RU2779892C1 - Series multiplex inverter control device - Google Patents
Series multiplex inverter control device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2779892C1 RU2779892C1 RU2022106541A RU2022106541A RU2779892C1 RU 2779892 C1 RU2779892 C1 RU 2779892C1 RU 2022106541 A RU2022106541 A RU 2022106541A RU 2022106541 A RU2022106541 A RU 2022106541A RU 2779892 C1 RU2779892 C1 RU 2779892C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- counter
- cells
- state
- duration
- value
- Prior art date
Links
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 68
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 23
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 441
- 238000000034 method Methods 0.000 description 86
- 230000008569 process Effects 0.000 description 51
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 12
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 12
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 3
- 210000004460 N cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству управления для последовательного мультиплексного инвертора, выполненного с возможностью вывода напряжения через инверторы, и, в частности, относится к управлению выравниванием потерь.[0001] The present invention relates to a control device for a series multiplex inverter capable of outputting voltage through inverters, and in particular relates to loss equalization control.
Уровень техникиState of the art
[0002] Далее обсуждается система, в которой входное трехфазное переменное (АС) напряжение преобразуется в постоянное (DC) напряжение с помощью выпрямителя (преобразователя переменного тока в постоянный, AC-DC converter), и постоянное напряжение выводится через инвертор в виде переменного напряжения, имеющего желаемую частоту и желаемую амплитуду.[0002] The following discusses a system in which an input three-phase alternating (AC) voltage is converted to a direct (DC) voltage using a rectifier (AC-DC converter), and the DC voltage is output through the inverter as an AC voltage, having the desired frequency and desired amplitude.
[0003] В такой системе может использоваться последовательный мультиплексный инвертор, в котором соединены несколько однофазных инверторов, для вывода высокого напряжения или напряжения с небольшим количеством гармоник. Последовательный мультиплексный инвертор также называется каскадным Н-мостовым инвертором или подобным образом.[0003] In such a system, a series multiplex inverter in which several single-phase inverters are connected can be used to output a high voltage or a voltage with few harmonics. A series multiplex inverter is also called a cascaded H-bridge inverter or the like.
[0004] Фиг. 1 показывает пример конфигурации основной цепи последовательного мультиплексного инвертора. Конфигурация на фиг. 1 включает в себя N однофазных инверторов, соединенных последовательно в каждой фазе, и способен выдавать фазное напряжение на 2N+1 уровнях. В настоящем описании эта конфигурация упоминается как N-ступенчатый последовательный мультиплексный инвертор. На фиг. 1 переменный ток преобразуется в постоянный с помощью трехфазного выпрямителя, а биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT - Isolated Gate Bipolar Transistors) образуют однофазный инвертор.[0004] FIG. 1 shows an example of the main circuit configuration of a series multiplex inverter. The configuration in Fig. 1 includes N single phase inverters connected in series in each phase and is capable of outputting phase voltage at 2N+1 levels. In the present description, this configuration is referred to as an N-stage series multiplex inverter. In FIG. 1 alternating current is converted to direct current using a three-phase rectifier, and isolated gate bipolar transistors (IGBTs - Isolated Gate Bipolar Transistors) form a single-phase inverter.
[0005] В последовательном мультиплексном инверторе каждый однофазный инвертор (далее именуемый ячейкой) может переключаться независимо, и моменты времени переключения могут комбинироваться поочередно. Таким образом, можно сформировать устройство, имеющее высокую частоту переключения в целом, при подавлении частоты переключения каждой ячейки.[0005] In the series multiplex inverter, each single-phase inverter (hereinafter referred to as a cell) may be switched independently, and the switching times may be combined alternately. Thus, it is possible to form a device having a high switching frequency as a whole while suppressing the switching frequency of each cell.
[0006] Фиг. 27 представляет пример переключения последовательного мультиплексного инвертора, имеющего четырехступенчатую конфигурацию ячеек. Время переключения каждой ячейки отличается от времени переключения других ячеек, что не вызывает дисбаланса фазного напряжения, при этом фазное напряжение сохраняет синусоидальную симметричную форму волны. Частота переключения фазного напряжения равна сумме частот переключения ячеек.[0006] FIG. 27 shows a switching example of a serial multiplex inverter having a four-stage cell configuration. The switching time of each cell is different from the switching time of other cells, which does not cause phase voltage imbalance, while the phase voltage maintains a sinusoidal symmetrical waveform. The switching frequency of the phase voltage is equal to the sum of the cell switching frequencies.
[0007] В последовательном мультиплексном инверторе форма сигнала фазного напряжения может быть выражена различными схемами комбинации форм сигналов ячеек. Эта высокая степень свободы позволяет использовать различные способы управления. Однако, поскольку напряжения ячеек не могут быть однозначно определены по фазному напряжению, напряжения ячеек могут выдаваться несбалансированным образом в зависимости от выбранного способа управления.[0007] In a series multiplex inverter, a phase voltage waveform may be expressed by various cell waveform combination schemes. This high degree of freedom allows for a variety of control methods. However, since the cell voltages cannot be uniquely determined from the phase voltage, the cell voltages may be output in an unbalanced manner depending on the selected control method.
[0008] Дисбаланс между напряжениями ячеек означает дисбаланс коммутационных потерь среди ячеек и вызывает увеличение потребляемой мощности для охлаждения и сокращение срока службы компонентов. Для предотвращения снижения КПД системы и сокращения срока службы требуется применять управление для оптимального распределения нагрузки каждой ячейки. Далее нагрузка, связанная с дисбалансом между выходными напряжениями ячейки, называется коммутационной нагрузкой каждой ячейки или просто коммутационной нагрузкой.[0008] An imbalance between cell voltages means an imbalance in switching losses among cells and causes an increase in power consumption for cooling and a reduction in component life. To prevent degradation of system efficiency and shortening of service life, it is necessary to apply control to optimally distribute the load of each cell. Hereinafter, the load associated with the imbalance between the cell output voltages is called the switching load of each cell, or simply the switching load.
[0009] Были изучены практические способы управления распределением коммутационной нагрузки, и были представлены два основных направления.[0009] Were studied practical ways to control the distribution of switching loads, and were presented in two main directions.
[0010] Первое направление представляет собой усовершенствование способа широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с размещением фазы (Phase Disposition, PD), раскрытого в патентном документе 1. Способ PD осуществляется путем выполнения сравнения треугольных волн с использованием сигналов несущей, сдвинутых в области уровней и имеющих одинаковую фазу. В способе PD межфазное напряжение не смещается на два шага, что обеспечивает предпочтительное напряжение, подаваемое на двигатель. Однако существует проблема дисбаланса коммутационной нагрузки между ячейками. Чтобы решить эту проблему, в патентном документе 1 достигается та же форма волны фазного напряжения, что и в способе PD, со сбалансированной коммутационной нагрузкой путем распределения командного напряжения для несущих сигналов ячеек.[0010] The first direction is an improvement of the Pulse Width Modulation (PWM) method with phase placement (Phase Disposition, PD) disclosed in
[0011] Второе направление представляет собой усовершенствование способа ШИМ с фазовым сдвигом (Phase Shift, PS), раскрытого в патентном документе 2. Способ PS реализован путем выполнения сравнения треугольных волн с использованием сигналов несущей, имеющих сдвинутые фазы. В способе PS коммутационная нагрузка каждой ячейки может быть распределена без дополнительного специального управления, но межфазное напряжение, вероятно, сдвинется на два шага, и возникает проблема с напряжением, подаваемым на двигатель.[0011] The second direction is an improvement of the phase shift PWM (Phase Shift, PS) method disclosed in
[0012] Для решения этой проблемы патентный документ 2 компенсирует недостаток двухшагового сдвига межфазного напряжения, сохраняя при этом преимущество распределенной коммутационной нагрузки, путем выполнения операции сдвига несущих сигналов в соответствии с командой напряжения.[0012] To solve this problem,
[0013] Как описано выше, что касается ШИМ со сравнением треугольных волн, традиционный подход заключается в том, чтобы применить способ распределения коммутационной нагрузки в системе управления, в которой распределение коммутационной нагрузки затруднено, или преодолеть недостаток в системе управления, в которой распределение коммутационной нагрузки простое.[0013] As described above with respect to PWM with comparison of triangular waves, the traditional approach is to apply the method of switching load distribution in the control system in which distribution of the switching load is difficult, or to overcome the disadvantage in the control system in which distribution of the switching load simple.
[0014] Кроме того, также изучается распределение коммутационной нагрузки, отличное от ШИМ со сравнением треугольных волн. В патентном документе 3, касающемся вывода фиксированной последовательности импульсов, имеющей заданную фазу, распределение коммутационной нагрузки выполняется путем обмена командой напряжения для каждой ячейки в каждом полупериоде ШИМ при сохранении фазного выходного напряжения.[0014] In addition, switching load distribution other than PWM with triangular wave comparison is also studied. In
[0015] Патентные документы 1 и 2 основаны на выполнении ШИМ со сравнением треугольных волн. Например, никакие способы распределения коммутационной нагрузки каждой ячейки не изучались для случаев, когда модуляция осуществляется с помощью прямого управления крутящим моментом (Direct Torque Control, DTC), который устанавливает оптимальный уровень выхода для следования целевому крутящему моменту, или модуляция осуществляется с помощью способа фиксированной последовательности импульсов, который выводит табличный уровень синхронно с фазой фундаментальной волны.[0015]
[0016] Кроме того, в патентном документе 1 для достижения строгого распределения коммутационной нагрузки каждой ячейки требуется хранить схему распределения несущих для каждой ячейки в виде таблицы, при этом создание таблицы увеличивает стоимость.[0016] In addition, in
[0017] Патентный документ 2 представляет распределение напряжения ячейки, полученное способом PS. В способе PS, когда наклон командного напряжения вблизи перехода через ноль близок к наклону сигнала несущей или превышает наклон сигнала несущей, возникает проблема, заключающаяся в том, что командное напряжение вблизи перехода через ноль, вероятно, будет постоянно пересекать сигнал несущей одной и той же ячейки и тем самым вызвать небольшой дисбаланс в коммутационной нагрузке.[0017]
[0018] Что касается патентного документа 3, требуется заранее определить выходное напряжение для каждой ячейки перед управлением распределением коммутационной нагрузки. Кроме того, он основан на обмене командами напряжения в полупериоде ШИМ, и невозможно выполнить способ управления, не основанный на цикле ШИМ, например, такой способ управления, как управление компаратором, который определяет переключение путем сравнения между целевым значением, подлежащим оценке, и пороговым значением.[0018] With regard to
[0019] Ввиду вышеизложенного, возникает проблема распределения коммутационной нагрузки между ячейками в устройстве управления для последовательного мультиплексного инвертора.[0019] In view of the above, there is a problem of distribution of the switching load between cells in the control device for the series multiplex inverter.
Документы предшествующего уровня техникиPrior Art Documents
Патентные документыPatent Documents
[0020] Патентный документ 1: патент Японии №3316801.[0020] Patent Document 1: Japanese Patent No. 3316801.
Патентный документ 2: публикация заявки на патент Японии №2006-109688.Patent Document 2: Japanese Patent Application Publication No. 2006-109688.
Патентный документ 3: публикация заявки на патент Японии №2006-320103.Patent Document 3: Japanese Patent Application Publication No. 2006-320103.
Краткое изложение сущности изобретенияBrief summary of the invention
[0021] Настоящее изобретение было сделано с учетом известных проблем, описанных выше. Согласно одному аспекту настоящего изобретения, устройство управления для последовательного мультиплексного инвертора, в котором каждая из фаз включает в себя ячейки, соединенные последовательно, включает в себя: секцию управления высокого уровня, выполненную с возможностью выработки команды уровня на основе значения команды; и секцию управления распределением коммутационной нагрузки, выполненную с возможностью: хранения информации о продолжительности включенного выходного состояния (ON-output duration) для каждой из ячеек и информации о продолжительности выключенного выходного состояния (OFF-output duration) для каждой из ячеек; для схемы сдвига от включения к выключению в ячейках, выключения управляющего сигнала для одной из ячеек, у которой продолжительность включенного выходного состояния является самой большой из ячеек; и для схемы сдвига от выключения к включению в ячейках, включения управляющего сигнала для одной из ячеек, у которой продолжительность выключенного выходного состояния является наибольшей из ячеек; при этом каждая из ячеек определяется как включенная (ON), когда каждая из ячеек по выходному уровню равна уровню +1 или уровню -1; и каждая из ячеек определена как выключенная (OFF), когда выходной уровень каждой из ячеек равен нулю.[0021] The present invention has been made in view of the known problems described above. According to one aspect of the present invention, a control apparatus for a series multiplex inverter, in which each of the phases includes cells connected in series, includes: a high-level control section configured to generate a level command based on a command value; and a switching load distribution control section, configured to: store ON-output duration information for each of the cells and OFF-output duration information for each of the cells; for the shift circuit from on to off in the cells, turning off the control signal for one of the cells, in which the duration of the on output state is the longest of the cells; and for the shift circuit from off to on in the cells, turning on the control signal for one of the cells, in which the duration of the off output state is the longest of the cells; wherein each of the cells is defined as enabled (ON) when each of the cells in terms of output level is equal to level +1 or level -1; and each of the cells is determined to be OFF when the output level of each of the cells is zero.
[0022] Согласно одному аспекту настоящего изобретения, устройство управления сконфигурировано таким образом, что секция управления распределением коммутационной нагрузки выполнена с возможностью: выполнения операции определения схемы на основе команды уровня и выходного уровня, при этом операция определения схемы заключается в выборе одной из схемы А, схемы В и схемы С, при этом схема А должна вызывать сдвиг от выключения к включению в ячейках, схема В должна вызывать сдвиг от включения к выключению в ячейках, и схема С не должна вызывать сдвига уровня; выполнения операции вычисления счетчика для обработки информации о продолжительности включенного выходного состояния и информации о продолжительности выключенного выходного состояния на основе выбранной схемы; и выполнения операции генерирования управляющего сигнала для генерирования управляющего сигнала на основе информации о продолжительности включенного выходного состояния и информации о продолжительности выключенного выходного состояния.[0022] According to one aspect of the present invention, the control device is configured such that the switching load sharing control section is configured to: perform a circuit determination operation based on a layer command and an output layer, wherein the circuit determination operation is to select one of circuit A, circuit B and circuit C, wherein circuit A must cause an off-to-on shift in the cells, circuit B must cause an on-to-off shift in the cells, and circuit C must not cause a level shift; performing a counter calculation operation for processing information about the duration of the on output state and information about the duration of the off state of the output state based on the selected scheme; and performing a control signal generating operation to generate a control signal based on the output state on duration information and the output state off duration information.
[0023] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, устройство управления сконфигурировано таким образом, что секция управления распределением коммутационной нагрузки выполнена с возможностью следующего: выполнение операции определения схемы на основе команды уровня и выходного уровня, при этом операция определения схемы заключается в том, чтобы выбрать одну из схемы А, схемы В и схемы С, при этом схема А должна вызывать сдвиг от выключения к включению в ячейках, схема В должна вызывать сдвиг от включения к выключению в ячейках, и схема С не должна вызывать сдвига уровня; выполнение операции вычисления счетчика для обработки информации о продолжительности включенного выходного состояния и информации о продолжительности выключенного выходного состояния на основании выбранной схемы; повторение операции вычисления счетчика, когда команда уровня и выходной уровень отличаются друг от друга на два или более уровня; и выполнение операции генерирования управляющего сигнала для генерирования управляющего сигнала на основе информации о продолжительности включенного выходного состояния и информации о продолжительности выключенного выходного состояния.[0023] According to another aspect of the present invention, the control device is configured such that the switching load sharing control section is configured to: perform a schema determination operation based on a level command and an output level, wherein the scheme determination operation is to select one of circuit A, circuit B and circuit C, wherein circuit A must cause an off-to-on shift in the cells, circuit B must cause an on-to-off shift in the cells, and circuit C must not cause a level shift; performing a counter calculation operation for processing information about the duration of the on output state and information about the duration of the off state of the output state based on the selected scheme; repeating the counter calculation operation when the level instruction and the output level differ from each other by two or more levels; and performing a control signal generating operation to generate a control signal based on the output state on duration information and the output state off duration information.
[0024] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, устройство управления сконфигурировано таким образом, что операция вычисления счетчика осуществляется посредством следующего: предоставление счетчика включения (ON-counter) в качестве информации о продолжительности включенного выходного состояния и счетчика выключения (OFF-counter) в качестве информации о продолжительности выключенного выходного состояния для каждой из ячеек, при этом значение счетчика включения указывает продолжительность выходного состояния, и значение счетчика выключения указывает продолжительность выходного состояния; для схемы А, установка в ноль счетчика выключения одной из ячеек, счетчик выключения которой является самым большим из ячеек, установка в 1 счетчика включения одной из ячеек, счетчик выключения которой является самым большим из всех ячеек, увеличение счетчика включения каждой из ячеек, счетчик включения которой имеет положительное значение, и увеличение счетчика выключения каждой из ячеек, счетчик выключения которой имеет положительное значение; для схемы В, установка в ноль счетчика включения одной из ячеек, счетчик включения которой является наибольшим из ячеек, установка в 1 счетчика выключения одной из ячеек, счетчик включения которой является наибольшим из всех ячеек, увеличение счетчика включения каждой из ячеек, счетчик включения которой имеет положительное значение, и увеличение счетчика выключения каждой из ячеек, счетчик выключения которой имеет положительное значение; и для схемы С, увеличение счетчика включения каждой из ячеек, счетчик включения которой имеет положительное значение, и увеличение счетчика выключения каждой из ячеек, счетчик выключения которой имеет положительное значение; и операция генерирования управляющего сигнала осуществляется посредством генерирования управляющего сигнала для включения каждой из ячеек, счетчик включения которой является положительным, и генерирования управляющего сигнала для выключения каждой из ячеек, счетчик включения которой равен нулю.[0024] In accordance with one aspect of the present invention, the control device is configured such that a counter calculation operation is performed by: providing an ON-counter as information about the duration of the output state being on, and an OFF-counter in as information about the duration of the off output state for each of the cells, wherein the value of the on counter indicates the duration of the output state, and the value of the off counter indicates the duration of the output state; for circuit A, setting to zero the off counter of one of the cells whose off counter is the largest of the cells, setting to 1 the on counter of one of the cells whose off counter is the largest of all cells, increasing the on counter of each of the cells, the on counter which has a positive value, and increasing the off counter of each of the cells, the off counter of which has a positive value; for circuit B, setting to zero the on counter of one of the cells whose on counter is the largest of the cells, setting to 1 the off counter of one of the cells whose on counter is the largest of all cells, increasing the on counter of each of the cells whose on counter has a positive value, and incrementing the off counter of each of the cells whose off counter has a positive value; and for circuit C, incrementing the on counter of each of the cells whose on counter is positive and incrementing the off counter of each of the cells whose off counter is positive; and a control signal generating operation is performed by generating a control signal to turn on each of the cells whose on counter is positive, and generating a control signal to turn off each of the cells whose on counter is zero.
[0025] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, устройство управления сконфигурировано таким образом, что операция вычисления счетчика осуществляется посредством следующего: предоставление счетчика для каждой из ячеек, при этом абсолютное значение счетчика указывает продолжительность выходного состояния, при этом счетчик указывает включенное выходное состояние, когда счетчик положительный, и счетчик указывает выключенное выходное состояние, когда счетчик отрицательный; для схемы А, установка в 1 счетчика одной из ячеек, счетчик которой является наименьшим из ячеек, увеличение счетчика каждой из ячеек, счетчик которой имеет положительное значение, и уменьшение счетчика каждой из ячеек, счетчик которой имеет отрицательное значение; для схемы В, установка в -1 счетчика одной из ячеек, счетчик которой является самым большим из ячеек, увеличение счетчика каждой из ячеек, счетчик которой имеет положительное значение, и уменьшение счетчика каждой из ячеек, счетчик которой имеет отрицательное значение; и для схемы С, увеличение счетчика каждой из ячеек, счетчик которой имеет положительное значение, и уменьшение счетчика каждой из ячеек, счетчик которой имеет отрицательное значение; и операция генерирования управляющего сигнала осуществляется посредством генерирования управляющего сигнала, чтобы включить каждую из ячеек, счетчик которой является положительным, и генерирования управляющего сигнала, чтобы выключить каждую из ячеек, счетчик которой является отрицательным.[0025] In accordance with another aspect of the present invention, the controller is configured such that the calculation operation of the counter is performed by: providing a counter for each of the cells, wherein the absolute value of the counter indicates the duration of the output state, wherein the counter indicates the on output state, when the counter is positive, and the counter indicates an off output state when the counter is negative; for circuit A, setting to 1 the counter of one of the cells whose counter is the smallest of the cells, incrementing the counter of each of the cells whose counter is positive, and decrementing the counter of each of the cells whose counter is negative; for circuit B, setting to -1 the counter of one of the cells whose counter is the largest of the cells, incrementing the counter of each of the cells whose counter is positive, and decrementing the counter of each of the cells whose counter is negative; and for circuit C, incrementing the counter of each of the cells whose counter is positive and decrementing the counter of each of the cells whose counter is negative; and a control signal generating operation is performed by generating a control signal to turn on each of the cells whose counter is positive and generating a control signal to turn off each of the cells whose counter is negative.
[0026] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, устройство управления сконфигурировано таким образом, что операция вычисления счетчика осуществляется посредством следующего: предоставление счетчика включения в качестве информации о продолжительности включенного выходного состояния и счетчика выключения в качестве информации о продолжительности выключенного выходного состояния для каждой из ячеек, при этом значение счетчика включения указывает продолжительность выходного состояния, и значение счетчика выключения указывает продолжительность выходного состояния; для схемы А, установка в ноль счетчика выключения одной из ячеек, счетчик выключения которой является самым большим из ячеек, установка в 1 счетчика включения одной из ячеек, счетчик выключения которой является самым большим из всех ячеек, и увеличение счетчика включения каждой из ячеек, счетчик включения которой имеет положительное значение; для схемы В, установка в ноль счетчика включения одной из ячеек, счетчик включения которой является наибольшим из ячеек, установка в 1 счетчика выключения одной из ячеек, счетчик включения которой является наибольшим из всех ячеек, и увеличение счетчика выключения каждой из ячеек, счетчик выключения которой имеет положительное значение; и для схемы С, не выполнение никаких операций; и операция генерирования управляющего сигнала осуществляется посредством генерирования управляющего сигнала для включения каждой из ячеек, счетчик включения которой положительный, и генерирования управляющего сигнала для выключения каждой из ячеек, счетчик включения которой равен нулю.[0026] According to another aspect of the present invention, the control device is configured such that a counter calculation operation is performed by: providing an on counter as output state on duration information and an off counter as output state off duration information for each of cells, wherein the value of the on counter indicates the duration of the output state, and the value of the off counter indicates the duration of the output state; for circuit A, setting to zero the off counter of one of the cells whose off counter is the largest of the cells, setting to 1 the on counter of one of the cells whose off counter is the largest of all cells, and incrementing the on counter of each of the cells, counter inclusion of which has a positive value; for circuit B, setting to zero the on counter of one of the cells whose on counter is the largest of the cells, setting to 1 the off counter of one of the cells whose on counter is the largest of all cells, and incrementing the off counter of each of the cells whose off counter is has a positive value; and for circuit C, no operation is performed; and a control signal generating operation is performed by generating a control signal to turn on each of the cells whose on counter is positive, and generating a control signal to turn off each of the cells whose on counter is zero.
[0027] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, устройство управления сконфигурировано таким образом, что операция вычисления счетчика осуществляется посредством следующего: предоставление счетчика для каждой из ячеек, при этом абсолютное значение счетчика указывает продолжительность выходного состояния, при этом счетчик указывает включенное выходное состояние, когда счетчик является положительным, и счетчик указывает выключенное выходное состояние, когда счетчик является отрицательным; для схемы А, установка в 1 счетчика одной из ячеек, счетчик которой является наименьшим из ячеек, и увеличение счетчика каждой из ячеек, счетчик которой имеет положительное значение; для схемы В, установк в -1 счетчика одной из ячеек, счетчик которой является наибольшим из ячеек, и уменьшение счетчика каждой из ячеек, счетчик которой имеет отрицательное значение; и для схемы С, не выполнение никаких операций; и операция генерирования управляющего сигнала осуществляется посредством генерирования управляющего сигнала для включения каждой из ячеек, счетчик которой является положительным, и генерирование управляющего сигнала для выключения каждой из ячеек, счетчик которой является отрицательным.[0027] In accordance with another aspect of the present invention, the control device is configured such that a counter calculation operation is performed by: providing a counter for each of the cells, wherein the absolute value of the counter indicates the duration of the output state, wherein the counter indicates the on output state, when the counter is positive and the counter indicates an off output state when the counter is negative; for circuit A, setting to 1 the counter of one of the cells whose counter is the smallest of the cells, and incrementing the counter of each of the cells whose counter is positive; for circuit B, setting to -1 the counter of one of the cells whose counter is the largest of the cells, and decrementing the counter of each of the cells whose counter is negative; and for circuit C, no operation is performed; and a control signal generating operation is performed by generating a control signal to turn on each of the cells whose counter is positive, and generating a control signal to turn off each of the cells whose counter is negative.
[0028] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, устройство управления сконфигурировано таким образом, что: операция вычисления счетчика осуществляется путем следующего: предоставление счетчика включения в качестве информации о продолжительности включенного выходного состояния и счетчика выключения в качестве информации о продолжительности выключенного выходного состояния, при этом счетчик включения представляет собой массив, в котором каждая из ячеек, находящихся во включенном состоянии, расположена в порядке убывания продолжительности включенного выходного состояния, и счетчик выключения представляет собой массив, в котором каждая из ячеек, находящихся в выключенном состоянии, расположена в порядке убывания продолжительности выключенного выходного состояния; для схемы А, перемещение одной из ячеек, расположенных в счетчике выключения, чья продолжительность выключенного выходного состояния является наибольшей из ячеек, в позицию, следующую за последней из ячеек в счетчике включения, и сдвиг на один столбец оставшихся ячеек, расположенных в счетчике выключения, в направлении увеличения продолжительности выключенного выходного состояния; для схемы В, перемещение одной из ячеек, расположенных в счетчике включения, чья продолжительность включенного выходного состояния является наибольшей из ячеек, в позицию, следующую за последней из ячеек в счетчике выключения, и сдвиг на один столбец оставшихся ячеек, расположенных в счетчике включения, в направлении увеличения продолжительности включенного выходного состояния; и для схемы С, не выполнение никаких операций; и операция генерирования управляющего сигнала осуществляется посредством генерирования управляющего сигнала для включения каждой из ячеек, расположенных в счетчике включения, и генерирования управляющего сигнала для выключения каждой из ячеек, не расположенных в счетчике включения.[0028] According to another aspect of the present invention, the control device is configured such that: a counter calculation operation is performed by: providing an on counter as output state on duration information and an off counter as output state off duration information, when In this case, the on counter is an array in which each of the cells in the on state is arranged in descending order of the duration of the on output state, and the off counter is an array in which each of the cells in the off state is arranged in descending order of duration off output state; for circuit A, moving one of the cells located in the off counter, whose off duration is the longest of the cells, to the position next to the last of the cells in the on counter, and shifting one column of the remaining cells located in the off counter, to the direction of increasing the duration of the off output state; for circuit B, moving one of the cells located in the on counter, whose on duration of the output state is the longest of the cells, to the position next to the last of the cells in the off counter, and shifting one column of the remaining cells located in the on counter, to the direction of increasing the duration of the on output state; and for circuit C, no operation is performed; and a control signal generating operation is performed by generating a control signal to turn on each of the cells located in the on counter, and generating a control signal to turn off each of the cells not located in the on counter.
[0029] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, устройство управления сконфигурировано таким образом, что операция вычисления счетчика осуществляется посредством следующего: предоставления счетчика в качестве информации о продолжительности включенного выходного состояния и информации о продолжительности выключенного выходного состояния, при этом счетчик представляет собой массив, включающий в себя область выключенного состояния (OFF-region) и область включенного состояния (ON-region), при этом каждая из ячеек, находящихся в выключенном состоянии, расположена в порядке убывания продолжительности выключенного выходного состояния в области выключенного состояния, и каждая из ячеек, находящихся во включенном состоянии, расположена в порядке убывания продолжительности включенного выходного состояния в области включенного состояния; для схемы А, перемещение одной из ячеек, расположенных в области выключенного состояния, чья продолжительность выключенного выходного состояния является наибольшей из ячеек, в замыкающее положение в области включенного состояния, сдвиг на один столбец оставшихся ячеек в направлении, в котором продолжительность выходного состояния увеличивается, и сдвиг границы между областью выключенного состояния и областью включенного состояния в направлении уменьшения области выключенного состояния на единицу и увеличения области включенного состояния на единицу; для схемы В, сдвиг границы между областью выключенного состояния и областью включенного состояния в направлении увеличения области выключенного состояния на единицу и уменьшения области включенного состояния на единицу; и для схемы С, не выполнение никаких операций; и операция генерирования управляющего сигнала осуществляется посредством генерирования управляющего сигнала для включения каждой из ячеек, расположенных в области включенного состояния, и генерирования управляющего сигнала для выключения каждой из ячеек, не расположенных в области включенного состояния.[0029] According to another aspect of the present invention, the control device is configured such that a counter calculation operation is performed by: providing a counter as output state on duration information and output state off duration information, wherein the counter is an array, including an off-state region (OFF-region) and an on-state region (ON-region), wherein each of the cells in the off state is located in descending order of the duration of the off output state in the off state, and each of the cells, being in the on state, is located in descending order of the duration of the on output state in the area of the on state; for circuit A, moving one of the cells located in the off state region whose off state duration is the longest of the cells to the closing position in the on state region, shifting one column of the remaining cells in the direction in which the output state duration is increased, and shifting the boundary between the off state area and the on state area in the direction of decreasing the off state area by one and increasing the on state area by one; for circuit B, shifting the boundary between the off state region and the on state region in the direction of increasing the off state region by one and decreasing the on state region by one; and for circuit C, no operation is performed; and a control signal generating operation is performed by generating a control signal to turn on each of the cells located in the on state region and generating a control signal to turn off each of the cells not located in the on state region.
[0030] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, устройство управления сконфигурировано таким образом, что операция вычисления счетчика осуществляется посредством следующего: предоставление счетчика в качестве информации о продолжительности включенного выходного состояния и информации о продолжительности выключенного выходного состояния, при этом счетчик представляет собой массив, включающий в себя область выключенного состояния и область включенного состояния, при этом каждая из ячеек, находящихся в выключенном состоянии, расположена в порядке убывания продолжительности выключенного выходного состояния в области выключенного состояния, и каждая из ячеек, находящихся во включенном состоянии, расположена в порядке убывания продолжительности включенного выходного состояния в области включенного состояния; для схемы А, сдвиг границы между областью выключенного состояния и областью включенного состояния в направлении увеличения области включенного состояния на единицу и уменьшения области выключенного состояния на единицу; для схемы В, перемещение одной из ячеек, расположенных в области включенного состояния, чья продолжительность включенного выходного состояния является наибольшей из ячеек, в замыкающее положение в области выключенного состояния, сдвиг на один столбец оставшихся ячеек в направлении, в котором продолжительность выходного состояния увеличивается, и сдвиг границы между областью выключенного состояния и областью включенного состояния в направлении уменьшения области включенного состояния на единицу и увеличения области выключенного состояния на единицу; и для схемы С, не выполнение никаких операций; и операция генерирования управляющего сигнала осуществляется посредством генерирования управляющего сигнала для включения каждой из ячеек, расположенных в области включенного состояния, и генерирование управляющего сигнала для выключения каждой из ячеек, не расположенных в области включенного состояния.[0030] According to another aspect of the present invention, the control device is configured such that a counter calculation operation is performed by: providing a counter as output on duration information and output off duration information, where the counter is an array, including an off state region and an on state region, wherein each of the cells in the off state is arranged in descending order of the duration of the off output state in the off state, and each of the cells in the on state is arranged in descending order of duration the on output state in the on state area; for scheme A, shifting the boundary between the off state region and the on state region in the direction of increasing the on state region by one and decreasing the off state region by one; for circuit B, moving one of the cells located in the on state area whose on state output state duration is the longest of the cells to the closing position in the off state region, shifting one column of the remaining cells in the direction in which the output state duration increases, and shifting the boundary between the off state area and the on state area in the direction of decreasing the on state area by one and increasing the off state area by one; and for circuit C, no operation is performed; and a control signal generating operation is performed by generating a control signal to turn on each of the cells located in the on state region, and generating a control signal to turn off each of the cells not located in the on state region.
[0031] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения устройство управления сконфигурировано таким образом, что операция вычисления счетчика осуществляется посредством следующего: предоставление счетчика в качестве информации о продолжительности включенного выходного состояния и информации о продолжительности выключенного выходного состояния, при этом счетчик представляет собой массив, включающий в себя область выключенного состояния и область включенного состояния, при этом каждая из ячеек, находящихся в выключенном состоянии, расположена в порядке убывания продолжительности выключенного выходного состояния в области выключенного состояния, и каждая из ячеек, находящихся во включенном состоянии, расположена в порядке убывания продолжительности включенного выходного состояния в области включенного состояния; для схемы А, когда переключатель изменения приоритета установлен на ноль, перемещение одной из ячеек, расположенных в области выключенного состояния, чья продолжительность выключенного выходного состояния является наибольшей из ячеек, в замыкающее положение в области включенного состояния, когда переключатель изменения приоритета установлен на 1, перемещение одой из ячеек, расположенных в области выключенного состояния, чья продолжительность выключенного выходного состояния является второй по величине из ячеек, в замыкающее положение в области включенного состояния, и сдвиг оставшихся ячеек в направлении, в котором продолжительность выходного состояния увеличивается, и сдвиг границы между областью выключенного состояния и областью включенного состояния в направлении уменьшения области выключенного состояния на единицу и увеличения области включенного состояния на единицу; для схемы В, сдвиг границы между областью выключенного состояния и областью включенного состояния в направлении увеличения области выключенного состояния на единицу и уменьшения области включенного состояния на единицу; и для схемы С, не выполнение никаких операций; и операция генерирования управляющего сигнала осуществляется посредством генерирования управляющего сигнала для включения каждой из ячеек, расположенных в области включенного состояния, и генерирования управляющего сигнала для выключения каждой из ячеек, не расположенных в области включенного состояния.[0031] In accordance with another aspect of the present invention, the control device is configured such that a counter calculation operation is performed by: providing a counter as output on duration information and output off duration information, wherein the counter is an array including an off state region and an on state region, wherein each of the cells in the off state is located in descending order of the duration of the off output state in the off state, and each of the cells in the on state is arranged in descending order of the duration of the on output state in the on state area; for circuit A, when the priority change switch is set to zero, moving one of the cells located in the OFF state, whose output OFF state duration is the longest of the cells, to the close position in the ON state, when the priority change switch is set to 1, moving one of the cells located in the off state region whose off state duration is the second longest of the cells to the closing position in the on state region, and shifting the remaining cells in the direction in which the output state duration is increased, and shifting the boundary between the off state state and the area of the on state in the direction of decreasing the area of the off state by one and increasing the area of the on state by one; for circuit B, shifting the boundary between the off state region and the on state region in the direction of increasing the off state region by one and decreasing the on state region by one; and for circuit C, no operation is performed; and a control signal generating operation is performed by generating a control signal to turn on each of the cells located in the on state region and generating a control signal to turn off each of the cells not located in the on state region.
[0032] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, устройство управления сконфигурировано таким образом, что операция вычисления счетчика осуществляется посредством следующего: предоставление счетчика в качестве информации о продолжительности включенного выходного состояния и информации о продолжительности выключенного выходного состояния, при этом счетчик представляет собой массив, включающий в себя область выключенного состояния и область включенного состояния, при этом каждая из ячеек, находящихся в выключенном состоянии, расположена в порядке убывания продолжительности выключенного выходного состояния в области выключенного состояния, и каждая из ячеек, находящихся во включенном состоянии, расположена в порядке убывания продолжительности включенного выходного состояния в области включенного состояния; для схемы А, сдвиг границы между областью выключенного состояния и областью включенного состояния в направлении увеличения области включенного состояния на единицу и уменьшения области выключенного состояния на единицу; для схемы В, когда переключатель изменения приоритета установлен в ноль, перемещение одной из ячеек, расположенных в области включенного состояния, чья продолжительность включенного выходного состояния является наибольшей из ячеек, в замыкающее положение в области выключенного состояния, когда переключатель изменения приоритета установлен в 1, перемещение одой из ячеек, расположенных в области включенного состояния, чья продолжительность включенного выходного состояния является второй по величине из ячеек, в замыкающее положение в области выключенного состояния, и сдвиг на один столбец оставшихся ячеек в направлении, в котором продолжительность выходного состояния увеличивается, и сдвиг границы между областью выключенного состояния и областью включенного состояния в направлении уменьшения области включенного состояния на единицу и увеличения области выключенного состояния на единицу; и для схемы С, не выполнение никаких операций; и операция генерирования управляющего сигнала осуществляется посредством генерирования управляющего сигнала для включения каждой из ячеек, расположенных в области включенного состояния, и генерирования управляющего сигнала для выключения каждой из ячеек, не расположенных в области включенного состояния.[0032] According to another aspect of the present invention, the control device is configured such that a counter calculation operation is performed by: providing a counter as output state on duration information and output state off duration information, wherein the counter is an array, including an off state region and an on state region, wherein each of the cells in the off state is arranged in descending order of the duration of the off output state in the off state, and each of the cells in the on state is arranged in descending order of duration the on output state in the on state area; for scheme A, shifting the boundary between the off state region and the on state region in the direction of increasing the on state region by one and decreasing the off state region by one; for circuit B, when the priority change switch is set to zero, moving one of the cells located in the ON state whose output state ON duration is the longest of the cells to the close position in the OFF state, when the priority change switch is set to 1, moving one of the cells located in the on state region, whose on output state duration is the second longest of the cells, to the closing position in the off state region, and shift one column of the remaining cells in the direction in which the output state duration is increased, and shift the boundary between the off state area and the on state area in the direction of decreasing the on state area by one and increasing the off state area by one; and for circuit C, no operation is performed; and a control signal generating operation is performed by generating a control signal to turn on each of the cells located in the on state region and generating a control signal to turn off each of the cells not located in the on state region.
[0033] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, устройство управления сконфигурировано так, что секция управления распределением коммутационной нагрузки выполнена таким образом, чтобы при заранее заданном условии для схемы, вызывающей сдвиг из включенного состояния в выключенное в ячейках, выключать управляющий сигнал для одной из ячеек, чья продолжительность включенного выходного состояния не является самой большой из ячеек, а для схемы, вызывающей сдвиг из выключенного состояния во включенное в ячейках, включать управляющий сигнал для одной из ячеек, чья продолжительность выключенного выходного состояния не самая большая из ячеек.[0033] In accordance with another aspect of the present invention, the control device is configured such that the switching load sharing control section is configured such that, under a predetermined condition for a circuit causing an on-to-off shift in the cells, turn off the control signal for one of cells whose output on duration is not the longest of the cells, and for the circuit causing the off-to-on shift in cells, turn on the control signal for one of the cells whose off-duration of the output state is not the longest of the cells.
[0034] Согласно настоящему изобретению можно распределить коммутационную нагрузку между ячейками в устройстве управления последовательного мультиплексного инвертора.[0034] According to the present invention, it is possible to distribute the switching load among the cells in the control device of the serial multiplex inverter.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
[0035] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, показывающее пример конфигурации основной цепи последовательного мультиплексного инвертора.[0035] FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a main circuit configuration of a series multiplex inverter.
Фиг. 2 представляет собой структурную схему, показывающую конфигурацию системы согласно настоящему изобретению.Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of the system according to the present invention.
Фиг. 3 представляет собой структурную схему, показывающую секцию управления высокого уровня.Fig. 3 is a block diagram showing a high-level control section.
Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение, показывающее определение каждой ячейки.Fig. 4 is a schematic diagram showing the definition of each cell.
Фиг. 5 представляет собой пояснительную схему, показывающую сдвиги состояния напряжения ячейки.Fig. 5 is an explanatory diagram showing cell voltage state shifts.
Фиг. 6 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую процесс, выполняемый секцией управления распределением коммутационной нагрузки согласно вариантам осуществления с первого по седьмой.Fig. 6 is a flowchart showing a process performed by the switching load sharing control section according to the first to seventh embodiments.
Фиг. 7 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую процесс вычисления счетчика согласно первому варианту осуществления.Fig. 7 is a flowchart showing a counter calculation process according to the first embodiment.
Фиг. 8 представляет собой графическое представление, показывающее пример процесса вычисления счетчика согласно первому варианту осуществления.Fig. 8 is a graphical representation showing an example of a counter calculation process according to the first embodiment.
Фиг. 9 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую процесс генерирования управляющего сигнала согласно вариантам осуществления с первого по четвертый.Fig. 9 is a flowchart showing a control signal generation process according to the first to fourth embodiments.
Фиг.10 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую процесс вычисления счетчика согласно второму варианту осуществления.10 is a flowchart showing a counter calculation process according to the second embodiment.
Фиг. 11 представляет собой графическое представление, показывающее пример процесса вычисления счетчика согласно второму варианту осуществления.Fig. 11 is a graphical representation showing an example of a counter calculation process according to the second embodiment.
Фиг. 12 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую процесс вычисления счетчика согласно третьему варианту осуществления.Fig. 12 is a flowchart showing a counter calculation process according to the third embodiment.
Фиг. 13 представляет собой графическое представление, показывающее пример процесса вычисления счетчика согласно третьему варианту осуществления.Fig. 13 is a graphical representation showing an example of a counter calculation process according to the third embodiment.
Фиг. 14 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую процесс вычисления счетчика согласно четвертому варианту осуществления.Fig. 14 is a flowchart showing a counter calculation process according to the fourth embodiment.
Фиг. 15 представляет собой графическое представление, показывающее пример процесса вычисления счетчика согласно четвертому варианту осуществления.Fig. 15 is a graphical representation showing an example of a counter calculation process according to the fourth embodiment.
Фиг. 16 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую процесс вычисления счетчика согласно пятому варианту осуществления.Fig. 16 is a flowchart showing a counter calculation process according to the fifth embodiment.
Фиг. 17 представляет собой графическое представление, показывающее пример процесса вычисления счетчика согласно пятому варианту осуществления.Fig. 17 is a graphical representation showing an example of a counter calculation process according to the fifth embodiment.
Фиг. 18 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую процесс генерирования управляющего сигнала согласно пятому варианту осуществления.Fig. 18 is a flowchart showing a control signal generation process according to the fifth embodiment.
Фиг. 19 является пояснительной схемой, показывающей концепцию счетчика согласно шестому варианту осуществления.Fig. 19 is an explanatory diagram showing the concept of a counter according to the sixth embodiment.
Фиг. 20 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую процесс вычисления счетчика согласно шестому варианту осуществления.Fig. 20 is a flowchart showing a counter calculation process according to the sixth embodiment.
Фиг. 21 представляет собой графическое представление, показывающее пример процесса вычисления счетчика согласно шестому варианту осуществления.Fig. 21 is a graphical representation showing an example of a counter calculation process according to the sixth embodiment.
Фиг. 22 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую процесс генерирования управляющего сигнала согласно шестому и седьмому вариантам осуществления.Fig. 22 is a flowchart showing a control signal generation process according to the sixth and seventh embodiments.
Фиг. 23 представляет собой графическое представление, показывающее пример переключения, при котором напряжения на элементах не изменяются между циклами.Fig. 23 is a graphical representation showing a switching example in which cell voltages do not change between cycles.
Фиг. 24 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую процесс вычисления счетчика согласно седьмому варианту осуществления.Fig. 24 is a flowchart showing a counter calculation process according to the seventh embodiment.
Фиг. 25 представляет собой графическое представление, показывающее пример поведения процесса вычисления счетчика согласно седьмому варианту осуществления.Fig. 25 is a graphical representation showing a behavior example of a counter calculation process according to the seventh embodiment.
Фиг. 26 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую процесс управления распределением коммутационной нагрузки согласно восьмому варианту осуществления.Fig. 26 is a flowchart showing a switching load sharing control process according to the eighth embodiment.
Фиг. 27 является диаграммой, показывающей пример взаимосвязи между фазным напряжением и напряжениями ячейки в последовательном мультиплексном инверторе.Fig. 27 is a diagram showing an example of the relationship between phase voltage and cell voltages in a series multiplex inverter.
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention
[0036] Настоящее изобретение предназначено для управления последовательным мультиплексным инвертором. Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, показывающее конфигурацию основной цепи типичного последовательного мультиплексного инвертора. Фиг. 1 показывает просто пример последовательного мультиплексного инвертора, и настоящее изобретение может быть применено к последовательному мультиплексному инвертору, сконфигурированному по-другому. Далее, со ссылкой на фиг. 1, предполагается, что последовательный мультиплексный инвертор имеет N ступеней ячеек.[0036] The present invention is for controlling a serial multiplex inverter. Fig. 1 is a schematic diagram showing the main circuit configuration of a typical series multiplex inverter. Fig. 1 simply shows an example of a serial multiplex inverter, and the present invention can be applied to a serial multiplex inverter configured differently. Next, with reference to FIG. 1, the serial multiplex inverter is assumed to have N cell stages.
[0037] На фиг. 1 последовательный мультиплексный инвертор включает в себя входной источник 1 питания, трансформатор 2 и блок 3 преобразования электрической мощности. В блоке 3 преобразования электрической мощности Ν (N≥2) ячеек U1-UN, V1-VN, W1-WN соединены последовательно в каждой фазе.[0037] FIG. The
[0038] Каждая ячейка U1-UN, V1-VN, W1-WN включает в себя схему 13 выпрямителя, в которой диоды соединены мостом; секцию 14 связи постоянного тока, включающую в себя конденсатор С; и секцию 15 инвертора, в которой переключающие элементы соединены мостом.[0038] Each cell U 1 -U N , V 1 -V N , W 1 -W N includes a
[0039] Сторона схемы 13 выпрямителя каждой ячейки U1-UN, V1-VN, W1-WN подключена к трансформатору 2, а сторона секции 15 инвертора соединена последовательно в каждой фазе. Ячейки U1, V1, W1 каждой фазы соединены друг с другом. Кроме того, ячейка UN, VN, WN каждой фазы подключена к нагрузке (двигатель, нагрузка LR и т.д.). На фиг. 1 фазное напряжение U-фазы обозначено VU, а межфазное напряжение между U-фазой и V-фазой обозначено VUV.[0039] The
[0040] На фиг. 2 представлена схема конфигурации системы согласно настоящему изобретению. Фиг. 2 показывает систему, которая управляет последовательным мультиплексным инвертором (секция 3 преобразования электрической мощности) на основе значения команды, подаваемой с панели управления и т.п., чтобы управлять током и частотой в нагрузке 4, такой как двигатель.[0040] In FIG. 2 is a diagram of a system configuration according to the present invention. Fig. 2 shows a system that controls the serial multiplex inverter (power conversion section 3) based on a command value from a control panel or the like to control the current and frequency in a
[0041] Значение cmd команды и измеренный электрический ток idet вводятся в секцию 5 управления высокого уровня, которая выводит команду уровня L* на основе управления согласно фиг.3, как описано ниже. Команда уровня L* вводится в секцию 6 управления распределением коммутационной нагрузки, которая выдает управляющий сигнал g с учетом распределения коммутационной нагрузки между ячейками. На основании управляющего сигнала g осуществляется переключение последовательного мультиплексного инвертора (секции 3 преобразования электрической мощности). В качестве значения команды cmd, значение команды, такое как команда электрического тока или команда скорости, вводится в соответствии с конфигурацией секции 5 управления высокого уровня.[0041] The command value cmd and the measured electric current idet are input to the high
[0042] Настоящая система имеет типичную конфигурацию с использованием управления распределением коммуникационной нагрузки, которое не ограничивается фиг. 2. Например, измеренный электрический ток может не вводиться в секцию 5 управления высокого уровня; информация о положении нагрузки (двигателя) 4 может быть возвращена в секцию 5 управления высокого уровня; значение команды может включать в себя множество значений команды, таких как команда тока по оси d и команда скорости; и отдельное управление может быть добавлено в качестве этапа, следующего за секцией 6 управления распределением коммутационной нагрузки, для генерирования управляющего сигнала, при этом отдельное управление не ухудшает эффект распределения коммутационной нагрузки.[0042] The present system has a typical configuration using communication load sharing control, which is not limited to FIG. 2. For example, the measured electric current may not be input to the high
[0043] На фиг. 3 показан пример конфигурации секции 5 управления высокого уровня, показанной на фиг. 2. На фиг. 3 показана схема управления электрическим током без датчика положения. Часть 7 преобразования двухфазного сигнала в трехфазный выполняет преобразование UVW/dq для преобразования измеренного электрического тока idet. Часть 8 вычитания вычисляет разницу между значением cmd команды и измеренным электрическим током idet после преобразования UVW/dq. ACR (автоматический регулятор тока) 9 выполняет PI-управление и т.п.на основе разности, вычисленной частью 8 вычитания, и выводит команду Vdq* напряжения по оси dq.[0043] FIG. 3 shows a configuration example of the high
[0044] Затем часть 11 наложения промежуточного напряжения выполняет преобразование dq/UVW и наложение промежуточного напряжения на команду Vdq* напряжения по оси dq для генерирования команды Vuvw* напряжения по оси UVW. Часть 12 ШИМ-модуляции генерирует команду уровня L* на основе сравнения между командой Vuvw* напряжения оси UVW и сигналами несущей и выводит команду уровня L*.[0044] Then, the intermediate
[0045] Часть 10 оценки фазы вычисляет расчетную фазу θest для преобразования координат на основе измеренного по оси dq электрического тока idet и команды Vdq* напряжения по оси dq. Например, вычисление расчетной фазы осуществляется комбинацией оценки угловой скорости на основе параметров модели и фазовой автоподстройки частоты (Phase Locked Loop, PLL).[0045] The
[0046] Конфигурация на фиг. 3 является просто примером, и управление может быть сконфигурировано произвольно, пока команда уровня L* передается секции 6 управления распределением коммутационной нагрузки. То есть, секция 5 управления высокого уровня может быть сконфигурирована для выполнения управления скоростью, управления положением или управление электрическим током с датчиком. Кроме того, бездатчиковое управление током может быть сконфигурировано по-другому, без наложения промежуточного напряжения, или может быть сконфигурировано для установки команды L* уровня с помощью способа, отличного от сравнения треугольных волн.[0046] The configuration in FIG. 3 is just an example, and the control can be arbitrarily configured as long as the L* level command is transmitted to the switching load
[0047] Существует способ управления, который напрямую получает управляющий сигнал из ШИМ со сравнением треугольных волн. Однако здесь предполагается, что только уровень фазного напряжения определяется сравнением треугольных волн. Если конфигурация самого ШИМ со сравнением треугольных волн не может быть изменена, управляющий сигнал может быть получен и затем преобразован в команду уровня L* с учетом конфигурации схемы.[0047] There is a control method that directly receives a control signal from PWM with triangular wave comparison. However, it is assumed here that only the phase voltage level is determined by comparing the triangular waves. If the configuration of the triangular wave comparison PWM itself cannot be changed, the control signal can be received and then converted to an L* level command based on the circuit configuration.
[0048] Следующие варианты осуществления с первого по восьмой описаны с механизмом определения управляющего сигнала для одной фазы последовательного мультиплексного инвертора. Однако настоящее изобретение нацелено на системы, не ограничивающиеся одной фазой. При использовании в фактическом управлении, управление в соответствии с каждым из вариантов осуществления с первого по восьмой выполняется для всех фаз в соответствии с конфигурацией схемы для определения всех управляющих сигналов.[0048] The following first to eighth embodiments are described with a control signal determination mechanism for one phase of the series multiplex inverter. However, the present invention is directed to systems that are not limited to a single phase. When used in actual control, the control according to each of the first to eighth embodiments is performed for all phases according to the circuit configuration to determine all control signals.
[0049] Кроме того, в последовательном мультиплексном инверторе предусмотрен буферный период (мертвое время) в управляющем сигнале для предотвращения короткого замыкания однофазного инвертора каждой ячейки. Несмотря на то, что его описание опущено в настоящем описании, управление на самом деле обеспечивается с использованием мертвого времени, надлежащим образом предусмотренного на последующем этапе секции 6 управления распределением коммутационной нагрузки.[0049] In addition, in the series multiplex inverter, a buffer period (dead time) is provided in the control signal to prevent the single-phase inverter of each cell from short circuiting. Although its description is omitted in the present description, the control is actually provided using the dead time appropriately provided in the subsequent step of the switching load
[0050] Для описания работы варианта осуществления, ячейка однофазного инвертора определяется следующим образом. На фиг. 4 показано определение ячейки. Трансформатор 2 и схема 13 выпрямителя являются механизмами для надлежащей изоляции входного источника 1 питания и генерирования напряжения постоянного тока в последовательном мультиплексном инверторе, показанном на фиг. 1. Поскольку они не имеют прямого отношения к цели настоящего изобретения, их конфигурация описана в упрощенной форме. Каждый переключающий элемент в этом управлении можно рассматривать как идеальный переключатель. Соответственно, предполагаются идеальные переключатели от g1 до g4. Относительно взаимосвязи между работой идеальных переключателей g1-g4 и уровнем напряжения ячейки vcell [уровень] можно выразить математическим выражением (1), учитывая полярность конденсатора, точку соединения линии, ведущей к нейтральной точке, и точку подключения линии, ведущей к нагрузке.[0050] To describe the operation of the embodiment, a single-phase inverter cell is defined as follows. In FIG. 4 shows the cell definition. The
[0051][0051]
[0052] В настоящем описании обозначение «giX» представляет управляющий сигнал в i-й ячейке, где X(1≤X≤4, X - натуральное число) обозначает один из идеальных переключателей от g1 до g4 на фиг. 4. Например, g82 представляет управляющий сигнал, соответствующий идеальному переключателю g2 на фиг. 4 в восьмой ячейке соответствующей фазы.[0052] In the present description, the designation "giX" represents the control signal in the i-th cell, where X(1≤X≤4, X is a natural number) denotes one of the ideal switches g1 to g4 in FIG. 4. For example, g82 represents the control signal corresponding to the ideal switch g2 in FIG. 4 in the eighth cell of the corresponding phase.
[0053] Затем, если нет запроса на двухшаговый сдвиг напряжения в ячейке, можно предположить, что уровень напряжения ячейки vcell смещается в состояния, показанные на фиг. 5. Как показано на фиг. 5, уровень напряжения ячейки vcell смещается с нулевого уровня на уровень +1 или уровень -1. В настоящем описании, когда уровень напряжения ячейки vcell находится на нулевом уровне, считается, что ячейка выключена, а когда уровень напряжения ячейки находится на уровне ±1, считается, что ячейка включена.[0053] Then, if there is no request for a two-step cell voltage shift, it can be assumed that the cell voltage level vcell is shifted to the states shown in FIG. 5. As shown in FIG. 5, the voltage level of the cell vcell is shifted from the zero level to the +1 level or the -1 level. In the present description, when the cell voltage level vcell is at the zero level, the cell is said to be off, and when the cell voltage level is at ±1, the cell is said to be on.
[0054] В нижеследующем описании вариантов осуществления с первого по восьмой используются такие выражения как счетчик включения и счетчик выключения, где «включение» и «выключение» в этой терминологии соответствуют «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на фиг. 5. Далее подробно описывается устройство управления последовательным мультиплексным инвертором в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения с первого по восьмой.[0054] In the following description of the first to eighth embodiments, expressions such as on counter and off counter are used, where "on" and "off" in this terminology correspond to "ON" and "OFF" in FIG. 5. The following describes in detail the serial multiplex inverter control device according to the first to eighth embodiments of the present invention.
[0055] <Первый вариант осуществлений> Далее описывается политика способа распределения коммутационной нагрузки каждой ячейки. Коммутационная нагрузка каждой ячейки не сбалансирована в условиях, когда конкретная ячейка не переключается в течение длительного времени, или в условиях, когда конкретная ячейка часто переключается за короткое время.[0055] <First Embodiment> Next, the policy of the switching load distribution method of each cell is described. The switching load of each cell is not balanced under conditions where a particular cell does not switch for a long time, or under conditions where a particular cell frequently switches in a short time.
[0056] Соответственно, коммутационная нагрузка может быть распределена путем управления таким образом, чтобы ни одна ячейка не оставалась не переключенной в течение длительного времени, и ни одна ячейка не переключалась в течение короткого времени. Например, это означает, что. когда ячейка А назначена и сдвинута по уровню для сдвига уровня фазного напряжения, не должно быть никакой ячейки (называемой ячейкой В), которая продолжает иметь то же выходное состояние, что и ячейка А, в течение более длительного периода времени.[0056] Accordingly, the switching load can be distributed by control so that no cell remains unswitched for a long time, and no cell is switched for a short time. For example, this means that. when cell A is assigned and level-shifted to shift the phase voltage level, there should not be any cell (called cell B) that continues to have the same output state as cell A for a longer period of time.
[0057] Если ячейка В не назначена, частота переключения ячейки В относительно понижена среди всех ячеек, так что частота переключения ячейки А относительно повышена, поскольку ячейка А выбрана, даже если ячейка А имеет наибольшую продолжительность выходного состояния. Следовательно, для сдвига уровня фазного напряжения назначается и сдвигается по уровню ячейка, имеющая наибольшую продолжительность выходного состояния. Это дает возможность распределить коммутационную нагрузку каждой ячейки.[0057] If cell B is not assigned, the switching frequency of cell B is relatively low among all cells, so that the switching frequency of cell A is relatively increased since cell A is selected, even if cell A has the longest output state duration. Therefore, to shift the level of the phase voltage, the cell with the longest duration of the output state is assigned and shifted in level. This makes it possible to distribute the switching load of each cell.
[0058] Выполняя блок-схему алгоритма на фиг.6, в секции 6 управления распределением коммутационной нагрузки, коммутация может быть распределена между ячейками последовательного мультиплексного инвертора. Далее описывается блок-схема алгоритма на фиг. 6. В блок-схеме на фиг. 6, вводится команда уровня L* и выводится управляющий сигнал g. Фиг. 6 показывает общую блок-схему работы секции 6 управления распределением коммутационной нагрузки, при этом конфигурация фиг.6 является общей для вариантов осуществления с первого по седьмой. Операции (3) и (4) конфигурируются по-разному в каждом варианте осуществления. В первом варианте осуществления операция (3) вычисления счетчика на фиг. 6 соответствует фиг. 7, и операция (4) генерирования управляющего сигнала на фиг.6 соответствует фиг. 9.[0058] By executing the flowchart of FIG. 6, in the switching load
(1) Ввести команду уровня L*,(1) Enter L* level command,
(2) Выполнить операцию определения схемы для определения схемы работы счетчика путем наблюдения за изменениями команды L* уровня по отношению к выходному уровню Lout,(2) Perform a schema determination operation to determine the counter operation scheme by observing the changes of the L* level instruction with respect to the output level Lout,
(3) Выполнить операцию вычисления счетчика, чтобы выровнять продолжительность выходного состояния; при этом выполнить другую операцию в зависимости от схемы, определяемой посредством (2),(3) Perform a counter calculation operation to equalize the duration of the output state; while performing another operation depending on the scheme defined by (2),
(4) Выполнить операцию генерирования управляющего сигнала для генерирования управляющего сигнала со ссылкой на значение счетчика, и(4) Perform a control signal generation operation to generate a control signal with reference to the counter value, and
(5) Вывести сигнал управления.(5) Output control signal.
[0059] С помощью операций (1)-(5) коммутационная нагрузка каждой ячейки может быть распределена.[0059] Using operations (1)-(5), the switching load of each cell can be distributed.
[0060] Далее следует описание операции (2) определения схемы. Для сдвига уровня фазного напряжения необходимо назначить ячейку как ячейку, которая должна быть сдвинута по уровню, учитывая, что ячейка может выдавать только уровни +1, 0, -1. Например, при сдвиге фазного напряжения с уровня +2 на уровень +3, если ячейка, выдающая уровень +1, назначена как ячейка, уровень которой должен быть сдвинут, выход ячейки не может быть установлен на уровень +2, и фазное напряжение не может быть поднято до уровня +3. В этом случае назначение ячейки недействительно. Таким образом, назначение ячейки должно быть сделано осмотрительно.[0060] The following is a description of operation (2) of defining a schema. To shift the phase voltage level, it is necessary to designate the cell as the cell to be shifted in level, given that the cell can only output +1, 0, -1 levels. For example, when shifting the phase voltage from +2 level to +3 level, if the cell outputting the +1 level is designated as the cell whose level is to be shifted, the cell output cannot be set to +2 level, and the phase voltage cannot be raised to level +3. In this case, the cell assignment is invalid. Thus, cell assignment must be done with care.
[0061] Посредством операции (2) определения схемы, имеют место следующие три типа разветвления для назначения соответствующей одной из ячеек.[0061] Through the schema determination operation (2), the following three types of branching take place to assign a corresponding one of the cells.
(A) Сдвиг уровня со сдвигом ячейки от выключения к включению,(A) Level shift with cell shift off to on,
(B) Сдвиг уровня со сдвигом ячейки от включения к выключению, и(B) Level shift with cell shift from on to off, and
(C) Без сдвига уровня.(C) No level shift.
При ветвлении по этим трем типам можно предотвратить недействительное назначение ячейки. На этапе 2-1 на фиг.6 определяется, равна ли команда уровня L* выходному уровню Lout. Когда команда уровня L* не равна выходному уровню Lout, процесс переходит к этапу 2-2 на фиг. 6. Когда команда уровня L* равна выходному уровню Lout, процесс переходит к (3)-С на фиг. 6. Таким образом, можно определить, удовлетворяется ли (С) «отсутствие сдвига уровня». Выходной уровень Lout представляет собой выдаваемый в настоящий момент уровень фазного напряжения, который обновляется операцией (4) генерирования управляющего сигнала.By branching along these three types, invalid cell assignment can be prevented. In step 2-1 in FIG. 6, it is determined whether the instruction level L* is equal to the output level Lout. When the command level L* is not equal to the output level Lout, the process proceeds to step 2-2 in FIG. 6. When the instruction level L* is equal to the output level Lout, the process proceeds to (3)-C in FIG. 6. Thus, it can be determined whether (C) "no level shift" is satisfied. The output level Lout is the current output level of the phase voltage, which is updated by the operation (4) of generating a control signal.
[0062] На этапе 2-2 на фиг. 6 сравнивают абсолютное значение команды уровня L* и абсолютное значение выходного уровня Lout. Когда абсолютное значение команды уровня L* больше, процесс переходит к (3)-А. Когда абсолютное значение команды уровня L* меньше, процесс переходит к (3)-В. Для (3)-А и (3)-В достаточно проверить, должно ли фазное напряжение сместиться от нулевого уровня или сместиться к нулевому уровню, так что разветвление определяется сравнением по величине абсолютного значения команды уровня L* и абсолютного значения выходного уровня Lout.[0062] At step 2-2 in FIG. 6 compare the absolute value of the command level L* and the absolute value of the output level Lout. When the absolute value of the command level L* is greater, the process proceeds to (3)-A. When the absolute value of the L* level command is less, the process proceeds to (3)-B. For (3)-A and (3)-B, it is enough to check whether the phase voltage should shift from zero level or shift to zero level, so the fanout is determined by comparing the magnitude of the absolute value of the command level L* and the absolute value of the output level Lout.
[0063] Далее следует описание операции (3) вычисления счетчика. Счетчик включения и счетчик выключения подготавливают как счетчики. Каждый счетчик имеет N столбцов, соответствующих количеству ступеней N ячеек, где номера столбцов соответствуют ячейкам. Счетчик включения указывает продолжительность, когда соответствующая ячейка находится во включенном выходном состоянии, а счетчик выключения указывает продолжительность, когда соответствующая ячейка находится в выключенном выходном состоянии.[0063] The following is a description of the operation (3) calculation of the counter. An on counter and an off counter are prepared as counters. Each counter has N columns corresponding to the number of steps of N cells, where the column numbers correspond to the cells. The on counter indicates the duration when the corresponding cell is in the on output state, and the off counter indicates the duration when the corresponding cell is in the off output state.
[0064] Значение каждого счетчика указывает величину продолжительности выходного состояния, при этом по мере увеличения значения увеличивается продолжительность выходного состояния. Значение счетчика представляет собой целое число 0 или более, при этом, когда вывод не выполняется, значение счетчика равно 0. Например, когда вторая ячейка находится во включенном выходном состоянии, положительное значение сохраняется во втором столбце счетчика включения, а ноль хранится во втором столбце счетчика выключения.[0064] The value of each counter indicates the duration of the output state, and as the value increases, the duration of the output state increases. The value of the counter is an
[0065] Далее обсуждается коммутационное распределение нагрузки с использованием счетчиков на основе правил, описанных выше. Фиг. 7 показывает блок-схему операции (3) вычисления счетчика согласно первому варианту осуществления. Эта блок-схема алгоритма соответствует части (3) на фиг. 6, и существует три типа схем А, В и С в зависимости от результата ветвления посредством операции (2) определения схемы. В этой блок-схеме обработка счетчика и увеличение счетчика выполняются в соответствии с выбранной схемой сдвига уровня. Операция счетчика выполняется в случаях А, В и С следующим образом.[0065] The following discusses switching load sharing using meters based on the rules described above. Fig. 7 shows a flowchart of operation (3) of calculating a counter according to the first embodiment. This flowchart corresponds to part (3) in FIG. 6, and there are three types of patterns A, B, and C depending on the result of branching by the pattern determination operation (2). In this flowchart, counter processing and counter incrementing are performed in accordance with the selected level shifting scheme. The counter operation is performed in cases A, B and C as follows.
[0066] <Случай (3)-А (ВЫКЛ->ВКЛ)> На этапе 1-3А-1 выбирается максимальный Coff счетчиков выключения. Эта операция выбирает ячейку с наибольшей продолжительностью выключенного выходного состояния.[0066] <Case (3)-A (OFF->ON)> In step 1-3A-1, the maximum Coff of the off counters is selected. This operation selects the cell with the longest off state duration.
[0067] На этапе 1-3А-2 счетчик включения выбранной ячейки устанавливается равным нулю. Кроме того, счетчик включения выбранной ячейки в столбце, соответствующем выбранному счетчику выключения, устанавливается в 1. Эта операция сдвигает уровень выбранной ячейки. Кроме того, при установке Con счетчика включения ячейки в 1 продолжительность выходного состояния этой ячейки всегда будет самой малой из ячеек во включенном выходном состоянии.[0067] In step 1-3A-2, the on-count of the selected cell is set to zero. In addition, the on counter of the selected cell in the column corresponding to the selected off counter is set to 1. This operation shifts the level of the selected cell. In addition, by setting the cell on counter Con to 1, the duration of that cell's output state will always be the shortest of the cells in the on output state.
[0068] От 1-3А-3 до 1-3А-7 значение каждого положительного счетчика увеличивается. Счетчик, значение которого равно нулю, сохраняется неизменным. Это операция по увеличению значения счетчика каждой ячейки, указывающего продолжительность выходного состояния. Для 1-3А-4 и 1-3А-5 введена знаковая функция, указывающая, что при положительном значении она увеличивается, а при равном нулю не изменяется. Знаковая функция «знак» определяется математическим выражением (2). В настоящем описании каждый «знак ()» относится к функции знака, определяемой математическим выражением (2).[0068] From 1-3A-3 to 1-3A-7, the value of each positive counter is incremented. A counter whose value is zero is kept unchanged. This is an operation to increase the value of the counter of each cell, indicating the duration of the exit state. For 1-3A-4 and 1-3A-5, a sign function has been introduced, indicating that it increases with a positive value, and does not change with a zero value. The sign function "sign" is determined by the mathematical expression (2). In the present description, each "sign ()" refers to a sign function defined by the mathematical expression (2).
[0069][0069]
[0070] В частности, на этапе 1-3А-3 индекс i устанавливается равным 1. На этапе 1-3А-4, когда Con[i] счетчика включения индекса i положительный, Con[i] счетчика включения увеличивается, и когда Con[i] счетчика включения равен нулю, Con[i] счетчика включения не изменяется. На этапе 1-3А-5, когда Coff[i] счетчика выключения индекса i положителен, Coff[i] счетчика выключения увеличивается, а когда Coff[i] счетчика выключения равен нулю, Coff[i] счетчика выключения не изменяется. В 1-3А-6 индекс i устанавливается равным i+1. В 1-3А-7 определяется, индекс i меньше или равен N. Когда индекс i меньше или равен N, процесс возвращается к 1-3А-4, и когда индекс i больше N, операция (3)-А завершается.[0070] Specifically, in step 1-3A-3, index i is set to 1. In step 1-3A-4, when Con[i] of the on counter of index i is positive, Con[i] of the on counter is incremented, and when Con[ i] of the on counter is zero, Con[i] of the on counter is unchanged. In step 1-3A-5, when index i off counter Coff[i] is positive, off counter Coff[i] is incremented, and when off counter Coff[i] is zero, off counter Coff[i] is not changed. In 1-3A-6, index i is set to i+1. In 1-3A-7, it is determined if index i is less than or equal to N. When index i is less than or equal to N, the process returns to 1-3A-4, and when index i is greater than N, operation (3)-A ends.
[0071] <Случай (3)-В (ВКЛ->ВЫКЛ)> На этапе 1-3В-1 из Con счетчиков включения выбирается максимальный. Эта операция выбирает ячейку с наибольшей продолжительностью включенного выходного состояния.[0071] <Case (3)-B (ON->OFF)> In step 1-3B-1, the maximum of the on counters Con is selected. This operation selects the cell with the longest on output state duration.
[0072] На этапе 1-3В-2 Con счетчика включения выбранной ячейки устанавливается на ноль. Кроме того, Coff счетчика выключения выбранной ячейки в столбце, соответствующем выбранному счетчику ВКЛ, устанавливается на 1. Эта операция сдвигает уровень выбранной ячейки. Кроме того, при установке Coff счетчика выключения ячейки в 1 продолжительность выходного состояния этой ячейки всегда будет самой короткой из ячеек в выключенном выходном состоянии.[0072] In step 1-3B-2 Con of the selected cell on counter is set to zero. In addition, the Coff of the selected cell's off counter in the column corresponding to the selected ON counter is set to 1. This operation shifts the level of the selected cell. Also, by setting Coff of the cell off counter to 1, the duration of that cell's output state will always be the shortest of the cells in the off output state.
[0073] От 1-3В-3 до 1-3В-7 положительное значение каждого счетчика увеличивается, как и в случае (3)-А. Счетчик, значение счетчика которого равно нулю, сохраняется неизменным. Это операция по увеличению значения счетчика каждой ячейки, указывающего продолжительность выходного состояния.[0073] From 1-3B-3 to 1-3B-7, the positive value of each counter is incremented, as in case (3)-A. A counter whose counter value is zero is kept unchanged. This is an operation to increase the value of the counter of each cell, indicating the duration of the exit state.
[0074] <Случай (3)-С (без сдвига уровня)> На этапах 1-3С-1 - 1-3С-5 увеличивается каждый счетчик, значение которого положительное. Каждый счетчик, значение которого равно нулю, сохраняется неизменным. Это операция по увеличению значения счетчика каждой ячейки, указывающего продолжительность выходного состояния.[0074] <Case (3)-C (no level shift)> In steps 1-3C-1 to 1-3C-5, each counter whose value is positive is incremented. Each counter whose value is zero is kept unchanged. This is an operation to increase the value of the counter of each cell, indicating the duration of the exit state.
[0075] Фиг. 8 показывает пример операции (3) вычисления счетчика согласно первому варианту осуществления, в котором предполагаются четыре ступени ячеек. Как описано выше, когда уровень сдвигается, сдвиг уровня выражается назначением счетчиков. В любом случае А, В и С каждый счетчик увеличивается, чтобы отразить продолжительность выходного состояния.[0075] FIG. 8 shows an example of operation (3) of calculating a counter according to the first embodiment, in which four stages of cells are assumed. As described above, when the level is shifted, the level shift is expressed by assigning counters. In either case, A, B, and C each counter is incremented to reflect the duration of the exit state.
[0076] Первый сдвиг команды уровня L* представляет собой сдвиг ВКЛ->ВЫКЛ, который осуществляется операцией (3)-В. Выбирается ячейка 2 с максимальным Con счетчика включения, так что Con[2] счетчика включения ячейки 2 устанавливается в ноль, a Coff[2] счетчика выключения устанавливается в 2.[0076] The first shift of the L* level command is an ON->OFF shift, which is performed by operation (3)-B. The
[0077] Затем, второй сдвиг команды уровня L* представляет собой сдвиг ВЫКЛ->ВКЛ, который осуществляется операцией (3)-А. Выбирается ячейка 4, имеющая максимальное значение Coff счетчика выключения, Coff[4] счетчика выключения ячейки 4 устанавливается на ноль, a Con[4] счетчика включения устанавливается на 2.[0077] Then, the second shift of the L* level command is an OFF->ON shift, which is performed by operation (3)-
[0078] Третий сдвиг команды уровня L* представляет собой сдвиг ВКЛ->ВЫКЛ, который осуществляется операцией (3)-В. Выбирается ячейка 3, имеющая максимальное значение Con счетчика включения, так что Соп[3] счетчика включения ячейки 3 устанавливается на ноль, a Coff[3] счетчика выключения устанавливается на 2. В первом варианте осуществления, инкрементирование выполняется сразу после назначения, так что счетчик начинает считать с 2 после сдвига уровня. Следует отметить, что постоянно сохраняется взаимосвязь, при которой по мере увеличения значения счетчика увеличивается продолжительность выходного состояния ячейки.[0078] The third L* command shift is an ON->OFF shift, which is performed by operation (3)-B. The
[0079] Далее следует описание операции (4) генерирования управляющего сигнала. Фиг. 9 показывает блок-схему операции генерирования управляющего сигнала согласно первому варианту осуществления. Эта блок-схема алгоритма соответствует (4) на фиг. 6. N - количество ступеней ячейки, Loutz - предыдущий уровень выхода, Conz - предыдущее значение счетчика включения, K - логическое значение, определяющее режим нулевого уровня, giX - элемент переключения X в однофазном инверторе ячейки i-й ступени (1≤i≤N, 1≤Х≤4, i и Х - натуральные числа).[0079] The following is a description of the operation (4) of generating a control signal. Fig. 9 shows a flowchart of an operation for generating a control signal according to the first embodiment. This flow chart corresponds to (4) in FIG. 6. N is the number of cell stages, Loutz is the previous output level, Conz is the previous value of the on counter, K is a logical value that determines the zero level mode, giX is the switching element X in the single-phase inverter of the i-th stage cell (1≤i≤N , 1≤Х≤4, i and Х are natural numbers).
[0080] Во-первых, выходной уровень Lout обновляется на основании команды уровня L*. Обновление осуществляется следующим образом. При сдвиге уровня один счетчик изменяется посредством (3), так что выходной уровень Lout приближается к команде уровня L* на один шаг. Когда сдвиг уровня отсутствует, выходной уровень Lout не изменяется. На этапе 1-4-1 обновление выражается добавлением выхода функции знака разности между командой уровня L* и выходным уровнем Lout к выходному уровню Lout.[0080] First, the output level Lout is updated based on the L* level command. The update is carried out as follows. When shifting the level, one counter is changed by (3), so that the output level Lout approaches the level instruction L* by one step. When there is no level shift, the Lout output level does not change. In step 1-4-1, the update is expressed by adding the output of the difference sign function between the L* level command and the Lout output level to the Lout output level.
[0081] Затем уровень каждой ячейки определяется следующим образом. Когда Con счетчика включения ячейки имеет положительное значение, ячейка включается (1-4-3). Таким образом, ячейка устанавливается на уровень ± 1, а положительный/отрицательный знак уровня устанавливается таким же, как и у выходного уровня Lout (1-4-6). Когда Con счетчика включения ячейки равен нулю, ячейка выключается (1-4-3). Таким образом, ячейка устанавливается на нулевой уровень. Это назначает уровень напряжения каждой ячейки в соответствии со значением счетчика.[0081] Then, the level of each cell is determined as follows. When the cell enable counter Con is positive, the cell is enabled (1-4-3). Thus, the cell is set to a level of ±1, and the positive/negative sign of the level is set to the same as that of the output level Lout (1-4-6). When the Con of the cell on counter is zero, the cell is turned off (1-4-3). Thus, the cell is set to the zero level. This assigns the voltage level of each cell according to the counter value.
[0082] В частности, на этапе 1-4-2 индекс i устанавливается равным 1. На этапе 1-4-3 определяется, больше нуля или нет значение Con счетчика включения. Когда Con счетчика включения больше нуля, процесс переходит к 1-4-4. Когда Con счетчика включения не больше нуля, процесс переходит к 1-4-7.[0082] Specifically, in step 1-4-2, index i is set to 1. In step 1-4-3, it is determined whether or not the value Con of the on counter is greater than zero. When the enable counter Con is greater than zero, the process proceeds to 1-4-4. When the enable counter Con is not greater than zero, the process proceeds to 1-4-7.
[0083] На этапе 1-4-4 определяется, меньше или равно нулю предыдущее значение Conz счетчика включения. Когда предыдущее значение Conz счетчика включения меньше или равно нулю, процесс переходит к 1-4-5. Когда предыдущее значение Conz счетчика больше нуля, процесс переходит к 1-4-6. На этапе 1-4-5 переключается логическое значение K.[0083] In step 1-4-4, it is determined whether the previous value Conz of the on counter is less than or equal to zero. When the previous value of Conz on counter is less than or equal to zero, the process moves to 1-4-5. When the previous value of the Conz counter is greater than zero, the process jumps to 1-4-6. In step 1-4-5, the logical value K is toggled.
[0084] На этапе 1-4-6 определяется, больше ли нуля выходной уровень Lout. Когда выходной уровень Lout больше нуля, процесс переходит к 1-4-8. Когда выходной уровень Lout меньше или равен нулю, процесс переходит к 1-4-9.[0084] In step 1-4-6, it is determined whether the output level Lout is greater than zero. When the output level Lout is greater than zero, the process jumps to 1-4-8. When the output level Lout is less than or equal to zero, the process jumps to 1-4-9.
[0085] На этапе 1-4-7, когда логическое значение K равно 1, процесс переходит к 1-4-10, а когда логическое значение k равно нулю, процесс переходит к 1-4-11.[0085] In step 1-4-7, when the logical value of K is 1, the process proceeds to 1-4-10, and when the logical value of k is zero, the process proceeds to 1-4-11.
[0086] Сигнал управления каждой ячейки определяется следующим образом. Для пояснения, интересующая ячейка называется ячейкой i. На фиг. 4 показана взаимосвязь между номером управляющего сигнала и его положением в схеме.[0086] The control signal of each cell is defined as follows. For clarification, the cell of interest is called cell i. In FIG. 4 shows the relationship between the number of the control signal and its position in the circuit.
[0087] Когда ячейка i должна выводить уровень +1, она устанавливается на этапе 1-4-8 так, что gi1=1, gi2=0, gi3=0, gi4=1. Когда ячейка i выводит уровень -1, она устанавливается на этапе 1-4-9 так, что gi1=0, gi2=1, gi3=1, gi4=0.[0087] When cell i is to output level +1, it is set in step 1-4-8 so that gi1=1, gi2=0, gi3=0, gi4=1. When cell i outputs level -1, it is set in step 1-4-9 so that gi1=0, gi2=1, gi3=1, gi4=0.
[0088] Когда ячейка i должна выводить нулевой уровень, происходит разветвление на этапе 1-4-7 в соответствии с логическим значением K, определяющим режим нулевого уровня. В случае K=1 она устанавливается на этапе 1-4-10, так что gi1=1, gi2=0, gi3=1, gi4=0. В случае K=0, она устанавливается на этапе 1-4-11, так что g1=0, gi2=1, gi3=0, gi4=1.[0088] When cell i is to output a zero level, branching occurs in step 1-4-7 in accordance with the logical value K defining the zero level mode. In the case of K=1, it is set in step 1-4-10, so gi1=1, gi2=0, gi3=1, gi4=0. In the case of K=0, it is set in step 1-4-11 so that g1=0, gi2=1, gi3=0, gi4=1.
[0089] Посредством этой операции управляющий сигнал устанавливается в соответствии с назначенным уровнем напряжения ячейки. В случае нулевого уровня разветвление осуществляется с использованием логического значения К, которое является управлением для распределения нагрузки между элементами в ячейке. Если управление осуществляется только одним из двух видов режимов назначения управляющих сигналов нулевого уровня, то в момент возврата воздействие оказывается только на конкретный элемент, что ускоряет износ элемента. Во избежание этого переключение режимов производится каждый раз при достижении нулевого уровня.[0089] Through this operation, the control signal is set in accordance with the assigned cell voltage level. In the case of level zero, the fanout is done using the boolean value K, which is the control for distributing the load among the elements in the cell. If the control is carried out only by one of the two types of zero-level control signal assignment modes, then at the moment of return, the impact is only on a specific element, which accelerates the wear of the element. To avoid this, the modes are switched every time the zero level is reached.
[0090] В настоящем описании логическое значение K переключается в момент времени, когда ячейка переключается с ВЫКЛ на ВКЛ (1-4-4, 1-4-5). Это переключение может быть выполнено в другой момент времени. Например, переключение логического значения К может выполняться в момент времени переключения из включенного состояния в выключенное или может выполняться в каждом периоде основной волны. Однако, если логическое значение К переключается, в то время как ячейка i продолжает выдавать нулевой уровень, все элементы переключаются одновременно, что приводит к ошибке напряжения и/или увеличению частоты переключения. Следовательно, выполняется переключение логического значения К, чтобы избежать этого явления.[0090] In the present description, the logical value K switches at the time when the cell switches from OFF to ON (1-4-4, 1-4-5). This switch may be performed at a different point in time. For example, the switching of the logic value K may be performed at the time of switching from on to off, or may be performed in each period of the main wave. However, if the logic value K switches while cell i continues to output a zero level, all elements switch simultaneously, resulting in a voltage error and/or an increase in switching frequency. Therefore, a switch of the logical value K is performed to avoid this phenomenon.
[0091] Выше ячейка i выбрана с целью объяснения. Однако необходимо произвести эти операции над всеми ячейками. На этапе 1-4-12 i устанавливается как i=i+1. Наэтапе 1-4-13, когда i меньше или равно N, процесс возвращается к 1-4-3, а когда i больше N, процесс продолжается до 1-4-14. В конце (4) (на этапе 1-4-14), чтобы использовать предыдущее значение Conz счетчика включения для переключения логического значения K, текущее значение Con счетчика включения подставляется в предыдущее значение Conz счетчика включения.[0091] Above, cell i is chosen for the purpose of explanation. However, it is necessary to perform these operations on all cells. In step 1-4-12, i is set to i=i+1. In step 1-4-13, when i is less than or equal to N, the process returns to 1-4-3, and when i is greater than N, the process continues to 1-4-14. At the end of (4) (in step 1-4-14), in order to use the previous value Conz of the on counter to switch the logic value K, the current value Con of the on counter is substituted into the previous value Conz of the on counter.
[0092] Посредством вычисления (4), описанного выше, управляющий сигнал может быть выведен в соответствии со счетчиком, управляемым для распределения коммутационной нагрузки.[0092] Through the calculation (4) described above, the control signal can be output in accordance with the counter controlled to share the switching load.
[0093] Вышеизложенное описывает фиг. 6 и детали работы (3) и (4) на фиг. 6. Принимая во внимание приведенное выше пояснение, можно понять, что управляющий сигнал g, с помощью которого распределяется коммутационная нагрузка каждой ячейки, может быть выведен в соответствии с командой уровня L*, установленной в (1), посредством конфигурации на фиг. 6.[0093] The foregoing describes FIG. 6 and operation details (3) and (4) in FIG. 6. In view of the above explanation, it can be understood that the control signal g, by which the switching load of each cell is distributed, can be output in accordance with the L* level command set in (1) through the configuration in FIG. 6.
[0094] Таким образом, с помощью управления распределением коммутационной нагрузки согласно фиг. 6 в системе фиг. 2 можно управлять последовательным мультиплексным инвертором, распределяя коммутационную нагрузку каждой ячейки.[0094] Thus, with the switching load sharing control of FIG. 6 in the system of FIG. 2, you can control the serial multiplex inverter by distributing the switching load of each cell.
[0095] Важным моментом первого варианта является то, что продолжительность выходного состояния каждой ячейки выражается выполнением операции увеличения счетчика, причем счетчик сбрасывается в соответствии со схемой сдвига уровня фазного напряжения. Конкретный способ расчета не ограничивается способом, показанным на фиг. 7 и 9.[0095] An important point of the first variant is that the duration of the output state of each cell is expressed by performing a counter increment operation, and the counter is reset in accordance with the phase voltage level shift scheme. The specific calculation method is not limited to the method shown in FIG. 7 and 9.
[0096] Как описано выше, согласно первому варианту осуществления можно оптимально распределить коммутационную нагрузку между ячейками посредством управления для предпочтительного сдвига уровня ячейки, имеющей максимальную продолжительность выходного состояния, путем использования счетчиков, которые регистрируют продолжительности выходного состояния.[0096] As described above, according to the first embodiment, it is possible to optimally distribute the switching load among cells by controlling to preferentially shift the level of the cell having the maximum output state duration by using counters that register output state durations.
[0097] За счет использования отдельных элементов управления для назначения уровня напряжения и для генерирования управляющих сигналов, с помощью которых распределяется коммутационная нагрузка, коммутационная нагрузка каждой ячейки может быть распределена независимо от способа генерирования уровня напряжения.[0097] By using separate controls for assigning the voltage level and for generating control signals by which the switching load is distributed, the switching load of each cell can be distributed independently of the way the voltage level is generated.
[0098] Кроме того, в отличие от патентных документов 1-3, существуют преимущества, заключающиеся в том, что не требуется таблица, возможен более высокий уровень распределения, чем сравнение треугольных волн на основе способа PS, и нет необходимости заранее определять напряжения ячеек для управления распределением коммутационной нагрузки.[0098] In addition, unlike Patent Documents 1-3, there are advantages in that a table is not required, a higher level of distribution is possible than triangular wave comparison based on the PS method, and there is no need to predetermine cell voltages for switching load distribution control.
[0099] <Второй вариант осуществления> Во втором варианте осуществления коммутационная нагрузка распределяется между ячейками в соответствии с фиг. 6, как и в первом варианте. Однако операция (3) вычисления счетчика реализована иначе, чем в первом варианте осуществления.[0099] <Second Embodiment> In the second embodiment, the switching load is distributed among the cells according to FIG. 6, as in the first version. However, the counter calculation operation (3) is implemented differently than in the first embodiment.
[0100] В первом варианте осуществления каждый счетчик имеет целочисленное значение, большее или равное нулю, а во втором варианте осуществления каждый счетчик имеет значение, управляемое так, чтобы оно также было отрицательным. Это служит для уменьшения количества счетчиков и уменьшения количества необходимых регистров.[0100] In the first embodiment, each counter has an integer value greater than or equal to zero, and in the second embodiment, each counter has a value controlled to be negative as well. This serves to reduce the number of counters and reduce the number of registers needed.
[0101] Ниже описывается операция (3) вычисления счетчика согласно второму варианту осуществления. Абсолютное значение каждого счетчика указывает продолжительность выходного состояния. Когда каждый счетчик имеет положительное значение, это указывает на включенное выходное состояние, а когда счетчик имеет отрицательное значение, это указывает на выключенное выходное состояние.[0101] The counter calculation operation (3) according to the second embodiment will be described below. The absolute value of each counter indicates the duration of the output state. When each counter is positive, it indicates an on output state, and when the counter is negative, it indicates an off output state.
[0102] Фиг. 10 показывает блок-схему операции вычисления счетчика согласно второму варианту осуществления. Подобно фиг. 7, эта блок-схема алгоритма соответствует (3) на фиг. 6, в которой есть три типа схем, выбранных в зависимости от результата ветвления в (2). Операция счетчика выполняется для случаев А, В и С следующим образом.[0102] FIG. 10 shows a flowchart of a counter calculation operation according to the second embodiment. Like FIG. 7, this flowchart corresponds to (3) in FIG. 6, in which there are three types of circuits selected depending on the result of branching in (2). The counter operation is performed for cases A, B and C as follows.
[0103] <Случай (3)-А (ВЫКЛ->ВКЛ)> На этапе 2-3А-1 выбирается ячейка, счетчик которой имеет отрицательное значение, абсолютное значение которого является наибольшим, то есть выбирается ячейка, которая имеет минимальное значение счетчика. Эта операция выбирает ячейку с наибольшей продолжительностью выключенного выходного состояния. На этапе 2-3А-2 значение счетчика выбранной ячейки устанавливается на 1.[0103] <Case (3)-A (OFF->ON)> In step 2-3A-1, a cell whose counter has a negative value whose absolute value is the largest is selected, that is, a cell which has a minimum counter value is selected. This operation selects the cell with the longest off state duration. In step 2-3A-2, the counter value of the selected cell is set to 1.
[0104] На этапе 2-3А-3 индекс i устанавливается равным 1. На этапе 2-3А-4 значение счетчика увеличивается, когда значение счетчика является положительным. Значение счетчика уменьшается, когда значение счетчика отрицательное. Это операция по увеличению абсолютного значения счетчика каждой ячейки, указывающего продолжительность выходного состояния. Увеличение и уменьшение выражаются суммированием значения счетчика и результата ввода значения счетчика в функцию знака. 2-3А-5 и 2-3А-6 такие же, как 1-3А-6 и 1-3А-7.[0104] In step 2-3A-3, index i is set to 1. In step 2-3A-4, the counter value is incremented when the counter value is positive. The counter value is decremented when the counter value is negative. This is an operation to increase the absolute value of the counter of each cell, indicating the duration of the output state. Increments and decrements are expressed by summing the counter value and the result of entering the counter value into the sign function. 2-3A-5 and 2-3A-6 are the same as 1-3A-6 and 1-3A-7.
[0105] <Случай (3)-В (ВКЛ->ВЫКЛ)> На этапе 2-3В-1 выбирается ячейка, счетчик которой имеет положительное значение, абсолютное значение которого является наибольшим, то есть выбирается ячейка, которая имеет максимальное значение счетчика. Эта операция выбирает ячейку с наибольшей продолжительностью включенного выходного состояния. На этапе 2-3В-2 значение счетчика выбранной ячейки устанавливается равным -1.[0105] <Case (3)-B (ON->OFF)> In step 2-3B-1, the cell whose counter has a positive value whose absolute value is the largest is selected, that is, the cell which has the maximum counter value is selected. This operation selects the cell with the longest on output state duration. In step 2-3B-2, the counter value of the selected cell is set to -1.
[0106] На этапе 2-3В-3 - 2-3В-6 значение счетчика увеличивается, когда значение счетчика положительное, и значение счетчика уменьшается, когда значение счетчика отрицательное. Это операция увеличения абсолютного значения счетчика каждой ячейки, указывающего продолжительность выходного состояния.[0106] In step 2-3B-3 - 2-3B-6, the counter value is incremented when the counter value is positive, and the counter value is decremented when the counter value is negative. This is the operation of incrementing the absolute value of each cell's counter, indicating the duration of the exit state.
[0107] <Случай (3)-С (без сдвига уровня)> На этапах от 2-3С-1 до -3С-4 значение счетчика увеличивается, когда значение счетчика положительное, и значение счетчика уменьшается, когда значение счетчика отрицательно. Это операция увеличения абсолютного значения счетчика каждой ячейки, указывающего продолжительность выходного состояния.[0107] <Case (3)-C (no level shift)> In steps 2-3C-1 to -3C-4, the counter value is incremented when the counter value is positive, and the counter value is decremented when the counter value is negative. This is the operation of incrementing the absolute value of each cell's counter, indicating the duration of the exit state.
[0108] Фиг. 11 показывает пример операции (3) вычисления счетчика согласно второму варианту осуществления. Подобно случаю на фиг. 8, в три момента времени сдвига уровня выполняются операции (3)-В, (3)-А и (3)-В, при этом ячейками в качестве целей назначения являются ячейка 3, ячейка 4 и ячейка 2, соответственно.[0108] FIG. 11 shows an example of operation (3) of calculating a counter according to the second embodiment. Like the case in FIG. 8, at three level shift times, operations (3)-B, (3)-A, and (3)-B are performed, with cells as
[0109] Первый сдвиг команды уровня L* указывает команду ВКЛ->ВЫКЛ, согласно которой выполняется операция (3)-В. Выбирается ячейка 3 со счетчиком С, имеющим максимальное значение 6, а счетчик С[3] устанавливается на -2. Счетчики других ячеек увеличиваются или уменьшаются в соответствии со знаком значения счетчика.[0109] The first shift of the L* level command indicates the ON->OFF command according to which operation (3)-B is performed.
[0110] Второй сдвиг команды уровня L* указывает команду ВЫКЛ >ВКЛ, согласно которой выполняется операция (3)-А. Выбирается ячейка 4 со счетчиком С, имеющим минимальное значение -5, а счетчик С[4] устанавливается равным 2. Счетчики других ячеек увеличиваются или уменьшаются в соответствии со знаком значения счетчика.[0110] The second shift of the L* level command indicates an OFF >ON command according to which operation (3)-A is performed.
[0111] Последний сдвиг команды уровня L* указывает команду ВКЛ->ВЫКЛ, согласно которой выполняется операция (3)-В. Выбирается ячейка 2 со счетчиком С, имеющим максимальное значение 7, а счетчик С[2] устанавливается на -2. Счетчики других ячеек увеличиваются или уменьшаются в соответствии со знаком значения счетчика.[0111] The last shift of the L* level command indicates the ON->OFF command according to which operation (3)-B is performed.
[0112] При уменьшении количества счетчиков до половины по сравнению с первым вариантом осуществления, сохраняется относительное соотношение между продолжительностями включенного выходного состояния и относительное соотношение между продолжительностями выключенного выходного состояния.[0112] By reducing the number of counters to half compared with the first embodiment, the relative ratio between the on-off durations of the output state and the relative ratio between the off-state durations of the output are maintained.
[0113] Во втором варианте осуществления модифицируется только операция (3) вычисления счетчика, а (4) осуществляется конфигурацией согласно фиг. 9. Однако, поскольку Con счетчика включения не существует, Con счетчика включения считывается как счетчик С. Кроме того, предыдущее значение Conz счетчика включения считывается как Cz.[0113] In the second embodiment, only the counter calculation operation (3) is modified, and (4) is performed by the configuration of FIG. 9. However, since the on counter Con does not exist, the on counter Con is read as counter C. In addition, the previous value of the on counter Conz is read as Cz.
[0114] Именно для 1-4-3 и 1-4-4 чтение релевантно. Что касается 1-4-3, чтение не вызывает проблем, потому что в первом варианте, когда Con счетчика включения положительное, ячейка включена, а во втором варианте, когда счетчик С положительный, ячейка включена. То есть, когда значение счетчика С положительное, генерируется управляющий сигнал для включения ячейки, а когда значение счетчика С отрицательное, генерируется управляющий сигнал для выключения ячейки.[0114] It is for 1-4-3 and 1-4-4 that reading is relevant. As for 1-4-3, the reading is not a problem, because in the first case, when the On counter is positive, the cell is on, and in the second case, when the C counter is positive, the cell is on. That is, when the value of counter C is positive, a control signal is generated to turn on the cell, and when the value of counter C is negative, a control signal is generated to turn off the cell.
[0115] Также, что касается 1-4-4, показание не вызывает изменения значения ветвления и не вызывает проблем, поскольку, когда предыдущее значение Conz счетчика включения равно нулю, это означает состояние ВЫКЛ в первом варианте осуществления, а когда предыдущее значение счетчика Cz является отрицательным, это означает состояние ВЫКЛ во втором варианте осуществления.[0115] Also, with regard to 1-4-4, the indication does not change the branch value and does not cause problems, because when the previous value Conz of the on counter is zero, it means the OFF state in the first embodiment, and when the previous value of the counter Cz is negative, this means an OFF state in the second embodiment.
[0116] С модификациями, описанными выше, можно реализовать управление последовательным мультиплексным инвертором, в котором распределена коммутационная нагрузка, с меньшим количеством регистров, чем в первом варианте осуществления. Как и в первом варианте осуществления, детали способа расчета второго варианта осуществления не ограничиваются фиг. 10 и 9.[0116] With the modifications described above, it is possible to realize the control of a serial multiplex inverter in which a switching load is distributed with fewer registers than in the first embodiment. As in the first embodiment, the details of the calculation method of the second embodiment are not limited to FIG. 10 and 9.
[0117] Как описано выше, согласно второму варианту осуществления можно оптимально распределить коммутационную нагрузку между ячейками посредством управления для предпочтительного сдвига уровня ячейки, имеющей максимальную продолжительность выходного состояния, путем использования счетчиков, которые регистрируют продолжительность выходного состояния посредством положительных и отрицательных значений. Кроме того, это может быть реализовано меньшим количеством регистров, чем в первом варианте осуществления, а также в третьем и пятом вариантах осуществления, описанных ниже.[0117] As described above, according to the second embodiment, it is possible to optimally distribute the switching load among the cells by controlling to preferentially shift the level of the cell having the maximum output state duration by using counters that register the output state duration by positive and negative values. In addition, this can be implemented with fewer registers than the first embodiment, as well as the third and fifth embodiments described below.
[0118] Кроме того, в отличие от патентных документов 1-3, существуют преимущества, заключающиеся в том, что не требуется таблица, возможен более высокий уровень распределения, чем сравнение треугольных волн на основе способа PS, и нет необходимости заранее определять напряжения ячее для переключения управления распределением нагрузки.[0118] In addition, unlike Patent Documents 1-3, there are advantages in that a table is not required, a higher level of distribution is possible than triangular wave comparison based on the PS method, and there is no need to predetermine cell voltages for switching control load sharing.
[0119] <Третий вариант осуществления> В первом и втором вариантах осуществления продолжительность выходного состояния ячейки выражается путем увеличения (или уменьшения) в каждой ветви.[0119] <Third Embodiment> In the first and second embodiments, the duration of the output state of the cell is expressed by increasing (or decreasing) in each branch.
[0120] Например, рассмотрим схему X и схему Y, где схема X представляет собой схему, в которой фазное напряжение сдвигается с уровня +1 на уровень +2 в момент времени t1 [s], и где схема Υ представляет собой схему, в которой один и тот же сдвиг уровня (+1->+2) состоит из отсутствия сдвига уровня в течение периода от t1 [s] до t1+0,1 [s] и сдвига уровня с уровня +1 на уровень +2 в момент t1+0,1 [s].[0120] For example, consider circuit X and circuit Y, where circuit X is a circuit in which the phase voltage shifts from +1 to +2 at time t1 [s], and where circuit Υ is a circuit in which the same level shift (+1->+2) consists of no level shift during the period from t1 [s] to t1+0.1 [s] and a level shift from level +1 to level +2 at time t1 +0.1[s].
[0121] В конфигурациях первого и второго вариантов осуществления увеличение (или уменьшение) выполняется постоянно, так что значение счетчика непосредственно перед операцией назначения счетчику больше в случае схемы Y, чем в случае схемы X.[0121] In the configurations of the first and second embodiments, the increment (or decrement) is performed continuously so that the value of the counter immediately before the counter assignment operation is greater in the case of schema Y than in the case of schema X.
[0122] Однако для назначения ячейки относительное соотношение между значениями счетчика не отличается между схемой X и схемой Y, и схема X и схема Υ имеют одинаковый сдвиг +1->+2, так что одна и та же ячейка должна сдвигаться по уровню как в схеме X, так и в схеме Υ. Ввиду этого, понятно, что назначение ячейки для распределения коммутационной нагрузки в схеме Υ может быть достигнуто без увеличения какого-либо значения счетчика в момент времени t1 [s].[0122] However, for cell assignment, the relative relationship between counter values does not differ between circuit X and circuit Y, and circuit X and circuit Υ have the same offset +1->+2, so that the same cell must be level-shifted as in scheme X, and in scheme Υ. In view of this, it is clear that the assignment of a cell for switching load distribution in the circuit Υ can be achieved without increasing any counter value at time t1 [s].
[0123] То есть, ключевым моментом управления распределением коммутационной нагрузки является относительная взаимосвязь того, имеет ли ячейка большую или меньшую продолжительность выходного состояния, чем другие ячейки, при этом абсолютное значение счетчика (или времени) само по себе не имеет значения.[0123] That is, the key point in switching load sharing control is the relative relationship of whether a cell has a longer or shorter output state duration than other cells, while the absolute value of the counter (or time) itself does not matter.
[0124] Ввиду вышеизложенного, в третьем варианте осуществления управление выполняется таким образом, что продолжительность выходного состояния каждой ячейки обрабатывается только с точки зрения относительной взаимосвязи. В первом и втором вариантах осуществления счетчики постоянно увеличиваются, что требует управления переполнением счетчиков. Однако это не нужно учитывать в третьем варианте осуществления.[0124] In view of the above, in the third embodiment, the control is performed such that the duration of the output state of each cell is processed only in terms of relative relationship. In the first and second embodiments, the counters are continuously incremented, which requires counter overflow control. However, this need not be taken into account in the third embodiment.
[0125] Модификации от первого варианта осуществления до третьего варианта осуществления имеются только в операции (3) вычисления счетчика. Далее описывается операция (3) вычисления счетчика согласно третьему варианту осуществления.[0125] Modifications from the first embodiment to the third embodiment are only in operation (3) of calculating the counter. Next, the counter calculation operation (3) according to the third embodiment will be described.
[0126] Существует два типа счетчиков, счетчик включения и счетчик выключения.[0126] There are two types of counters, an on counter and an off counter.
По мере увеличения значения счетчика, продолжительность выходного состояния увеличивается по отношению к другим ячейкам. Чтобы выразить только относительное отношение продолжительности выходного состояния, счетчики увеличиваются только при сдвиге уровня и не увеличиваются, когда сдвиг уровня отсутствует.As the counter value increases, the duration of the output state increases relative to other cells. To express only the relative ratio of the duration of the output state, the counters are incremented only when there is a level shift, and do not increment when there is no level shift.
[0127] Фиг. 12 показывает блок-схему операции вычисления счетчика согласно третьему варианту осуществления. Подобно фиг. 7, эта блок-схема алгоритма соответствует (3) на фиг. 6, где есть три типа блок-схем, выбираемых в зависимости от результата ветвления в (2). Операция счетчика выполняется для случаев А, В и С следующим образом.[0127] FIG. 12 shows a flowchart of a counter calculation operation according to the third embodiment. Like FIG. 7, this flowchart corresponds to (3) in FIG. 6, where there are three types of flowcharts selected depending on the result of branching in (2). The counter operation is performed for cases A, B and C as follows.
[0128] <Случай (3)-А (ВЫКЛ->ВКЛ)> На этапе 3-3А-1 выбирается максимальное из Coff счетчиков выключения. Эта операция выбирает ячейку с наибольшей продолжительностью выключенного выходного состояния.[0128] <Case (3)-A (OFF->ON)> In step 3-3A-1, the maximum Coff of the off counters is selected. This operation selects the cell with the longest off state duration.
[0129] На этапе 3-3А-2 Coff счетчика выключения выбранной ячейки устанавливается равным нулю. Кроме того, Con счетчика включения выбранной ячейки в столбце, соответствующем выбранному Coff счетчика выключения, устанавливается на 1. Эта операция сдвигает уровень выбранной ячейки. Кроме того, при установке Con счетчика включения ячейки в 1 продолжительность выходного состояния этой ячейки всегда будет самой короткой из ячеек во включенном выходном состоянии.[0129] In step 3-3A-2, Coff of the selected cell off counter is set to zero. In addition, the Con of the on counter of the selected cell in the column corresponding to the selected Coff of the off counter is set to 1. This operation shifts the level of the selected cell. Also, by setting the cell on counter Con to 1, the duration of that cell's output state will always be the shortest of the cells in the on output state.
[0130] На этапах от 3-3А-3 до 3-3А-6 значение Con каждого счетчика включения, являющееся положительным, увеличивается. Каждый счетчик включения, значение счетчика которого равно нулю, сохраняется неизменным. Это операция по увеличению абсолютного значения для значения счетчика каждой ячейки, указывающего продолжительность выходного состояния. В отличие от первого варианта осуществления, в третьем варианте осуществления увеличиваются только Con счетчиков включения, тогда как Coff счетчиков выключения остаются неизменными.[0130] In steps 3-3A-3 to 3-3A-6, the positive value Con of each on counter is incremented. Each enable counter whose counter value is zero is kept unchanged. This is an operation to increase the absolute value for the value of the counter of each cell, indicating the duration of the output state. Unlike the first embodiment, in the third embodiment, only the Con of the on counters are incremented, while the Coffs of the off counters remain unchanged.
[0131] <Случай (3)-В (ВКЛ->ВЫКЛ)> На этапе 3-3В-1 из Con счетчиков включения выбирается максимальный. Эта операция выбирает ячейку с наибольшей продолжительностью включенного выходного состояния.[0131] <Case (3)-B (ON->OFF)> In step 3-3B-1, the maximum is selected from Con of the on counters. This operation selects the cell with the longest on output state duration.
[0132] На этапе 3-3В-2 Con счетчика включения выбранной ячейки устанавливается на ноль. Кроме того, Coff счетчика выключения выбранной ячейки в столбце, соответствующем выбранной Con счетчика включения, устанавливается на 1. Эта операция сдвигает уровень выбранной ячейки. Кроме того, при установке Coff счетчика выключения ячейки в 1, продолжительность выходного состояния этой ячейки всегда будет самой короткой из ячеек в выключенном выходном состоянии.[0132] In step 3-3B-2, Con of the selected cell on counter is set to zero. In addition, the Coff of the selected cell's off counter in the column corresponding to the selected on counter's Con is set to 1. This operation shifts the level of the selected cell. In addition, by setting Coff of the cell off counter to 1, the duration of that cell's output state will always be the shortest of the cells in the off output state.
[0133] На этапах от 3-3В-3 до 3-3В-6 значение Coff каждого счетчика выключения, которое является положительным, увеличивается. Каждый счетчик выключения, значение счетчика которого равно нулю, сохраняется неизменным. Это операция по увеличению абсолютного значения для значения счетчика каждой ячейки, указывающего продолжительность выходного состояния. В отличие от первого варианта осуществления, в третьем варианте осуществления увеличиваются только Coff счетчиков выключения, тогда как Con счетчиков включения остаются неизменными.[0133] In steps 3-3B-3 to 3-3B-6, the Coff value of each off counter that is positive is incremented. Each shutdown counter whose counter value is zero is kept unchanged. This is an operation to increase the absolute value for the value of the counter of each cell, indicating the duration of the output state. Unlike the first embodiment, in the third embodiment, only the Coffs of the off counters are incremented, while the Con of the on counters remain unchanged.
[0134] <Случай (3)-С (без сдвига уровня)> В третьем варианте осуществления на этапе (3)-С никакая операция не выполняется. Это служит для предотвращения ненужного увеличения значений счетчика.[0134] <Case (3)-C (no level shift)> In the third embodiment, no operation is performed in step (3)-C. This is to prevent unnecessary increment of counter values.
[0135] Фиг. 13 показывает пример операции (3) вычисления счетчика согласно третьему варианту осуществления. В то время как максимальное значение счетчика равно 7 на фиг. 8 (первый вариант осуществления), максимальное значение счетчика равно 4 на фиг. 13, где относительное соотношение между продолжительностями включенного выходного состояния и продолжительностью выключенного выходного состояния может поддерживаться без ненужного увеличения счетчиков. Подобно случаю на фиг. 8, процессы (3)-В, (3)-А и (3)-В выполняются в три момента времени сдвига уровня, при этом назначение выполняется в отношении ячейки 3, ячейки 4 и ячейки 3, соответственно.[0135] FIG. 13 shows an example of operation (3) of calculating a counter according to the third embodiment. While the maximum counter value is 7 in FIG. 8 (first embodiment), the maximum value of the counter is 4 in FIG. 13, where the relative relationship between output on durations and output off durations can be maintained without unnecessarily incrementing the counters. Like the case in FIG. 8, processes (3)-B, (3)-A, and (3)-B are executed at three level shift times, with assignment being made to
[0136] Первый сдвиг команды уровня L* представляет собой сдвиг ВКЛ->ВЫКЛ, который осуществляется операцией (3)-В. Выбирается ячейка 2, Con[2] счетчика которой имеет максимальное значение 4, так что Con[2] счетчика устанавливается на ноль, а Coff[2] счетчика устанавливается на 2. Кроме того, из Coff счетчиков выключения, значение Coff[4] счетчика, которое является положительным, увеличивается.[0136] The first shift of the L* level command is an ON->OFF shift, which is performed by operation (3)-
[0137] Второй сдвиг команды уровня L* указывает команду ВЫКЛ->ВКЛ, согласно которой выполняется операция (3)-А. Выбирается ячейка 4, Coff счетчика которой имеет максимальное значение 3, так что Coff[4] счетчика устанавливается на ноль, а Con[4] счетчика устанавливается на 2. Кроме того, из Con счетчиков включения, Con[1] и Con[3], которые являются положительными, увеличиваются.[0137] The second shift of the L* level command indicates the OFF->ON command according to which operation (3)-A is performed.
[0138] Последний сдвиг команды уровня L* указывает команду ВКЛ->ВЫКЛ, согласно которой выполняется операция (3)-В. Выбирается ячейка 3, Con[3] счетчика которой имеет максимальное значение 4, так что Con[3] счетчика устанавливается на ноль, a Coff[3] счетчика устанавливается на 2. Кроме того, из Coff счетчиков выключения, значение Coff[2] счетчика, которое является положительным, увеличивается.[0138] The last shift of the L* level command indicates the ON->OFF command according to which operation (3)-B is performed.
[0139] Поскольку увеличение также выполняется при сдвиге уровня, значение счетчика сразу после сдвига уровня начинается с 2.[0139] Since the increase is also performed at the level shift, the counter value immediately after the level shift starts from 2.
[0140] В третьем варианте осуществления модифицируется только операция (3) вычисления счетчика, а (4) осуществляется конфигурацией согласно фиг. 9. С модификациями, описанными выше, управление распределением коммутационной нагрузки может быть реализовано без необходимости учета переполнения. Как и в первом варианте осуществления, детали способа расчета не ограничиваются фиг. 12 и 9.[0140] In the third embodiment, only the counter calculation operation (3) is modified, and (4) is performed by the configuration of FIG. 9. With the modifications described above, switching load sharing control can be implemented without the need to consider overflow. As in the first embodiment, the details of the calculation method are not limited to FIG. 12 and 9.
[0141] Как описано выше, согласно третьему варианту осуществления, коммутационная нагрузка каждой ячейки может быть оптимально распределена посредством управления для предпочтительного сдвига уровня ячейки, имеющей максимальную продолжительность выходного состояния, посредством использования счетчиков, которые регистрируют продолжительности выходного состояния в относительном соотношении. Это также позволяет предотвратить переполнение из-за постоянного увеличения счетчиков.[0141] As described above, according to the third embodiment, the switching load of each cell can be optimally distributed by controlling for the preferential level shift of the cell having the maximum output state duration by using counters that register the output state durations in a relative ratio. It also prevents overflows due to constantly incrementing counters.
[0142] Кроме того, в отличие от патентных документов 1-3, существуют преимущества, заключающиеся в том, что не требуется таблица, возможен более высокий уровень распределения, чем сравнение треугольных волн на основе способа PS, и нет необходимости заранее определять напряжения ячеек для управления распределением коммутационной нагрузки.[0142] In addition, unlike Patent Documents 1-3, there are advantages in that a table is not required, a higher level of distribution is possible than triangular wave comparison based on the PS method, and there is no need to predetermine cell voltages for switching load distribution control.
[0143] <Четвертый вариант осуществления> Третий вариант осуществления использует счетчик включения и счетчик выключения. Количество счетчиков можно уменьшить вдвое, используя отрицательные значения счетчиков, как во втором варианте осуществления.[0143] <Fourth Embodiment> The third embodiment uses an on counter and an off counter. The number of counters can be halved by using negative counter values as in the second embodiment.
[0144] Подобно второму варианту осуществления, каждый счетчик считается указывающим на состояние ВКЛ, когда он положительный, и указывающим на состояние ВЫКЛ, когда он отрицательный. Кроме того, аналогично третьему варианту осуществления исключается ненужное увеличение значений счетчика. Фиг. 14 показывает блок-схему операции вычисления счетчика согласно четвертому варианту осуществления. Подобно фиг. 7, эта блок-схема алгоритма соответствует (3) на фиг. 6, и есть три типа блок-схем, выбранных в зависимости от результата ветвления в (2). Операция вычисления счетчика выполняется в случаях А, В и С следующим образом.[0144] Like the second embodiment, each counter is considered to indicate an ON state when it is positive, and indicate an OFF state when it is negative. In addition, similarly to the third embodiment, an unnecessary increase in counter values is eliminated. Fig. 14 shows a flowchart of the counter calculation operation according to the fourth embodiment. Like FIG. 7, this flowchart corresponds to (3) in FIG. 6, and there are three types of flowcharts selected depending on the branching result in (2). The calculation operation of the counter is performed in cases A, B and C as follows.
[0145] <Случай (3)-А (ВЫКЛ->ВКЛ)> На этапе 4-3А-1 выбирается ячейка, счетчик которой имеет отрицательное значение, абсолютное значение которого является наибольшим, то есть выбирается ячейка, которая имеет минимальное значение счетчика. Эта операция выбирает ячейку с наибольшей продолжительностью выключенного выходного состояния.[0145] <Case (3)-A (OFF->ON)> In step 4-3A-1, a cell whose counter has a negative value whose absolute value is the largest is selected, that is, a cell which has a minimum counter value is selected. This operation selects the cell with the longest off state duration.
[0146] На этапе 4-3А-2 значение счетчика выбранной ячейки устанавливается равным 1.[0146] In step 4-3A-2, the selected cell counter value is set to 1.
[0147] На этапах от 4-3А-3 до 4-3А-6 значение счетчика увеличивается, когда значение счетчика является положительным. Когда значение счетчика меньше или равно нулю, значение счетчика сохраняется неизменным. Это операция увеличения абсолютного значения для значения счетчика каждой ячейки, указывающего продолжительность выходного состояния.[0147] In steps 4-3A-3 to 4-3A-6, the counter value is incremented when the counter value is positive. When the counter value is less than or equal to zero, the counter value is kept unchanged. This is the operation of incrementing the absolute value of the counter value of each cell indicating the duration of the output state.
[0148] Увеличение выражается прибавлением результата сравнения того, является ли значение счетчика положительным. Значение счетчика не является логическим значением, но результат сравнения обычно выводится как логическое значение и соответствующим образом преобразуется в целочисленное значение и т.п. и прибавляется, при этом описание преобразования опущено.[0148] The increase is expressed by adding the result of comparing whether the counter value is positive. The value of the counter is not a boolean value, but the result of the comparison is usually output as a boolean value and converted to an integer value, etc., as appropriate. and is added, with the description of the transformation omitted.
[0149] <Случай (3)-В (ВКЛ ->ВЫКЛ)> На этапе 4-З3-1 выбирается ячейка, счетчик которой имеет положительное значение, абсолютное значение которого является наибольшим, то есть выбирается ячейка, которая имеет максимальное значение счетчика. Эта операция выбирает ячейку с наибольшей продолжительностью включенного выходного состояния.[0149] <Case (3)-B (ON -> OFF)> In step 4-33-1, a cell whose counter has a positive value whose absolute value is the largest is selected, that is, the cell which has the maximum counter value is selected. This operation selects the cell with the longest on output state duration.
[0150] На этапе 4-3В-2 значение счетчика выбранной ячейки устанавливается равным -1.[0150] In step 4-3B-2, the counter value of the selected cell is set to -1.
[0151] На этапе 4-3В-3-4-3В-6 значение счетчика поддерживается неизменным,[0151] In step 4-3B-3-4-3B-6, the counter value is maintained unchanged,
когда значение счетчика положительное, и значение счетчика уменьшается, когда значение счетчика отрицательное. Это операция увеличения абсолютного значения для значения счетчика каждой ячейки, указывающего продолжительность выходного состояния.when the counter value is positive, and the counter value is decremented when the counter value is negative. This is the operation of incrementing the absolute value of the counter value of each cell indicating the duration of the output state.
[0152] <Случай (3)-С (без сдвига уровня)> В четвертом варианте осуществления, на этапе (3)-С, никакая операция не выполняется. Это служит для предотвращения ненужного увеличения значений счетчика.[0152] <Case (3)-C (No Level Shift)> In the fourth embodiment, in step (3)-C, no operation is performed. This is to prevent unnecessary increment of counter values.
[0153] Фиг. 15 показывает пример поведения операции (3) вычисления счетчика согласно четвертому варианту осуществления. Как и в третьем варианте осуществления, счетчик, имеющий максимальное абсолютное значение, имеет значение ±4 на фиг. 15, тогда как максимальное значение счетчика равно 7 на фиг. 8. Без ненужного увеличения значений счетчика можно поддерживать относительную взаимосвязь между продолжительностями включенного выходного состояния и продолжительностью выключенного выходного состояния.[0153] FIG. 15 shows an example of the behavior of operation (3) of count calculation according to the fourth embodiment. As in the third embodiment, the counter having the maximum absolute value is ±4 in FIG. 15, while the maximum counter value is 7 in FIG. 8. Without unnecessarily incrementing counter values, it is possible to maintain a relative relationship between the durations of the on output state and the duration of the off state of the output state.
[0154] Подобно случаю на фиг. 8, в три момента времени сдвига уровня выполняются операции (3)-В, (3)-А и (3)-В, при этом ячейками в качестве целей назначения являются ячейка 3, ячейка 4 и ячейка 2, соответственно.[0154] Similar to the case in FIG. 8, at three level shift times, operations (3)-B, (3)-A, and (3)-B are performed, with cells as
[0155] Первый сдвиг команды уровня L* указывает команду ВКЛ->ВЫКЛ, согласно которой выполняется операция (3)-В. Выбирается ячейка 2 со счетчиком С[2], имеющим максимальное значение 4, и счетчик С[2] устанавливается на -2. Из счетчиков С счетчик С[4], который является отрицательным, уменьшается.[0155] The first shift of the L* level command indicates the ON->OFF command according to which operation (3)-B is performed.
[0156] Второй сдвиг команды уровня L* указывает команду ВЫКЛ->ВКЛ, согласно которой выполняется операция (3)-А. Выбирается ячейка 4 со счетчиком С[4], имеющим минимальное значение -3, и счетчик С[4] устанавливается на 2. Из счетчиков С.счетчики С[1] и С[3], которые являются положительными, увеличиваются.[0156] The second shift of the L* level command indicates the OFF->ON command according to which operation (3)-A is performed.
[0157] Последний сдвиг команды уровня L* указывает команду ВКЛ->ВЫКЛ, согласно которой выполняется операция (3)-В. Выбирается ячейка 3 со счетчиком С[3], имеющим максимальное значение 4, и счетчик С[3] устанавливается на -2. Из счетчиков С, счетчик С [2], который является отрицательным, уменьшается.[0157] The last shift of the L* level command indicates the ON->OFF command according to which operation (3)-B is performed.
[0158] Поскольку увеличение или уменьшение также выполняется при сдвиге уровня, значение счетчика сразу после сдвига уровня начинается с ±2.[0158] Since the increase or decrease is also performed at the level shift, the counter value immediately after the level shift starts from ±2.
[0159] В четвертом варианте осуществления модифицируется только операция (3) вычисления счетчика, и (4) осуществляется конфигурацией согласно фиг. 9 (второй вариант).[0159] In the fourth embodiment, only the counter calculation operation (3) is modified, and (4) is performed by the configuration of FIG. 9 (second option).
[0160] С модификациями, описанными выше, управление распределением коммутационной нагрузки может быть реализовано без необходимости учета переполнения. Как и в первом варианте осуществления, детали способа расчета не ограничиваются фиг. 14 и 9.[0160] With the modifications described above, switching load sharing control can be implemented without the need to consider overflow. As in the first embodiment, the details of the calculation method are not limited to FIG. 14 and 9.
[0161] Как описано выше, согласно четвертому варианту осуществления, можно оптимально распределить коммутационную нагрузку между ячейками посредством управления для предпочтительного сдвига уровня ячейки, имеющей максимальную продолжительность выходного состояния, путем использования счетчиков, которые регистрируют продолжительности выходного состояния посредством положительных и отрицательных значений в относительной взаимосвязи.[0161] As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to optimally distribute the switching load among the cells by controlling to preferentially shift the level of the cell having the maximum output state duration by using counters that register output state durations by positive and negative values in a relative relationship. .
[0162] Кроме того, это может быть реализовано меньшим количеством регистров, чем в первом варианте осуществления и третьем и пятом вариантах осуществления, описанных ниже. Это также позволяет предотвратить переполнение из-за постоянного увеличения счетчиков.[0162] In addition, this can be implemented with fewer registers than in the first embodiment and the third and fifth embodiments described below. It also prevents overflows due to constantly incrementing counters.
[0163] Кроме того, в отличие от патентных документов 1-3, существуют преимущества, заключающиеся в том, что не требуется таблица, возможен более высокий уровень распределения, чем сравнение треугольных волн на основе способа PS, и нет необходимости заранее определять напряжения ячеек для управления распределением коммутационной нагрузки.[0163] In addition, unlike Patent Documents 1-3, there are advantages in that a table is not required, a higher level of distribution is possible than triangular wave comparison based on the PS method, and there is no need to predetermine cell voltages for switching load distribution control.
[0164] <Пятый вариант осуществления> Хотя постоянное увеличение значений счетчика вызывает проблему переполнения в первом и втором вариантах осуществления, значения счетчика увеличиваются только при сдвиге уровня в третьем и четвертом вариантах осуществления, что служит для минимизации абсолютных значений для значений счетчика.[0164] <Fifth Embodiment> Although the constant increase of counter values causes an overflow problem in the first and second embodiments, the counter values increase only at the level shift in the third and fourth embodiments, which serves to minimize the absolute values for the counter values.
[0165] В центре внимания третьего и четвертого вариантов осуществления находится «относительная продолжительность выходного состояния во всех ячейках». То есть, для выполнения управления распределением коммутационной нагрузки достаточно, чтобы продолжительности выходных состояний могли быть ранжированы среди ячеек. В третьем и четвертом вариантах осуществления продолжительности выходных состояний среди ячеек ранжируются в соответствии с относительной взаимосвязью между значениями счетчиков. Ранжирование может быть выполнено другим способом.[0165] The focus of the third and fourth embodiments is "the relative duration of the output state in all cells". That is, to perform the switching load sharing control, it is sufficient that the durations of the output states can be ranked among the cells. In the third and fourth embodiments, the durations of output states among cells are ranked according to the relative relationship between counter values. The ranking can be done in another way.
[0166] В пятом варианте осуществления выполняется распределение коммутационной нагрузки, в котором позиции хранения в массиве рассматриваются как указывающие порядковые ранги.[0166] In the fifth embodiment, switching load balancing is performed in which storage positions in the array are considered as indicating ordinal ranks.
[0167] Далее описывается операция (3) вычисления счетчика согласно пятому варианту осуществления. Существует два типа счетчиков: счетчик включения и счетчик выключения. Каждое значение счетчика указывает номер ячейки, и по мере уменьшения значения индекса столбца, в котором хранится номер ячейки, продолжительность выходного состояния увеличивается по отношению к другим ячейкам. Чтобы представить относительную взаимосвязь продолжительности выходного состояния, значения в массиве меняются местами при сдвиге уровня.[0167] Next, the counter calculation operation (3) according to the fifth embodiment will be described. There are two types of counters: the on counter and the off counter. Each counter value specifies a cell number, and as the index value of the column that stores the cell number decreases, the duration of the output state increases relative to other cells. To represent the relative relationship of output state duration, the values in the array are swapped when the level is shifted.
[0168] Счетчик включения и счетчик выключения каждый должен иметь N столбцов для количества N ступеней ячеек. Однако, поскольку количество действительных столбцов изменяется в зависимости от уровня выхода, ноль сохраняется в недопустимых столбцах. Например, когда уровень выхода равен уровню +2, имеется две ячейки счетчика включения, номера ячеек хранятся в первом и втором столбцах счетчика включения, а ноль хранится в столбцах с третьего по N-й.[0168] The on counter and the off counter each should have N columns for the number of N steps of cells. However, since the number of valid columns varies depending on the output level, zero is stored in invalid columns. For example, when the output level is +2, there are two on counter cells, the cell numbers are stored in the first and second columns of the on counter, and zero is stored in the third to Nth columns.
[0169] Поскольку сохраненные значения представляют собой номера ячеек, а операция увеличения не выполняется, название «счетчик» может быть неуместным. Однако для удобства он называется «счетчиком» ввиду его соответствия вариантам осуществления с первого по четвертый.[0169] Since the stored values are cell numbers and no increment operation is performed, the name "counter" may be inappropriate. However, for convenience, it is referred to as a "counter" due to its correspondence to the first to fourth embodiments.
[0170] Фиг. 16 показывает блок-схему операции вычисления счетчика согласно пятому варианту осуществления. Подобно фиг. 7, эта блок-схема алгоритма соответствует (3) на фиг. 6, в которой есть три типа блок-схем, выбранных в зависимости от результата ветвления в (2). Операция счетчика выполняется для случаев А, В и С следующим образом.[0170] FIG. 16 shows a flowchart of the counter calculation operation according to the fifth embodiment. Like FIG. 7, this flowchart corresponds to (3) in FIG. 6, in which there are three types of flowcharts selected depending on the branching result in (2). The counter operation is performed for cases A, B and C as follows.
[0171] <Случай (3)-А (ВЫКЛ->ВКЛ)> На этапе 5-3А-1 значение в первом столбце счетчика выключения временно сохраняется как G. Это означает, что выбрана ячейка с наибольшей продолжительностью выключения.[0171] <Case (3)-A (OFF->ON)> In step 5-3A-1, the value in the first column of the off counter is temporarily stored as G. This means that the cell with the longest off duration is selected.
[0172] На этапе 5-3А-2 индекс i устанавливается как i=1. На этапе 5-3А-3 определяется, равен ли индекс i=1. Когда i=1, процесс переходит к этапу 5-3А-5, в противном случае процесс переходит к 5-3А-4.[0172] In step 5-3A-2, index i is set to i=1. In step 5-3A-3, it is determined whether the index i=1. When i=1, the process proceeds to step 5-3A-5, otherwise the process proceeds to 5-3A-4.
[0173] На этапе 5-3А-5 определяется, равно ли Con[i]=0 счетчика включения. Когда Con[i]=0, процесс переходит к этапу 5-3А-6, а в противном случае процесс переходит к 5-3А-7.[0173] In step 5-3A-5, it is determined whether Con[i]=0 of the on counter. When Con[i]=0, the process proceeds to step 5-3A-6, otherwise the process proceeds to 5-3A-7.
[0174] На этапе 5-3А-4 определяется, действительно ли Con[i]=0 и Con[i-l]>0. Когда оба условия удовлетворены, процесс переходит к этапу 5-3А-6, а когда хотя бы один из них не удовлетворен, процесс переходит к 5-3А-7. На этапе 5-3А-6 G назначается для Con[i] счетчика включения.[0174] In step 5-3A-4, it is determined whether Con[i]=0 and Con[i-l]>0. When both conditions are satisfied, the process proceeds to step 5-3A-6, and when at least one of them is not satisfied, the process proceeds to 5-3A-7. In step 5-3A-6, G is assigned to Con[i] of the on counter.
[0175] То есть, на этапах с 5-3А-3 по 5-3А-6 подставляется G в замыкающее положение в счетчике включения. «Замыкающее положение» соответствует индексу, который на единицу больше, чем максимальный индекс с ненулевым значением. Когда все столбцы имеют нулевое значение, G подставляется в первый столбец. Эта операция вызывает сдвиг уровня с выбранной ячейкой, имеющей самую короткую продолжительность включения.[0175] That is, in steps 5-3A-3 to 5-3A-6, G is substituted in the closing position in the on counter. "Closing position" corresponds to an index that is one greater than the maximum index with a non-zero value. When all columns are null, G is substituted in the first column. This operation causes a level shift with the selected cell having the shortest on duration.
[0176] На этапе 5-3А-7 определяется, равно ли i=N. Когда i=Ν, процесс переходит к этапу 5-3А-9, а в противном случае процесс переходит к этапу 5-3А-8. На этапе 5-3А-9 Coff[i] устанавливается как Coff[i]=0, а на этапе 5-ЗА-8 Coff[i] устанавливается как Cofffi]=Coff[i+1]. Это операция по сдвигу значений счетчика на один столбец для заполнения в ответ на событие включения ячейки с наибольшей продолжительностью выключения. То есть, на этапах от 5-3А-7 до 5-3А-9 каждый счетчик выключения во втором и последующих столбцах сдвигается к индексу на единицу меньше. Значение нуля подставляется в N-й столбец.[0176] In step 5-3A-7, it is determined whether i=N. When i=N, the process proceeds to step 5-3A-9, otherwise the process proceeds to step 5-3A-8. In step 5-3A-9, Coff[i] is set to Coff[i]=0, and in step 5-3A-8, Coff[i] is set to Cofffi]=Coff[i+1]. This is an operation to shift the counter values by one column to fill in response to the on event of the cell with the longest off duration. That is, in steps 5-3A-7 to 5-3A-9, each turn-off counter in the second and subsequent columns is shifted to an index one less. The value of zero is substituted in the Nth column.
[0177] На этапе 5-3А-10 индекс i устанавливается как i=i+1. На этапе 5-3А-11 определяется, меньше ли индекс i или равен N. Когда индекс i меньше или равен N, процесс возвращается к 5-3А-3, а когда индекс i больше N, операция (3)-А завершается.[0177] In step 5-3A-10, index i is set to i=i+1. In step 5-3A-11, it is determined whether index i is less than or equal to N. When index i is less than or equal to N, the process returns to 5-3A-3, and when index i is greater than N, operation (3)-A ends.
[0178] <Случай (3)-В (ВКЛ->ВЫКЛ)> На этапе 5-3В-1 значение в первом столбце счетчика включения временно сохраняется как G. Это означает, что выбрана ячейка с самой большой продолжительностью включения.[0178] <Case (3)-B (ON->OFF)> In step 5-3B-1, the value in the first column of the on counter is temporarily stored as G. This means that the cell with the longest on duration is selected.
[0179] То есть, на этапах с 5-3В-3 по 5-3В-6 G подставляется в замыкающее положение в счетчике выключения. Эта операция вызывает сдвиг уровня с выбранной ячейкой, имеющей самую короткую продолжительность выключения.[0179] That is, in steps 5-3B-3 to 5-3B-6, G is substituted in the closing position in the off counter. This operation causes a level shift with the selected cell having the shortest off duration.
[0180] На этапах с 5-3В-7 по 5-3В-9 каждый счетчик включения во втором и последующих столбцах сдвигается к индексу на единицу меньше. Значение нуля подставляется в N-й столбец. Это операция по сдвигу значений счетчика на один столбец для заполнения в ответ на событие выключения ячейки с наибольшей продолжительностью включения.[0180] In steps 5-3B-7 through 5-3B-9, each turn-on counter in the second and subsequent columns is shifted to an index one less. The value of zero is substituted in the Nth column. This is an operation to shift the counter values by one column to fill in response to the off event of the cell with the longest on time.
[0181] <Случай (3)-С (без сдвига уровня)> В пятом варианте осуществления на этапе (3)-С никакая операция не выполняется. В конфигурации пятого варианта осуществления достаточно поддерживать ранжирование во время сдвига уровня, так что никаких операций не требуется в то время, когда нет сдвига уровня.[0181] <Case (3)-C (no level shift)> In the fifth embodiment, no operation is performed in step (3)-C. In the configuration of the fifth embodiment, it is sufficient to maintain ranging at the time of layer shift, so that no operation is required at the time when there is no layer shift.
[0182] Фиг. 17 показывает пример операции (3) вычисления счетчика согласно пятому варианту осуществления. Варианты осуществления с первого по четвертый показаны в формате временной диаграммы для представления увеличения значений счетчика, но для ясности поведение пятого варианта осуществления показано в виде массива, поскольку пятый вариант осуществления не имеет операции увеличения. Фиг. 17 также показывает поведение при сдвиге уровня.[0182] FIG. 17 shows an example of operation (3) of count calculation according to the fifth embodiment. The first through fourth embodiments are shown in a timing diagram format to represent incrementing counter values, but for clarity, the behavior of the fifth embodiment is shown as an array because the fifth embodiment does not have an increment operation. Fig. 17 also shows the level shift behavior.
[0183] Аналогично случаю на фиг. 8, в три момента времени сдвига уровня[0183] Similar to the case in FIG. 8, three times the level shift
выполняются операции (3)-В, (3)-А и (3)-В, при этом ячейка 3, ячейка 2 и ячейка 4 сдвигаются по уровню соответственно.operations (3)-B, (3)-A and (3)-B are performed, while
[0184] Первый сдвиг команды уровня L* представляет собой сдвиг +3->+2 (ВКЛ->ВЫКЛ), который осуществляется операцией (3)-В. Выбирается ячейка 3 в первом столбце Con счетчика включения и перемещается в замыкающее положение в Coff счетчика выключения. Кроме того, второй и последующие столбцы Con счетчика включения сдвигаются на один столбец для заполнения.[0184] The first shift of the L* level command is +3->+2 (ON->OFF) shift, which is performed by operation (3)-
[0185] Второй сдвиг команды уровня L* представляет собой сдвиг +2->+3[0185] The second shift of the L* level command is +2->+3 shift
(ВЫКЛ->ВКЛ), который осуществляется операцией (3)-А. Выбирается ячейка 2 в первом столбце Coff счетчика выключения и перемещается в замыкающее положение счетчика в Con счетчика включения. Кроме того, второй и последующие столбцы Coff счетчика выключения сдвигаются на один столбец для заполнения.(OFF->ON), which is carried out by operation (3)-
[0186] Третий сдвиг команды уровня L* представляет собой сдвиг +3->+2 (ВКЛ->ВЫКЛ), который осуществляется операцией (3)-В. То есть, выбирается ячейка 4 в первом столбце Con счетчика включения и перемещается в замыкающее положение в Coff счетчика выключения. Кроме того, второй и последующие столбцы Con счетчика включения сдвигаются на один столбец для заполнения.[0186] The third shift of the L* level command is +3->+2 (ON->OFF) shift, which is performed by operation (3)-B. That is,
[0187] Следует отметить, что сохраняется взаимосвязь, при которой при уменьшении индекса в массиве продолжительность выходного состояния увеличивается, а при увеличении индекса продолжительность выходного состояния уменьшается.[0187] It should be noted that the relationship remains that when the index in the array decreases, the duration of the exit state increases, and when the index increases, the duration of the exit state decreases.
[0188] Далее описывается операция (4) генерирования управляющего сигнала согласно пятому варианту осуществления. В пятом варианте значение значений счетчика отличается от значений в первом-четвертом вариантах осуществления, что требует модификации механизма операции генерирования управляющего сигнала.[0188] Next, operation (4) of generating a control signal according to the fifth embodiment will be described. In the fifth embodiment, the value of the counter values is different from the values in the first to fourth embodiments, which requires modification of the control signal generating operation mechanism.
[0189] Фиг. 18 представляет блок-схему операции (4) генерирования управляющего сигнала согласно пятому варианту осуществления. Эта блок-схема алгоритма соответствует (4) на фиг. 6. Определение символов такое же, как на фиг. 9.[0189] FIG. 18 is a flowchart of operation (4) of generating a control signal according to the fifth embodiment. This flow chart corresponds to (4) in FIG. 6. Symbol definition is the same as in FIG. 9.
[0190] Во-первых, то, что изменено по сравнению с фиг. 9, представляет собой способ назначения уровней ячеек, тогда как не требуется модифицировать операцию, связанную с назначением управляющего сигнала и выходным уровнем Lout, после того, как уровни ячеек назначены. То есть, этапы от 5-4-1 до 5-4-2 и от 5-4-5 до 5-4-14 основаны на той же концепции, что и от 1-4-1-1 до 1-4-2 и 1-4-. с 5 по 1-4-14, и их описание опущено.[0190] First, what is changed from FIG. 9 is a method for assigning cell levels, while it is not necessary to modify the operation associated with assigning the control signal and the output level Lout after the cell levels have been assigned. That is, steps 5-4-1 to 5-4-2 and 5-4-5 to 5-4-14 are based on the same concept as 1-4-1-1 to 1-4- 2 and 1-4-. 5 to 1-4-14, and their description is omitted.
[0191] На этапе 5-4-3 происходит разветвление в зависимости от того, включена ли ячейка i. Это можно реализовать, проверив, существует ли значение i в счетчике включения. Когда i существует, ячейка i включена. То есть, генерируется управляющий сигнал для включения ячеек, расположенных в счетчике включения, и генерируется управляющий сигнал для выключения ячеек, не расположенных в счетчике включения.[0191] In step 5-4-3, branching occurs depending on whether cell i is included. This can be done by checking if the value i exists in the enable counter. When i exists, cell i is enabled. That is, a control signal is generated to turn on cells located in the on counter, and a control signal is generated to turn off cells not located in the on counter.
[0192] Этап 5-4-4 представляет собой точку ветвления для инверсии K, которая обозначает режим нулевого уровня, где должен быть найден случай, когда ячейка i переключается из выключенного состояния во включенное. Соответственно, происходит разветвление в зависимости от того, существует ли значение i в предыдущем значении Conz счетчика включения.[0192] Step 5-4-4 is a branch point for inversion K, which denotes the zero level mode, where the case where cell i switches from off to on is to be found. Accordingly, branching occurs depending on whether the value i exists in the previous value Conz of the on counter.
[0193] С модификациями, описанными выше, управляющие сигналы могут быть назначены в соответствии с настройкой счетчиков также в пятом варианте осуществления.[0193] With the modifications described above, the control signals can be assigned according to the setting of the counters also in the fifth embodiment.
[0194] Между тем, в пятом варианте осуществления максимальное значение счетчика равно количеству ступеней ячеек N, и нет возможности того, что каждый счетчик станет излишне большим, как в первом варианте осуществления. Поэтому, используя фиг. 16 и 18 пятого варианта осуществления в конфигурации согласно фиг. 6, управление распределением коммутационной нагрузки может быть выполнено для решения проблемы переполнения в первом варианте осуществления.[0194] Meanwhile, in the fifth embodiment, the maximum value of the counter is equal to the number of cell stages N, and there is no possibility that each counter becomes unnecessarily large as in the first embodiment. Therefore, using Fig. 16 and 18 of the fifth embodiment in the configuration of FIG. 6, switching load sharing control can be performed to solve the overflow problem in the first embodiment.
[0195] Кроме того, как и в предыдущих вариантах осуществления, детали способа расчета не ограничиваются фиг. 16 и 18.[0195] In addition, as in the previous embodiments, the details of the calculation method are not limited to FIG. 16 and 18.
[0196] Как описано выше, согласно пятому варианту осуществления, коммутационная нагрузка каждой ячейки может быть оптимально распределена посредством управления для предпочтительного сдвига уровня ячейки, имеющей максимальную продолжительность выходного состояния, посредством использования массива, который включает в себя позиции хранения, указывающие продолжительность выходного состояния. Кроме того, можно предотвратить переполнение из-за постоянного увеличения счетчиков.[0196] As described above, according to the fifth embodiment, the switching load of each cell can be optimally allocated by controlling to preferentially shift the level of the cell having the maximum output state duration by using an array that includes storage positions indicating the output state duration. In addition, you can prevent overflow due to constantly incrementing counters.
[0197] Кроме того, в отличие от патентных документов 1-3, существуют преимущества, заключающиеся в том, что не требуется таблица, возможен более высокий уровень распределения, чем сравнение треугольных волн на основе способа PS, и нет необходимости заранее определять напряжения ячеек для управления распределением коммуникационной нагрузки.[0197] In addition, unlike Patent Documents 1-3, there are advantages in that no table is required, a higher level of distribution is possible than triangular wave comparison based on the PS method, and there is no need to predetermine cell voltages for managing the distribution of communication load.
[0198] <Шестой вариант осуществления> Во втором и четвертом вариантах осуществления посредством использования отрицательных значений счетчика, количество счетчиков может быть уменьшено по сравнению с первым и третьим вариантами осуществления. Количество счетчиков также может быть уменьшено в пятом варианте осуществления за счет использования отрицательных значений счетчиков. Однако варианты осуществления, обрабатывающие отрицательные значения счетчика, опущены, поскольку работа может быть дополнительно упрощена при уменьшении количества счетчиков другим способом.[0198] <Sixth Embodiment> In the second and fourth embodiments, by using negative counter values, the number of counters can be reduced compared to the first and third embodiments. The number of counters can also be reduced in the fifth embodiment by using negative counter values. However, embodiments handling negative counter values are omitted because operation can be further simplified by reducing the number of counters in another way.
[0199] В шестом варианте осуществления количество счетчиков уменьшено, а работа упрощена по сравнению с пятым вариантом осуществления посредством изменения опорного положения счетчика на основании информации об уровне выхода.[0199] In the sixth embodiment, the number of counters is reduced and operation is simplified compared to the fifth embodiment by changing the reference position of the counter based on output level information.
[0200] Нижеследующее описывает операцию (3) вычисления счетчика согласно шестому варианту осуществления. Счетчик настроен так, чтобы иметь N столбцов, соответствующих количеству N ступеней ячеек, при этом каждое значение счетчика указывает номер ячейки. Считается, что ячейки в столбцах выходного уровня Lout из крайнего правого столбца являются ячейками во включенном состоянии, а остальные ячейки являются ячейками, которые находятся в выключенном состоянии. В каждой из областей ВКЛ и ВЫКЛ левая из двух произвольных ячеек имеет большую продолжительность выходного состояния, чем правая из двух произвольных ячеек.[0200] The following describes the counter calculation operation (3) according to the sixth embodiment. The counter is configured to have N columns corresponding to the number of N steps of cells, with each counter value indicating a cell number. The cells in the output level Lout columns from the rightmost column are considered to be cells in the on state, and the remaining cells are cells that are in the off state. In each of the ON and OFF regions, the left of the two arbitrary cells has a longer output state duration than the right of the two arbitrary cells.
[0201] Фиг. 19 резюмирует концепцию счетчика. Когда L=+3, ячейка 2 сохраняется в области выключенного состояния, а ячейка 3, ячейка 4 и ячейка 1 сохраняются в области включенного состояния. Когда L=+2, ячейки 2 и 3 сохраняются в области выключенного состояния, а ячейки 4 и 1 сохраняются в области включенного состояния. Даже при одинаковых значениях счетчика он меняется в зависимости от выходного уровня Lout, независимо от того, включена или выключена ячейка 3.[0201] FIG. 19 summarizes the concept of the counter. When L=+3,
[0202] Фиг. 20 показывает блок-схему операции вычисления счетчика согласно шестому варианту осуществления. Подобно фиг. 7, эта блок-схема алгоритма соответствует (3) на фиг. 6, где есть три типа блок-схем, выбираемых в зависимости от результата ветвления в (2). Операция счетчика выполняется для случаев А, В и С следующим образом.[0202] FIG. 20 shows a flowchart of a counter calculation operation according to the sixth embodiment. Like FIG. 7, this flowchart corresponds to (3) in FIG. 6, where there are three types of flowcharts selected depending on the result of branching in (2). The counter operation is performed for cases A, B and C as follows.
[0203] <Случай (3)-А (ВЫКЛ->ВКЛ)> На этапе 6-3А-1 значение в первом столбце счетчика временно сохраняется как G. Это означает, что была выбрана ячейка с наибольшей продолжительностью выключения.[0203] <Case (3)-A (OFF->ON)> In step 6-3A-1, the value in the first column of the counter is temporarily stored as G. This means that the cell with the longest off duration has been selected.
[0204] На этапе 6-3А-2 i устанавливается равным i=1. На этапе 6-3А-3 определяется, равно ли i=N. Когда i=Ν, процесс переходит к этапу 6-3А-5, в противном случае процесс переходит к этапу 6-3А-4.[0204] In step 6-3A-2, i is set to i=1. In step 6-3A-3, it is determined whether i=N. When i=N, the process goes to step 6-3A-5, otherwise the process goes to step 6-3A-4.
[0205] На этапе 6-3А-5 назначается G последнему столбцу (N-му столбцу) C[N] счетчика. При этом уровень сдвинут для выбранной ячейки, имеющей самую короткую продолжительность включения.[0205] In step 6-3A-5, G is assigned to the last column (Nth column) C[N] of the counter. In this case, the level is shifted for the selected cell that has the shortest on duration.
[0206] На этапе 6-3А-4 C[i] устанавливается как C[i]=C[i+1], и каждый из счетчиков во втором и последующих столбцах перемещается к следующему меньшему индексу. Это операция по перемещению значения счетчика с наибольшей продолжительностью выключения (в первом столбце) в область включенного состояния и, соответственно, сдвигу значений счетчика на один столбец для заполнения.[0206] In step 6-3A-4, C[i] is set to C[i]=C[i+1], and each of the counters in the second and subsequent columns moves to the next lower index. This is an operation to move the value of the counter with the longest off duration (in the first column) to the on state and accordingly shift the counter values by one column to fill.
[0207] На этапе 6-3А-6 индекс i увеличивается. На этапе 6-3А-7 определяется, меньше ли индекс i или равен N. Когда индекс i меньше или равен N, процесс возвращается к этапу 6-3А-3, а когда i больше N, операция (3)-А завершается.[0207] In step 6-3A-6, index i is incremented. In step 6-3A-7, it is determined whether index i is less than or equal to N. When index i is less than or equal to N, the process returns to step 6-3A-3, and when i is greater than N, operation (3)-A ends.
[0208] <Случай (3)-В (ВКЛ->ВЫКЛ)> В шестом варианте осуществления на этапе (3)-В не выполняется никакая операция. Операция (3)-В вычисления счетчика не требуется, потому что, когда выходной уровень Lout обновляется операцией (4) генерирования управляющего сигнала, область выключенного состояния расширяется, и ячейка С максимальной продолжительностью выходного состояния в области включенного состояния автоматически сдвигается в состояние выключения.[0208] <Case (3)-B (ON->OFF)> In the sixth embodiment, no operation is performed in step (3)-B. The counter calculation operation (3)-B is not required because when the output level Lout is updated by the control signal generation operation (4), the off state area is expanded, and the cell With maximum output state duration in the on state area is automatically shifted to the off state.
[0209] <Случай (3)-С (без сдвига уровня)> В шестом варианте осуществления на этапе (3)-С никакая операция не выполняется. Шестой вариант основан на конфигурации пятого варианта, и в конфигурации шестого варианта достаточно поддерживать ранжирование в момент сдвига уровня, и не требуется выполнять операцию в момент отсутствия сдвига уровня.[0209] <Case (3)-C (no level shift)> In the sixth embodiment, no operation is performed in step (3)-C. The sixth option is based on the configuration of the fifth option, and in the configuration of the sixth option, it is sufficient to maintain the ranking at the time of the level shift, and it is not necessary to perform the operation at the time of no level shift.
[0210] Фиг. 21 показывает пример поведения операции (3) вычисления счетчика согласно шестому варианту осуществления. Это показано в виде массива, как в пятом варианте осуществления. Фиг. 21 показывает поведение при работе, когда уровень сдвигается. Подобно случаю на фиг. 8, в три момента времени сдвига уровня выполняются операции (3)-В, (3)-А и (3)-В, при этом ячейка 3, ячейка 2 и ячейка 4 сдвигаются по уровню, соответственно. Выходной уровень Lout заставляют следовать команде уровня L* с помощью операции (4) генерирования управляющего сигнала.[0210] FIG. 21 shows a behavior example of operation (3) of count calculation according to the sixth embodiment. This is shown as an array, as in the fifth embodiment. Fig. 21 shows the operation behavior when the level shifts. Like the case in FIG. 8, at three level-shift times, operations (3)-B, (3)-A, and (3)-B are performed, with
[0211] Первый сдвиг команды уровня L* представляет собой сдвиг +3->+2 (ВКЛ->ВЫКЛ), который осуществляется операцией (3)-В. При выполнении операции (3)-Б массив счетчиков не меняется. Однако граница между областью включенного состояния и областью выключенного состояния сдвигается, так что ячейка 3 принадлежит области выключенного состояния.[0211] The first shift of the L* level command is +3->+2 (ON->OFF) shift, which is performed by operation (3)-B. When performing operation (3)-B, the array of counters does not change. However, the boundary between the on state region and the off state region is shifted so that
[0211] Первый сдвиг команды уровня L* представляет собой сдвиг +3->+2 (ВКЛ->ВЫКЛ), который осуществляется операцией (3)-В. При операции (3)-Б массив счетчиков не меняется. Однако граница между областью включенного состояния и областью выключенного состояния сдвигается, так что ячейка 3 принадлежит области выключенного состояния.[0211] The first shift of the L* level command is +3->+2 (ON->OFF) shift, which is performed by operation (3)-B. During operation (3)-B, the array of counters does not change. However, the boundary between the on state region and the off state region is shifted so that
[0212] Второй сдвиг команды уровня L* представляет собой сдвиг +2->+3 (ВЫКЛ ->ВКЛ), который осуществляется операцией (3)-А. Ячейка 2, имеющая максимальную продолжительность выключенного выходного состояния, перемещается в замыкающее положение. Кроме того, граница между областью включенного состояния и областью выключенного состояния сдвигается.[0212] The second shift of the L* level command is +2->+3 (OFF ->ON) shift, which is performed by operation (3)-
[0213] Последний сдвиг команды уровня L* представляет собой сдвиг +3->+2 (ВКЛ->ВЫКЛ), который осуществляется операцией (3)-В. При операции (3)-Б массив счетчиков не меняется. Однако граница между областью включенного состояния и областью выключенного состояния сдвигается, так что ячейка 4 принадлежит области выключенного состояния.[0213] The last shift of the L* level command is +3->+2 (ON->OFF) shift, which is performed by operation (3)-B. During operation (3)-B, the array of counters does not change. However, the boundary between the on state region and the off state region is shifted so that
[0214] В каждой из областей включения и выключения массива постоянно поддерживается взаимосвязь, и при уменьшении индекса продолжительность выходного состояния увеличивается, а при увеличении индекса продолжительность выходного состояния уменьшается. Кроме того, за исключением ячейки, имеющей наибольшую продолжительность выходного состояния, ни одна ячейка не смещается по уровню в результате изменений области включенного состояния и области выключенного состояния.[0214] In each of the on and off areas of the array, the relationship is constantly maintained, and as the index decreases, the duration of the output state increases, and as the index increases, the duration of the output state decreases. In addition, except for the cell having the longest output state duration, no cell is shifted in level as a result of changes in the on state region and the off state region.
[0215] Далее ниже описывается операция (4) генерирования управляющего сигнала согласно шестому варианту осуществления. Подобно пятому варианту осуществления, номера ячеек сохраняются в счетчике, но введение областей включения и выключения требует модификаций операции (4) генерирования управляющего сигнала.[0215] Next, the control signal generating operation (4) according to the sixth embodiment will be described below. Like the fifth embodiment, the cell numbers are stored in the counter, but the introduction of on and off regions requires modifications to the operation (4) of generating the control signal.
[0216] Фиг. 22 показывает блок-схему операции генерирования управляющего сигнала согласно шестому и седьмому вариантам осуществления. Эта блок-схема алгоритма соответствует (4) на фиг. 6. Определение символов такое же, как на фиг. 9. Однако, в отличие от вариантов осуществления с первого по четвертый, показанных на фиг. 9, Con счетчика включения не существует в шестом и седьмом вариантах осуществления, а вместо него имеется счетчик С. Кроме того, в качестве новых символов используются счетчик Ccmp коррекции и предыдущее значение Ccmpz счетчика коррекции.[0216] FIG. 22 shows a flowchart of a control signal generation operation according to the sixth and seventh embodiments. This flow chart corresponds to (4) in FIG. 6. Symbol definition is the same as in FIG. 9. However, unlike the first through fourth embodiments shown in FIG. 9, the on counter Con does not exist in the sixth and seventh embodiments, but instead, there is a counter C. In addition, the correction counter Ccmp and the previous value Ccmpz of the correction counter are used as new symbols.
[0217] Этапы 6-4-1, 6-4-4 и от 6-4-7 до 6-4-16 основаны на той же концепции, что и 5-4-1, 5-4-2 и от 5-4-5 по 5-14 пятого варианта осуществления, и их описание опущено.[0217] Steps 6-4-1, 6-4-4 and 6-4-7 to 6-4-16 are based on the same concept as 5-4-1, 5-4-2 and from 5 -4-5 to 5-14 of the fifth embodiment, and their description is omitted.
[0218] Этапы 6-4-2 и 6-4-3 являются операциями для генерирования значения, эквивалентного счетчику включения пятого варианта осуществления. Временный счетчик Ccmp коррекции создается отдельно от значений счетчика, подлежащих хранению, и содержимое счетчика С временно копируется в счетчик Ccmp коррекции. Затем столбцы, соответствующие области выключенного состояния (столбцы с 1-го по (Lout-N)-й), устанавливаются равными нулю. Посредством этой операции в счетчике Ccmp коррекции остается только номер каждой ячейки, подлежащей включению, и может быть назначен выходной уровень ячейки.[0218] Steps 6-4-2 and 6-4-3 are operations for generating a value equivalent to the on counter of the fifth embodiment. A temporary correction counter Ccmp is created separately from the counter values to be stored, and the contents of counter C are temporarily copied to the correction counter Ccmp. Then, the columns corresponding to the off state area (
[0219] На этапе 6-4-2 выполняется назначение массива, которое не является назначением начального адреса массива, как в описаниях языка С (Си), а осуществляется посредством соответствующего копирования содержимого массива.[0219] In step 6-4-2, the assignment of the array is performed, which is not an assignment of the starting address of the array, as in the C (C) language descriptions, but is carried out by appropriately copying the contents of the array.
[0220] Этапы 6-4-5 и 6-4-6 являются операциями для назначения уровня ячейки и осуществляются таким же образом, как 5-4-3, 5-4-4, потому что при операциях 6-4-2 и 6-4-3 счетчик Ccmp коррекции соответствует счетчику включения согласно пятому варианту осуществления. То есть, когда значение i существует в счетчике, ячейка i включена. Таким образом, управляющий сигнал каждой ячейки, расположенной в области включенного состояния, может быть включен, а управляющий сигнал каждой ячейки, не расположенной в области включенного состояния, может быть выключен.[0220] Steps 6-4-5 and 6-4-6 are operations for assigning a cell level, and are performed in the same manner as 5-4-3, 5-4-4, because in operations 6-4-2 and 6-4-3, the correction counter Ccmp corresponds to the on counter according to the fifth embodiment. That is, when the value of i exists in the counter, cell i is enabled. Thus, the control signal of each cell located in the on state region can be turned on, and the control signal of each cell not located in the on state region can be turned off.
[0221] С модификациями, описанными выше, управляющие сигналы могут быть назначены в соответствии с настройкой счетчиков также в шестом варианте осуществления.[0221] With the modifications described above, the control signals can be assigned according to the setting of the counters also in the sixth embodiment.
[0222] Счетчик может быть сконфигурирован так, чтобы иметь область включенного состояния с левой стороны и область выключенного состояния с правой стороны, или может быть сконфигурирован так, что левый из двух произвольных номеров ячеек имеет более короткую продолжительность выходного состояния, чем правый из двух произвольных номеров ячеек. Эта установка произвольна, но, например, в конфигурации, в которой область включенного состояния предусмотрена с левой стороны, а область выключенного состояния предусмотрена с правой стороны, операция (3)-А исключается, а при (3)-В значение в первом столбце подставляется в последний столбец. Следует отметить, что конфигурация операции вычисления счетчика должна быть изменена таким образом.[0222] The counter may be configured to have an on state region on the left side and an off state region on the right side, or may be configured such that the left of two arbitrary cell numbers has a shorter output state duration than the right of two arbitrary cell numbers. This setting is optional, but, for example, in a configuration in which the on state area is provided on the left side and the off state area is provided on the right side, operation (3)-A is omitted, and when (3)-B, the value in the first column is substituted to the last column. It should be noted that the configuration of the counter calculation operation must be changed in this way.
[0223] Кроме того, в зависимости от комбинации способа установки области включенного состояния и области выключенного состояния и способа обработки величины продолжительности выходного состояния, область включенного состояния и область выключенного состояния могут быть прерывистыми относительно друг друга, вместо непрерывной области массива, так что может потребоваться дополнительная операция.[0223] In addition, depending on the combination of the method of setting the on state area and the off state region and the method of processing the output state duration amount, the on state region and the off state region may be discontinuous with respect to each other, instead of a continuous array region, so that it may be necessary to additional operation.
[0224] Пятый вариант осуществления использует 2N счетчиков, но достаточно, чтобы шестой вариант осуществления использовал N счетчиков. По сравнению с пятым вариантом осуществления операция (3)-В опущена, и, как видно из сравнения (3)-А на фиг. 16 и (3)-А на фиг. 20 количество операций также уменьшено в (3)-А.[0224] The fifth embodiment uses 2N counters, but it is sufficient that the sixth embodiment uses N counters. Compared with the fifth embodiment, operation (3)-B is omitted, and as can be seen from comparison (3)-A in FIG. 16 and (3)-A in FIG. 20 the number of operations is also reduced in (3)-A.
[0225] Таким образом, используя фиг. 20 и 22 шестого варианта осуществления в конфигурации согласно фиг. 6, можно реализовать управление распределением коммутационной нагрузки, в котором количество счетчиков уменьшено вдвое по сравнению с пятым вариантом осуществления, а операция вычисления упрощена. Как и в предыдущих вариантах осуществления, детали способа расчета не ограничиваются фиг. 20 и 22.[0225] Thus, using FIG. 20 and 22 of the sixth embodiment in the configuration of FIG. 6, it is possible to realize the switching load sharing control in which the number of counters is halved compared with the fifth embodiment and the calculation operation is simplified. As in the previous embodiments, the details of the calculation method are not limited to FIG. 20 and 22.
[0226] Как описано выше, согласно шестому варианту осуществления, коммутационная нагрузка каждой ячейки может быть оптимально распределена посредством управления для предпочтительного сдвига уровня ячейки, имеющей максимальную продолжительность выходного состояния, посредством использования массива, который включает в себя позиции хранения, указывающие продолжительность выходного состояния.[0226] As described above, according to the sixth embodiment, the switching load of each cell can be optimally allocated by controlling to preferentially shift the level of the cell having the maximum output state duration by using an array that includes storage positions indicating the output state duration.
[0227] Кроме того, можно предотвратить переполнение из-за постоянного увеличения счетчиков. Кроме того, его можно реализовать с меньшим количеством регистров, чем в первом, третьем и пятом вариантах осуществления. Кроме того, процесс может быть упрощен по сравнению с первым-пятым вариантами осуществления.[0227] In addition, overflow due to constantly incrementing counters can be prevented. In addition, it can be implemented with fewer registers than the first, third, and fifth embodiments. In addition, the process can be simplified compared to the first to fifth embodiments.
[0228] Кроме того, в отличие от патентных документов 1-3, существуют преимущества, заключающиеся в том, что не требуется таблица, возможен более высокий уровень распределения, чем сравнение треугольных волн на основе способа PS, и нет необходимости заранее определять напряжения ячеек для управления распределением коммутационной нагрузки.[0228] In addition, unlike Patent Documents 1-3, there are advantages in that a table is not required, a higher level of distribution is possible than triangular wave comparison based on the PS method, and there is no need to predetermine cell voltages for switching load distribution control.
[0229] <Седьмой вариант осуществления> В вариантах осуществления с первого по шестой блок-схема алгоритма разработана таким образом, чтобы постоянно выбирать ячейку, имеющую наибольшую продолжительность выходного состояния, с более высоким приоритетом и сдвигать уровень выбранной ячейки. Однако может возникнуть проблема, когда количество операций переключения очень мало для одного цикла выходного напряжения (один цикл основной волны), и переключение выполняется синхронно с выходным напряжением.[0229] <Seventh Embodiment> In the first to sixth embodiments, the flowchart is designed to continuously select the cell having the longest output state duration with higher priority and shift the level of the selected cell. However, a problem may occur when the number of switching operations is very small for one cycle of the output voltage (one cycle of the main wave), and the switching is performed in synchronism with the output voltage.
[0230] Фиг. 23 показывает пример переключения, вызывающего проблему. Фиг. 23 показывает пример четырех ступеней ячеек, в которых фазное напряжение сдвигается по уровню четыре раза за четверть периода, а синхронный выход выполнен с синусоидальной симметрией. В этой ситуации ячейки переключаются в порядке увеличения продолжительности выходного состояния, при этом из сравнения напряжений ячеек видно, что каждая ячейка отвечает за одну и ту же часть каждой основной волны в двух циклах. Если форма сигнала продолжается устойчиво, напряжение каждой ячейки должно отвечать за одну и ту же часть в каждом цикле. То есть, время вывода каждой ячейки фиксируется в каждом цикле.[0230] FIG. 23 shows an example of a switch causing a problem. Fig. 23 shows an example of four cell stages in which the phase voltage is level-shifted four times per quarter cycle and the synchronous output is sinusoidal. In this situation, the cells switch in order of increasing duration of the output state, while comparing the voltages of the cells, it can be seen that each cell is responsible for the same part of each main wave in two cycles. If the waveform continues steadily, the voltage of each cell should be responsible for the same part in each cycle. That is, the output time of each cell is fixed in each cycle.
[0231] Когда элемент включен, электрический ток течет по пути через конденсатор, и постоянное напряжение колеблется в соответствии с полярностью электрического тока. Если количество операций переключения велико, или если переключение выполняется в случайные моменты времени, полярность в течение периода включения не является фиксированной, и напряжение постоянного тока, вероятно, будет поддерживаться усредненным. Однако, когда время выходного состояния ячейки фиксировано в соответствии с одним циклом основной волны, время включения и полярность тока ячейки фиксированы. Соответственно, флуктуация постоянного напряжения в каждом цикле имеет одинаковую полярность, тем самым вызывая проблему, заключающуюся в том, что постоянное напряжение становится равным нулю или продолжает расти.[0231] When the element is turned on, the electric current flows along the path through the capacitor and the DC voltage fluctuates in accordance with the polarity of the electric current. If the number of switching operations is large, or if the switching is performed at random times, the polarity during the on period is not fixed and the DC voltage is likely to be maintained at an average. However, when the cell output state time is fixed in accordance with one fundamental wave cycle, the turn-on time and cell current polarity are fixed. Accordingly, the fluctuation of the DC voltage in each cycle has the same polarity, thereby causing the problem that the DC voltage becomes zero or continues to rise.
[0232] Чтобы избежать этой проблемы, седьмой вариант осуществления выполнен с возможностью преднамеренного отклонения от оптимального назначения ячейки, уровень которой должен быть сдвинут, и тем самым предотвращения возникновения проблемы с напряжением постоянного тока. Если отклонение от оптимального назначения осуществляется, например, путем случайного выбора ячейки, может возникнуть проблема, при которой степень распределения коммутационной нагрузки локально ухудшается, и потери не могут быть уравновешены.[0232] In order to avoid this problem, the seventh embodiment is configured to deliberately deviate from the optimal designation of the cell to be shifted, and thereby prevent the DC voltage problem from occurring. If a deviation from the optimal assignment is carried out, for example, by random selection of a cell, a problem may arise in which the degree of distribution of the switching load is locally degraded and the losses cannot be balanced.
[0233] Таким образом, ниже рассматривается управление, которое соответствующим образом отклоняется от оптимальной точки путем внесения модификаций в варианты осуществления настоящего изобретения, описанные выше. Далее поясняется случай, когда делается простая модификация шестого варианта осуществления.[0233] Thus, control is considered below, which accordingly deviates from the optimal point by making modifications to the embodiments of the present invention described above. Next, the case where a simple modification of the sixth embodiment is made will be explained.
[0234] Во-первых, далее описывается операция (3) вычисления счетчика. Фиг. 24 показывает блок-схему операции вычисления счетчика согласно седьмому варианту осуществления. Подобно фиг. 7, эта блок-схема алгоритма соответствует (3) на фиг. 6, и есть три типа блок-схем, выбранных в зависимости от результата ветвления в (2).[0234] First, the counter calculation operation (3) is described next. Fig. 24 shows a flowchart of a counter calculation operation according to the seventh embodiment. Like FIG. 7, this flowchart corresponds to (3) in FIG. 6, and there are three types of flowcharts selected depending on the branching result in (2).
[0235] Как показано на фиг. 24, переменная Ρ добавляется к 7-3А-1. Ρ является переключателем изменения приоритета и является логическим значением.[0235] As shown in FIG. 24, variable Ρ is added to 7-3A-1. Ρ is a priority change switch and is a boolean value.
[0236] На этапе 7-3А-1 определяется, равен ли переключатель изменения приоритета Ρ нулю. Когда переключатель изменения приоритета Ρ=0, в 7-3А-2 значение в первом столбце счетчика заменяется на G, как в шестом варианте осуществления. Когда переключатель изменения приоритета Ρ=1, в 7-3А-3 значение во втором столбце подставляется в G. Это позволяет выполнять не только операцию выбора ячейки с наибольшей продолжительностью выключения, но и операцию выбора ячейки, имеющей вторую по длительности продолжительность выключения.[0236] In step 7-3A-1, it is determined whether the priority change switch Ρ is equal to zero. When the priority change switch P=0, in 7-3A-2, the value in the first column of the counter is changed to G, as in the sixth embodiment. When the priority change switch P=1, in 7-3A-3, the value in the second column is substituted into G. This allows not only the operation of selecting the cell with the longest off duration, but also the operation of selecting the cell having the second longest off duration to be performed.
[0237] Переключатель изменения приоритета Ρ в основном устанавливается на ноль, так что ячейка, имеющая наибольшую продолжительность выходного состояния, выбирается для выполнения оптимального распределения коммутационной нагрузки. Когда переключение вызывает проблему, переключатель изменения приоритета Ρ соответствующим образом переключается в 1. Например, переключатель изменения приоритета Ρ может переключаться между 1 и 0 каждый полупериод основной волны. Однако следует отметить, что для перехода на уровень ±Ν, который является максимальным уровнем N-ступенчатой конфигурации, происходит неправильное назначение ячейки, если только переключатель изменения приоритета Ρ не установлен в ноль.[0237] The priority change switch Ρ is generally set to zero, so that the cell having the longest output state duration is selected to perform optimal switching load sharing. When the switch causes a problem, the priority change switch Ρ switches to 1 accordingly. For example, the priority change switch Ρ may switch between 1 and 0 every half cycle of the main wave. However, it should be noted that for the transition to the ±N level, which is the maximum level of the N-stage configuration, an incorrect cell assignment occurs unless the priority change switch Ρ is set to zero.
[0238] На этапе 7-3А-4 индекс i устанавливается как i=1, а на этапе 7-3А-5 индекс i устанавливается как i=2. На этапе 7-3А-5 цикл начинается со второго столбца, потому что второй столбец имеет приоритет, а элемент первого столбца не должен сдвигаться.[0238] In step 7-3A-4, index i is set to i=1, and in step 7-3A-5, index i is set to i=2. In step 7-3A-5, the loop starts from the second column because the second column has priority and the element of the first column must not be shifted.
[0239] На этапах с 7-3А-6 по 7-3А-10, аналогично 6-3А-3 до 6-3А-7 шестого варианта осуществления, назначенная ячейка перемещается в последний столбец, а другие ячейки сдвигаются на один столбец для заполнения. Вышеупомянутый способ работы счетчика отклоняется от оптимального.[0239] In steps 7-3A-6 to 7-3A-10, similarly to 6-3A-3 to 6-3A-7 of the sixth embodiment, the assigned cell is moved to the last column, and the other cells are shifted one column to fill . The above-mentioned method of operation of the counter deviates from the optimal one.
[0240] Фиг. 25 показывает пример операции вычисления счетчика согласно седьмому варианту осуществления. Поскольку седьмой вариант осуществления основан на шестом варианте осуществления, работа происходит почти так же, как на фиг. 21. Однако, поскольку установлено Ρ=1, сдвиг второго уровня осуществляется путем выбора и включения ячейки 3 во втором столбце. В шестом варианте осуществления ячейка 3, ячейка 2 и ячейка 4 имеют сдвиг уровня, а в седьмом варианте осуществления ячейка 3, ячейка 3 и ячейка 4 имеют сдвиг уровня. Также в седьмом варианте осуществления относительная взаимосвязь между продолжительностями выходного состояния не нарушается, а сохраняется.[0240] FIG. 25 shows an example of a counter calculation operation according to the seventh embodiment. Since the seventh embodiment is based on the sixth embodiment, the operation is almost the same as in FIG. 21. However, since Ρ=1 is set, the second level shift is done by selecting and including
[0241] Вышеизложенное описывает операцию (3) вычисления счетчика согласно седьмому варианту осуществления. Операция (4) генерирования управляющего сигнала может использоваться так, как показано на фиг. 22, так что с помощью фиг. 24 и 22 на фиг. 6 можно выполнять управление распределением коммутационной нагрузки, отклоняющееся от оптимального.[0241] The foregoing describes the counter calculation operation (3) according to the seventh embodiment. The operation (4) of generating a control signal may be used as shown in FIG. 22 so that with the help of FIG. 24 and 22 in FIG. 6, it is possible to perform switching load distribution control deviating from the optimum.
[0242] Хотя способ осуществляется путем выбора ячейки, имеющей вторую по величине продолжительность выходного состояния в случае ВЫКЛ->ВКЛ, способ может быть реализован путем выбора второй ячейки в случае ВКЛ->ВЫКЛ. Кроме того, в случае отклонения может быть выбрана ячейка, имеющая третью или последующую наибольшую продолжительность выходного состояния.[0242] Although the method is performed by selecting the cell having the second longest output state duration in the OFF->ON case, the method can be implemented by selecting the second cell in the ON->OFF case. In addition, in case of a deviation, the cell having the third or next longest exit state duration may be selected.
[0243] Кроме того, хотя способ отклонения обсуждался на основе шестого варианта осуществления, способ может быть основан на вариантах осуществления с первого по пятый, поскольку суть этого управления заключается в намеренном выборе ячейки, отклоненной от оптимума. Как и в предыдущих вариантах осуществления, детали способа расчета не ограничиваются фиг. 24.[0243] In addition, although the deviation method was discussed based on the sixth embodiment, the method can be based on the first to fifth embodiments, since the essence of this control is to intentionally select a cell deviating from the optimum. As in the previous embodiments, the details of the calculation method are not limited to FIG. 24.
[0244] Как описано выше, согласно седьмому варианту осуществления, высокоуровневое распределение коммутационной нагрузки между ячейками может быть достигнуто путем управления для предпочтительного сдвига уровня ячейки, имеющей максимальную продолжительность выходного состояния, путем использования массива, включающего в себя позиции хранения, указывающие продолжительность выходного состояния. Кроме того, можно предотвратить переполнение за счет постоянного увеличения счетчиков.[0244] As described above, according to the seventh embodiment, high-level switching load sharing between cells can be achieved by controlling for preferential level shifting of the cell having the maximum output state duration by using an array including storage positions indicating the output state duration. In addition, overflow can be prevented by continuously incrementing the counters.
[0245] Кроме того, вариант осуществления можно реализовать с меньшим количеством регистров, чем в первом, третьем и пятом вариантах осуществления. Кроме того, процесс может быть упрощен по сравнению с первым-пятым вариантами осуществления. Кроме того, можно предотвратить аномалию напряжения постоянного тока, когда количество операций переключения в одном цикле основной волны невелико.[0245] In addition, the embodiment can be implemented with fewer registers than the first, third, and fifth embodiments. In addition, the process can be simplified compared to the first to fifth embodiments. In addition, DC voltage anomaly can be prevented when the number of switching operations in one cycle of the main wave is small.
[0246] Кроме того, в отличие от патентных документов 1-3, существуют преимущества, заключающиеся в том, что не требуется таблица, возможен более высокий уровень распределения, чем сравнение треугольных волн на основе способа PS, и нет необходимости заранее определять напряжения ячеек для управления распределением коммутационной нагрузки.[0246] In addition, unlike Patent Documents 1-3, there are advantages in that a table is not required, a higher level of distribution is possible than triangular wave comparison based on the PS method, and there is no need to predetermine cell voltages for switching load distribution control.
[0247] <Восьмой вариант осуществления> Варианты осуществления с первого по седьмой, описанные выше, основаны на случае, когда уровень выхода сдвигается на 1 или остается неизменным в каждом цикле, в котором выполняется управление распределением коммутационной нагрузки. Однако это управление, основанное на этом цикле, не может следовать ситуации, когда команда уровня L* сдвигается на 2 или более в одном цикле.[0247] <Eighth Embodiment> The first to seventh embodiments described above are based on the case where the output level is shifted by 1 or remains unchanged in each cycle in which switching load sharing control is performed. However, this cycle-based control cannot follow the situation where the L* level instruction is shifted by 2 or more in one cycle.
[0248] Для управления инвертором с последовательным мультиплексированием предпочтительно избегать двухшагового сдвига напряжения, поскольку это повышает импульсное напряжение на нагрузке, такой как двигатель, и тем самым вызывает риск пробоя диэлектрика. Однако этой проблемы диэлектрического пробоя можно избежать, приняв такие меры как использование LC-фильтра, подготовленного с достаточным учетом перенапряжения.[0248] For controlling a serial multiplexed inverter, it is preferable to avoid two-step voltage shifting because this increases the surge voltage on a load such as a motor and thereby causes a risk of dielectric breakdown. However, this problem of dielectric breakdown can be avoided by taking measures such as using an LC filter prepared with sufficient allowance for overvoltage.
[0249] Кроме того, что касается ШИМ со сравнением треугольных волн для многоступенчатого инвертора с последовательным мультиплексированием, когда максимальный уровень напряжения используется в состоянии, когда основная частота волны и несущая частота близки друг к другу, неизбежно, что напряжение сдвигается на два или более шага за раз. Если управляющий сигнал выдается без такого двухступенчатого сдвига, напряжение возрастает с задержкой, что вызывает ошибку напряжения.[0249] In addition, as for the triangular wave comparison PWM for a multi-stage series multiplexing inverter, when the maximum voltage level is used in a state where the fundamental wave frequency and the carrier frequency are close to each other, it is inevitable that the voltage shifts by two or more steps. at a time. If the control signal is output without such a two-step shift, the voltage rises with a delay, which causes a voltage error.
[0250] Поэтому, если нет проблемы пробоя диэлектрика, желательно выводить сдвиг напряжения на два или более шагов без задержки ввиду такой ошибки напряжения. В восьмом варианте осуществления проводится исследование конфигурации для достижения двухступенчатого сдвига.[0250] Therefore, if there is no dielectric breakdown problem, it is desirable to output a voltage offset of two or more steps without delay due to such a voltage error. In the eighth embodiment, a configuration study is conducted to achieve a two-stage shift.
[0251] Фиг. 26 показывает блок-схему алгоритма управления распределением коммутационной нагрузки согласно восьмому варианту осуществления. Подобно фиг. 6, эта блок-схема алгоритма показывает общий поток управления распределением коммутационной нагрузки. Вводится команда уровня L* и выводится управляющий сигнал g. Операции (3) и (4) выполняют так же, как в вариантах осуществления с первого по седьмой. Что касается фиг. 6, то изменения заключаются в том, что операции 8-1 и 8-2 добавляются после операции (3) вычисления счетчика.[0251] FIG. 26 shows a flowchart of switching load sharing control according to the eighth embodiment. Like FIG. 6, this flowchart shows the overall control flow of switching load sharing. The L* level command is input and the control signal g is output. Operations (3) and (4) are performed in the same way as in the first to seventh embodiments. With regard to FIG. 6, the changes are that operations 8-1 and 8-2 are added after operation (3) of calculating the counter.
[0252] На этапе 8-1 выходной уровень Lout приближается к команде уровня L* на один шаг. На этапе S8-2 подтверждается, равны ли друг другу выходной уровень Lout и команда уровня L*. Когда выходной уровень Lout и команда уровня L* равны друг другу, процесс переходит к операции генерирования управляющего сигнала (4), а в противном случае снова выполняются операция 2-2 и операция (3) вычисления счетчика. В этом цикле операция вычисления счетчика повторяется до тех пор, пока выходной уровень Lout не станет равным команде уровня L*.[0252] In step 8-1, the output level Lout approaches the command level L* by one step. In step S8-2, it is confirmed whether the output level Lout and the command level L* are equal to each other. When the output level Lout and the instruction level L* are equal to each other, the process proceeds to the operation of generating the control signal (4), otherwise, operation 2-2 and operation (3) of counter calculation are performed again. In this loop, the calculation operation of the counter is repeated until the output level Lout becomes equal to the level instruction L*.
[0253] Операция (3) вычисления счетчика и операция (4) генерирования управляющего сигнала могут быть реализованы любым из вариантов осуществления с первого по седьмой. Операция (4) генерирования управляющего сигнала включает в себя операцию Lout=Lout+sign(L* - Lout) в начале. Это можно опустить, поскольку это уже было сделано на этапе S8-1. Тем не менее, нет никаких проблем, даже если эта операция не пропущена, потому что операция (4) генерирования управляющего сигнала начинается в состоянии, когда выходной уровень Lout и команда уровня L* равны друг другу, и никакого особого эффекта не возникает, даже с этой операцией.[0253] The counter calculation operation (3) and the control signal generation operation (4) may be implemented by any of the first to seventh embodiments. The operation (4) of generating the control signal includes the operation Lout=Lout+sign(L* - Lout) at the beginning. This can be omitted since it has already been done in step S8-1. However, there is no problem even if this operation is not skipped, because the control signal generation operation (4) starts in a state where the output level Lout and the command level L* are equal to each other, and no special effect occurs even with this operation.
[0254] Вышеизложенное описывает конфигурацию восьмого варианта осуществления, которая может выполнять управление распределением коммутационной нагрузки, способное следовать команде уровня L* в одном цикле управления согласно фиг. 26. Как и в предыдущих вариантах осуществления, детали способа расчета согласно восьмому варианту осуществления не ограничены фиг. 26.[0254] The foregoing describes the configuration of the eighth embodiment that can perform switching load sharing control capable of following the L* layer command in one control cycle according to FIG. 26. As in the previous embodiments, the details of the calculation method according to the eighth embodiment are not limited to FIG. 26.
[0255] Как описано выше, согласно восьмому варианту осуществления, высокоуровневое распределение коммутационной нагрузки между ячейками может быть достигнуто посредством управления для предпочтительного сдвига уровня ячейки, имеющей максимальную продолжительность выходного состояния, посредством использования массива, включающего в себя позиции хранения, указывающие продолжительность выходного состояния.[0255] As described above, according to the eighth embodiment, high-level switching load sharing among cells can be achieved by controlling to preferentially shift the level of the cell having the maximum output state duration by using an array including storage positions indicating the output state duration.
[0256] Кроме того, при использовании в сочетании с шестым вариантом осуществления можно предотвратить переполнение из-за постоянного увеличения счетчиков. Более того, его можно реализовать с меньшим количеством регистров, чем в первом, третьем и пятом вариантах осуществления. Кроме того, процесс может быть упрощен по сравнению с первым-пятым вариантами осуществления.[0256] In addition, when used in combination with the sixth embodiment, overflow due to constantly incrementing counters can be prevented. Moreover, it can be implemented with fewer registers than the first, third, and fifth embodiments. In addition, the process can be simplified compared to the first to fifth embodiments.
[0257] Кроме того, при использовании в сочетании с седьмым вариантом[0257] In addition, when used in combination with the seventh option
осуществления можно предотвратить аномалию в напряжении постоянного тока, когда количество операций переключения в одном цикле основной волны невелико. Кроме того, можно без задержек следовать двухшаговому сдвигу напряжения.implementation, it is possible to prevent an anomaly in the DC voltage when the number of switching operations in one cycle of the main wave is small. In addition, a two-step voltage shift can be followed without delay.
[0258] Кроме того, в отличие от патентных документов 1-3, существуют преимущества, заключающиеся в том, что не требуется таблица, возможен более высокий уровень распределения, чем сравнение треугольных волн на основе способа PS, и нет необходимости заранее определять напряжения ячее для управления распределением коммуникационной нагрузки.[0258] In addition, unlike Patent Documents 1-3, there are advantages in that a table is not required, a higher level of distribution is possible than triangular wave comparison based on the PS method, and there is no need to predetermine cell voltages for managing the distribution of communication load.
[0259] Хотя настоящее изобретение подробно описано выше со ссылкой на конкретные варианты осуществления, специалистам в данной области техники ясно, что в пределах объема настоящего изобретения могут быть сделаны различные модификации. Естественно, такие модификации входят в объем формулы изобретения.[0259] While the present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments, those skilled in the art will appreciate that various modifications may be made within the scope of the present invention. Naturally, such modifications are within the scope of the claims.
Claims (94)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019-162520 | 2019-09-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2779892C1 true RU2779892C1 (en) | 2022-09-14 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3316801B2 (en) * | 1999-09-16 | 2002-08-19 | 株式会社日立製作所 | Multiple power converter control method and multiple power converter |
JP2006320103A (en) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Control device for serial multiple power converter |
JP4701770B2 (en) * | 2005-03-23 | 2011-06-15 | 株式会社明電舎 | Multiphase series multiple power converter |
RU2593393C1 (en) * | 2014-04-03 | 2016-08-10 | Шнейдер Тосиба Инвертер Юроп Сас | Multilevel power converter |
US9893528B2 (en) * | 2015-07-02 | 2018-02-13 | Lsis Co., Ltd | Modular multi-level converter and method of controlling voltage balancing of modular multi-level converter |
RU2681313C1 (en) * | 2015-05-11 | 2019-03-06 | Шнейдер Тосиба Инвертер Юроп Сас | Multilevel device for converting medium voltage power with ac output |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3316801B2 (en) * | 1999-09-16 | 2002-08-19 | 株式会社日立製作所 | Multiple power converter control method and multiple power converter |
JP4701770B2 (en) * | 2005-03-23 | 2011-06-15 | 株式会社明電舎 | Multiphase series multiple power converter |
JP2006320103A (en) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Control device for serial multiple power converter |
RU2593393C1 (en) * | 2014-04-03 | 2016-08-10 | Шнейдер Тосиба Инвертер Юроп Сас | Multilevel power converter |
RU2681313C1 (en) * | 2015-05-11 | 2019-03-06 | Шнейдер Тосиба Инвертер Юроп Сас | Multilevel device for converting medium voltage power with ac output |
US9893528B2 (en) * | 2015-07-02 | 2018-02-13 | Lsis Co., Ltd | Modular multi-level converter and method of controlling voltage balancing of modular multi-level converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100825323B1 (en) | Multi-level inverter using cascade method and unit cell power factor control device and its control method | |
US8233294B2 (en) | Method and system for controlling a power converter system connected to a DC-bus capacitor | |
KR100655917B1 (en) | PWM pulse control method | |
US20150357938A1 (en) | Power converter | |
US5621634A (en) | Power converter | |
JP5126550B2 (en) | Matrix converter | |
EP2031746A1 (en) | Input/output duty control method for ac-ac direct conversion device | |
EP3171504A1 (en) | Discontinuous pwm for three-level npc converter | |
EP4027505B1 (en) | Serial multiplex inverter control device | |
RU2779892C1 (en) | Series multiplex inverter control device | |
US7471532B1 (en) | Electric circuit, in particular for a medium-voltage power converter | |
RU2387069C1 (en) | Method to produce switching configuration for direct ac-to-dc converter | |
JP2006081362A (en) | Power converter | |
JP7494321B2 (en) | Three-phase three-level inverter drive control device and drive control method | |
JP2012070497A (en) | Inverter device and control method | |
US11563379B2 (en) | Phase current balancing for multiphase coupled inductor converter | |
US12132429B2 (en) | Power conversion device and motor system | |
JP6493591B1 (en) | Control method and control apparatus for three-phase multiple inverter | |
JPH0576179A (en) | Power converter | |
US11223312B2 (en) | Rotary machine control device | |
US20160054751A1 (en) | Matrix converter, matrix converter control device and matrix converter control method | |
JP5441863B2 (en) | Power converter | |
CA2985882A1 (en) | Bidirectional energy transfer control | |
Wu et al. | Multi-rate FCS-MPC for Parallel Dual-Converters-Fed PMSM Drives with Reduced Circulating Currents | |
EP4138287A1 (en) | Soft-switching modulator for multilevel flying capacitor converter |