷ波形であり、指令生成部４２に入力される。この例の場合、一相あたりのマイコンの第一のＰＷＭ信号４４の出力は２系統、三相分でも第一のＰＷＭ信号４４の出力は６系統になる。つまり、マトリクスコンバータで必要な１８系統に対して、信号数を１／３以下に低減することができるため、マイコンのＰＷＭ出力端子を有効に使用することが可能になり制御機能の低下を防止できる効果がある。また、高価高機能のマイコンを使用する必要が無くなり、コストの低減に効果がある。また、従来のインバータにおいて、制御時に三相上アーム用の信号をマイコンで作成し、かつ、この信号を外部で反転して非ラップ時間を付加する処理を施した場合の信号と比較すると、第一のＰＷＭ信号と第二のＰＷＭ信号とは全く異なるものであり、本願は従来技術の延長ではないことは明らかである。
【００２２】
図６以降に具体的なパルス生成手段を説明する。図６は、図４の指令生成部４２における回路構成図の例である。指令生成部４２は、ＮＯＲ回路部４２１，信号振分け部４２２，２出力生成部４２３より構成される。入力信号は、図５（ｃ）のマイコン出力（Ｍｏｕｔ１，Ｍｏｕｔ２）と出力電流検出器或いは電流方向検出回路４３或いはマイコン４１から得られる電流方向信号９或いは９１或いは９２と、入力電源振幅・位相検出回路３或いはマイコン４１から得られる入力電圧信号９或いは９３（Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２，Ｓｉｇ３）と、非常時に出力を停止するためにマイコン或いは外部回路等から得られるＲｅｓｅｔ信号である。出力信号はスイッチ素子の駆動指令信号（ＰＷＭ＿Ｓ１，ＰＷＭ＿Ｓ２，ＰＷＭ＿Ｓ３，ＰＷＭ＿Ｓ４，ＰＷＭ＿Ｓ５，ＰＷＭ＿Ｓ６）である。ここで、マイコン出力（Ｍｏｕｔ１，Ｍｏｕｔ２）は図４の第一のＰＷＭ出力４４の一相分（Ｕ相）であり、スイッチ素子の駆動指令信号は第二のＰＷＭ出力４５の一相分（Ｕ相）である。さらに、ここでの電流方向信号９或いは９１或いは９２も一相分（Ｕ相）の信号である。
【００２３】
ＮＯＲ回路部４２１では、マイコン出力（Ｍｏｕｔ１，Ｍｏｕｔ２）信号に対してＮＯＲをとり、図５（ｄ）に示す第３指令値信号（Ｐｕｌｓｅ＿ＮＯＲ）を生成する。
【００２４】
次に、図６の信号振分け部４２２の処理を図７を用いて説明する。信号振分け部４２２では、入力される電源の状態によって、マイコン出力（Ｍｏｕｔ１，Ｍｏｕｔ２）信号および第３指令値信号（Ｐｕｌｓｅ＿ＮＯＲ）を振り分ける処理をする。入力信号は、マイコン出力（Ｍｏｕｔ１，Ｍｏｕｔ２）信号および入力電圧信号（Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２，Ｓｉｇ３）であり、出力信号は、振り分け処理をされた信号（ＰＵＲ，ＰＵＳ、ＰＵＴ）である。電源の状態（最大相，中間相，最小相の状態）は、図７（ａ）のように６種類に分類できる。図７（ｂ）は、入力電圧信号（Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２，Ｓｉｇ３）は６分類される電源状態を区別する一例であり、入力電圧信号（Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２，Ｓｉｇ３）の状態によって図７（ｃ）のように、マイコン出力（Ｍｏｕｔ１，Ｍｏｕｔ２）信号および第３指令値信号（Ｐｕｌｓｅ＿ＮＯＲ）を振り分ける。図７（ｄ）は、この処理を実現するための回路の構成例であり、論理回路によって、Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２，Ｓｉｇ３に対するＭｏｕｔ１，Ｍｏｕｔ２，Ｐｕｌｓｅ＿ＮＯＲの振り分けを実施できる。
【００２５】
次に、図６の２出力生成部４２３の処理を図８を用いて説明する。図８は２出力生成部４２３の回路構成の一例である。２出力生成部４２３では、信号振分部４２２で振り分け処理をされた個々の信号（ＰＵＲ，ＰＵＳ，ＰＵＴ）を、１組の双方向スイッチ６に与える信号に変換する処理を行う。入力信号は、振り分け処理をされた信号（ＰＵＲあるいはＰＵＳあるいはＰＵＴ）と電流方向検出信号とＲｅｓｅｔ信号であり、出力信号はスイッチ素子の駆動指令信号（（ＰＷＭ＿Ｓ１，ＰＷＭ＿Ｓ２）あるいは（ＰＷＭ＿Ｓ３，ＰＷＭ＿Ｓ４）あるいは（ＰＷＭ＿Ｓ５，ＰＷＭ＿Ｓ６））である。スイッチ素子の駆動指令信号は、後述するようにデッドタイムｔｄ，ラップタイムｔｒを設ける必要がある。このため、図８に示すような遅延回路部や論理回路を用いてデッドタイム，ラップタイムの生成を実現する。また、電流方向検出信号を利用して出力電流の正負を判別し、一相分の第二のＰＷＭ出力４５（ＰＷＭ＿Ｓ１，ＰＷＭ＿Ｓ２）を生成する処理を実施している。
【００２６】
上記の処理の結果、図５（ｅ），図５（ｆ）に示すような信号を生成することができる。図５（ｅ），図５（ｆ）は、指令生成部４２で演算・出力される１相あたりのマトリクスコンバータの第二のＰＷＭ出力４５であり、それぞれ、Ｉｏｕｔ＞０の場合、Ｉｏｕｔ＜０の場合を表す。
【００２７】
図５（ｅ）の区間Ａの部分に着目して、スイッチング信号の切替わりの動作を説明する。図５（ａ）の一相分の双方向スイッチにおいては、電源側の各相（ＶＲ，ＶＳ，ＶＴ）間の短絡を防止するために、短絡ループが形成されるスイッチング素子、例えば、Ｓ１とＳ４或いはＳ１とＳ６が同時にＯＮ状態にならないように制御しなければならない。このため、上記の関係にあるデバイスがＯＮ・ＯＦＦする場合には、デッドタイムｔｄを設けＳ４とＳ１およびＳ３とＳ２が同時にＯＮ状態にならない駆動を行い、短絡を防止している。さらに、図５（ｅ）では、正の出力電流Ｉｏｕｔが導通するスイッチ（Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５）のスイッチングにおいて、良好に転流動作が行われるように、Ｓ１とＳ３がラップ時間ｔｒの間同時にＯＮ状態になるように制御している。この制御は、先に説明した図６の２出力生成部４２３において行っている。同様に、図５（ｆ）では、負の出力電流Ｉｏｕｔが導通するスイッチ（Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６）がスイッチングを行う場合にラップ時間ｔｒを設けている。
【００２８】
図５（ｅ），図５（ｆ）は、入力電圧の状態がＶＲ＞ＶＳ＞ＶＴの場合（図７（ｂ）の状態Ｉの場合）の一相分の第二のＰＷＭ出力４５であるが、ＶＲ＞ＶＴ＞ＶＳの場合（図７（ｂ）の状態ＩＩの場合）には、図７（ｃ）の振り分けのパターンに従って第二のＰＷＭ出力４５は変化する（この場合は、ＰＷＭ＿Ｓ３とＰＷＭ＿Ｓ５，ＰＷＭ＿Ｓ４とＰＷＭ＿Ｓ６がそれぞれ入替わることになる。）。
【００２９】
マトリクスコンバータの処理と、各出力相に２個ずつのスイッチング素子が備えられた従来のＰＷＭインバータで一方のデバイスに入力する指令値のみをマイコンで生成し他方のデバイスの指令値は外部回路を用いて処理を行う例との大きな違いは次の点にある。従来のＰＷＭインバータでの外部回路の処理は、単純に反転しデッドタイム条件を与えて生成するのに対して、マトリクスコンバータの処理は入力電圧と出力電流信号を構成要因とし、その情報に基づいて信号を振り分けたり、デッドタイム・ラップタイムを設ける処理を行う点が大きく異なる。また、従来のＰＷＭインバータでは、マイコンの出力信号とスイッチング素子が基本的に１対１で対応するが、マトリクスコンバータでは振り分け処理が含まれるため、マイコンの出力信号と固有の素子は対応しない点も異なる。（つまり、本発明のマトリクスコンバータの第一のＰＷＭ出力４４と第二のＰＷＭ出力４５は、一部分はほぼ同一の波形になるが、基本的には一致しない。）このように、本願ではＰＷＭ出力端子数の問題解決の他に、次の効果もある。つまり、上述した複雑な処理を高速なスイッチング周期内で、全てマイコン内のソフト処理で行う場合には高価かつ高機能なマイコンが必要になるが、本願のように外部の論理回路との適切な作業分担によれば、マイコンの負荷低減を図る効果があり、安価な汎用マイコンを使用できる効果も生じる。
【００３０】
次に、図８を用いて異常時の処理について説明する。図８の２出力生成部４２３の回路構成において、異常時にはＲｅｓｅｔ信号が、マイコン４１或いは外部回路から入力される。この場合には最終段のＡＮＤ回路にＬＯ信号が入力されるため、ＰＷＭ＿Ｓ１およびＰＷＭ＿Ｓ２をオフ状態にすることができる。ここでの処理は、異常時に出力を停止させることを目的としており、回路構成は図８以外の形であっても構わない。また、この場合には、急に出力を停止させるとスイッチング素子に過電圧が印加される恐れがあるので、スイッチングデバイスの近傍に過電圧保護回路を取り付ける必要がある。
【００３１】
次に、図１，図４を用いて異常時の処理のほかの例を説明する。異常時には、まず、図４のマイコン４１からスイッチ開放信号４６を出力し、図１の電源スイッチ１１を開放する。この場合には、負荷側から電流が回生するが、図１のＬＣフィルタ１０のコンデンサを利用して循環させ、負荷が安定に停止できるようなスイッチング動作を実施する。この時の停止処理の演算は、図４のマイコン４１或いは指令演算部で行う。なお、図４では、電源スイッチ１１のスイッチ開放信号４６をマイコン４１から出力しているが、指令演算部４２など制御回路４内のマイコン４１以外の回路から出力しても良いことは言うまでもない。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で様々変形して実施できることは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によると、三相出力のマトリクスコンバータにおいて、スイッチング指令に関するマイコンからのＰＷＭ信号数を等価的に増加させることができるため、マイコンのＰＷＭ出力端子を有効に使用することが可能になり制御機能の低下を防止できる。また、ＰＷＭ出力端子数を増加したカスタムマイコンのような高価なものを使用する必要が無くなり、コストの低減に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例を示す構成図である。
【図２】双方向スイッチ部分の詳細図１である。
【図３】双方向スイッチ部分の詳細図２である。
【図４】本発明の制御回路部分の構成図である。
【図５】本発明の制御回路における指令信号出力に関する説明図である。
【図６】本発明の指令生成部における１相あたりの回路構成の例である。
【図７】本発明の指令生成部の回路構成における信号振り分けの例である。
【図８】本発明の指令生成部の回路構成における２出力生成部の例である。
【符号の説明】
１…商用電源、２…負荷、３…入力電源振幅・位相検出回路、４…制御回路、５…出力電流検出器、６…双方向スイッチ、７…一相分の双方向スイッチ、８…入力電圧信号、９…出力電流信号、１０…ＬＣフィルタ、１１…電源スイッチ、４１…マイコン、４２…指令生成部、４３…電流方向検出部、４４…第一のＰＷＭ信号、４５…第二のＰＷＭ信号、４６…スイッチ開放信号、６１…ＩＧＢＴ、６２…ダイオード、６３…逆阻止ＩＧＢＴ、８１…第二の入力電圧信号、９１…第二の出力電流信号、９２…第三の出力電流信号、４２１…ＮＯＲ回路部、４２２…信号振分部、４２３…２出力生成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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