(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接回路を含む負荷物（１３０）に交流電流（ｉｏｕｔ）を提供するための逆変換器であって、前記逆変換器は、
ＤＣ電力源（１００）から電力を受け取り、循環手順の蓄積段階の最中に前記負荷物（１３０）内の誘導要素からエネルギーを受け取り、前記循環手順の帰還段階の最中に前記負荷物（１３０）へのエネルギー帰還を制御するように構成された少なくとも１つの整流回路（１１０；１１０ａ、１１０ｂ）であって、前記少なくとも１つの整流回路（１１０；１１０ａ、１１０ｂ）のそれぞれは、回収蓄電器（ＣＲ；ＣＲａ、ＣＲｂ）、および、前記回収蓄電器（ＣＲ；ＣＲａ、ＣＲｂ）内でのエネルギー蓄積およびそこからのエネルギー取り出しを制御するように構成されたエネルギー流れ制御手段（ＤＩＮ、ＳＯＵＴ；ＤＩＮａ、ＳＯＵＴａ、ＤＩＮｂ、ＳＯＵＴｂ）を備える、整流回路と、
前記整流回路（１１０）に接続されたブリッジ回路（１２０）であって、前記ブリッジ回路（１２０）は、前記交流電流（ｉｏｕｔ）を前記負荷物（１３０）に送達するように構成され、前記ブリッジ回路（１２０）は、前記ＤＣ電力源（１００）から電力を送る母線（１０５）に接続され、前記母線（１０５）は、前記負荷物（１３０）にガルバーニ電気的に接続される、ブリッジ回路と、を備える逆変換器であって、前記少なくとも１つの整流回路（１１０；１１０ａ、１１０ｂ）は、第１のノード（Ａ）に接続された第１の極子（ｐ１；ｐ１ａ；ｐ２ａ；ｐ１ｂ）、および第２のノード（Ｂ）に接続された第２の極子（ｐ２；ｐ１ａ；ｐ２ｂ）を有する二極子であり、前記少なくとも１つの整流回路（１１０；１１０ａ、１１０ｂ）は、前記負荷物（１３０）からエネルギーを受け取り、直接的にかまたは前記ブリッジ回路（１２０）を介するかの何れかで、第１および第２のノード（Ａ；Ｂ）を介して前記負荷物（１３０）にエネルギーを帰還させるように配列され、前記エネルギー流れ制御手段（ＤＩＮ、ＳＯＵＴ；ＤＩＮａ、ＳＯＵＴａ、ＤＩＮｂ、ＳＯＵＴｂ）は、
エネルギーを前記回収蓄電器（ＣＲ；ＣＲａ、ＣＲｂ）内に蓄積することを可能にするように構成された第１の流れ制御手段（ＤＩＮ；ＤＩＮａ、ＤＩＮｂ）と、
前記回収蓄電器（ＣＲ；ＣＲａ、ＣＲｂ）内に蓄積されたエネルギーが前記負荷物（１３０）に供給されるようにするように構成された第２の流れ制御手段（ＳＯＵＴ；ＳＯＵＴａ、ＳＯＵＴｂ）と、
を備えるスイッチングモジュール（１１１；１１１ａ、１１１ｂ）内に配列され、
前記スイッチングモジュール（１１１；１１１ａ、１１１ｂ）は、前記回収蓄電器（ＣＲ；ＣＲａ、ＣＲｂ）と直列に接続され、前記第１の流れ制御手段（ＤＩＮ；ＤＩＮａ、ＤＩＮｂ）は、前記第２の流れ制御手段（ＳＯＵＴ；ＳＯＵＴａ、ＳＯＵＴｂ）と並列に接続され、前記第２の流れ制御手段（ＳＯＵＴ；ＳＯＵＴａ、ＳＯＵＴｂ）は、ある量のエネルギーを前記循環手順の後続の段階において前記回収蓄電器（ＣＲ；ＣＲａ、ＣＲｂ）内に蓄積されるように指定する制御信号（ｃｊ；ｃｊａ、ｃｊｂ）に応答して制御可能であることを特徴とする、逆変換器。
【請求項２】
前記第１の流れ制御手段（ＤＩＮ；ＤＩＮａ、ＤＩＮｂ）はダイオードを備える、請求項１に記載の逆変換器。
【請求項３】
前記第２の流れ制御手段（ＳＯＵＴ；ＳＯＵＴａ、ＳＯＵＴｂ）はトランジスタを備える、請求項１または２の何れか一項に記載の逆変換器。
【請求項４】
前記ブリッジ回路（１２０）は、前記第１および第２のノード（Ａ、Ｂ）の間にある完全ブリッジ構成内に配列された４つの主スイッチングモジュール（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）を備え、前記主スイッチングモジュールは、前記主スイッチングモジュールの第１の対（Ｓ１、Ｓ２）が出力電流（ｉｏｕｔ）を第１の方向に前記負荷物（１３０）を通じて流れさせるように構成され、前記主スイッチングモジュールの第２の対（Ｓ３、Ｓ４）が前記出力電流（ｉｏｕｔ）を第２の方向に前記負荷物（１３０）を通じて流れさせるように構成されるように、対で交互に制御されるように構成され、前記第２の方向は前記第１の方向と逆である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の逆変換器。
【請求項５】
前記母線（１０５）は、第１の線（＋）の第１の電圧レベルおよび第２の線（−）の第２の電圧レベルの間の電圧レベルを有する中心点線（０）を備え、前記逆変換器は、
前記第１のノード（Ａ）に接続された前記第１の極子（ｐ１ａ）、および前記中心点線（０）に接続された前記第２の極子（ｐ２ａ）を有する第１の整流回路（１１０ａ）と、
前記中心点線（０）に接続された前記第１の極子（ｐ１ｂ）、および前記第２のノード（Ｂ）に接続された前記第２の極子（ｐ２ｂ）を有する第２の整流回路（１１０ｂ）と、を備え、
前記ブリッジ回路（１２０）は、前記第１および第２のノード（Ａ、Ｂ）の間にある半ブリッジ構成内に配列された２つの主スイッチングモジュール（Ｓ１、Ｓ２）を備え、前記主スイッチングモジュールは、第１の主スイッチングモジュール（Ｓ１）が出力電流（ｉｏｕｔ）を第１の方向に前記負荷物（１３０）を通じて流れさせるように構成され、第２の主スイッチングモジュール（Ｓ２）が前記出力電流（ｉｏｕｔ）を第２の方向に前記負荷物（１３０）を通じて流れさせるように構成されるように、交互に制御されるように構成され、前記第２の方向は前記第１の方向と逆である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の逆変換器。
【請求項６】
前記負荷物（１３０）の全体にわたり逆並列に配列された第１および第２の整流回路（１１０ａ；１１０ｂ）を備え、
第１の整流回路（１１０ｂ）は、前記第１のノード（Ａ）に接続された前記第１の極子（ｐ１ｂ）、および前記第２のノード（Ｂ）に接続された前記第２の極子（ｐ２ｂ）を有し、前記第１の整流回路（１１０ｂ）は、出力電流（ｉｏｕｔ）が前記負荷物（１３０）を通じる第１の流れ方向を有する際に前記負荷物（１３０）からエネルギーを蓄積し、前記出力電流（ｉｏｕｔ）が前記負荷物（１３０）を通じる第２の流れ方向を有する際に前記負荷物（１３０）にエネルギーを帰還させるように構成され、
第２の整流回路（１１０ａ）は、前記第２のノード（Ｂ）に接続された前記第１の極子（ｐ１ａ）、および前記第１のノード（Ａ）に接続された前記第２の極子（ｐ２ａ）を有し、前記第２の整流回路（１１０ａ）は、前記出力電流（ｉｏｕｔ）が前記負荷物（１３０）を通じる前記第２の流れ方向を有する際に前記負荷物（１３０）からエネルギーを蓄積し、前記出力電流（ｉｏｕｔ）が前記負荷物（１３０）を通じる前記第１の流れ方向を有する際に前記負荷物（１３０）にエネルギーを帰還させるように構成され、前記第２の流れ方向は前記第１の流れ方向と逆である、請求項１乃至４の何れか一項に記載の逆変換器。
【請求項７】
前記母線（１０５）は、前記母線（１０５）上の電圧リップルを抑制するように構成された少なくとも１つの平滑誘導子（ＬＳ；ＬＳＡ、ＬＳＢ）を備える、請求項１乃至６の何れか一項に記載の逆変換器。
【請求項８】
前記第１および第２のノード（Ａ、Ｂ）の全体にわたり互いに並列に連結された少なくとも２つの整流回路（１１０）を備え、前記少なくとも２つの整流回路（１１０）のそれぞれは、扱われる各自のエネルギー範囲に適合される、請求項１乃至７の何れか一項に記載の逆変換器。
【請求項９】
溶接回路を含む負荷物（１３０）に交流電流（ｉｏｕｔ）を提供するように逆変換器を制御する方法であって、前記逆変換器は、少なくとも１つの整流回路（１１０；１１０ａ、１１０ｂ）、およびＤＣ電力源（１００）から電力を送る母線（１０５）に接続されたブリッジ回路（１２０）を備え、前記少なくとも１つの整流回路（１１０；１１０ａ、１１０ｂ）は、前記ＤＣ電力源（１００）から電力を受け取り、循環手順の蓄積段階の最中に前記負荷物（１３０）内の誘導要素からエネルギーを受け取り、前記循環手順の帰還段階の最中に前記負荷物（１３０）へのエネルギー帰還を制御するように構成され、前記少なくとも１つの整流回路（１１０；１１０ａ、１１０ｂ）のそれぞれは、回収蓄電器（ＣＲ；ＣＲａ、ＣＲｂ）、および、前記回収蓄電器（ＣＲ；ＣＲａ、ＣＲｂ）内でのエネルギー蓄積およびそこからのエネルギー取り出しを制御するためのエネルギー流れ制御手段（ＤＩＮ、ＳＯＵＴ；ＤＩＮａ、ＳＯＵＴａ、ＤＩＮｂ、ＳＯＵＴｂ）を備え、前記方法は、
前記循環手順のある段階において前記回収蓄電器（ＣＲ；ＣＲａ、ＣＲｂ）の全体にわたる蓄電器電圧（ｕＣＲ（ｔ））を測定することと、
前記蓄電器電圧（ｕＣＲ（ｔ））を、前記回収蓄電器（ＣＲ；ＣＲａ、ＣＲｂ）の全体にわたる最大許容電圧（ＵＣＲ−ｍａｘ）を下回る電圧を表す設定制限レベル（ＵＣＲ−ｍａｒｇ）と照合することと、
前記蓄電器電圧（ｕＣＲ（ｔ））が前記設定制限レベル（ＵＣＲ−ｍａｒｇ）よりも小さい場合に、ある量のエネルギーが前記循環手順の後続の段階において前記回収蓄電器（ＣＲ；ＣＲａ、ＣＲｂ）から取り出されるようにするように前記エネルギー流れ制御手段（ＤＩＮ、ＳＯＵＴ；ＤＩＮａ、ＳＯＵＴａ、ＤＩＮｂ、ＳＯＵＴｂ）を制御することであって、そのエネルギーの量は、その最中に前記蓄電器電圧（ｕＣＲ（ｔ））が測定された段階に先んじる段階において取り出されたエネルギーの量よりも小さいと推定されることと、
前記蓄電器電圧（ｕＣＲ（ｔ））が前記設定制限レベル（ＵＣＲ−ｍａｒｇ）よりも大きい場合に、ある量のエネルギーが前記循環手順の後続の段階において前記回収蓄電器（ＣＲ；ＣＲａ、ＣＲｂ）から取り出されるようにするように前記エネルギー流れ制御手段（ＤＩＮ、ＳＯＵＴ；ＤＩＮａ、ＳＯＵＴａ、ＤＩＮｂ、ＳＯＵＴｂ）を制御することであって、そのエネルギーの量は、その最中に前記蓄電器電圧（ｕＣＲ（ｔ））が測定された段階に先んじる段階において取り出されたエネルギーの量よりも大きいと推定されることと、
を特徴とする、方法。
【請求項１０】
前記蓄電器電圧（ｕＣＲ（ｔ））が前記設定制限レベル（ＵＣＲ−ｍａｒｇ）に等しい場合に、前記方法は、ある量のエネルギーが前記循環手順の後続の段階において前記回収蓄電器（ＣＲ；ＣＲａ、ＣＲｂ）から取り出されるようにするように前記エネルギー流れ制御手段（ＤＩＮ、ＳＯＵＴ；ＤＩＮａ、ＳＯＵＴａ、ＤＩＮｂ、ＳＯＵＴｂ）を制御することであって、そのエネルギーの量は、その最中に前記蓄電器電圧（ｕＣＲ（ｔ））が測定された段階に先んじる段階において取り出されたエネルギーの量に等しいと推定されることを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
コンピュータの内部メモリ（Ｍ）にロード可能なコンピュータプログラムであって、前記プログラムが前記コンピュータ上で実行される際に請求項９または１０の何れか一項に記載のステップを制御するためのソフトウェアを備える、コンピュータプログラム。
【請求項１２】
プログラムをその上に記録されるコンピュータ可読媒体（Ｍ）であって、そこで、前記プログラムは、コンピュータに、前記プログラムが前記コンピュータにロードされる際に請求項９または１０の何れか一項に記載のステップを制御させるものである、コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景および先行技術
本発明は、概して、例えば溶接装置において用いられる交流電流を提供するための電力源に関する。より具体的には、本発明は、請求項１の前文に記載の逆変換器、および請求項１３に記載の方法に関する。本発明は、請求項１５に記載のコンピュータプログラム、および請求項１６に記載のコンピュータ可読媒体にも関係する。
【背景技術】
【０００２】
逆変換器の目的は、負荷物に対して交流電流を発生させることである。いくつかの用途のためには、負荷物に対して提供された電流が真正弦波形状を有することが重要である。他の実装は、負荷物における電力消散が可能な限り一定であることを要求することがある。後者の場合では、電流方向が可能な限り迅速に反転させること、すなわち、時間の関数としての電流が矩形波に可能な限り近い形状を有することが鍵である。溶接電流源用の逆変換器は、通常、矩形波形状の電流が望ましい実施を表す。すなわち、負荷物において相対的に一定の電力消散を提供することに加えて、これは電流を反転させることに関連するアーク停電の危険を低減する。
【０００３】
特許文献ＥＰ  １  ４２２  ０１１（欧州特許出願公開第１  ４２２  ０１１号明細書）は、いわゆるスナバ回路を含む溶接型電力供給ユニットを開示している。スナバ回路は、そうでなければ用いられることはないだろうエネルギーを回収し、ひいてはエネルギー使用量を節約する。スナバ回路は、回路機構内の様々な構成部を有害な電圧スパイクから保護もする。加えて、ここでの自由転輪スイッチは、スナバ誘導子内に一時的に蓄積されていた任意のエネルギーに自由転輪電流経路を提供する。
【０００４】
既知のスナバ回路設計は、エネルギー効率の観点から有利であることがある。しかしながら、自由転輪スイッチは当該設計を複雑にする。各スイッチは特定の制御信号も要求し、それは処理作業が制御ユニットにより実行されることを要求する。
【発明の概要】
【０００５】
発明の概要
従って、本発明の目的は、上記の問題を軽減し、効率的で、複雑でなくかつ費用効率の高い溶接実施用の逆変換器を提供することである。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、その目的は最初に記載されている逆変換器により達成され、そこで、その少なくとも１つの整流回路は、第１のノードに接続された第１の極子、および第２のノードに接続された第２の極子を有する二極子である。その少なくとも１つの整流回路は、負荷物からエネルギーを受け取り、直接的にかまたはブリッジ回路を介するかの何れかで、第１および第２のノードを介して負荷物にエネルギーを帰還させるように配列される。
【０００７】
この逆変換器は、逆変換器設計を非常に単純にし、そのうえ、逆変換器用の制御ユニットにより扱われる処理作業を最小化するために有利である。
【０００８】
本発明のこの態様の１つの好適な実施形態によれば、エネルギー流れ制御手段はスイッチングモジュール内に配列される。このモジュールは、同様に、第１および第２の流れ制御手段を含む。第１の流れ制御手段は、エネルギーを回収蓄電器内に蓄積することを可能にするように構成され、第２の流れ制御手段は、回収蓄電器内に蓄積されたエネルギーが負荷物に供給されるようにするように構成される。そのため、流れ制御手段を操縦することにより、回収蓄電器内に蓄積されたエネルギーの量を制御することが可能である。例えば、循環手順の所与の段階において、回収蓄電器の全体にわたる電圧が相対的に低いことが分かる場合およびその逆の場合に、より大量のエネルギーが循環手順の後続の段階において回収蓄電器内に蓄積されるように、流れ制御手段を制御することができる。
【０００９】
本発明のこの態様の別の好適な実施形態によれば、スイッチングモジュールは回収蓄電器と直列に接続される。このような設計は、意図された逆変換器機能を達成するのに全く誘導子が必要とされないために望ましい。これは、同様に、それにより相対的に高い平均電力を負荷物に供給することができるために有益である。出力電流を反転させることに関連するアーク停電の危険は、同様に低減される。すなわち、回路の低いインダクタンスは、電流レベルが比較的高い際に、かつ／または負荷物が比較的高いインダクタンスを有する際にも、出力電流の迅速な反転を可能にする（すなわち、負荷電流が整流の最中に高い時間導関数を有することを可能にする）。
【００１０】
本発明のこの態様のなお別の好適な実施形態によれば、第１の流れ制御手段は第２の流れ制御手段と並列に接続される。それ故に、流れ制御手段は双方向で効果的に動作可能であり、すなわち、回収蓄電器にエネルギー充填すること、およびそこからエネルギーを非常に単純に取り出すことの両方ができる。
【００１１】
本発明のこの態様のさらなる好適な一実施形態によれば、第２の流れ制御手段は制御信号に応答して制御可能である。それにより、エネルギーを回収蓄電器から都合良く出力することができる。所与の量のエネルギーが回収蓄電器内に蓄積されるようにすることが、同様に可能にされる。好ましくは、第１の流れ制御手段はダイオードを含み、第２の流れ制御手段はトランジスタを含む。
【００１２】
本発明のこの態様のさらに別の好適な実施形態によれば、ブリッジ回路は４つの主スイッチングモジュールを含み、それらは第１および第２のノードの間にある完全（つまりＨ）ブリッジ構成内に配列される。当該主スイッチングモジュールは、第１の対が出力電流を第１の方向に負荷物を通じて流れさせ、第２の対が出力電流を第２の方向（第１の方向と逆）に負荷物を通じて流れさせるように、対で交互に制御されるように構成される。そのため、出力電流の特性は、逆変換器と関連する制御ユニットを介して都合良く制御可能である。さらに、中心点線は全く要求されず、それは設計をいくらか単純化する。
【００１３】
本発明のこの態様のなお別の好適な実施形態によれば、母線は、第１の線の第１の電圧レベルおよび第２の線の第２の電圧レベルの間の電圧レベルを有する中心点線を含む。逆変換器は、第１および第２の整流回路をさらに含む。第１の整流回路は、第１のノードに接続されたその第１の極子、および中心点線に接続されたその第２の極子を有する。第２の整流回路は、中心点線に接続されたその第１の極子、および第２のノードに接続された第２の極子を有する。ここでのブリッジ回路は、第１および第２のノードの間にある半ブリッジ構成内に配列される２つの主スイッチングモジュールを有する。第１のモジュールが出力電流に第１の方向に負荷物を通じて流れさせ、第２のモジュールが出力電流に第２の方向に負荷物を通じて流れさせ、そこで重ねて、第２の方向が第１の方向と逆であるように、主スイッチングモジュールは交互に制御されるように構成される。この半ブリッジ構成は、蓄積されるエネルギーが２つの回収蓄電器（単一の同一物の代わりに）に供給されるために有利である。結果的に、各整流回路のスイッチングモジュールの全域での電圧は低減され、結果として、その中の構成部に対する要件を緩めることができる。当然ながら、これは全体的な費用／信頼性の観点から有益である。さらに、負荷電流はその時に１つのスイッチングモジュールを通るのみであるので、ブリッジ回路内の損失は著しく低減される。
【００１４】
本発明のこの態様のさらに別の好適な実施形態によれば、逆変換器は、負荷物の全体にわたり逆並列に配列される第１および第２の整流回路を含む。第１の整流回路は、第１のノードに接続された第１の極子、および第２のノードに接続された第２の極子を有する。第１の整流回路は、出力電流が負荷物を通じる第１の流れ方向を有する際に負荷物からエネルギーを蓄積し、出力電流が負荷物を通じる第２の流れ方向を有する際に負荷物にエネルギーを帰還させるように構成される。第２の整流回路は、第２のノードに接続された第１の極子、および第１のノードに接続された第２の極子を有する。第２の整流回路は、出力電流が負荷物を通じる第２の流れ方向を有する際に負荷物からエネルギーを蓄積し、出力電流が負荷物を通じる第１の流れ方向を有する際に負荷物にエネルギーを帰還させるように構成される。第２の流れ方向は第１の流れ方向と逆である。この配列は、Ｈ型ならびに半型のブリッジ回路と互換性があるために有利である。
【００１５】
本発明のこの態様のさらなる好適な一実施形態によれば、母線は、母線上の電圧リップルを抑制するように構成された少なくとも１つの平滑誘導子を含む。それにより、負荷物に比較的不要波のない出力電流を提供することができる。
【００１６】
本発明のこの態様のなおさらなる好適な一実施形態によれば、逆変換器は少なくとも２つの整流回路を含み、それらは第１および第２のノードの全体にわたり互いに並列に連結される。ここで、各整流回路は、（すなわち、問題の整流回路により）扱われる各自のエネルギー範囲に適合される。例えば、第１の整流回路は第１の閾値までのエネルギーレベルに対して用いられ、第２の整流回路は第１の閾値および第２の閾値の間等のエネルギーレベルに対して用いられる。結果的に、１つの逆変換器を、多種多様の負荷および電流の状態に対して用いることができる。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、その目的は最初に記載されている方法により達成され、そこで、当該方法は、循環手順のある段階において回収蓄電器の全体にわたる蓄電器電圧を測定することを伴う。当該方法は、蓄電器電圧を、回収蓄電器の全体にわたる最大許容電圧を下回る電圧を表す設定制限レベルと照合することをさらに伴う。蓄電器電圧が設定制限レベルよりも小さい場合に、当該方法は、ある量のエネルギーが循環手順の後続の段階において回収蓄電器から取り出されるようにするようにエネルギー流れ制御手段を制御することを伴い、そのエネルギーの量は、その最中に前記蓄電器電圧が測定された段階に先んじる段階において取り出されたエネルギーの量よりも小さいと推定される。他方で、蓄電器電圧が設定制限レベルよりも大きい場合に、当該方法は、ある量のエネルギーが循環手順の後続の段階において回収蓄電器から取り出されるようにするようにエネルギー流れ制御手段を制御することを伴い、そのエネルギーの量は、その最中に前記蓄電器電圧が測定された段階に先んじる段階において取り出されたエネルギーの量よりも大きいと推定される。この方法は、回収蓄電器が最適量のエネルギーを常に蓄積するように蓄電器電圧の適合を可能にするために有利である。
【００１８】
本発明のこの態様の１つの好適な実施形態によれば、蓄電器電圧が設定制限レベルに等しい場合に、本方法は、ある量のエネルギーが循環手順の後続の段階において回収蓄電器から取り出されるようにするようにエネルギー流れ制御手段を制御することを伴い、そのエネルギーの量は、その最中に前記蓄電器電圧が測定された段階に先んじる段階において取り出されたエネルギーの量に等しいと推定される。それ故に、回収蓄電器内に蓄積されるエネルギー量を最適レベルに維持することができる。
【００１９】
本発明のさらなる一態様によれば、その目的は、コンピュータの内部メモリにロード可能であり、かつ、プログラムがコンピュータ上で実行される際に上記に提案されている方法を制御するためのソフトウェアを含むコンピュータプログラムにより達成される。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、その目的は、プログラムをその上に記録され、そこで当該プログラムが上記に提案されている方法を実行するようにコンピュータを制御するものであるコンピュータ可読媒体により達成される。
【００２１】
本発明のさらなる利点、有利な特徴および用途は、下記の記載および従属請求項から明白となるだろう。
【００２２】
図面の簡単な記載
本発明は、ここで、例として開示されている好適な実施形態を用いて、かつ付属の図面を参照して、より綿密に説明されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】先行技術の逆変換器の全体にわたる回路線図を示す。
【図２ａ】先行技術の解決法および本発明の実施形態のための逆変換器ブリッジの母線電圧における変化に応答し、それぞれ、どのように出力電流が変化するかを例解するグラフを示す。
【図２ｂ】先行技術の解決法および本発明の実施形態のための逆変換器ブリッジの母線電圧における変化に応答し、それぞれ、どのように出力電流が変化するかを例解するグラフを示す。
【図３ａ】本発明の第１の実施形態による逆変換器の全体にわたるブロック線図および回路線図をそれぞれ示す。
【図３ｂ】本発明の第１の実施形態による逆変換器の全体にわたるブロック線図および回路線図をそれぞれ示す。
【図４ａ】本発明の第２の実施形態による逆変換器の全体にわたるブロック線図および回路線図をそれぞれ示す。
【図４ｂ】本発明の第２の実施形態による逆変換器の全体にわたるブロック線図および回路線図をそれぞれ示す。
【図５ａ】本発明の第３の実施形態による逆変換器の全体にわたるブロック線図および回路線図をそれぞれ示す。
【図５ｂ】本発明の第３の実施形態による逆変換器の全体にわたるブロック線図および回路線図をそれぞれ示す。
【図６ａ】本発明の実施形態による回収蓄電器電圧および出力電流の間の関係を例解するグラフを示す。
【図６ｂ】本発明の実施形態による回収蓄電器電圧および出力電流の間の関係を例解するグラフを示す。
【図７】流れ線図を用いて、本発明による一般的な方法を例解する。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
先行技術の記載
我々は最初に図１に言及し、それは、上述の文献ＥＰ  １  ４２２  ０１１（欧州特許出願公開第１  ４２２  ０１１号明細書）から知られているとおりの先行技術の逆変換器の全体にわたる回路線図を示す。当該逆変換器は、スイッチ式の溶接型電力供給を提供し、かつ、ＤＣ電力源１００、スナバ回路ＳＮＢ、およびブリッジ回路を含み、それは、溶接トーチおよび被加工物の形態にある負荷物１３０に交流電流ｉｏｕｔを提供する。
【００２５】
具体的には、既知の逆変換器におけるブリッジ回路は、ＤＣ電力源１００からの第１の線＋および第２の線−の間に配列される一組のスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４を含む。第１対のスイッチＳ１およびＳ２が負荷物１３０を通じて順方向に出力電流ｉｏｕｔを導き、第２対のスイッチＳ３およびＳ４が負荷物１３０を通じて逆方向に出力電流ｉｏｕｔを導くように、当該スイッチは対で交互に制御される。
【００２６】
スナバ回路ＳＮＢは、第１の線＋に接続された第１の極子ｐ１、および第２の線−に接続された第２の極子ｐ２を有する、いわゆる四極子である。第３および第４の極子ｐ３およびｐ４は、負荷物１３０の各自の側面に、それを通じて自由転輪電流を提供するために接続される。スナバ回路ＳＮＢは、回収蓄電器ＣＲ、スナバ蓄電器Ｃｓｎｕｂ、第１および第２のダイオードＤＩＮおよびＤＦＷそれぞれ、トランジスタスイッチＳＯＵＴ、スナバ誘導子Ｌｓｎｕｂ、および一対の自由転輪スイッチＳＦＷ１およびＳＦＷ２それぞれを含む。スナバ回路ＳＮＢは、スナバ蓄電器電圧が所定の電圧、例えば３００ボルトを超える際に、スナバ蓄電器Ｃｓｎｕｂからエネルギーを回収する。当該エネルギーは、スイッチＳＯＵＴと直列にあるスナバ誘導子Ｌｓｎｕｂを用いて回収される。スイッチＳＯＵＴはオンである際に、スナバ誘導子Ｌｓｎｕｂ、スイッチＳＯＵＴ、スナバ蓄電器Ｃｓｎｕｂ、逆変換器ブリッジの「ＯＮ」脚部（例えば、Ｓ１およびＳ２）、および負荷物１３０を含む回路を完成させる。スイッチＳＯＵＴは、スナバ蓄電器電圧が閾値を超える際にオンにされ、当該電圧が当該閾値または別の閾値より下に降下する際に（ヒステリシスが達成されるように）オフにされる。スイッチＳＯＵＴがオンである際に、スナバ蓄電器Ｃｓｎｕｂからエネルギーを回収するスナバ誘導子Ｌｓｎｕｂを通じて電流が流れる。当該スイッチがオフにされる際に、スナバ誘導子Ｌｓｎｕｂ内に蓄積されたエネルギーは、当該エネルギーが回収されるまで、（出力電流ｉｏｕｔの方向に応じて）第２のダイオードＤＦＷおよび自由転輪スイッチＳＦＷ１またはＳＦＷ２のうち１つを含む自由転輪経路を通じて負荷物１３０に戻される。
【００２７】
自由転輪スイッチＳＦＷ１およびＳＦＷ２に起因する回路複雑性に加え、先行技術の設計は、それで出力電流ｉｏｕｔの方向を変更することができる迅速性に悪影響を及ぼす。すなわち、スナバ誘導子Ｌｓｎｕｂは一時的なエネルギー蓄積器として動作するので、これによりスイッチＳＯＵＴを通じる電流のいかなる変化も妨げられる。言い換えれば、スナバ誘導子Ｌｓｎｕｂは、整流循環の最中に出力電流ｉｏｕｔの時間導関数を制限する。この効果は、高い出力電流ｉｏｕｔにて、かつ／または高いインダクタンスを有する負荷物１３０について、特に顕著となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
発明の好適な実施形態の記載
下記から明らかとなるように、図２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂまたは７を参照して論じられている本発明の実施形態の何れも、この望まれない効果を被らない。
【００２９】
図２ａは、時間ｔの関数として母線の全域での母線電圧ｕＡＢ（ｔ）の全体にわたる２つの別個のグラフを示す。第１のグラフ（点線）は、仮想の逆変換器設計についての母線電圧ｕＡＢ（ｔ）を表すが、図１を参照して上記に本質的に記載されているとおりであり、第２のグラフ（太線）は、本出願に記載されている本発明の実施形態により適用することができる母線電圧ｕＡＢ（ｔ）を表す。図２ｂは、図２ａの母線電圧ｕＡＢ（ｔ）に対応する時間ｔの関数として出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）を表すグラフを示す。
【００３０】
時間ｔ１における第１の点にて、母線電圧ｕＡＢ（ｔ）は初期レベルＵＡＢ−ｎｏｍから上昇され、時間ｔ２における第２の点にて、母線電圧ｕＡＢ（ｔ）は最大値ＵＡＢ−ｍａｘに達する。この間隔の間に、先行技術の設計および本発明の実施形態の母線電圧ｕＡＢ（ｔ）が本質的に同じ形状を有することを、我々は推測する。
【００３１】
時間ｔ１における第１の点まで、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）は最大負値−Ｉｍａｘを有する（すなわち、最大絶対値および図１における矢印と逆の流れ方向を有する）。ｔ１での母線電圧ｕＡＢ（ｔ）におけるステップに応答して、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）は（反転されるように）下降し始める。時間ｔ２における第２の点にて、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）は、先行技術の設計について、ならびに本発明の実施形態について０である。
【００３２】
先行技術の設計では、母線電圧ｕＡＢ（ｔ）は、時間ｔ２における第２の点にて中間レベルに逓減される。スナバ誘導子Ｌｓｎｕｂとの組み合わせにおけるこのような早期の電圧減少、および電流経路におけるその蓄積されたエネルギーは、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）の反転を著しく遅らせる。
【００３３】
しかしながら、本発明の実施形態によれば、母線電圧ｕＡＢ（ｔ）は、時間ｔ２における第２の点の後に、時間ｔ３における第３の点の周囲にて初期レベルＵＡＢ−ｎｏｍに低下される。その後、母線電圧ｕＡＢ（ｔ）は、好ましくは、本手順の後続の循環まで初期レベルＵＡＢ−ｎｏｍに留まる。
【００３４】
先行技術の設計では、母線電圧ｕＡＢ（ｔ）は、時間ｔ３における第３の点の後に、時間ｔ４における第４の点まで中間レベルに留まる。これは、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）を比較的高いレベルに押し上げるのに必要である。それにもかかわらず、図２ｂで見ることができるように、時間ｔ４における第４の点にて、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）は依然として十分なレベルに達していない。従って、時間ｔ４における第４の点および時間ｔ５におけるさらにより後の点の間において、ＤＣ電力源１００は、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）が最大正値Ｉｍａｘに達するように追加のエネルギーで補わなければならない。
【００３５】
先行技術の設計では、および本発明の実施形態によれば、両方とも、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）は上昇し、時間ｔ２における第２の点にて負荷物１３０を通じて逆方向に流れ始める。本発明の実施形態によれば、この上昇は、時間ｔ１およびｔ２における第１および第２の点の間での下降と本質的に同じくらい速い。すなわち、時間ｔ１およびｔ２における第１および第２の点の間での持続期間は、時間ｔ２およびｔ３における第２および第３の点の間での持続期間とおおよそ同じである。しかしながら、先行技術の設計では、時間ｔ３における第３の点にて、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）は最大正値Ｉｍａｘの約半分に達しているのみである。言い換えれば、母線上の所与の電圧ステップＵＡＢ−ｍａｘについて、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）を０から最大正値Ｉｍａｘまで上昇させることは、一見すると、先行技術の設計についての約２倍長い時間を取るだろう。この仮定は、スナバ誘導子Ｌｓｎｕｂが負荷物１３０のインダクタンスにおおよそ等しいインダクタンスを有すれば真実である。
【００３６】
本発明の実施形態によれば、０から最大正値Ｉｍａｘまでの出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）の上昇は、母線電圧ｕＡＢ（ｔ）をより高いレベルに保持することができるためにより少ない時間を取る。当然ながら、これは整流速度については有利である。さらに、電力レベルはより少ない変化を示すことになる。
【００３７】
先行技術の設計において、０からＩｍａｘまでの出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）の上昇時間が望まれ、その上昇時間が本発明の実施形態のそれに一致する場合に、最大母線電圧ＵＡＢ−ｍａｘは実質的に高められるはずである。これは、同様に、含まれる構成部に対するより高い電圧要件に起因して、相当な費用の増加を結果的にもたらすだろう。
【００３８】
図３ａは、本発明の第１の実施形態による逆変換器の全体にわたるブロック線図を示す。当該逆変換器は、交流電流ｉｏｕｔを負荷物１３０に提供するように適合される。本発明によれば、負荷物１３０が溶接回路を含むことが推測される。そのため、負荷物１３０は、電流導体、トーチ、アークおよび締め金等の様々な構成部および要素（および、これらの構成部および要素と関連する抵抗、インダクタンスおよびキャパシタンス）を包含することがある。
【００３９】
提案されている逆変換器は、少なくとも１つの整流回路１１０およびブリッジ回路１２０を含む。少なくとも１つの整流回路１１０は、ＤＣ電力源１００から電力を受け取り、循環手順の蓄積段階の最中に負荷物１３０内の誘導要素からエネルギーを受け取り、循環手順の帰還段階の最中に負荷物１３０へのエネルギー帰還を制御するように構成される。典型的には、これはＤＣ電力源１００の母線１０５の全体にわたり電圧の変化を伴う。
【００４０】
整流およびブリッジ回路１１０および１２０それぞれ、および提案されている逆変換器の動作は、図３ｂ乃至７を参照して下記に詳細に記載されることになる。しかしながら、概して、整流回路１１０は、回収蓄電器、および、当該回収蓄電器内でのエネルギー蓄積およびそこからのエネルギー取り出しを制御するように構成されたエネルギー流れ制御手段を包含する。ブリッジ回路１２０は、少なくとも１つの整流回路１１０に接続される。ブリッジ回路１２０は、交流電流ｉｏｕｔを負荷物１３０に送達するように構成され、そのため、それはブリッジ回路１２０を介して母線１０５にガルバーニ電気的に接続される。整流回路１１０は、第１のノードＡおよび第２のノードＢのそれぞれに接続された各自の極子を有する二極子である。整流回路１１０は、負荷物１３０からエネルギーを受け取り、直接的にかまたはブリッジ回路１２０を介するかの何れかで、第１および第２のノードを介して負荷物１３０にエネルギーを帰還させるように配列される。ここでは、当然ながら、「二極子」という用語は電力回路を指し、すなわち、整流回路１１０は、いくつかの追加の測定用インターフェイスおよび制御信号を含むこともある。
【００４１】
当該逆変換器は、制御ユニット１４０を含むか、またはそれと関連することがある。このユニットは、同様に、ＤＣ電力源１００、整流回路１１０およびブリッジ回路１２０から、少なくとも１つの測定信号ｍ１、ｍｉおよびｍｍを受信する。測定信号ｍ１、ｍｉおよびｍｍは、逆変換器の現在の状態を反映する。測定信号ｍ１、ｍｉおよびｍｍに応答して、制御ユニット１４０は、逆変換器の挙動を制御するために、ＤＣ電力源１００、整流回路１１０およびブリッジ回路１２０への一組の制御信号ｃ１、ｃｊおよびｃｎを生成する。好ましくは、制御ユニット１４０は、下記に記載されることになる原理に従い（すなわち、本質的に、測定信号ｍ１、ｍｉおよびｍｍを受信し、制御信号ｃ１、ｃｊおよびｃｎを生成するように）逆変換器を制御するためのソフトウェアを格納するメモリモジュールＭを含むか、またはそれと関連する。
【００４２】
ここで図３ｂを参照すると、我々は、本発明の第１の実施形態による逆変換器の全体にわたる回路線図を見る。当該逆変換器は交流電流ｉｏｕｔを負荷物１３０に提供し、それは溶接回路を包含する。電流ｉｏｕｔは、循環手順により変化する。
【００４３】
本発明のこの実施形態では、整流回路１１０およびブリッジ回路１２０は、ＤＣ電力源１００の母線１０５に両方とも接続される。ここで、母線１０５は、第１の線＋および第２の線−により表される。母線１０５は、ブリッジ回路１２０を介してさらにガルバーニ電気的に接続される。そのため、例えば、ＤＣ電力源１００および負荷物１３０の間には変成器手段が全くない。しかしながら、ガルバーニ電気的な接続部は、ダイオード、トランジスタおよび／または任意の他の種類のスイッチング手段を含むことがある。
【００４４】
ブリッジ回路１２０は、母線１０５を介して整流回路１１０に接続され、ブリッジ回路１２０は、例えば制御ユニット１４０から生じる制御信号に応答して、交流電流ｉｏｕｔを負荷物１３０に送達するように構成される。ブリッジ回路１２０は、４つの主スイッチングモジュールＳ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４をそれぞれ含み、それらは第１および第２のノードＡおよびＢの間にある完全（つまりＨ）ブリッジ構成内に配列される。当該主スイッチングモジュールは、対で交互に制御されるように構成される。これは、主スイッチングモジュールの第１の対Ｓ１およびＳ２が、出力電流ｉｏｕｔを第１の方向に負荷物１３０を通じて流れさせるように構成され、主スイッチングモジュールの第２の対Ｓ３およびＳ４が、出力電流ｉｏｕｔを逆方向に負荷物１３０を通じて（すなわち、図３ｂにおける矢印に反して）流れさせるように構成されることを意味する。
【００４５】
整流回路１１０は、ＤＣ電力源１００から電力を受け取り、循環手順の蓄積段階の最中に負荷物１３０内の誘導要素からエネルギーを受け取り、循環手順の帰還段階の最中に負荷物１３０へのエネルギー帰還を制御するように構成される。整流回路１１０は、第１のノードＡに接続された第１の極子ｐ１、および第２のノードＢに接続された第２の極子ｐ２を有する二極子である。第１のノードＡは母線１０５の第１の線＋にさらに接続され、第２のノードＢは母線１０５の第２の線−にさらに接続される。上記に述べられているように、電力回路の第１および第２の極子ｐ１およびｐ２に加え、整流回路１１０は、好ましくは、その中の少なくとも１つのスイッチの動作を制御するための一組の測定および制御インターフェイスを含むことがある。整流回路１１０は、回収蓄電器ＣＲ、および、回収蓄電器ＣＲ内でのエネルギー蓄積およびそこからのエネルギー取り出しを制御するように構成されたエネルギー流れ制御手段を含む。本発明のこの実施形態では、当該エネルギー流れ制御手段は、ダイオードＤＩＮの形態にある第１の流れ制御手段、およびトランジスタスイッチＳＯＵＴの形態にある第２の流れ制御手段により表される。
【００４６】
ダイオードＤＩＮは、エネルギーを回収蓄電器ＣＲ内に蓄積することを可能にするように構成される。時間ｔの関数としての回収蓄電器ＣＲの全体にわたる電圧ｕＣＲ（ｔ）、および時間ｔの関数としての出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）をそれぞれ示す図６ａおよび６ｂを参照して、この役割を例解することができる。出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）がＩ１という最大正値を有すると仮定しよう。この出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）は、回収蓄電器ＣＲの全体にわたり電圧Ｕ１を引き起こす。初めは、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）はＩ１にて一定に保持され、従って電圧ｕＣＲ（ｔ）は一定値を有する。しかしながら、時間ｔｂにおけるある点にて、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）の反転が開始される。結果的に、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）は降下し、ダイオードＤＩＮはエネルギーを回収蓄電器ＣＲに供給することを可能にし、その全体にわたる電圧ｕＣＲ（ｔ）は増加し始める。電圧ｕＣＲ（ｔ）はピーク値に達し、その後再び減少し始める。これは、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）が逆方向に負荷物１３０および閉じられるトランジスタスイッチＳＯＵＴを通じて流れ始めることの効果である。
【００４７】
時間ｔｃにおけるより後の点にて、トランジスタスイッチＳＯＵＴは、例えば制御ユニット１４０からの制御信号ｃｊを介して開状態に制御される。結果として、回収蓄電器ＣＲの全体にわたる電圧ｕＣＲ（ｔ）は、（典型的には、初期の一定値Ｕ１におおよそ等しい）ｔｃにて有したレベルにて保存される。ｔｃでは、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）は−Ｉ１という最大負値にも到達し、それは出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）の反転が再び開始されるまで維持される。従って、トランジスタスイッチＳＯＵＴは、帰還段階と称されることもある循環手順の特定の段階の最中に、回収蓄電器ＣＲ内に一時的に蓄積されているエネルギーが負荷物１３０に供給されるようにする。そのため、当該逆変換器設計は、高い電力効率および出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）の速い反転を可能にする。
【００４８】
代わりに、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）がＩ１よりも高いＩ２という最大正値を有する場合には、その時、電圧ｕＣＲ（ｔ）はＵ１を下回る一定値Ｕ２にて起こらざるを得ないだろう。すなわち、このような場合では（循環手順の所与の頻度に関して）、出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）の反転は時間ｔａ（すなわち、ｔｂよりも前）におけるより早い点にて起こるはずであり、同時に、ダイオードＤＩＮが回収蓄電器ＣＲへのエネルギーの入力を開始することになる。結果的に、回収蓄電器ＣＲは、回収蓄電器ＣＲの全体にわたる電圧ｕＣＲ（ｔ）がピーク値に達する前により多くのエネルギーを受け取ることになる。ピーク電圧に達した後に、トランジスタスイッチＳＯＵＴはエネルギーが回収蓄電器ＣＲを出て、負荷物１３０に供給されることを可能にする。時間ｔｄ（ｔｃの後）におけるある点にて、トランジスタスイッチＳＯＵＴは開状態に制御され、回収蓄電器ＣＲの全体にわたる電圧ｕＣＲ（ｔ）はおおよそＵ２にて保存される。
【００４９】
ここで図３ｂに戻ると、エネルギー流れ制御手段ＤＩＮおよびＳＯＵＴは、好ましくはスイッチングモジュール１１１内に配列され、そこで第１の流れ制御手段ＤＩＮは第２の流れ制御手段ＳＯＵＴと並列に接続される。この設計により、回収蓄電器ＣＲ内への、およびそこから外へのエネルギーの流れを制御することが非常に単純になる。さらに好ましくは、スイッチングモジュール１１１は回収蓄電器ＣＲと直列に接続される。
【００５０】
母線１０５が、（図３ｂに例解されているとおりに）第１および第２の線＋または−のうち少なくとも１つの中に平滑誘導子ＬＳを含む場合は、同様に有利である。平滑誘導子ＬＳは、母線１０５上の電圧リップルを抑制し、このようにして逆変換器から送達された電力の質を改善するように構成される。
【００５１】
加えて、回収蓄電器ＣＲの全体にわたる十分な電圧ｕＣＲ（ｔ）を確立するために、特定の起動手順を使用することが好ましい。これは、エネルギーを負荷物１３０に帰還させるか、または溶接作業の初めに母線１０５を少しの間短絡させることなく、第１の数の出力電流ｉｏｕｔ（ｔ）の反転の実行を伴うことがある。
【００５２】
図４ａは本発明の第２の実施形態による逆変換器の全体にわたるブロック線図を示し、図４ｂは対応する回路線図を示す。
【００５３】
この実施形態では、ＤＣ電力源１００は、第１の線＋、第２の線−および中心点線０を包含する母線１０５を有する。第１の線＋は第１の電圧レベルを有し、第２の線−は第２の電圧レベルを有し、中心点線０は第１および第２の電圧レベルの間の電圧レベル（例えば、０つまり接地電圧）を有する。
【００５４】
上記に類似して、１つのブリッジ回路１２０が含まれる。しかしながら、ここでは、当該逆変換器は２つの整流回路１１０ａおよび１１０ｂをそれぞれ有する。図３ｂを参照して上記に記載されているとおりの後者の機能、および各回路１１０ａおよび１１０ｂの両方は、回路１１０と同じ構成を有することがある。第１の整流回路１１０ａは、第１のノードＡに接続されたその第１の極子ｐ１ａ、および中心点線０に接続されたその第２の極子ｐ２ａを有する。第２の整流回路１１０ｂは、中心点線０に接続されたその第１の極子ｐ１ｂ、および第２のノードＢに接続されたその第２の極子ｐ２ｂを有する。第１のノードＡは第１の線＋にさらに接続され、第２のノードＢは第２の線−にさらに接続される。
【００５５】
本発明の第２の実施形態では、ブリッジ回路１２０は、第１および第２のノードＡおよびＢそれぞれの間にある半ブリッジ構成内に配列される、２つの主スイッチングモジュールＳ１およびＳ２をそれぞれ含む。主スイッチングモジュールＳ１およびＳ２は、第１の主スイッチングモジュールＳ１が出力電流ｉｏｕｔを第１の方向に負荷物１３０を通じて（図４ｂにおける矢印に反して）流れさせ、第２の主スイッチングモジュールＳ２が出力電流ｉｏｕｔを第２の方向に負荷物１３０を通じて（図４ｂにおける矢印により示されているように）流れさせるように、交互に制御されるように構成される。
【００５６】
図５ａは本発明の第３の実施形態による逆変換器の全体にわたるブロック線図を示し、図５ｂは対応する回路線図を示す。ここでは、上記と同様に、ＤＣ電力源１００は母線１０５を有し、それはＤＣ電力源１００からそれにガルバーニ電気的に接続される負荷物１３０に電力を送るように配列される。ブリッジ回路１２０は母線１０５に接続され、ブリッジ回路１２０は、同様に、第１および第２の整流回路１１０ａおよび１１０ｂとそれぞれ接続される。
【００５７】
ブリッジ回路１２０は、完全（Ｈ）ブリッジ（図３ａおよび３ｂを参照して上記に記載されている第１の実施形態と比較されたい）を含んでも、半ブリッジ（図４ａおよび４ｂを参照して上記に記載されている第２の実施形態と比較されたい）を含んでもよい。従って、ブリッジ回路１２０は、図５ｂにもブロック形態で表される。当該回路の代替の構成は、それぞれ図３ｂおよび４ｂに例解されている本発明の第１および第２の実施形態から明白である。ブリッジ回路１２０が完全（Ｈ）ブリッジを含む場合には、母線１０５は第１および第２の線＋および−を含むのみである。しかしながら、ブリッジ回路１２０が半ブリッジを含む場合には、母線１０５は、図５ａおよび５ｂに破線で例解されているとおりに中心点線０も含む。
【００５８】
いかなる場合でも、整流回路１１０ａおよび１１０ｂは、ブリッジ回路１２０の第１のノードＡおよび第２のノードの間に両方とも配列される。第１および第２の整流回路１１０ａおよび１１０ｂは、負荷物１３０の全体にわたり逆並列にも配列される。これは、第１の整流回路１１０ｂが、第１のノードＡに接続された第１の極子ｐ１ｂ、および第２のノードＢに接続された第２の極子ｐ２ｂを有することを意味する。第１の整流回路１１０ｂは、出力電流ｉｏｕｔが（図５ｂにおける矢印に反して）負荷物１３０を通じて第１の流れ方向を有する際に負荷物１３０からエネルギーを蓄積し、出力電流ｉｏｕｔが（図５ｂにおける矢印により示されているように）負荷物１３０を通じて第２の流れ方向を有する際に負荷物１３０にエネルギーを帰還させるように構成される。他方では、第２の整流回路１１０ａが、第２のノードＢに接続された第１の極子ｐ１ａ、および第１のノードＡに接続された第２の極子ｐ２ａを有する。そのため、第２の整流回路１１０ａは、出力電流ｉｏｕｔが負荷物１３０を通じて第２の流れ方向を有する際に負荷物１３０からエネルギーを蓄積し、出力電流ｉｏｕｔが負荷物１３０を通じて第１の流れ方向を有する際に負荷物１３０にエネルギーを帰還させるように構成される。
【００５９】
第１の整流回路１１０ｂは、蓄積段階の最中に第１の回収蓄電器ＣＲｂ内の負荷物１３０からエネルギーを蓄積し、帰還段階の最中にこの蓄電器から負荷物１３０にエネルギーを帰還させるように構成される。第１の回収蓄電器ＣＲｂからのエネルギーの送り込みおよび取り出しは、第１のスイッチングモジュール１１１ｂを介して制御される。好ましくは、第１のスイッチングモジュール１１１ｂは、エネルギーを第１の回収蓄電器ＣＲｂ内に蓄積することを可能にするように構成された第１の流れ制御手段ＤＩＮｂ、および、第１の回収蓄電器ＣＲｂ内に蓄積されたエネルギーが負荷物１３０に供給されるようにするように構成された第２の流れ制御手段ＳＯＵＴｂを含む。第２の整流回路１１０ａは、蓄積段階の最中に第２の回収蓄電器ＣＲａ内の負荷物１３０からエネルギーを蓄積し、帰還段階の最中にこの蓄電器から負荷物１３０にエネルギーを帰還させるように構成される。第２の回収蓄電器ＣＲａからのエネルギーの送り込みおよび取り出しは、第２のスイッチングモジュール１１１ａを介して制御される。好ましくは、第２のスイッチングモジュール１１１ａは、エネルギーを第２の回収蓄電器ＣＲａ内に蓄積することを可能にするように構成された第３の流れ制御手段ＤＩＮａ、および、第２の回収蓄電器ＣＲａ内に蓄積されたエネルギーが負荷物１３０に供給されるようにするように構成された第４の流れ制御手段ＳＯＵＴａを含む。
【００６０】
本発明の第３の実施形態は、第１および第２の実施形態と比較していくらか不利であることに留意されたい。すなわち、第３の実施形態の設計によれば、任意の平滑インダクタンスＬＳＡおよび／またはＬＳＢ内に蓄積されたエネルギーを、負荷物１３０に帰還させることはできない。それどころか、このエネルギーは熱の形態で失われることになる。
【００６１】
図３ａに記載されている本発明の第１の実施形態に類似して、第２および第３の実施形態による逆変換器は、それぞれ図４ａおよび５ａに示されているとおりの制御ユニット１４０を含むか、またはそれと関連することがある。制御ユニット１４０は、ＤＣ電力源１００、整流回路１１０ａおよび１１０ｂそれぞれ、およびブリッジ回路１２０から、少なくとも１つの測定信号ｍ１、ｍｉａ、ｍｉｂおよびｍｍを受け取るように構成される。測定信号ｍ１、ｍｉａ、ｍｉｂおよびｍｍは、逆変換器の現在の状態を反映する。測定信号ｍ１、ｍｉａ、ｍｉｂおよびｍｍに応答して、制御ユニット１４０は、逆変換器の挙動を制御するために、ＤＣ電力源１００、整流回路１１０ａおよび１１０ｂそれぞれ、およびブリッジ回路１２０に、一組の制御信号ｃ１、ｃｊａ、ｃｊｂおよびｃｎを生成する。好ましくは、制御ユニット１４０は、下記に記載されることになる原理に従い（すなわち、本質的に、測定信号ｍ１、ｍｉａ、ｍｉｂおよびｍｍを受信し、制御信号ｃ１、ｃｊａ、ｃｊｂおよびｃｎを生成するように）逆変換器を制御するためのソフトウェアを格納するメモリモジュールＭを含むか、またはそれと関連する。
【００６２】
好ましくは、本発明の上記に記載されている実施形態では、平滑誘導子ＬＳＡおよび／またはＬＳＢは、図４ｂおよび５ｂに例解されているとおりの第１および第２の線＋および−のうち１つまたは両方に、かつ／または中心点線０（図示せず）に含まれる。平滑誘導子ＬＳＡおよびＬＳＢは、母線１０５上の電圧リップルを抑制し、このようにして逆変換器により雑音の少ないエネルギーを提供するように構成される。
【００６３】
本発明のさらなる一実施形態（例解せず）によれば、当該逆変換器は少なくとも２つの整流回路１１０を含み、それらは、母線１０５の全体にわたり、すなわち、逆変換器設計に応じて、第１および第２のノードＡおよびＢの間に、または、第１のノードＡおよび中心点線０の間ならびに中心点線０および第２のノードＢの間のそれぞれに、互いに並列に連結される。各整流回路１１０は、ここで、扱われる各自のエネルギー範囲に適合される。それにより、第１の整流回路を第１の閾値までのエネルギーレベルに対して用いることができ、第２の整流回路は第１の閾値および第２の閾値の間等のエネルギーレベルに対して用いられる。すなわち、所与の規模の回収蓄電器ＣＲを、一定の範囲の電流／負荷インダクタンスのために最適化することができるのみである。しかしながら、選択することができる一揃いの並列整流回路１１０（各回路は異なる特性を有する）を有することにより、多種多様の負荷および電流の状態に対して１つの逆変換器を使用することが可能である。
【００６４】
要約するために、我々は、ここで、図７における流れ線図を参照して本発明による方法を記載することになる。具体的には、当該方法は、構成部が過充電に起因して損傷するという危険を冒すことなく、回収蓄電器ＣＲが最大量のエネルギーを蓄積するように、回収蓄電器電圧ｕＣＲ（ｔ）を調整することに関係する。すなわち、これは、負荷物１３０への最大の可能なエネルギー帰還を結果的にもたらす。
【００６５】
第１のステップ７１０は、循環手順のある段階の最中に回収蓄電器ＣＲの全体にわたる電圧を測定する。好ましくは、当該電圧は連続的に（または少なくとも繰り返して）測定され、ピーク値は自記される。その後、ステップ７２０は、ステップ７１０にて測定された電圧が、回収蓄電器ＣＲの全体にわたる最大許容電圧を表す設定制限レベルよりも小さいかどうかを照合する。ステップ７２０を、循環手順の所定の段階が終わった後に実行することも、この段階の最中に繰り返して実行することもできる。
【００６６】
ステップ７２０が、回収蓄電器ＣＲの全体にわたる電圧が設定制限レベルよりも小さいと判定する場合に、ステップ７３０が続く。ステップ７３０は、循環手順の以前の段階にて蓄積されたものよりも多くのエネルギーが回収蓄電器ＣＲ内に蓄積されるようにするように、エネルギー流れ制御手段を制御する。図６ａでは、これは、正弦ピークの右手側でのｕＣＲ−１（ｔ）またはｕＣＲ−２（ｔ）の定電圧レベルがその左手側でよりも高くなるように、（それぞれｔｃまたはｔｄよりも）いくらか早い時点にて第２の流れ制御手段ＳＯＵＴを介して回収蓄電器ＣＲからのエネルギーの送り出しを中断することと同等である。
【００６７】
ステップ７２０が、回収蓄電器ＣＲの全体にわたる電圧が設定制限レベルよりも小さくない（すなわち、最大限に許容可能な電圧まで十分な余裕がない）と判定する場合に、ステップ７４０が続く。ステップ７４０は、循環手順の以前の段階にて蓄積されたものよりも少ないエネルギーが回収蓄電器ＣＲ内に蓄積されるようにするように、エネルギー流れ制御手段を制御する。図６ａでは、これは、正弦ピークの右手側でのｕＣＲ−１（ｔ）またはｕＣＲ−２（ｔ）の定電圧レベルがその左手側でよりも低くなるように、（それぞれｔｃまたはｔｄよりも）いくらか遅い時点まで第２の流れ制御手段ＳＯＵＴを介して回収蓄電器ＣＲからのエネルギーの送り出しを継続することと同等である。
【００６８】
ステップ７３０または７４０の後に、本手順はステップ７１０に折り返す。
【００６９】
好ましくは、ステップ７２０が、回収蓄電器ＣＲの全体にわたる電圧が設定制限電圧に等しいと判定する場合に、本方法は、ある量のエネルギーが循環手順の後続の段階において回収蓄電器ＣＲから取り出されるようにするようにエネルギー流れ制御手段を制御することを伴い、そのエネルギーの量は、循環手順の以前の段階において回収蓄電器ＣＲから取り出されたエネルギーの量に等しいと推定される。図６ａでは、これは、正弦ピークの右手側でのｕＣＲ−１（ｔ）またはｕＣＲ−２（ｔ）の定電圧レベルがその左手側での定電圧レベルに等しくなるように、それぞれｔｃまたはｔｄにて第２の流れ制御手段ＳＯＵＴを介して回収蓄電器ＣＲからのエネルギーの送り出しを中断することと同等である。これは、おおよそ０か、または負荷物１３０のインダクタンスと比較してごくわずかである平滑誘導子のインダクタンスＬＳ、ＬＳＡおよびＬＳＢに有効である。
【００７０】
上記に図７を参照して記載されている処理ステップの全て、ならびにステップの任意の継起を、プログラムされたコンピュータ装置を用いて制御することができる。さらに、図面を参照して上記に記載されている本発明の実施形態は、コンピュータ装置およびコンピュータ装置内で行われる処理を備えるが、そのため、本発明は、本発明を実施するのに適合されたコンピュータプログラム、特に担体上またはその中のコンピュータプログラムにも及ぶ。当該プログラムは、部分的にコンパイルされた形態等の、ソースコード、オブジェクトコード、ソースおよびオブジェクトコードの中間のコードの形態に、または、本願発明による処理の実施における使用に適した任意の他の形態にあり得る。当該プログラムは、オペレーティングシステムの一部でも、別個のアプリケーションでもよい。当該担体は、当該プログラムを担持することができる任意の実体または素子であり得る。例えば、当該担体は、フラッシュメモリ、ＲＯＭ（読み取り専用メモリ）、例えばＤＶＤ（デジタル映像／多用途ディスク）、ＣＤ（小型ディスク）または半導体ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ）、または磁気記録媒体、例えばフロッピー（登録商標）ディスクまたはハードディスク等の記憶媒体を備えることがある。さらに、当該担体は、電気または光ケーブルを介して、または無線機により、または他の手段により運搬することができる電気または光信号等の伝送可能な担体であり得る。当該プログラムがケーブルまたは他の機器もしくは手段により直接運搬することができる信号内で具現される際に、当該担体をこのようなケーブルまたは機器または手段により構成することができる。代替的には、当該担体はその中に当該プログラムが埋め込まれる集積回路であり得、当該集積回路は関連する処理を実行するのに、またはその実行における使用に適合される。
【００７１】
本明細書で用いられる際の「備える／備えている」という用語は、定められた特徴、整数、ステップまたは構成部の存在を明示するようにされている。しかしながら、当該用語は、１つ以上の追加の特徴、整数、ステップまたは構成部、あるいはそれらの群の存在または追加を除外しない。
【００７２】
本明細書における任意の先行技術に対する参照は、参照されている先行技術がオーストラリア、または任意の他の国における共通の一般知識の一部を形成するという承認または任意の示唆でなく、かつそのようなものとして受け取られるべきでない。
【００７３】
本発明は、図に記載されている実施形態に限定されないが、特許請求の範囲内において自由に変化させることができる。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ−６ｂ】
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【図７】
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