(57)【要約】      （修正有）【課題】モジュラ変換器アーキテクチャ内の並列インバータ間で電流を平衡させる電流平衡システム、それに関連付けられた方法およびコンピュータ可読媒体を提供する。【解決手段】電流平衡システム（並列モジュラ変換器システム１００）は、複数の電力インバータを備える。各電力インバータ１２５１〜１２５ｎは、夫々の電流ループ内に含まれ、対応する電流量を生成する。電流平衡システムはさらに、複数のインバータ・コントローラを有するシステム・コントロール１０５を備える。各インバータ・コントローラは、複数の電力インバータの各々に関連付けられ、対応する電流量の基準系変換量を受信する。各インバータ・コントローラは、負荷１４０に提供された対応する電流量を独立に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電力インバータ（１２５１、１２５２、・・・、１２５ｎ）であって、各電力インバータ（１２５ｋ）は、夫々の電流ループ（４２２（ｋ））内に含まれ、対応する電流量（Ｉａｂｃ（ｋ））を生成するように構成された、複数の電力インバータ（１２５１、１２５２、・・・、１２５ｎ）と、
複数のインバータ・コントローラ（３２５（１）、３２５（２）、・・・、３２５（ｎ））であって、各インバータ・コントローラ（３２５（ｋ））は前記複数の電力インバータの各々に関連付けられ、前記対応する電流量の基準系変換量（Ｉｄ（ｋ）、Ｉｑ（ｋ））を受信するように構成され、それにより各インバータ・コントローラは負荷（１４０）に提供された前記対応する電流量を独立に制御することができる、複数のインバータ・コントローラ（３２５（１）、３２５（２）、・・・、３２５（ｎ））と、
を備える、電流平衡システム（１００、４００）。
【請求項２】
前記複数の電力インバータの少なくとも第１の電力インバータは前記複数の電力インバータの少なくとも第２の電力インバータと異なる電気特性を有し、前記第１の電力インバータと前記第２の電力インバータに提供された同一の指令電流量（Ｉｑ＿ｃｏｍｍａｎｄ）は、前記複数の電力インバータの間での不均一な電流処理をもたらす、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
負荷に提供された前記対応する電流量を独立に制御するステップは、
前記複数の電力インバータ内の電流不均衡と、
前記複数の電力インバータの電力損失と、
前記複数の電力インバータの少なくとも２つの間の循環電流と、
前記複数の電力インバータにより生成された電気雑音と、
の１つまたは複数を軽減するように動作する、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記複数の電力インバータの少なくとも２つが共通の負荷（５０５）に電力を提供する、請求項１乃至３の何れか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記共通の負荷はモータを含む（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｊ）、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記複数のインバータ・コントローラはシステム・コントローラ（１０５）に含まれ、前記システム・コントローラはさらに、
指示モータ回転速度（２３５）を実現するための総システム電流量（Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍ）を決定し（６０５）、
前記複数の電力インバータの間で前記総システム電流量を均一に分配する（Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍ／ｎ）ための電流コマンド（Ｉｑ＿ｃｏｍｍａｎｄ）を生成する（６１０）
ように構成されたグローバルコントローラ段階（３０５）を備える、請求項１乃至５の何れか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記グローバルコントローラ段階はさらに、
前記電流コマンドを生成するステップに応答して、前記複数の電力インバータの各々に対応する前記電流量を比較し（６２０）、
前記比較に基づいて、前記複数の電力インバータの少なくとも２つの間に存在する循環電流（Ｉｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（１）、Ｉｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（２）、・・・、Ｉｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（ｎ））を決定する（６２５）
ように構成された循環電流モジュール（２１５）を備え、
前記複数のインバータ・コントローラはさらに、前記決定された循環電流に基づいて前記負荷に提供された前記対応する電流量を調節するように構成される、
請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
複数のインバータ・コントローラ（３２５（１）、３２５（２）、・・・、３２５（ｎ））により制御された複数の電力インバータ（１２５１、１２５２、・・・、１２５ｎ）の電流生成を制御する方法（６００）であって、前記方法は、
複数の電流量（Ｉａｂｃ（１）、Ｉａｂｃ（２）、・・・、Ｉａｂｃ（ｎ））を決定するステップ（６１５）であって、前記複数の電流量の各々は前記複数の電力インバータの各々により生成される、ステップと、
前記複数の電流量の各々の基準系を変換して複数の変換された電流量（Ｉｄｑ（１）、Ｉｄｑ（２）、・・・、Ｉｄｑ（ｎ））を生成するステップ（６３０）と、
前記複数のインバータ・コントローラにより受信された前記複数の変換された電流量に基づいて、前記複数の電力インバータに対するゲート・コマンド（３３０（１）、３３０（２）、・・・、３３０（ｎ））を生成するステップ（６３５）と、
を含み、
前記生成されたゲート・コマンドの適用は、前記複数の電流量のうち少なくとも１つを調節し、それにより前記複数の電力インバータの少なくとも２つの間の電流不均衡を軽減するように動作する、
方法。
【請求項９】
前記生成されたゲート・コマンドの適用はさらに、
前記複数の電力インバータの電力損失と、
前記複数の電力インバータの少なくとも２つの間の循環電流と、
前記複数の電力インバータにより生成された電気雑音と、
の１つまたは複数を軽減するように動作する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の電力インバータの少なくとも第１の電力インバータは前記複数の電力インバータの少なくとも第２の電力インバータと異なる電気特性を有し、前記第１の電力インバータと前記第２の電力インバータに提供された同一の指令電流量（Ｉｑ＿ｃｏｍｍａｎｄ）は、前記複数の電力インバータの間での不均一な電流処理をもたらす、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
指示モータ回転速度（２３５）を実現するための総システム電流量（Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍ）を決定するステップ（６０５）と、
複数の初期ゲート・コマンドを用いて前記複数の電力インバータの間で前記総システム電流量を均一に分配する（Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍ／ｎ）ための初期電流コマンド（Ｉｑ＿ｃｏｍｍａｎｄ）を生成するステップ（６１０）と、
をさらに含み、
前記複数の電流量を決定するステップは前記初期ゲート・コマンドの適用に応答して実施される、
請求項８乃至１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記初期ゲート・コマンドの適用に応答して、前記複数の電力インバータの各々により生成された前記対応する電流量を比較するステップ（６２０）と、
前記電流不均衡が存在すると前記比較に基づいて判定するステップ（６２５）と、
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の電力インバータにより受信された前記生成されたゲート・コマンドを用いて、電力を前記複数の電力インバータから共通の負荷（５０５）に提供するステップ（６４０）をさらに含む、請求項８乃至１２の何れか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記共通の負荷はモータを含む（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｊ）、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
１つまたは複数のコンピュータプロセッサの動作により実行されたとき、複数のインバータ・コントローラ（３２５（１）、３２５（２）、・・・、３２５（ｎ））により制御された複数の電力インバータ（１２５１、１２５２、・・・、１２５ｎ）の電流生成を制御する動作（６００）を実施するコンピュータプログラム・コードを含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記動作は、
複数の電流量（Ｉａｂｃ（１）、Ｉａｂｃ（２）、・・・、Ｉａｂｃ（ｎ））を決定するステップ（６１５）であって、前記複数の電流量の各々は前記複数の電力インバータの各々により生成される、ステップと、
前記複数の電流量の各々の基準系を変換して複数の変換された電流量（Ｉｄｑ（１）、Ｉｄｑ（２）、・・・、Ｉｄｑ（ｎ））を生成するステップ（６３０）と、
前記複数のインバータ・コントローラにより受信された前記複数の変換された電流量に基づいて、前記複数の電力インバータに対するゲート・コマンド（３３０（１）、３３０（２）、・・・、３３０（ｎ））を生成するステップ（６３５）と、
を含み、
前記生成されたゲート・コマンドの適用は、前記複数の電流量のうち少なくとも１つを調節し、それにより前記複数のインバータの少なくとも２つの間の電流不均衡を軽減するように動作する、
非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に電力管理に関し、より具体的には、モジュラ変換器アーキテクチャ内の並列インバータ間で電流を平衡させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
近代の車両は多数の電子、モータ、ヒータ、および他の電気駆動機器を使用する。電気モータは、特に、航空機を含む近代の車両で普遍的であり、油圧ポンプから客室ファンまでの全てを駆動する。従来、これらの電気モータの各々は独立なモータコントローラにより駆動される。各モータコントローラは、過熱または故障なしに拡張された期間だけフルパワーでその夫々のモータに電力供給するのに必要な最大量の電流を伝達するようにサイズが決定される（一般に、安全性のため幾つかの追加の容量をさらに含む）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
結果として、各航空機は幾つかのモータコントローラを運搬し、その各々は過剰なサイズであり、その殆どの時間、十分に活用されていないかもしれない。換言すれば、当該モータコントローラは、拡張された期間に安全性マージンを加えた時間だけフルパワーでモータを実行するのに十分な容量を含み、モータは、あったとしても殆ど完全な容量で実行されない。この理由は、モータ自身に幾つかの安全性マージンが設定されているからであり、殆どの時間、モータが低需要の領域で動作しているからである（例えば、客室ファンは常に「高」ではない）。さらに、幾つかのモータは、時々しか使用されないか、または、特定の飛行セグメント中に使用され、残りの時間は使用されない。結果として、重く、高価なモータコントローラの航空機の補完物の多数は、それらのサービス期間の大部分で、アクティブでないか、または、それらの定格出力を大幅に下回って動作する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書で説明する１例は複数の電力インバータを備えた電流平衡システムであり、各電力インバータは、夫々の電流ループ内に含まれ、対応する電流量を生成するように構成される。当該電流平衡システムはさらに複数のインバータ・コントローラを備え、各インバータ・コントローラは、当該複数の電力インバータの各々に関連付けられ、当該対応する電流量の基準系変換量を受信するように構成される。各インバータ・コントローラは、負荷に提供される当該対応する電流量を独立に制御することができる。
【０００５】
本明細書で説明する別の例は、複数のインバータ・コントローラにより制御された複数の電力インバータの電流生成を制御する方法である。当該方法は、複数の電流量を決定するステップを含む。当該複数の電流量の各々は当該複数の電力インバータの各々により生成される。当該方法はさらに、当該複数の電流量の各々の基準系を変換して複数の変換された電流量を生成し、当該複数のインバータ・コントローラにより受信された当該複数の変換された電流量に基づいて、当該複数の電力インバータに対するゲート・コマンドを生成するステップを含む。当該生成されたゲート・コマンドの適用は当該複数の電流量のうち少なくとも１つを調節し、それにより当該複数の電力インバータの少なくとも２つの間の電流不均衡を軽減するように動作する。
【０００６】
別の例は、１つまたは複数のコンピュータプロセッサの動作により実行されたとき、複数のインバータ・コントローラにより制御された複数の電力インバータの電流生成を制御する動作を実施するコンピュータプログラム・コードを含む非一時的コンピュータ可読媒体を提供する。当該動作は、複数の電流量を決定するステップを含み、当該複数の電流量の各々は当該複数の電力インバータの各々により生成される。当該動作はさらに、当該複数の電流量の各々の基準系を変換して複数の変換された電流量を生成し、当該複数のインバータ・コントローラにより受信された当該複数の変換された電流量に基づいて、当該複数の電力インバータに対するゲート・コマンドを生成するステップを含む。当該生成されたゲート・コマンドの適用は、当該複数の電流量のうち少なくとも１つを調節し、それにより当該複数のインバータの少なくとも２つの間の電流不均衡を軽減するように動作する。
【０００７】
説明した特徴、機能、および利点を様々な例で独立に実現でき、または、さらに他の例では結合でき、そのさらなる詳細は以下の説明および図面を参照して理解することができる。
【０００８】
本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、上で簡単に要約した本開示のさらに具体的な説明を例を参照して行う。その幾つかは添付図面で示されている。しかし、当該添付図面は本発明の典型的な例のみを示し、したがって、その範囲を限定するものとは考えられず、本開示は他の等しく有効な例を認めてもよいことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書で説明する１つまたは複数の例に従う、並列モジュラ変換器システムを示す図である。
【図２】本明細書で説明する１つまたは複数の例に従う、モジュラ変換器システムの電力インバータ間の循環電流を軽減するための例示的な制御アーキテクチャを示す図である。
【図３】本明細書で説明する１つまたは複数の例に従う、モジュラ変換器システムの電力インバータ間の循環電流を軽減するための例示的な制御アーキテクチャを示す図である。
【図４】本明細書で説明する１つまたは複数の例に従う、並列モジュラ変換器システム内で使用するための電流平衡システムを示す図である。
【図５】本明細書で説明する１つまたは複数の例に従う、複数の電力インバータが共通の負荷に電力を提供する例示的な構成を示す図である。
【図６】本明細書で説明する１つまたは複数の例に従う、複数のインバータ・コントローラにより制御された複数の電力インバータの電流生成を制御する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
理解を促進するために、可能な場合は同一の参照番号を使用して、図面で共通な同一の要素を指定する。例で開示された要素を特に断りなく他の例で有利に利用してもよいことが考慮されている。本明細書で参照する図は、特に断らない限り正確な縮尺で描かれているとは理解すべきでない。また、図面はしばしば簡略化され、詳細またはコンポーネントは、表示および説明の明確さのため省略されている。当該図面および議論は、以下で説明する原理を説明しようとするものであり、同じ指定は同一の要素を指す。
【００１１】
詳細な説明
モータコントローラ容量をより良く利用するために、モジュラ変換器システムは、電力制御のニーズを満たすために単独でまたは他の並列モータコントローラと並列に動作しうる複数の、モジュラで、割り当て可能で、動的に再構成可能なモータコントローラを提供することができる。当該変換器システムは、並列に接続された１つまたは複数のコントローラを、必要に応じて、当該航空機内の各アクティブ電気負荷に接続して、既存の電力需要を満たす。モータコントローラの増大する利用は、システム重みおよびコストにおける対応する削減をもたらしうる。
【００１２】
当該モジュラ変換器システムを動作させる間に、複数の並列なインバータは、並列に動作して電気モータまたは他の電気負荷（複数可）に電力供給することができる。しかし、当該並列なインバータのローディングは、抵抗およびインダクタンスおよび／または他の接続されたコンポーネントを配線することに起因する、インバータ、ならびに寄生要素の製造許容値および変形のために変化しうる。結果として、同一のドライブ信号で並列なインバータを駆動すると、不均一なローディングの結果となりうる。並列なインバータの各々からの電流を出力でのインダクタを用いて平衡させうるが、これらのインダクタは、高電力アプリケーション内で使用されるとき、不適切に大きくロッシーとなる傾向がある。
【００１３】
モジュラ変換器システムの並列な第１のおよび第２のインバータユニットの間で電流平衡を提供するために、電流平衡システムは複数の電力インバータを含み、各電力インバータは、夫々の電流ループ内に含まれ、対応する電流量を生成するように構成される。当該電流平衡システムはさらに複数のインバータ・コントローラを含む。各インバータ・コントローラは、当該複数の電力インバータの各々に関連付けられる。各インバータ・コントローラは対応する電流量の基準系変換量を受信するように構成され、それにより各インバータ・コントローラは負荷に提供された当該対応する電流量を独立に制御することができる。
【００１４】
幾つかの例では、電流平衡を提供するために、当該電流平衡システムのシステム・コントローラが複数の電流量を決定する。当該複数の電流量の各々は当該複数の電力インバータの各々により生成される。システム・コントローラは、当該複数の電流量の各々の基準系を変換して、複数の変換された電流量を生成し、当該複数のインバータ・コントローラにより受信された当該複数の変換された電流量に基づいて、当該複数の電力インバータに対するゲート・コマンドを生成する。当該生成されたゲート・コマンドは、当該複数のインバータの少なくとも２つの間の電流不均衡を軽減するように動作する。
【００１５】
図１を参照すると、並列モジュラ変換器システム１００（また「モジュラ変換器システム」、「変換器システム」、「システム」と称される）は、並列モジュラインバータ１２５１、１２５２、・・・、１２５ｎ（また「インバータモジュール」、「インバータユニット」、「電力インバータ」、「インバータ」と称され、総称的にインバータ１２５と称される）のシステムを、図示した負荷１４０（即ち、モータＭ１、Ｍ２、・・・、Ｍｊ）のような複数のおよび／または異なるタイプの交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）マシンを駆動するように制御するように構成される。並列モジュラ変換器システム１００は、並列に接続された複数のインバータ１２５を含む。その各々を、モータ制御システム１１０に組み込まれた複数のモータ制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃ（また「制御アルゴリズム」、「アルゴリズム」）の何れかを、再構成可能制御切替えネットワーク（ＣＳＮ）１２０を介して受信するように構成することができる。モータ制御システム１１０は１つまたは複数のモータコントローラ回路を備えてもよく、その各々は、１つまたは複数の負荷（即ち、モータ）１４０を動作させるように構成される。並列モジュラインバータ１２５の各々を、複数の電気負荷１４０（例えば、モータＭ１、Ｍ２、・・・、ＭｊのようなＡＣまたはＤＣマシン）のうち１つまたは複数を、再構成可能電力切替えネットワーク（ＰＳＮ）１３０を介して負荷側で駆動するように構成することができる。幾つかの例では、並列モジュラインバータ１２５の各々は、単一フェーズの出力電力を電気負荷１４０に提供する。他の例では、並列モジュラインバータ１２５の各々は、出力電力（例えば、３フェーズＡＣ）の複数のフェーズを電気負荷１４０に提供する。例えば、インバータ１２５は、それぞれ、選択された電気負荷１４０を駆動するように３フェーズ信号の別々のフェーズ出力を提供するように構成された３つのフェーズ・レッグを備えてもよい。
【００１６】
示した構成は、例えば、制御切替えネットワーク１２０および電力切替えネットワーク１３０の両方を動的に再構成する能力を可能とする。さらに、複数のインバータ１２５からのインバータの何れかには当該負荷側上の電気負荷１４０の何れかを駆動するためにアクセス可能であり、モータ制御システム１１０に組み込まれた複数の制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃの任意の制御アルゴリズムには、複数のインバータ１２５の何れかを制御するためにアクセス可能である。結果として、１つまたは複数のインバータ１２５は、負荷要件を満たすのに必要な単一の負荷１４０を駆動し、かつ／またはドライブ複数の負荷１４０を同時に駆動するように構成されてもよく、その各々を、１つまたは複数のインバータ１２５を用いて駆動することができる。さらに、当該負荷側上の複数の負荷１４０を、同一のモータ制御アルゴリズム（例えば、１１５Ａ）または異なるモータ制御アルゴリズムで（例えば、幾つかはモータ制御アルゴリズム１１５Ａで、幾つかはモータ制御アルゴリズム１１５Ｂで）同時に駆動することができる。
【００１７】
図１に示すように、並列モジュラ変換器システム１００は、車両コントローラ１０２と通信して、動作コマンドを車両コントローラ１０２から取得し、モジュラ変換器システム１００および／または他の情報の動作に関するステータス信号を車両コントローラ１０２に提供するように構成されたシステム・コントローラ１０５を備える。幾つかの例では、システム・コントローラ１０５はまた、特定の負荷１４０をリアルタイムに駆動するための適切な数のインバータモジュール１２５を並列に提供するように電力切替えネットワーク１３０を再構成することができる。換言すれば、負荷１４０の負荷が増大したとき、システム・コントローラ１０５は電力切替えネットワーク１３０に信号送信して、インバータ１２５を並列に配置することができる。逆に、負荷が減少したとき、システム・コントローラ１０５は電力切替えネットワーク１３０に信号送信して、インバータ１２５のうち１つまたは複数を切り離すことができる。必要ならばシステム・コントローラ１０５はそれらを他のインバータ１２５と並列に配置して他の負荷１４０を駆動することができる。
【００１８】
幾つかの例では、システム・コントローラ１０５はまた、適切なモータ制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃをモータ制御信号１１７として、１つまたは複数のモータタイプを駆動するインバータ１２５のうち１つまたは複数に提供するように、ＣＳＮ制御信号１２２を用いて制御切替えネットワーク１２０再構成することができる。インバータ１２５はさらに、現在のおよび／または電圧値のようなフィードバック信号１２７を、モータ制御システム１１０および当該選択されたモータ制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃに提供してもよい。システム・コントローラ１０５により提供されたモータ制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃの幾つかの非限定的な例は、フィールド指向制御（ＦＯＣ）、直接トルク制御（ＤＴＣ）、および電圧オーバ周波数制御（Ｖ／ｆ）を含む。様々なモータ制御アルゴリズムは、関連付けられた車両の様々なモータタイプ（例えば、誘導モータ、同期モータ、永久磁石（ＰＭ）同期モータ、ブラッシュレスＤＣモータ等）を効率的に駆動するのに有用であることができる。例えば、典型的な航空機は、メイン・エンジン（ＰＭタイプモータ）向けスタータモータ生成器、ラム・エアファン（誘導モータ）、環境制御システム（ＥＣＳ）コンプレッサモータ（ＰＭタイプモータ）、および１つまたは複数の同期モータを備えることができ、その全てが異なる電力要件を有してもよい。
【００１９】
幾つかの例では、システム・コントローラ１０５はまた、例えば限定ではなく、モータ速度、トルク、または電力参照値を対応する負荷１４０に（例えば、モータ制御システム１１０を介して）送信することができる。幾つかの例では、システム・コントローラ１０５を、組込み型コントローラに格納し、そこで実行することができる。システム・コントローラ１０５は、例えば限定ではなく、マイクロコントローラ、プロセッサ、フィールド−プログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含むことができる。幾つかの例では、システム・コントローラ１０５は、リアルタイムシミュレータ／エミュレータを使用できるか、または、リアルタイムに実行することができる。
【００２０】
幾つかの例では、モータコントローラアルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃの数を、異なるモータ負荷の数により決定することができる。例えば、システム１００が駆動するための３つの異なるタイプの負荷（即ち、モータ）１４０を有する場合、３つのモータコントローラアルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃを、負荷（即ち、モータ）１４０に固有な各モータ制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃで開発することができる。別の例では、３つの負荷１４０が同一の機能を実施する場合、全ての３つの負荷を、単一のモータ制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、または１１５Ｃを用いて電力供給することができる。
【００２１】
制御切替えネットワーク１２０は１つまたは複数のインバータ１２５を動的に構成でき、その各々を、特定の制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃ、または共通の制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃにより駆動でき、それらは、システム・コントローラ１０５により提供されたＣＳＮ制御信号１２２に従って制御切替えネットワーク１２０を通じて経路付けされる。幾つかの例では、制御切替えネットワーク１２０を出入りする信号間の時間遅延を最小化してモータドライブ性能を改善することができる。
【００２２】
制御切替えネットワーク１２０はソフトウェアベースのまたはハードウェア・ベースの実装を有することができる。幾つかの例では、ソフトウェアでコードされた制御切替えネットワーク１２０を、例えば限定ではなく、組込み型コントローラ、リアルタイムシミュレータ、またはコンピュータで実行することができる。他の例では、制御切替えネットワーク１２０を、例えば限定ではなく、複雑プログラム可能論理デバイス（ＣＰＬＤ）、ＡＳＩＣ、またはＦＰＧＡのようなハードウェアデバイスを用いて実装することができる。
【００２３】
幾つかの例では、電力切替えネットワーク１３０を、システム・コントローラ１０５からのＰＳＮ制御信号１３２を用いて、モータ制御システム１１０からの１つまたは複数の特定の制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃごとに１つまたは複数の負荷１４０を駆動するための１つまたは複数のインバータ１２５に接続するように動的に構成することができる。幾つかの例では、電力切替えネットワーク１３０は短絡および／または過電流保護デバイスとして動作することができる。この場合、短絡されたまたは過電流の負荷１４０に関連付けられたＰＳＮ１３０の電力スイッチ（複数可）は、障害が検出されたとき、オープンである。
【００２４】
電力切替えネットワーク１３０を、電力スイッチを用いて実装でき、その幾つかの非限定的な例は固体状態中継器、機械的中継器、トランジスタ、および他の制御可能電力スイッチを含む。システム・コントローラ１０５は、ＰＳＮ制御信号１３２を用いて各電力スイッチを制御する。インバータ１２５は、ＤＣ電力（即ち、図１のＶＤＣ）を（例えば、異なる電圧レベル、周波数、波形等を有する）要求されたＡＣ電力出力に変換して、システム・コントローラ１０５を有する選択されたモータアルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃに従って様々なＡＣマシン（例えば、負荷１４０）を駆動する。インバータ１２５は、例えば限定ではなく、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、およびバイポーラジャンクショントランジスタ（ＢＪＴ）を含むことができる。
【００２５】
制御切替えネットワーク１２０は、各モータ制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃをインバータ１２５のうち任意の１つまたは複数と選択的かつ動的に接続できるように、十分な数の制御スイッチを含む。しかし、他の例では、インバータ１２５およびモータ制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃの特定の組合せを、必要でないとして省略してもよく、これにより、制御切替えネットワーク１２０に含まれる制御スイッチの数を削減することができる。幾つかの場合、特定のモータ負荷は特定のモータ制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃにより制御されるのが好ましい。例えば、ファンを駆動する誘導モータが、計算作業を削減するためにＶ／ｆ制御アルゴリズムを優先させてもよい。経路他のモータ制御アルゴリズム１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃをこのモータに経路付けるＰＳＮ１３２の電力スイッチは必要ではなく、簡単のため省略してもよい。電力切替えネットワーク１３０は、インバータ１２５の各々を電気負荷１４０（即ち、モータＭ１、Ｍ２、・・・、Ｍｊ）のうち任意の１つまたは複数に選択的かつ動的に接続できるように、十分な数の電力スイッチを含む。同様に、他の例では、インバータ１２５および電気負荷１４０の特定の組合せを省略して、電力切替えネットワーク１３０に含まれる電力スイッチの数を削減してもよい。ある非限定的な例では、システム１００は、３つのモータ制御アルゴリズム１１５Ａ−１１５Ｃ、３つの負荷１４０、および５つのインバータ１２５を含む。この場合、１５個の制御スイッチが、（３つのモータ制御アルゴリズム１１５および５つのインバータ１２５に対応する）ＣＳＮ１２０に含まれ、１５個の電力スイッチが、ＰＳＮ１３０（５つのインバータ１２５および３つの負荷１４０に対応する）に含まれるが、これらの数は実装に基づいて変化してもよい。例えば、並列なインバータ１２５の数ｎが任意の適切な数であってもよい。その結果、この例における制御切替えネットワーク１２０の次元は（３ｘｎ）であり、電力切替えネットワーク１３０の次元は（ｎｘ３）である。同様に、負荷１４０の数が３より大きくてもよく、例えば、数ｊであってもよい。その結果、電力切替えネットワーク１３０の次元は（ｎｘｊ）となる。
【００２６】
幾つかの例では、モジュラ変換器システム１００は複数の段階に分割される。示すように、モジュラ変換器システム１００はコントローラ段階１４５および電力供給段階１５０を含む。コントローラ段階１４５内のコンポーネント（例えば、システム・コントローラ１０５、モータ制御システム１１０）は、電力供給段階１５０内のコンポーネントと異なる電源領域内で動作することができる。例えば、コントローラ段階１４５を、コントローラ段階１４５コンポーネントを動作するのに適した（例えば、約１ボルト（Ｖ）および２０Ｖの間の）相対的に低い電圧で電力供給してもよく、電力供給段階１５０は、負荷１４０を駆動するのに必要な出力電力を生成するのに適した（例えば、約１００Ｖから１０００Ｖまたはそれ以上の間の）相対的に高い電圧で電力供給される。さらに、幾つかの例では、電力供給段階１５０は、負荷１４０を駆動するための複数のフェーズ（例えば、３段階ＡＣ出力）を有する電力出力を提供するように構成される。かかる例では、インバータ１２５、電力切替えネットワーク１３０、および負荷１４０の間の各接続は３フェーズ電力接続を表してもよい。モジュラ変換器システム１００のコンポーネントを複数の段階に分離することによって、コントローラ段階１４５のコンポーネントを、電力供給段階１５０の高電圧および／または電流を扱うように大きさを決める必要はない。結果として、コントローラ段階１４５は、一般により小さいおよび／またはあまりロッシーでないコンポーネントを含んでもよく、モジュラ変換器システム１００の重さを減らし、その効率を改善する。
【００２７】
コントローラ段階１４５および電力供給段階１５０の間で通信される制御信号および／またはフィードバック信号は、電力供給段階１５０の高電圧（例えば、大ＤＣ電圧）がコントローラ段階１４５の低電圧コンポーネントに影響するのを防ぐように構成された隔離バリアと交差してもよい。示すように、システム・コントローラ１０５は制御信号１０７をモータ制御システム１１０と通信して、特定のモータ制御アルゴリズム１１５を選択する。モータ制御システム１１０は、制御切替えネットワーク１２０内で選択された経路（複数可）を介して送信され制御信号１２３としてインバータ１２５に配送されたモータ制御信号１１７として、選択されたアルゴリズム（複数可）を提供する。負荷１４０は、１つまたは複数のモータフィードバック信号１４２を、更新された制御のためにモータ制御アルゴリズム１１５に提供する。モータフィードバック信号１４２の幾つかの非限定的な例は電流、電圧、速度、および位置値を含む。
【００２８】
さらに他の例では、モジュラ変換器システム１００は負荷１４０を負荷優先度因子に基づいて割り当てることができる。換言すれば、例えば、外部航空機システムにより（即ち、車両コントローラ１０２）により要求された負荷１４０の数がモジュラ変換器システム１００により提供されうるものよりも大きい場合、モジュラ変換器システム１００は負荷優先度因子による負荷を割り当てることができ、高優先度負荷１４０は低優先度負荷１４０の前に電力供給される。航空機が（車両コントローラ１０２を通じて）相対的に大きな負荷に対する要求、例えば、着陸ギアを下げるための要求を生成した場合、システム１００は一時的に、当該着陸ギアに関連付けられた当該負荷（複数可）１４０に電力供給するためにインバータ１２５の一部または全部を再割り当てすることができる。当該着陸ギアが降りて固定されているとき、次いで、モジュラ変換器システム１００は、インバータ１２５をそれらの過去の負荷１４０に（または新たな既存の負荷に）。再割り当てすることができる例えば、客室ファンを当該着陸ギアに電力供給することを優先して一時的に停止でき、当該客室ファンは当該着陸ギアが降りたときに再開される。
【００２９】
幾つかの例では、例えば、モジュラ変換器システム１００の定格電力を集合的に超える過度の低優先度負荷１４０があるとき、モジュラ変換器システム１００は、負荷１４０の一部または全部に低減された設定で電力供給してもよい。この方式では、全ての負荷１４０が電力供給されるが、より低い速度または容量で動作してもよい。したがって、例えば、航空機客室ファン、照明、および娯楽システムは、モジュラ変換器システム１００の定格電力を超えて同時に電力を要求する。結果として、モジュラ変換器システム１００は、例えば、全電力を娯楽システムに提供できるが、客室ファン速度および点灯強度を微妙に下げて、電力需要全体を低下させる。
【００３０】
図２および３は、本明細書で説明する例に従う、モジュラ変換器システムの電力インバータ間の循環電流を軽減するための例示的な制御アーキテクチャを示す。一般に、アーキテクチャ２００および３００は、図１のシステム・コントローラ１０５の例示的な実装を表す。上の議論と一貫して、システム・コントローラ１０５は、車両コントローラコマンドを受信すること、当該コマンドを解釈すること、負荷および電力配分を決定すること、関連付けられたモータコントローラに対する信号を生成することのような機能をさらに含んでもよい。アーキテクチャ２００、３００に示した様々な論理およびモジュールをハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアで実装してもよい。
【００３１】
アーキテクチャ２００はグローバルコントローラ段階２０５およびインバータ・コントローラ段階２１０を含む。グローバルコントローラ段階２０５は、複数の電力インバータにより生成された電流量Ｉａｂｃ（１、２、・・・、ｎ）を受信するように構成された循環電流モジュール２１５を備える。循環電流モジュール２１５はさらに電流量Ｉａｂｃ（１、２、・・・、ｎ）のうち様々なものを比較して、電流不均衡が当該電力インバータの間に存在するかどうかを判定するように構成される。
【００３２】
モジュラシステムでは、幾つかの電力インバータは、他と異なる電気特性を有してもよい。例えば、異なる電気特性が、長時間にわたるインバータモジュールの動作、および／またはインバータモジュールの交換に起因して生ずるかもしれない（実質的に厳密なマッチを発見することは実現不可能または不可能であるかもしれない）。当該異なる電気特性は、不均一な電流処理を当該電力インバータ間に生じさせるかもしれない。例えば、第１のおよび第２の電力インバータに対する同一の指令された電流は、実質的に当該第１のおよび第２の電力インバータによる異なる電流生成をもたらす可能性がある。当該異なる電気特性から生ずる当該電流不均衡は、性能を劣化させ、かつ／または、当該電力インバータを損傷させるかもしれない。
【００３３】
幾つかの例では、循環電流モジュール２１５はさらに循環電流Ｉｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（１、２、・・・、ｎ）が当該電力インバータの少なくとも２つの間に存在するかどうかを判定するように構成される。一般に、循環電流は、電力インバータにより生成され、当該電力インバータに関連付けられた負荷（複数可）に配送されるのではなく、並列に配置された１つまたは複数の他の電力インバータの間で循環する。当該循環電流に対応する電力の量を、「失われた」電力を考えることができる。なぜならば、それは当該関連付けられた負荷（複数可）に電力供給するために利用できないからである。
【００３４】
したがって、循環電流を最小化することは一般に、モジュラ変換器システムの効率的な動作に有用である。幾つかの例では、循環電流を最小化することはさらに、当該電力インバータ内の電流不均衡、当該電力インバータの電力損失、および当該電力インバータにより生成された電気雑音のうち１つまたは複数を軽減するように動作してもよい。幾つかの例では、循環電流からの電力損失を最小化することで、低容量インバータモジュールを使用でき、これが当該モジュラ変換器システムのサイズおよび／または重みを減らすことができる。
【００３５】
グローバルコントローラ段階２０５はさらに、零相電流量を計算するように構成された零相電流モジュール２２０を備える。当該電流量は、Ｉｄｑ＿０として示されるが、代替的にＩｄ＿０およびＩｑ＿０と表してもよい。グローバルコントローラ段階２０５はさらに、電流量Ｉａｂｃ（１、２、・・・、ｎ）に基づいて、電流不均衡がモジュラ変換器システム内に存在するかどうかを判定し、インバータ・コントローラ２７０（１）−２７０（ｎ）のうち１つを用いて選択された電力インバータのオフセット制御を可能とするためのイネーブル信号（Ｅｎａｂｌｅ）２３０（１、２、・・・、ｎ）を生成するように構成された、制御アプリケーションモジュール２２５を備える。
【００３６】
グローバルコントローラ段階２０５はさらに、回転速度コマンド２３５を合計ブロック２４２で受信し、ならびに測定されたモータ回転速度２４０を受信するように構成される。速度コマンド２３５とモータ速度２４０の差分が比例積分（ＰＩ）ブロック２４５に入力され、当該ブロックは、回転速度コマンド２３５を実現するための総システム電流量Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍを出力する。速度コマンド２３５およびモータ速度２４０はモータの回転速度に関連するが、代替的な例は、他のタイプの負荷に関する任意の他の適切な動作パラメータおよび／または制御信号を含んでもよい。さらに、代替的な例は、比例積分微分（ＰＩＤ）ブロックのような異なるタイプのフィードバックコントローラを含んでもよい。
【００３７】
グローバルコントローラ段階２０５はさらには、モータ電流Ｉａｂｃ＿ｍｏｔｏｒおよび測定されたロータ位置２５０を基準系変換モジュール（ａｂｃ−ｄｑ０）２５５で受信するように構成される。モータ電流Ｉａｂｃ＿ｍｏｔｏｒは一般に、制御されているモータの固定子電流を表し、並列な電力インバータ（Ｉａｂｃ（１、２、・・・ｎ）の一部または全部）からの電流の和を含む。基準系変換モジュール（ａｂｃ−ｄｑ０）２５５は電流量Ｉｄｑを決定するように構成され、当該電流量を、代替的にＩｄおよびＩｑと表してもよい。アーキテクチャ２００内で、基準系変換モジュール２５５は、グローバルレベルで含まれ、結果のシステム−レベル電流量Ｉｄｑがインバータ・コントローラ２７０（１）−２７０（ｎ）の各々に入力される。
【００３８】
インバータ・コントローラ段階２１０内で、複数のインバータ・コントローラ２７０（１）、・・・、２７０（ｎ）はそれぞれ、循環電流Ｉｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（１、２、・・・、ｎ）、電流量Ｉｄｑ、当該負荷に電力供給するための対応するインバータモジュールに提供された電圧ＶＤＣ、およびロータ位置２５０を受信するように構成される。インバータ・コントローラ２７０（１）乃至２７０（ｎ）は、関連付けられたインバータモジュールのスイッチングを制御するためのゲート・コマンド２７５（１）乃至２７５（ｎ）を生成するように構成される。幾つかの例では、ゲート・コマンド２７５（１）乃至２７５（ｎ）は、関連付けられた電力インバータの要素を切り替えるためのパルス幅修正（ＰＷＭ）信号を表す。例えば、各電力インバータは、３段階電力を生成するための６つのトランジスタを含んでもよく、この場合、各ゲート・コマンド２７５（１）、・・・、２７５（ｎ）は、６つのトランジスタのゲートを駆動するための６つの信号を含む。
【００３９】
示すように、インバータ・コントローラ段階２１０はさらに、乗算ブロック２６０Ａ乃至２６０Ｄおよび合計ブロック２６５Ａ乃至２６５Ｄを含む。各インバータ・コントローラ２７０（１）、・・・、２７０（ｎ）はさらには、電流コマンドＩｑ＿ｃｏｍｍａｎｄおよびＩｄ＿ｃｏｍｍａｎｄを含む信号を受信するように構成される。幾つかの例では、総システム電流量Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍは、インバータ・コントローラ２７０（１）、・・・、２７０（ｎ）の各々に電流コマンドＩｑ＿ｃｏｍｍａｎｄとして入力される。一般に、Ｉｄ＿ｃｏｍｍａｎｄの値は、駆動されている負荷のタイプに基づいて変化しうる。
【００４０】
インバータ・コントローラ段階２１０の例示的な動作をインバータ・コントローラ２７０（１）に関して説明する。当業者は、これらの原理を他のインバータ・コントローラ２７０に適用してもよいことを理解するであろう。制御アプリケーションモジュール２２５が、電流不均衡がモジュラ変換器システム内に存在しないと判定するか、または少なくともオフセット制御がインバータ・コントローラ２７０（１）に要求されていないと判定したとき、イネーブル信号２３０（１）の値を論理ゼロに設定してもよい。結果として、乗算ブロック２６０Ａ、２６０Ｂの各々の出力はゼロである。次いで、当該合計ブロック２６５Ａ、２６５Ｂは夫々の、Ｉｑ＿ｃｏｍｍａｎｄおよびＩｄ＿ｃｏｍｍａｎｄの値をインバータ・コントローラ２７０（１）に出力する。しかし、イネーブル信号２３０（１）が論理１に設定されたとき、意味オフセット制御がインバータ・コントローラ２７０（１）に必要であり、Ｉｑ＿０の値がＩｑ＿ｃｏｍｍａｎｄに合計ブロック２６５Ａで追加され、Ｉｄ＿０がＩｄ＿ｃｏｍｍａｎｄに合計ブロック２６５Ｂで追加される。合計ブロック２６５Ａ、２６５Ｂの出力はインバータ・コントローラ２７０（１）に入力され、当該コントローラが次いで、当該電流不均衡を軽減するようにゲート・コマンド２７５（１）を適合させる。
【００４１】
図３は、システム・コントローラ１０５の別の例示的な実装を表すアーキテクチャ３００を含む。明示的に述べた場合を除き、アーキテクチャ２００と共通の要素が同様に動作すると想定してもよい。
【００４２】
アーキテクチャ３００はグローバルコントローラ段階３０５およびインバータ・コントローラ段階３１０を備える。グローバルコントローラ段階３０５は、循環電流Ｉｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（１、２、・・・、ｎ）が電力インバータの少なくとも２つの間に存在するかどうかを判定するように構成された循環電流モジュール２１５を備える。グローバルコントローラ段階３０５では、総システム電流量Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍはさらに、分割ブロック３１５を通じて処理され、当該ブロックは、選択されたインバータ・コントローラ３２５（１）乃至３２５（ｎ）の間で総システム電流量Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍの一部を均等に分配するように構成される。示すように、分割ブロック３１５は、インバータ・コントローラ３２５（１）乃至３２５（ｎ）の数ｎで総システム電流量Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍを除し、（Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍ／ｎ）の値をインバータ・コントローラ３２５（１）乃至３２５（ｎ）の各々に分配するように構成される。他の例では、ｎ個のインバータ・コントローラ３２５（１）乃至３２５（ｎ）の選択されたサブセットを表す別の整数のように、分割ブロック３１５の除数がｎと異なってもよい。
【００４３】
インバータ・コントローラ段階３１０内で、複数のインバータ・コントローラ３２５（１）、・・・、３２５（ｎ）はそれぞれ、循環電流Ｉｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（１、２、・・・、ｎ）、当該負荷に電力供給するための対応するインバータモジュールに提供された電圧ＶＤＣ、およびロータ位置２５０を受信するように構成される。上述のように、インバータ・コントローラ３２５（１）、・・・、３２５（ｎ）はＩｑ＿ｃｏｍｍａｎｄの夫々の値を受信するように構成され、それらが幾つかの場合、総システム電流量Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍ。を均等に配分するための（Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍ／ｎ）または他の適切な値であってもよい。インバータ・コントローラ３２５（１）乃至３２５（ｎ）は、当該関連付けられたインバータモジュールのスイッチングを制御するためのゲート・コマンド３３０（１）乃至３３０（ｎ）を生成するように構成される。幾つかの例では、ゲート・コマンド３３０（１）乃至３３０（ｎ）は、当該関連付けられた電力インバータの要素を切り替えるためのパルス幅修正（ＰＷＭ）信号を表す。
【００４４】
インバータ・コントローラ段階３１０はさらに複数の基準系変換モジュール（ａｂｃ−ｄｑ０）３２０（１）、３２０（２）、・・・、３２０（ｎ）を含む。各基準系変換モジュール３２０（１）、３２０（２）、・・・、３２０（ｎ）は、夫々の電流量Ｉａｂｃ（１、２、・・・、ｎ）およびロータ位置２５０を受信し、夫々の電流量Ｉｄｑ（１）、Ｉｄｑ（２）、・・・、Ｉｄｑ（ｎ）を決定するように構成される。各電流量Ｉｄｑ（１）、Ｉｄｑ（２）、・・・、Ｉｄｑ（ｎ）は夫々のインバータ・コントローラ３２５（１）、３２５（２）、・・・、３２５（ｎ）に入力される。
【００４５】
アーキテクチャ３００に示した例は、アーキテクチャ２００に対する幾つかの利点を提供する。アーキテクチャ３００は、電力インバータに対するオフセット制御を有効にするかどうかを判定するために、零相電流計算（即ち、零相電流モジュール２２０）または追加の制御アプリケーション論理を実施することを要求しない。有利なことに、零相電流の量を軽減することで、モジュラ変換器システムの効率的な性能が改善される。なぜならば、当該電力インバータにより生成されたより多くの電流を接続された負荷に配送できるからである。
【００４６】
さらに、電力インバータごとに１つの基準系変換モジュール３２０（１）、３２０（２）、・・・、３２０（ｎ）を含めることによって、アーキテクチャ３００は電力インバータごとに１つの電流ループを形成する。電力インバータごとに独立な電流ループを提供することで、対応するインバータ・コントローラ３２５（１）、３２５（２）、・・・、３２５（ｎ）は、特定の負荷に提供される電流量を独立に制御することができる。独立な制御により、各インバータ・コントローラ３２５（１）、３２５（２）、・・・、３２５（ｎ）は、当該対応する電力インバータの電流不均衡を軽減でき、ならびに電流制御エラーの深刻度を軽減して、当該電力インバータにもたらされる劣化および／または障害を回避することができる。
【００４７】
幾つかの例では、各電力インバータの独立な制御により、複数の電力インバータが相違なる電流不均衡を有するにもかかわらず、モジュラ変換器システムの正常な動作を継続することができる。当該複数の電力インバータ間に存在する電流不均衡は、当該電力インバータの製造中の変形に起因して生じる可能性があり、例えば、当該電力インバータの異なるインピーダンスを生じさせる。幾つかの例では、当該モジュラ変換器システムの当該電力インバータを異なるコンポーネントバッチから選択してもよく、または当該電力インバータのうち１つまたは複数を交換してもよい。当該電力インバータは、（例えば、電流波形の拡大を表す）ゲインパラメータおよび／または（例えば、電流波形のバイアスを表す）オフセットパラメータのような、当該電流不均衡を記述するための任意の適切なパラメータを有してもよい。当該電力インバータのインピーダンスがマッチしない場合、結果の電流不均衡により、相対的に大きな電流量が特定の電力インバータ（複数可）により生成される可能性があり、これは、障害当該電力インバータ（複数可）を故障させるか、または、当該電力インバータ（複数可）の過電流保護を常に妨害しうる。
【００４８】
図４は、本明細書で説明する例に従う、並列モジュラ変換器システム内で使用するための電流平衡システムを示す。電流平衡システム４００は、配置構成３００のインバータ・コントローラ段階３１０の１つの可能な実装を表し、１つのインバータ・コントローラ３２５（ｋ）を用いた１つの電力インバータ１２５ｋの独立な制御を示す。バランシング・システム４００で示された様々な論理およびモジュールをハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアで実装してもよい。
【００４９】
ＡＤＣ電圧ＶＤＣが、入力電磁気干渉（ＥＭＩ）フィルタ４０４を通じて電力インバータ１２５ｋに電力供給するために提供される電圧センサ４０２は、ＶＤＣの値をアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）モジュール４２０に提供し、ＶＤＣの値が引き続いてインバータ・コントローラ３２５（ｋ）に入力される。
【００５０】
ゲート・コマンド３３０（ｋ）に基づいて、ゲートドライバ４１５は電流量Ｉａｂｃ（ｋ）を生成するように電力インバータ１２５（ｋ）のスイッチを動作させ、当該電流量は、出力ＥＭＩフィルタ４０６でフィルタされ、電力切替えネットワーク１３０を通じてモータＭｋのような特定の負荷に向けられる。電流センサ４０８は、Ｉａｂｃ（ｋ）の値をＡＤＣモジュール４２４に提供し、当該値は引き続いてインバータ・コントローラ３２５（ｋ）に入力される。位置センサ４１０は、ロータ位置の値をエンコーダモジュール４２６に提供し、当該値は引き続いてインバータ・コントローラ３２５（ｋ）にロータ位置２５０として入力される。
【００５１】
電流量Ｉａｂｃ（ｋ）およびロータ位置２５０は基準系変換モジュール（ａｂｃ−ｄｑ０）３２０（ｋ）に入力され、当該モジュールがＩｑ（ｋ）およびＩｄ（ｋ）の値を生成する。インバータ・コントローラ３２５（ｋ）内で、合計ブロック４３０ＡがＩｑ（ｋ）を指令された電流Ｉｑ＿ｃｏｍｍａｎｄに対して比較し、差異がＰＩブロック４３５Ａを通じて提供される。合計ブロック４３０ＢがＩｄ（ｋ）を指令された電流Ｉｄ＿ｃｏｍｍａｎｄと比較し、差異がＰＩブロック４３５Ｂを通じて提供される。飽和ブロック４４０は当該出力を±ＶＤＣ内に限定し、電流量Ｉｑおよびｉｄを生成するように構成される
【００５２】
電流量Ｉｑ、ｉｄおよびロータ位置２５０が基準系変換モジュール（ｄｑ０−ａｂｃ）４４２に入力され、当該モジュールがｉａｂｃの電流値を出力する。ｉａｂｃ値は、合計ブロック４４４内の当該循環電流Ｉｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（ｋ）と結合され、その出力が乗算ブロック４４６に提供される。合計ブロック４４４の出力はＤＣ電圧ＶＤＣにより分割され、ＰＷＭ生成モジュール４４８に提供され、当該モジュールはゲートドライバ４１５に対するゲート・コマンド３３０（ｋ）を生成する。したがって、電流平衡システム４００はインバータ１２５ｋに対する電流ループ４２２（ｋ）を形成する。
【００５３】
例示的な例では、システム・コントローラは、総システム電流量が当該複数の電力インバータの間で均等に分散するように初期電流コマンド（例えば、Ｉｑ＿ｃｏｍｍａｎｄおよび／またはＩｄ＿ｃｏｍｍａｎｄ）を生成する。例えば、当該電流コマンドＩｑ＿ｃｏｍｍａｎｄを電力インバータの数ｎにより除してもよく、量（Ｉｑ＿ｃｏｍｍａｎｄ／ｎ）が各インバータ・コントローラ３２５（ｋ）に配送される。対応するゲート・コマンド３３０（ｋ）が生成され、ゲートドライバ４１５への電力インバータ１２５ｋに適用された後、システム・コントローラはそれに応答して、電力インバータ１２５ｋにより生成された電流量Ｉａｂｃ（ｋ）を決定する。循環電流Ｉｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（ｋ）により生じたような電流不均衡が当該モジュラ変換器システムの少なくとも１つの電力インバータ１２５ｋに対して決定されたとき、インバータ・コントローラ３２５（ｋ）は、軽減する当該電流不均衡を軽減するように後続のゲート・コマンド３３０（ｋ）を適合させる。
【００５４】
図５は、本明細書で説明する例に従う、複数の電力インバータが共通の負荷に電力を提供する例示的な構成を示す。配置構成５００は一般に、図１のモジュラ変換器システム１００の例示的な構成を示す。配置構成５００では、電力インバータ１２５１、１２５２、・・・、１２５ｎはそれぞれ、電力切替えネットワーク（ＰＳＮ）１３０に入力される夫々の電流量Ｉａｂｃ（１）、Ｉａｂｃ（２）、・・・、Ｉａｂｃ（ｎ）を生成する。ＰＳＮ制御信号１３２に基づいて、電力インバータ１２５１、１２５２は共通の負荷５０５（即ち、モータＭ１）と結合され、当該負荷は電流量Ｉａｂｃ（１）、Ｉａｂｃ（２）の合計を受信する。第２の負荷５１０（即ち、モータＭｊ）は電力インバータ１２５ｎと結合され、電流量Ｉａｂｃ（ｎ）を受信する。説明の簡単のため、他の電力インバータおよび負荷は示されていない。
【００５５】
図６は、本明細書で説明する例に従う、複数のインバータ・コントローラにより制御された複数の電力インバータの電流生成を制御する方法を示す。方法６００は一般に、図３のアーキテクチャ３００に従うもののような、モジュラ変換器システムに関連付けられたシステム・コントローラにより一般に実施される。
【００５６】
方法６００は任意のブロック６０５で開始し、システム・コントローラが、指示モータ回転速度を実現するための総システム電流量を決定する。代替的な例では、当該負荷がモータとは異なるタイプであってもよく、システム・コントローラは、任意の他の適切な動作パラメータおよび／または制御信号を満たすことに基づいて総システム電流量を決定する。
【００５７】
任意のブロック６１０で、システム・コントローラは、当該複数の電力インバータの間で当該総システム電流量を均一に分配するための初期電流コマンドを生成する。１例では、当該総システム電流量が特定の負荷と並列に配置された幾つかの電力インバータにより分割され、それが、幾つかの場合、当該モジュラ変換器システムに含まれる電力インバータの総数より少なくてもよい。ブロック６１５で、システム・コントローラが複数の電流量を決定する、当該複数の電流量の各々は当該複数の電力インバータの各々により生成される。
【００５８】
任意のブロック６２０で、システム・コントローラが、当該初期電流コマンドを生成することに応答して、当該複数の電力インバータの各々の当該対応する電流量を比較する。任意のブロック６２５では、システム・コントローラは、当該比較に基づいて電流不均衡を決定する。
【００５９】
ブロック６３０で、システム・コントローラが、当該複数の電流量の各々の基準系を変換して、複数の変換された電流量を生成する。１例では、基準系変換は電力インバータごとに実施され、電力インバータごとに独立な電流ループ内に含まれる。当該独立な電流ループにより、当該対応するインバータ・コントローラは、特定の負荷に提供される電流量を独立に制御することができる。独立な制御により、システム・コントローラの各インバータ・コントローラは、当該対応する電力インバータの電流不均衡を軽減でき、ならびに電流制御エラーの深刻度を軽減して、当該電力インバータにもたらされる劣化および／または障害を回避することができる。
【００６０】
ブロック６３５で、システム・コントローラは、当該複数のインバータ・コントローラにより受信された複数の変換された電流量に基づいて、当該複数の電力インバータに対するゲート・コマンドを生成する。ブロック６４０で、システム・コントローラは、当該複数の電力インバータにより受信された当該生成されたゲート・コマンドを用いて、当該複数の電力インバータからの電力を共通の負荷に提供する。方法６００はブロック６４０を完了した後に終了する。
【００６１】
当該様々な本開示の例の説明を例示の目的で提供したが、包括的であるか、または、開示された例に限定する意図はない。説明された例の範囲および趣旨から逸脱することない多数の修正および変形は当業者に明らかであろう。本明細書で使用された用語は、市場で見いだされる例、実践的適用、技術改善を最良に説明し、または、当業者が本明細書で開示された例を理解できるように選択されたものである
【００６２】
当業者により理解されるように、本開示の諸態様をシステム、方法、またはコンピュータプログラム製品として具体化してもよい。したがって、本開示の諸態様が、もっぱらハードウェア例、もっぱらソフトウェアの例（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）または「回路」、「モジュール」または「システム」と一般に称され得る、ソフトウェアおよびハードウェア態様を結合した例の形態をとってもよい。さらに、本開示の諸態様は、コンピュータ可読プログラム・コードを組み込んだ１つまたは複数のコンピュータ可読媒体（複数可）で具体化されたコンピュータプログラム製品の形を取ってもよい。
【００６３】
１つまたは複数のコンピュータ可読媒体（複数可）の任意の組合せを利用してもよい。当該コンピュータ可読媒体がコンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。コンピュータ可読記憶媒体が、例えば、電子、磁気、光、電磁気、赤外線、または半導体システム、装置、またはデバイス、または上述の任意の適切な組合せであってもよいがこれらに限られない。当該コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例（非包括的なリスト）は、１つまたは複数の配線を有する電気接続、ポータブルコンピュータディスク、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読取専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読取専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶装置、磁気記憶装置、または上述の任意の適切な組合せを含む。本明細書の文脈において、コンピュータ可読記憶媒体が、命令実行システム、装置、またはデバイスによりまたはそれらと接続して使用するためのプログラムを含むかまたは格納しうる任意の有形媒体であってもよい。
【００６４】
コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドでまたは搬送波の一部としてコンピュータ可読プログラム・コードを組み込んだ伝送データ信号を含んでもよい。かかる伝送信号は様々な形態の何れかであってもよく、電磁気、光、または任意の適切なその組合せを含むがこれらに限られない。コンピュータ可読信号媒体が、命令実行システム、装置、またはデバイスによりまたはそれらと接続して使用するためのプログラムを通信し、伝搬し、または転送しうる、コンピュータ可読記憶媒体ではない任意のコンピュータ可読媒体であってもよい。
【００６５】
コンピュータ可読媒体で具体化されたプログラム・コードを任意の適切な媒体を用いて送信してもよく、当該媒体は、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ、等、または上述の任意の適切な組合せを含むがこれらに限られない。
【００６６】
本開示の諸態様に関する動作を実行するためのコンピュータプログラム・コードが、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト志向プログラミング言語および「Ｃ」プログラミング言語または同様なプログラミング言語のような従来の手続き型プログラミング言語を含む、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書かれてもよい。当該プログラム・コードは、もっぱら当該ユーザのコンピュータで、部分的に当該ユーザのコンピュータで、スタンドアロンのソフトウェアパッケージとして、部分的に当該ユーザのコンピュータでおよび部分的にリモート・コンピュータで、またはもっぱら当該リモート・コンピュータまたはサーバで実行されてもよい。後者のシナリオにおいて、リモート・コンピュータを、ローカル領域ネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む、任意のタイプのネットワークを通じてユーザのコンピュータに接続してもよく、または当該接続を（例えば、インターネットサービスプロバイダを用いてインターネットを通じて）外部コンピュータに対して行ってもよい。
【００６７】
本開示の態様を、本開示の例に従う方法、装置（システム）およびコンピュータプログラム製品の流れ図および／またはブロック図を参照して上述した。流れ図および／またはブロック図の各ブロック、および当該流れ図および／またはブロック図におけるブロックの組合せを、コンピュータプログラム命令により実装できることは理解される。これらのコンピュータプログラム命令を、汎用目的コンピュータ、特殊な目的コンピュータ、または他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサをマシンに提供して、当該コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行される当該命令が、当該流れ図および／またはブロック図の１つまたは複数のブロックで指定された機能／動作を実装するための手段を生成するようにしてもよい。
【００６８】
これらのコンピュータプログラム命令をまた、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスが特定の方式で機能するように指示できるコンピュータ可読媒体に格納して、当該コンピュータ可読媒体に格納された当該命令が当該流れ図および／またはブロック図の１つまたは複数のブロックで指定された機能／動作を実装する命令を含む製品を生成するようにしてもよい。
【００６９】
当該コンピュータプログラム命令をまた、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他のデバイスにロードして一連の動作ステップを当該コンピュータ、他のプログラム可能装置または他のデバイスで実施してコンピュータ実装されたプロセスを生成させて、当該コンピュータまたは他のプログラム可能装置で実行される当該命令が当該流れ図および／またはブロック図の１つまたは複数のブロックで指定された機能／動作を実装するためのプロセスを提供するようにしてもよい。
【００７０】
図面における流れ図およびブロック図は、様々な本開示の例に従うシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。この点、当該流れ図またはブロック図内の各ブロックは、モジュール、セグメント、または命令部分を表してもよく、これらは、指定の論理機能（複数可）を実装１つまたは複数の実行ファイルを含む。幾つかの代替的な実装では、当該ブロックに記載の機能を、図面で示した順序以外で実行してもよい。例えば、連続して示されている２つのブロックが、実際には実質的に並列に実行されてもよく、または、場合によっては当該ブロックを、関与する機能に応じて逆順で実行してもよい。当該ブロック図および／または流れ図の各ブロック、および当該ブロック図および／または流れ図におけるブロックの組合せを、当該指定の機能または動作を実施するかまたは特殊な目的ハードウェアおよびコンピュータ命令の組合せを実行する特殊な目的ハードウェア・ベースのシステムにより実装することができることにも留意されたい。
【００７１】
さらに、本開示は以下の項に従う例を含む。
【００７２】
項１．複数の電力インバータ（１２５１、１２５２、・・・、１２５ｎ）であって、各電力インバータ（１２５ｋ）は、夫々の電流ループ（４２２（ｋ））内に含まれ、対応する電流量（Ｉａｂｃ（ｋ））を生成するように構成される、複数の電力インバータ（１２５１、１２５２、・・・、１２５ｎ）と、
複数のインバータ・コントローラ（３２５（１）、３２５（２）、・・・、３２５（ｎ））であって、各インバータ・コントローラ（３２５（ｋ））は当該複数の電力インバータの各々に関連付けられ、当該対応する電流量の基準系変換量（Ｉｄ（ｋ）、Ｉｑ（ｋ））を受信するように構成され、それにより各インバータ・コントローラは負荷（１４０）に提供された当該対応する電流量を独立に制御することができる、複数のインバータ・コントローラ（３２５（１）、３２５（２）、・・・、３２５（ｎ））と、
を備える、電流平衡システム（１００、４００）。
【００７３】
項２．当該複数の電力インバータの少なくとも第１の電力インバータは当該複数の電力インバータの少なくとも第２の電力インバータと異なる電気特性を有し、当該第１の電力インバータと当該第２の電力インバータに提供された同一の指令電流量（Ｉｑ＿ｃｏｍｍａｎｄ）は、当該複数の電力インバータの間での不均一な電流処理をもたらす、項１に記載のシステム。
【００７４】
項３．負荷に提供された当該対応する電流量を独立に制御するステップは、
当該複数の電力インバータ内の電流不均衡と、
当該複数の電力インバータの電力損失と、
当該複数の電力インバータの少なくとも２つの間の循環電流と、
当該複数の電力インバータにより生成された電気雑音と、
の１つまたは複数を軽減するように動作する、項１に記載のシステム。
【００７５】
項４．当該複数の電力インバータの少なくとも２つが共通の負荷（５０５）に電力を提供する、項１に記載のシステム。
【００７６】
項５．当該共通の負荷はモータ（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｊ）を含む、項４に記載のシステム。
【００７７】
項６．当該複数のインバータ・コントローラはシステム・コントローラ（１０５）に含まれ、システム・コントローラはさらに、
指示モータ回転速度（２３５）を実現するための総システム電流量（Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍ）を決定し（６０５）
当該複数の電力インバータの間で電流コマンド（Ｉｑ＿ｃｏｍｍａｎｄ）をを生成して、当該総システム電流量を均一に分配する（Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍ／ｎ）を生成し（６１０）
ように構成されたグローバルコントローラ段階（３０５）を備えた、項１に記載のシステム。
【００７８】
項７．当該グローバルコントローラ段階はさらに、
当該電流コマンドを生成するステップに応答して、当該複数の電力インバータの各々に対応する当該電流量を比較し（６２０）、
当該比較に基づいて、当該複数の電力インバータの少なくとも２つの間に存在する循環電流（Ｉｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（１）、Ｉｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（２）、・・・、Ｉｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（ｎ））を決定する（６２５）、
ように構成された循環電流モジュール（２１５）を備え、
当該複数のインバータ・コントローラはさらに、当該決定された循環電流に基づいて当該負荷に提供された当該対応する電流量を調節するように構成される、
項６に記載のシステム。
【００７９】
項８．複数のインバータ・コントローラ（３２５（１）、３２５（２）、・・・、３２５（ｎ））により制御された複数の電力インバータ（１２５１、１２５２、・・・、１２５ｎ）の電流生成を制御する方法（６００）であって、
当該複数の電流量の各々は当該複数の電力インバータの各々により生成される、複数の電流量（Ｉａｂｃ（１）、Ｉａｂｃ（２）、・・・、Ｉａｂｃ（ｎ））を決定するステップ（６１５）と、
当該複数の電流量の各々の基準系を変換して複数の変換された電流量（Ｉｄｑ（１）、Ｉｄｑ（２）、・・・、Ｉｄｑ（ｎ））を生成するステップ（６３０）と、
当該複数のインバータ・コントローラにより受信された当該複数の変換された電流量に基づいて、当該複数の電力インバータに対するゲート・コマンド（３３０（１）、３３０（２）、・・・、３３０（ｎ））を生成するステップ（６３５）と、
を含み、
当該生成されたゲート・コマンドの適用は当該複数の電流量のうち少なくとも１つを調節し、それにより当該複数の電力インバータの少なくとも２つの間の電流不均衡を軽減するように動作する、
方法。
【００８０】
項９．当該生成されたゲート・コマンドの適用はさらに、
当該複数の電力インバータの電力損失と、
当該複数の電力インバータの少なくとも２つの間の循環電流と、
当該複数の電力インバータにより生成された電気雑音と、
の１つまたは複数を軽減するように動作する、項８に記載の方法。
【００８１】
項１０．当該複数の電力インバータの少なくとも第１の電力インバータは当該複数の電力インバータの少なくとも第２の電力インバータと異なる電気特性を有し、当該第１の電力インバータと当該第２の電力インバータに提供された同一の指令電流量（Ｉｑ＿ｃｏｍｍａｎｄ）は、当該複数の電力インバータの間での不均一な電流処理をもたらす、項８に記載の方法。
【００８２】
項１１．指示モータ回転速度（２３５）を実現するための総システム電流量（Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍ）を決定するステップ（６０５）と、
初期電流コマンド（Ｉｑ＿ｃｏｍｍａｎｄ）を生成して、複数の初期ゲート・コマンドを用いて当該複数の電力インバータの間で当該総システム電流量を均一に分配する（Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍ／ｎ）ステップ（６１０）と、
をさらに含み、
当該複数の電流量を決定するステップは当該初期ゲート・コマンドの適用に応答して実施される、
項８に記載の方法。
【００８３】
項１２．当該初期ゲート・コマンドの適用に応答して、当該複数の電力インバータの各々により生成された当該対応する電流量を比較するステップ（６２０）と、
当該比較に基づいて当該電流不均衡が存在すると判定するステップ（６２５）
をさらに含む、項１１に記載の方法。
【００８４】
項１３．当該複数の電力インバータにより受信された当該生成されたゲート・コマンドを用いて、電力を当該複数の電力インバータから共通の負荷に（５０５）提供するステップ（６４０）をさらに含む、項８に記載の方法。
【００８５】
項１４．当該共通の負荷はモータ（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｊ）を含む、項１３に記載の方法。
【００８６】
項１５．１つまたは複数のコンピュータプロセッサの動作により実行されたとき、複数のインバータ・コントローラ（３２５（１）、３２５（２）、・・・、３２５（ｎ））により制御された複数の電力インバータの電流生成（１２５１、１２５２、・・・、１２５ｎ）を制御する動作（６００）を実施するコンピュータプログラム・コードを含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、当該動作は、
複数の電流量（Ｉａｂｃ（１）、Ｉａｂｃ（２）、・・・、Ｉａｂｃ（ｎ））を決定するステップ（６１５）であって、当該複数の電流量の各々は当該複数の電力インバータの各々により生成される、ステップと、
当該複数の電流量の各々の基準系を変換して複数の変換された電流量（Ｉｄｑ（１）、Ｉｄｑ（２）、・・・、Ｉｄｑ（ｎ））を生成するステップ（６３０）と、
当該複数のインバータ・コントローラにより受信された当該複数の変換された電流量に基づいて、当該複数の電力インバータに対するゲート・コマンド（３３０（１）、３３０（２）、・・・、３３０（ｎ））を生成するステップ（６３５）と、
を含み、
当該生成されたゲート・コマンドの適用は、当該複数の電流量のうち少なくとも１つを調節し、それにより当該複数のインバータの少なくとも２つの間の電流不均衡を軽減するように動作する、
非一時的コンピュータ可読媒体。
【００８７】
項１６．当該生成されたゲート・コマンドの適用はさらに、
当該複数の電力インバータの電力損失と、
当該複数の電力インバータの少なくとも２つの間の循環電流と、
当該複数の電力インバータにより生成された電気雑音と、
のうち１つまたは複数を軽減するように動作する、項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【００８８】
項１７．当該動作は、
指示モータ回転速度（２３５）を実現するための総システム電流量（Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍ）を決定するステップ（６０５）と、
初期電流コマンド（Ｉｑ＿ｃｏｍｍａｎｄ）を生成して、複数の初期ゲート・コマンドを用いて当該複数の電力インバータの間で当該総システム電流量を均一に分配する（Ｉｑ＿ｓｙｓｔｅｍ／ｎ）ステップ（６１０）、
をさらに含み、
当該複数の電流量を決定するステップは当該初期ゲート・コマンドの適用に応答して実施される、
項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【００８９】
項１８．当該動作は、
当該初期ゲート・コマンドの適用に応答して、当該複数の電力インバータの各々により生成された当該対応する電流出力を比較するステップ（６２０）と、
当該比較に基づいて当該電流不均衡が存在すると判定するステップ（６２５）と、
をさらに含む、項１７に記載のコンピュータ可読媒体。
【００９０】
項１９．当該動作は、
当該複数の電力インバータにより受信された当該生成されたゲート・コマンドを用いて、電力を当該複数の電力インバータから共通の負荷（５０５）に提供するステップ（６４０）
をさらに含む、項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【００９１】
項２０．当該共通の負荷はモータ（Ｍ１、Ｍ２、・・・、Ｍｊ）を含む、項１９に記載のコンピュータ可読媒体。
【００９２】
以上は本開示の例に関するが，他のさらなる本開示の例をその基本範囲から逸脱せずに考案することができ、その範囲は添付の特許請求の範囲により決定される。
【符号の説明】
【００９３】
１０２  車両コントローラ
１０５  システム・コントローラ
１４５  コントローラ段階
１５０  電力供給段階
２０５  グローバル・コントローラ段階
２１０  インバータ・コントローラ段階
２１５  循環電流モジュール
２２０  零相電流モジュール
【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】
2018038247.tif 000007
【図６】
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【外国語明細書】
2018038247000001.pdf