(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の電圧指令値を夫々ＰＷＭ変調することによって得られるゲート信号に基づくＰＷＭ電圧を一つの負荷に夫々並列に出力するマスタとしての一つのＰＷＭ半導体電力変換装置と、スレーブとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置とを備えるＰＷＭ半導体電力変換システムにおいて、
前記夫々のＰＷＭ半導体電力変換装置は、
時刻カウンタと、
前記電圧指令値を夫々ＰＷＭ変調するためのキャリア波を前記時刻カウンタに同期して発生させるキャリア波発生部と、
を夫々備え、
前記マスタとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置は、
自ＰＷＭ半導体電力変換装置が備える時刻カウンタが所定の値に達したとき、前記複数のＰＷＭ半導体電力変換装置が備える時刻カウンタの値を自ＰＷＭ半導体電力変換装置が備える時刻カウンタに同期させるための同期データを生成する同期データ生成部と、
前記同期データ生成部が生成した同期データに誤り検出符号を付与する誤り検出符号生成部と、
前記誤り検出符号生成部が誤り検出符号を付与した同期データを前記スレーブとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置に送信する同期データ送信部と、
を備え、
前記スレーブとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置は、
前記マスタとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置から同期データを受信する同期データ受信部と、
前記同期データ受信部が受信した同期データに付与されている誤り検出符号に基づいて該同期データの誤り検出を実行する誤り検出部と、
前記誤り検出部によって前記受信した同期データに誤りが検出されなかった場合、前記同期データ受信部が同期データを受信完了した時点における自ＰＷＭ半導体電力変換装置が備える時刻カウンタの値と予め算出されている前記同期データの通信時間とに基づいて自ＰＷＭ半導体電力変換装置が備える時刻カウンタの値を補正し、前記誤り検出部によって前記受信した同期データに誤りが検出された場合、前記時刻カウンタの値の補正を実行しない、時刻カウンタ補正処理部と、
を備え、
前記誤り検出部によって前記受信した同期データに誤りが検出された場合、前記スレーブとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置が備えるキャリア波発生部は、値が補正されていない前記時刻カウンタに同期した前記キャリア波の発生を継続する、
ことを特徴とするＰＷＭ半導体電力変換装置システム。
【請求項２】
前記時刻カウンタ補正処理部は、前記同期データ受信部が同期データを受信完了した時点における自ＰＷＭ半導体電力変換装置が備える時刻カウンタの値から前記所定の値を減算した値と前記通信時間との差分に基づいて自ＰＷＭ半導体電力変換装置が備える時刻カウンタを補正する、ことを特徴とする請求項１に記載のＰＷＭ半導体電力変換装置システム。
【請求項３】
前記同期データ生成部は、前記スレーブとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置に送信する同期データに自ＰＷＭ半導体電力変換装置と前記スレーブとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置との間の通信時間を記述する、ことを特徴とする請求項１に記載のＰＷＭ半導体電力変換装置システム。
【請求項４】
前記マスタとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置は前記通信時間を記憶する通信時間記憶部をさらに備え、
前記同期データ生成部は、前記通信時間記憶部が記憶している通信時間を読み出して、前記読み出した通信時間を同期データに記述する、
ことを特徴とする請求項３に記載のＰＷＭ半導体電力変換装置システム。
【請求項５】
前記同期データ生成部は、前記同期データのサイズに基づいてこの同期データに記述する通信時間を算出する、ことを特徴とする請求項３に記載のＰＷＭ半導体電力変換装置システム。
【請求項６】
前記スレーブとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置は、前記マスタとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置と自ＰＷＭ半導体電力変換装置との間の通信時間を記憶する通信時間記憶部をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載のＰＷＭ半導体電力変換装置システム。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のうちの何れか一項に記載のＰＷＭ半導体電力変換装置システムを構成するＰＷＭ半導体電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並列運転する複数のＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）半導体電力変換装置を備えるＰＷＭ半導体電力変換装置システムおよびＰＷＭ半導体電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＷＭ半導体電力変換装置（以下、単に変換器）の容量拡大を行う方法として、変換器単体の容量を増加させる方法と、複数の変換器を並列接続して容量を増加させる方法がある。前者の方法では、使用する半導体デバイスの容量に上限があるため、容量拡大に上限がある。一方、後者の方法については、理論的に並列接続台数を無限に増やすことができるため、実用範囲であれば台数を増加させることに対する制約がほとんどないメリットがある。
【０００３】
しかし、変換器を特に注意無く並列接続した場合、互いのＰＷＭキャリアが同期しないことから、変換器の間を流れる電流である、いわゆる環流電流が増加し、外部に出力される電流が減少する。つまり、変換器自身の電流容量利用率が悪化する。これに対して、変圧器やリアクトルによって環流電流を抑制する方法が存在するが、設置面積やコストの点で不利となる。したがって、並列接続されている変換器のＰＷＭキャリアを同期させることが求められる。
【０００４】
ＰＷＭキャリアを同期させるための方法として、特定の１台の変換器をマスタ、他をスレーブとし、マスタのコントローラで全てのスレーブのゲート信号を生成することで、個々のスレーブのＰＷＭキャリアとマスタのＰＷＭキャリアを同期させる方法が考えられる。以降、この方法を従来技術という。
【０００５】
また、基準側のコンピュータと従属側のコンピュータとの間でメッセージを送受信することによって伝送にかかる時間を算出し、従属側のコンピュータは、基準側のコンピュータから送信されてきた標準時刻に前記算出した伝送時間を加算することによって自身のマシン時刻を標準時刻に同期させる技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−８９１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ゲート信号に関しては誤動作が許されないため、信号伝送路について完全なノイズ対策が要求される。また、一般的な変換器はゲート信号が６系統存在するため、伝送システムが複雑化する。このため、上記従来技術を適用することとなると、信号伝送システムのコスト・複雑さ・外形の点で不利となる。また、ＰＷＭ変調自体を夫々のスレーブで実施するようにすれば、夫々のスレーブに入力される信号をＰＷＭ同期信号と電圧指令値の２系統に減らすことは可能であるが、ノイズの問題は依然として解決されない。このことから、安価・簡単な構成で、ノイズが入っても直接誤動作につながらない同期技術が要求される。
【０００８】
特許文献１の技術では、複雑な動作を実行するコンピュータが必要となるため、安価・簡単に構築できることが要求される変換器システムには適さない。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可及的に簡単な構成でかつ可及的にノイズに影響されずに複数のＰＷＭ半導体電力変換装置が互いに同期して動作する、ＰＷＭ半導体電力変換装置システムおよびＰＷＭ半導体電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、同一の電圧指令値を夫々ＰＷＭ変調することによって得られるゲート信号に基づくＰＷＭ電圧を一つの負荷に夫々並列に出力するマスタとしての一つのＰＷＭ半導体電力変換装置と、スレーブとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置とを備えるＰＷＭ半導体電力変換システムにおいて、前記夫々のＰＷＭ半導体電力変換装置は、時刻カウンタと、前記電圧指令値を夫々ＰＷＭ変調するためのキャリア波を前記時刻カウンタに同期して発生させるキャリア波発生部と、を夫々備え、前記マスタとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置は、自ＰＷＭ半導体電力変換装置が備える時刻カウンタが所定の値に達したとき、前記複数のＰＷＭ半導体電力変換装置が備える時刻カウンタの値を自ＰＷＭ半導体電力変換装置が備える時刻カウンタに同期させるための同期データを生成する同期データ生成部と、前記同期データ生成部が生成した同期データに誤り検出符号を付与する誤り検出符号生成部と、前記誤り検出符号生成部が誤り検出符号を付与した同期データを前記スレーブとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置に送信する同期データ送信部と、を備え、前記スレーブとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置は、前記マスタとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置から同期データを受信する同期データ受信部と、前記同期データ受信部が受信した同期データに付与されている誤り検出符号に基づいて該同期データの誤り検出を実行する誤り検出部と、前記誤り検出部によって前記受信した同期データに誤りが検出されなかった場合、前記同期データ受信部が同期データを受信完了した時点における自ＰＷＭ半導体電力変換装置が備える時刻カウンタの値と予め算出されている前記同期データの通信時間とに基づいて自ＰＷＭ半導体電力変換装置が備える時刻カウンタの値を補正し、前記誤り検出部によって前記受信した同期データに誤りが検出された場合、前記時刻カウンタの値の補正を実行しない、時刻カウンタ補正処理部と、を備え、前記誤り検出部によって前記受信した同期データに誤りが検出された場合、前記スレーブとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置が備えるキャリア波発生部は、値が補正されていない前記時刻カウンタに同期した前記キャリア波の発生を継続する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、マスタとしてのＰＷＭ半導体電力変換装置が備える時刻カウンタが所定の値に達した時刻で同期を取ることから、データ送受信速度に遅い通信手段を用いても同期精度に影響しないため、低速な通信手段を使用することができ、また、ノイズなどによってデータ転送エラーが発生した場合には同期処理が行われないため、ノイズの影響によって誤ったタイミングで同期してしまうことがなく、要求されるノイズ対策レベルを低くすることができるため、可及的に簡単な構成でかつ可及的にノイズに影響されずに複数のＰＷＭ半導体電力変換装置が互いに同期して動作する、ＰＷＭ半導体電力変換装置システムおよびＰＷＭ半導体電力変換装置を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態のＰＷＭ半導体電力変換装置システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態のＰＷＭ半導体電力変換装置システムの機能構成を示す図である。
【図３】図３は、電圧指令値および三角波の波形の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、時刻カウンタ補正処理について具体的に説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態のＰＷＭ半導体電力変換装置システムの動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるＰＷＭ半導体電力変換装置システム（以下、単に変換器システム）およびＰＷＭ半導体電力変換装置（変換器）の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる実施の形態の変換器システムの構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の変換器システム１００は、複数（本実施の形態では一例として３台）の変換器１ａ〜１ｃを備えている。変換器１ａ〜１ｃは、例えばモータなどの負荷２００に接続されており、負荷２００を駆動するためのＰＷＭ電圧を個別に発生する。
【００１５】
変換器１ａ〜１ｃは、夫々通信線で接続されている。近年広く使用されている変換器には、動作設定などを行うための上位の制御装置（上位制御装置）との間で例えばＲＳ４８５やＵＳＢなどの通信規格で通信できるものがある。変換器１ａ〜１ｃ間の通信線の通信規格については、特に限定しないが、ここでは上記したような既に備えられている通信手段の通信規格を使用することとする。
【００１６】
変換器１ａ〜１ｃは、ＰＷＭ電圧を発生するための構成として、夫々、コントローラ１１ａ〜１１ｃと、主回路１２ａ〜１２ｃと、を備えている。コントローラ１１ａ〜１１ｃは、コントローラ自身で生成、あるいは外部から供給される電圧指令値に対してＰＷＭ変調処理を行い、電圧指令値のＰＷＭ変調処理結果として得られるゲート信号を出力する。主回路１２ａ〜１２ｃは、コントローラ１１ａ〜１１ｃが夫々出力したゲート信号が夫々入力され、入力されたゲート信号に基づいて負荷２００に供給するＰＷＭ電圧を夫々発生する。
【００１７】
図２は、変換器１ａが備えるコントローラ１１ａと、変換器１ｂ、１ｃが備えるコントローラ１１ｂ、１１ｃの機能構成について説明する図である。なお、コントローラ１１ｂおよびコントローラ１１ｃの機能構成は同一であるので、代表としてコントローラ１１ｂの機能構成について説明し、コントローラ１１ｃの説明を省略する。
【００１８】
コントローラ１１ａは、周期カウンタである時刻カウンタ１３ａと、時刻カウンタ１３ａに同期した三角波を発生する三角波発生部１４ａと、外部から入力される電圧指令値を三角波発生部１４ａが発生させた三角波に基づいてＰＷＭ変調し、ゲート信号を生成するＰＷＭ変調部１５ａと、を備えている。また、コントローラ１１ｂは、時刻カウンタ１３ａと同じ周期でカウントする周期カウンタである時刻カウンタ１３ｂと、時刻カウンタ１３ｂに同期した三角波を発生する三角波発生部１４ｂと、前記ＰＷＭ変調部１５ａに入力された電源電圧値と同一の電圧指令値を三角波発生部１４ｂが発生させた三角波に基づいてＰＷＭ変調し、ゲート信号を生成するＰＷＭ変調部１５ｂと、を備えている。なお、ここでは例としてキャリア波を最も一般的な三角波として説明しているが、三角波以外のキャリア波を使用する場合においても、同期処理については同様である。
【００１９】
上述したように、三角波発生部１４ａ、１４ｂは、夫々時刻カウンタ１３ａ、１３ｂに同期した三角波を発生させる。ここで、時刻カウンタ１３ａ、１３ｂが互いに同期しておらず、結果として三角波発生部１４ａ、１４ｂが互いに同期していない三角波を発生させた場合について説明する。
【００２０】
図３は、コントローラ１１ａ、１１ｂが夫々変換する電圧指令値および三角波発生部１４ａ、１４ｂが生成する三角波の波形およびゲート信号の変化の一例を示す図である。コントローラ１１ａ、コントローラ１１ｂに同一の値の電圧指令値が入力されており、三角波発生部１４ｂが発生する三角波は三角波発生部１４ａが発生する三角波よりもΔｔだけ遅くなっている。すなわち、夫々の三角波が互いに同期していない状態となっている。夫々の電圧指令値およびゲート信号の変化を示す図の下には、ＰＷＭ変調部１５ａ、１５ｂが夫々生成したゲート信号を示している。図示するように、コントローラ１１ｂから出力されたゲート信号は、コントローラ１１ａから出力されたゲート信号よりもΔｔにほぼ等しい時間だけ遅れている。そして、その時間遅れに起因して、コントローラ１１ａのゲート信号の状態とコントローラ１１ｂのゲート信号の状態とが異なる瞬間が生じる。例えば、グラフの左端の三角波に着目すると、時刻ｔ２〜ｔ３の間は、コントローラ１１ａ、１１ｂのゲート信号がともにＬｏｗ（オフ）になっているが、時刻ｔ１〜ｔ２の間は、コントローラ１１ａのゲート信号がＬｏｗ、コントローラ１１ｂのゲート信号がＨｉｇｈ（オン）になっている。また、時刻ｔ３〜ｔ４の間は、コントローラ１１ａのゲート信号がＨｉｇｈ、コントローラ１１ｂのゲート信号がＬｏｗになっている。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２の間や時刻ｔ３〜ｔ４の間においては、コントローラ１１ａのゲート信号の状態とコントローラ１１ｂのゲート信号の状態とが異なっている。
【００２１】
ＰＷＭ電圧は、ゲート信号に基づいて生成されるので、コントローラ１１ａのゲート信号の状態とコントローラ１１ｂのゲート信号の状態とが異なるとき、二つの変換器１ａ、１ｂから出力されるＰＷＭ電圧が異なるために変換器１ａと１ｂの間に還流電流が流れ、負荷２００に供給する電流が減少し、変換器システム１００自身の電流容量利用率が悪化する。したがって、夫々の変換器１ａ〜１ｃのゲート信号を同期させることが重要となる。そこで、本実施の形態では、変換器１ａが備える時刻カウンタ１３ａの値を基準とし、他の２つの変換器１ｂ、１ｃが夫々備える時刻カウンタを時刻カウンタ１３ａに同期させるようにする。ゲート信号は、時刻カウンタから生成される三角波と、電圧指令値をＰＷＭ変調させることによって生成しているため、時刻カウンタを同期させることで、夫々の変換器１ａ〜１ｃのゲート信号を同期させる。
【００２２】
具体的には、変換器１ａは、時刻カウンタ１３ａのゼロ復帰（リセット）時に、変換器１ｂおよび１ｃに対して通知（同期データ）を発行し、同期データを受信した変換器１ｂは、予め設定されている変換器１ａと変換器１ｂとの間の通信にかかる時間（通信時間）と、同期データを受信した時点での自変換器１ｂに備える時刻カウンタ１３ｂの値と、の比較に基づいて、時刻カウンタ１３ｂの値を調整する。そのための機能構成として、コントローラ１１ａは、同期データ生成部２１と、通信時間記憶部２２と、誤り検出符号生成部２３と、同期データ送信部２４と、を備え、コントローラ１１ｂは、誤り検出部３１と、時刻カウンタ補正処理部３２と、同期データ受信部３３と、を備えている。なお、以降、変換器１ａをマスタ変換器、変換器１ｂ、１ｃをスレーブ変換器ということもある。
【００２３】
通信時間記憶部２２は、マスタ変換器１ａとスレーブ変換器１ｂとの間、およびマスタ変換器１ａとスレーブ変換器１ｃとの間の通信時間を記憶している。
【００２４】
同期データ生成部２１は、時刻カウンタ１３ａがゼロ復帰したとき、スレーブ変換器１ｂ、１ｃに送信する同期データを夫々生成する。変換器１ｂに送信する同期データには、通信時間記憶部２２に記憶されている変換器１ａと変換器１ｂとの間の通信時間が記述されている。また、変換器１ｃに送信する同期データには、通信時間記憶部２２に記憶されている変換器１ａと変換器１ｃとの間の通信時間が記述されている。
【００２５】
誤り検出符号生成部２３は、同期データ生成部２１が生成した夫々の同期データに対する誤り検出符号を夫々生成し、夫々生成した誤り検出符号を夫々の同期データに付与する。なお、誤り検出符号の種類については特に限定しないが、例えばチェックサムやＣＲＣなどであってよい。同期データ送信部２４は、誤り検出符号が付与された夫々の同期データを、通信線を介して夫々変換器１ｂ、変換器１ｃに送信するための通信インターフェースである。同期データ送信部２４は、外部から入力される電圧指令値を受信し、受信した電圧指令値をＰＷＭ変調部１５ａに送信する役割も有する。
【００２６】
同期データ受信部３３は、変換器１ａが送信した同期データの受信するための通信インターフェースである。同期データ受信部３３は、外部から入力される電圧指令値を受信し、受信した電圧指令値をＰＷＭ変調部１４ｂに送信する役割も有する。誤り検出部３１は、受信した同期データに付与されている誤り検出符号に基づいて、同期データの誤り検出を行う。
【００２７】
時刻カウンタ補正処理部３２は、誤り検出部３１が誤りはないと判定した同期データから通信時間を読み出し、読み出した通信時間と、同期データ受信完了時における時刻カウンタ１ｂの値とを比較し、比較結果に基づいて時刻カウンタ１ｂの値を時刻進み方向または時刻戻し方向の補正処理（時刻カウンタ補正処理）を実行する。
【００２８】
なお、以上の説明においては、マスタ変換器１ａとスレーブ変換器１ｂ、１ｃとの間の通信にかかる時間を通信時間と表現しているが、時刻カウンタ補正処理部３２は、通信時間と同期データ受信完了時における時刻カウンタ１ｂの値とを比較するようにしているので、通信時間は、厳密には時刻カウンタ１３ａがゼロ復帰した時点からスレーブ変換器１ｂ、１ｃが同期データを受信完了するまでの時間を指す。なお、上述の通信時間の厳密な定義を変更することで、時刻カウンタ補正処理部３２による時刻カウンタ１ｂの値の読み出しタイミングを変更することができる。例えば通信時間の定義を、受信完了してからｔ秒後までの時間、に変更することで、受信完了後即座に時刻カウンタ１ｂを読み出す必要はなくなり、受信完了してからさらにｔ秒後に時刻カウンタ１ｂを読み出せば良くなる。
【００２９】
図４は、時刻カウンタ補正処理部３２による時刻カウンタ補正処理について具体的に説明する図である。図４（ａ）は、同期カウンタ１３ｂが同期カウンタ１３ａよりも進んでいる場合の図であって、図４（ｂ）は、同期カウンタ１３ｂが同期カウンタ１３ａよりも遅れている場合の図である。それぞれ上段の図は、マスタ変換器１ａの時刻カウンタ１３ａの値の推移、下段の図はスレーブ変換器１ｂの時刻カウンタ１３ｂの値の推移を示す図である。なお、各図の横軸方向の位置は経過時間に対応する。
【００３０】
図４に示すように、時刻カウンタ１３ａおよび１３ｂは同一の周期ｔｉｎｔ間隔でゼロ復帰を繰り返す。上段の図に示すように、時刻カウンタ１３ａがゼロ復帰したとき、同期データが送信される。変換器１ｂは、時刻カウンタ１３ａがゼロ復帰してから通信時間ｔｃｏｍ後に同期データを受信完了する。このとき、マスタ変換器の時刻カウンタ１３ａとスレーブ変換器の時刻カウンタ１３ｂとが完全に同期している場合、スレーブ変換器が同期データを受信完了したときの時刻カウンタ１ｂの値はｔｃｏｍと同値になる。
【００３１】
一方、図４（ａ）に示すように、スレーブ変換器の時刻カウンタ１３ｂがマスタ変換器の時刻カウンタ１３ａよりも進んでいる場合、スレーブ変換器が同期データを受信完了したときの時刻カウンタ１ｂの値はｔｃｏｍよりも大きい値であるｔｓ１を示す。この場合、時刻カウンタ補正処理部３２は、次に時刻カウンタ１３ｂがゼロ復帰した後、ｔｓ１とｔｃｏｍとの差分であるｔｃ１だけ経過したとき、時刻カウンタ１ｂを再度ゼロ復帰させる。その結果、スレーブ変換器の時刻カウンタ１３ｂは進んでいた分だけ戻され、マスタ変換器の時刻カウンタ１３ａに同期する。
【００３２】
次に、図４（ｂ）に示すように、スレーブ変換器の時刻カウンタ１３ｂがマスタ変換器の時刻カウンタ１３ａよりも遅れている場合、スレーブ変換器が同期データを受信完了したときの時刻カウンタ１３ｂの値はｔｃｏｍよりも小さい値であるｔｓ２を示す。この場合、時刻カウンタ補正処理部３２は、次に時刻カウンタ１３ｂがゼロ復帰する予定時刻よりも、ｔｓ２とｔｃｏｍとの差分であるｔｃ２だけ早くゼロ復帰させる。その結果、スレーブ変換器の時刻カウンタ１３ｂは遅れていた分だけ進み、マスタ変換器の時刻カウンタ１３ａに同期する。
【００３３】
なお、変換器１ｃは、同期データを受信したとき、変換器１ｂと同様に、予め設定されている変換器１ａと変換器１ｃとの間の通信時間と、同期データを受信した時点での自変換器１ｃが備える時刻カウンタの値との比較に基づいて、自変換器１ｃが備える時刻カウンタの値を補正する。
【００３４】
次に、図５を用いて本実施の形態の変換器システム１００内の変換器を同期させるための動作を説明する。図５（ａ）は、マスタ変換器１ａの動作を説明するフローチャートである。マスタ変換器１ａは、最初、スレーブ変換器１ｂを自変換器１ａに同期させるための動作の開始を待機する待機処理を行っている（ステップＳ１）。そして、マスタ変換器１ａは、時刻カウンタ１３ａがゼロ復帰すると、同期データを送信するための割り込み（時刻カウンタゼロ復帰割り込み）が開始する（ステップＳ２）。すると、同期データ生成部２１は通信時間記憶部２２からスレーブ変換器１ｂ、１ｃへの通信時間を読み出して、読み出した夫々の通信時間を含む同期データを夫々生成する（ステップＳ３）。誤り検出符号生成部２３は、夫々の同期データに対する誤り検出符号を生成し、生成した夫々の誤り検出符号を夫々の同期データに付与する（ステップＳ４）。そして、同期データ送信部２４は、誤り検出符号が付与された夫々の同期データのスレーブ変換器１ｂ、１ｃへの送信を開始し（ステップＳ５）、同期データの送信を終了する（ステップＳ６）。そして、マスタ変換器１ａは、ステップＳ１に移行して次の時刻カウンタゼロ復帰割り込みが発生まで待機する状態となる。
【００３５】
図５（ｂ）は、スレーブ変換器１ｂの動作を説明するフローチャートである。スレーブ変換器１ｂは、最初、自変換器１ｂをマスタ変換器１ａに同期させるための動作の開始を待機する待機処理を行っている（ステップＳ１１）。そして、同期データ受信部３３は、同期データの受信を開始する（ステップＳ１２）。同期データ受信部３３は、同期データの受信を完了すると、同期データ受信完了割り込みが発生する（ステップＳ１３）。すると、時刻カウンタ補正処理部３２は、時刻カウンタ１３ｂの値ｔｓを読み出す（ステップＳ１４）。続いて、誤り検出部３１は、受信した同期データに付与されている誤り検出符号に基づいて、受信した同期データにエラーがあるか否かを判定する（ステップＳ１５）。エラーがあった場合（ステップＳ１５、Ｙｅｓ）、スレーブ変換器１ｂは、ステップＳ１１に移行して次の同期データを受信するまで待機する。エラーが無かった場合（ステップＳ１５、Ｎｏ）、時刻カウンタ補正処理部３２は、ｔｓと同期データに記述されていた通信時間ｔｃｏｍとが等しいか否かを判定する（ステップＳ１６）。ｔｓとｔｃｏｍとが等しかった場合（ステップＳ１６、Ｙｅｓ）、時刻カウンタ１３ａと時刻カウンタ１３ｂとは同期している、すなわち、マスタ変換器１ａとスレーブ変換器１ｂとが同期していることになるので、スレーブ変換器１ｂは、ステップＳ１１に移行して次の同期データを受信するまで待機する。
【００３６】
ｔｓとｔｃｏｍとが等しくなかった場合（ステップＳ１６、Ｎｏ）、時刻カウンタ１３ａと時刻カウンタ１３ｂとは同期していない、すなわち、マスタ変換器１ａとスレーブ変換器１ｂとが同期していないことになるので、時刻カウンタ補正処理部３２は、ｔｓがｔｃｏｍより大きいか否かをさらに判定する（ステップＳ１７）。ｔｓがｔｃｏｍより大きい場合（ステップＳ１７、Ｙｅｓ）、時刻カウンタ１３ｂは時刻カウンタ１３ａより進んでいることになるので、時刻カウンタ補正処理部３２は、時刻カウンタ１３ｂに対し、時刻を戻す方向の補正処理を実行する（ステップＳ１８）。ｔｓがｔｃｏｍより小さい場合（ステップＳ１７、Ｎｏ）、時刻カウンタ１３ｂは時刻カウンタ１３ａより遅れていることになるので、時刻カウンタ補正処理部３２は、時刻カウンタ１３ｂに対し、時刻を進める方向の補正処理を実行する（ステップＳ１９）。ステップＳ１８またはステップＳ１９の処理の後、ステップＳ１１に移行し、スレーブ変換器１ｂは次の同期データを受信するまで待機する。
【００３７】
なお、以上の説明においては、通信時間記憶部２２、すなわちマスタ変換器１ａが通信時間を記憶しているとして説明しているが、通信時間記憶部２２を削除し、スレーブ変換器１ｂ、１ｃが自変換器に対する同期データの通信に関する通信時間を記憶する通信時間記憶部を有するようにしてもよい。その場合、マスタ変換器１ａは通信時間を含まない同期データをスレーブ変換器１ｂ、１ｃに送信し、スレーブ変換器１ｂ、１ｃは、夫々が記憶している通信時間と自身の時刻カウンタの値とを比較するようにするとよい。また、同期データのサイズを可変に構成するなど、通信時間が変化するケースが考えられる場合、同期データ生成部２１は、同期データ毎に、同期データのサイズやこの同期データの送受信前後にかかる処理時間などに基づいてこの同期データに記述する通信時間を算出するようにしてもよい。
【００３８】
また、同期データに記述される通信時間は時刻カウンタ１３ａ、１３ｂ、１３ｃのカウント値と同一の単位で表したものでなくてもよい。通信時間の単位と前記カウント値の単位とが異なる場合、時刻カウンタ補正処理部３２は、受信した同期データから読み出した通信時間の単位を前記カウント値の単位と等しくなるように前記通信時間を変換し、前記変換した通信時間に基づいて時刻カウンタ１３ｂの補正を行うようにするとよい。
【００３９】
また、ＰＷＭ変調のためのキャリアとして三角波を用いることとして説明したが、鋸歯状波を用いるようにしてもよい。
【００４０】
また、時刻カウンタ１ａ〜１ｃは周期カウンタであり、時刻カウンタ１３ａがゼロ復帰したときに同期データを生成する、として説明したが、同期データを生成するのはゼロ復帰したタイミングでなくてもよい。例えば、同期データ生成部２１は時刻カウンタ１３ａが所定の値に達したときに同期データを生成し、時刻カウンタ補正処理部３２は、同期データ受信部３３が同期データを受信完了した時点における時刻カウンタ１３ｂの値から前記所定の値を減算した値と通信時間との差分に基づいて時刻カウンタ１３ｂを補正するようにしてもよい。また、時刻カウンタ１ａ〜１ｃは周期カウンタではなく、カウントアップまたはカウントダウンを長時間続けるカウンタを用いるようにしてもよい。また、時刻カウンタ１ａ〜１ｃは、良好なカウント精度を得るという観点からハードウェアで実現することが望ましいが、ソフトウェアで実現するようにしてもよい。
【００４１】
また、同期データ送信部２４、同期データ受信部３３は、外部から入力される電圧指令値を受信し、受信した電圧指令値を夫々ＰＷＭ変調部１５ａ、ＰＷＭ変調部１５ｂに送信する、として説明したが、電圧指令値の送受信のための通信機能部と同期データの送受信のための通信機能部（同期データ送信部２４、同期データ受信部３３）とを分けた構成とするようにしてもよい。
【００４２】
以上のように、本発明の実施の形態によれば、マスタ変換器１ａは、自変換器１ａが備える時刻カウンタ１３ａが所定の値に達したとき、誤り検出符号を付与した同期データを生成してスレーブ変換器１ｂ、１ｃに送信する。そして、スレーブ変換器１ｂ、１ｃは、受信した同期データに付与されている誤り検出符号に基づいて前記受信した同期データの誤り検出を行う。ここで、前記受信した同期データに誤りが検出されなかった場合、前記同期データを受信完了した時点における自変換器１ｂ、１ｃが備える時刻カウンタの値と予め算出されている前記同期データの通信時間とに基づいて変換器１ｂ、１ｃが備える時刻カウンタの値を補正する。したがって、時刻カウンタ１ａが所定の値に達した時刻で同期処理を行うことから、データ送受信速度は遅い通信手段を用いても同期精度に影響しないため、低速な通信手段を使用することができる。さらに、ノイズなどによってデータ転送エラーが発生した場合には同期処理が行われないため、ノイズの影響によって誤ったタイミングで同期してしまうことがなく、要求されるノイズ対策レベルを低くすることができる。すなわち、可及的に簡単な構成でかつ可及的にノイズに影響されずに複数のＰＷＭ半導体電力変換装置が互いに同期して動作することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかるＰＷＭ半導体電力変換装置システムおよびＰＷＭ半導体電力変換装置は、並列運転する複数のＰＷＭ半導体電力変換装置を備えるＰＷＭ半導体電力変換装置システムおよびＰＷＭ半導体電力変換装置に適用して好適である。
【符号の説明】
【００４４】
１ａ、１ｂ、１ｃ  変換器
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  コントローラ
１２ａ、１２ｂ、１１ｃ  主回路
１３ａ、１３ｂ  時刻カウンタ
１４ａ、１４ｂ  三角波発生部
１５ａ、１５ｂ  ＰＷＭ変調部
２１  同期データ生成部
２２  通信時間記憶部
２３  誤り検出符号生成部
２４  同期データ送信部
３１  誤り検出部
３２  時刻カウンタ補正処理部
３３  同期データ受信部
１００  変換器システム
２００  負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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