(57)【要約】  パワースイッチモジュールおよびこのパワースイッチモジュールに動作可能に結合された駆動回路を含むパワー電子モジュールが提供される。駆動回路は、スイッチモジュールの順導通モード動作を可能にする、および不能にするように構成される。駆動回路は、パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作している場合、パワースイッチモジュールの順導通モード動作を不能にする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワースイッチモジュールと、
前記パワースイッチモジュールに動作可能に結合され、前記パワースイッチモジュールの順導通モード動作を可能にする、および不能にするように構成された駆動回路と
を備えるパワー電子モジュールであって、
前記駆動回路が、前記パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作している場合、前記パワースイッチモジュールの順導通モード動作を不能にするパワースイッチモジュール。
【請求項２】
前記パワースイッチモジュールが絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）および前記ＩＧＢＴと逆並列に配置されたダイオードを備える請求項１記載のパワー電子モジュール。
【請求項３】
前記パワースイッチモジュールがＩＧＢＴおよび前記ＩＧＢＴと逆並列に配置されたダイオードの機能性を提供する逆導通パワースイッチを備える請求項１記載のパワー電子モジュール。
【請求項４】
前記駆動回路が、前記パワースイッチモジュールが連動時間内に逆導通モードで動作しているかどうかを判定するように構成された請求項１記載のパワー電子モジュール。
【請求項５】
前記駆動回路が、前記パワースイッチモジュールの電源端子を流れる電流の極性を判定するように構成された電流検知回路を備え、前記パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうか判定するステップが前記パワースイッチモジュールの電流の前記極性を判定するステップを含む、請求項１記載のパワー電子モジュール。
【請求項６】
前記電流検知回路が、制御または検知端子と電源端子との間に配置された寄生インダクタンス両端間の電圧を測定することによって電流の推定を行う請求項５記載のパワー電子モジュール。
【請求項７】
前記駆動回路が、
前記パワースイッチモジュールの順導通モード動作を活性化するように構成された制御回路からの第１の入力と、
前記電流検知回路の出力に基づき前記パワースイッチモジュールの順導通モード動作を可能にする、または不能にするように構成された第２の入力と
を受け取るように構成されたＡＮＤゲートを備え、前記ＡＮＤゲートの出力部が前記パワースイッチモジュールのゲートドライバの入力部に結合されている請求項５記載のパワー電子モジュール。
【請求項８】
電圧検知回路がダイオードを介して前記パワースイッチモジュールのコレクタ端子に結合された電流源を備え、前記電圧検知回路の出力が前記コレクタ端子の電圧に応答する請求項５記載のパワー電子モジュール。
【請求項９】
前記駆動回路が、前記パワースイッチモジュールの前記電源端子間の電圧の極性を判定するように構成された電圧検知回路を備え、前記パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかを判定するステップが前記パワースイッチモジュールの前記電源端子間の前記電圧の前記極性を判定するステップを含む請求項１記載のパワー電子モジュール。
【請求項１０】
前記電圧検知回路が後続するコンパレータまたはアナログ―ディジタル変換器を備えた分圧器回路を備える請求項９記載のパワー電子モジュール。
【請求項１１】
前記駆動回路が、
前記パワースイッチモジュールの順導通モード動作を活性化するように構成された制御回路からの第１の入力と、
前記電圧検知回路の出力に基づき前記パワースイッチモジュールの順導通モード動作を可能にする、または不能にするように構成された第２の入力と
を受け取るように構成されたＡＮＤゲートを備え、前記ＡＮＤゲートの出力部が前記パワースイッチモジュールのゲートドライバの入力部に結合されている請求項９記載のパワー電子モジュール。
【請求項１２】
ＤＣレール電圧に結合され、第２のスイッチモジュールと交互にオンおよびオフに切り替わって出力ＡＣ波形を生成するように構成された第１のパワースイッチモジュールと、
前記第１のスイッチモジュールに動作可能に結合され、前記第１のスイッチモジュールの順導通モード動作を可能にする、および不能にするように構成された駆動回路と
を備える車両用のパワーシステムであって、
前記駆動回路が、前記第１のパワースイッチモジュールが逆導通モードで動作している場合に、前記第１のパワースイッチモジュールの順導通モード動作を不能にするパワーシステム。
【請求項１３】
前記第１のスイッチモジュールが絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）および前記ＩＧＢＴと逆並列に配置されたダイオードを備える請求項１２記載のパワーシステム。
【請求項１４】
前記第１のパワースイッチモジュールがＩＧＢＴおよび前記ＩＧＢＴと逆並列に配置されたダイオードの機能性を提供する逆導通パワースイッチを備える請求項１２記載のパワーシステム。
【請求項１５】
前記駆動回路に結合された制御回路が第２のパワースイッチモジュールをオフに切替えることと前記第１のパワースイッチモジュールをオンに切替えることとの間に連動時間を課し、前記駆動回路が、前記第１のパワースイッチモジュールが前記連動時間内に逆導通モードで動作しているかどうかを判定する請求項１２記載のパワーシステム。
【請求項１６】
前記駆動回路が前記第１のパワースイッチモジュールを流れる前記電流の極性を判定するように構成された電流検知回路を備え、前記第１のパワースイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかを判定するステップが前記パワースイッチモジュールの電流の前記極性を判定するステップを含む請求項１２記載のパワーシステム。
【請求項１７】
前記電流検知回路が前記パワー電子モジュールの制御端子と電源端子との間に配置された寄生インダクタンス両端間の電圧を測定することによって電流の推定を行う請求項１６記載のパワーシステム。
【請求項１８】
前記駆動回路が前記パワースイッチモジュールの前記電源端子間の前記電圧の極性を判定するように構成された電圧検知回路を備え、前記パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかを判定するステップが前記パワースイッチモジュールの前記電源端子間の前記電圧の前記極性を判定するステップを含む請求項１６記載のパワーシステム。
【請求項１９】
前記電圧検知回路がダイオードを介して前記第１のパワースイッチモジュールのコレクタ端子に結合された電流源を備え、前記電圧検知回路の出力が前記コレクタ端子の電圧に応答する請求項１８記載のパワーシステム。
【請求項２０】
前記電圧検知回路が後続するコンパレータまたはアナログ―ディジタル変換器を備えた分圧器回路を備える請求項１８記載のパワー電子モジュール。
【請求項２１】
制御回路からの命令を受け取りパワースイッチモジュールの順導通モード動作を活性化するステップと、
前記パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかを判定するステップと、
前記パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作している場合は、前記パワースイッチモジュールの順導通モード動作を不能にするステップと、
前記パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作していない場合は、前記パワースイッチモジュールの順導通モード動作を可能にするステップと
を含む方法。
【請求項２２】
前記パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかを判定するステップが前記パワースイッチモジュールの前記電源端子を通る電流の極性を判定するステップを含む請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記パワースイッチモジュールを通る前記電流が逆方向に通じている場合は、前記パワースイッチモジュールの順導通モード動作を不能にする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかを判定するステップが前記パワースイッチモジュールの前記電源端子間の電圧の極性を判定するステップを含む請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
前記パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかを判定するステップが、
第１のエミッタ端子と第２のエミッタ端子との間の寄生インダクタンス両端間の電圧を測定するステップと、
前記電圧を積分して前記パワースイッチモジュールの前記コレクタ端子およびエミッタ端子を通る前記電流を推定するステップと
を含む請求項２１記載の方法。
【請求項２６】
前記スイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかを判定するステップが前記スイッチモジュールのコレクタ端子と直列に結合された電流源からの検知電流を受け取るステップであって、前記検知電流が前記コレクタ端子の電圧に応答する請求項２１記載の方法。
【請求項２７】
前記スイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかを判定するステップが後続するコンパレータまたはアナログ―ディジタル変換器を備えた分圧器回路を含む請求項２１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の例示的な実施形態は、一般にインバータなどの電子デバイスの信頼性および効率を改善するためのシステムおよび方法に関する。さらに、そうした例示的な実施形態は、電圧制御パワースイッチ用の改善された駆動回路に関することができる。
【背景技術】
【０００２】
パワー電子デバイスは、電力を負荷に供出するための多種多様のシステムおよびデバイスにおいて用いることができる。例えば、機関車などの牽引車両は、車両の駆動輪用に電気主電動機を用いる。これらの車両の一部において、電動機は、電動機の界磁巻線に供給される交流電力の周波数および電圧を変えることによって速度および電力が制御される交流（ＡＣ）電動機である。普通、電力は、ＤＣ電力として車両システムにおけるある点で供給され、その後インバータなどのパワー電子デバイスによって、周波数および電圧振幅が制御されたＡＣ電力に変換される。また、パワー電子デバイスは、とりわけ工業用パワー電子機器および定置電力変換などの様々な他の用途において使用されることがある。パワー電子デバイスは、例えば、逆阻止絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、逆導通絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＲＣ−ＩＧＢＴ）、バイモード（ｂｉ−ｍｏｄｅ）絶縁ゲートトランジスタ（ＢＩＧＴ）などの１組の半導体ベースの電圧制御パワースイッチ（ＶＣＰＳ）を含むことができる。ＲＣ−ＩＧＢＴおよびＢＩＧＴは、ＶＣＰＳ内のサブグループを形成する逆導通スイッチ（ＲＣＰＳ）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／１９６２０３号明細書
【発明の概要】
【０００４】
手短に言えば、本発明の例示的な実施形態によると、パワースイッチモジュール、およびこのパワースイッチモジュールに動作可能に結合された駆動回路を含むパワー電子モジュールが提供される。例示的な駆動回路は、スイッチモジュールの順導通モード動作を可能にする、および不能にするように構成される。駆動回路は、パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作している場合、パワースイッチモジュールの順導通モード動作を不能にする。
【０００５】
本発明の別の例示的な実施形態において、車両用のパワーシステムが提供される。例示的なパワーシステムは、ＤＣレール電圧に結合され、第２のスイッチモジュールと交互にオンおよびオフに切り替わって出力ＡＣ波形を生成するように構成された第１のパワースイッチを含む。また、例示的なパワーシステムは、第１のスイッチモジュールに動作可能に結合され、第１のスイッチモジュールの順導通モード動作を可能にする、および不能にするように構成された駆動回路を含む。駆動回路は、第１のパワースイッチモジュールが逆導通モードで動作している場合、第１のパワースイッチモジュールの順導通モード動作を不能にする。
【０００６】
本発明の別の例示的な実施形態において、制御回路から命令を受け取りパワースイッチモジュールの順導通モード動作を活性化するステップを含む方法が提供される。また、例示的な方法は、パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかを判定するステップを含む。パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作している場合は、パワースイッチモジュールの順導通モード動作を不能にする。パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作していない場合は、パワースイッチモジュールの順導通モード動作を可能にする。
【０００７】
本発明のこれらのならびに他の特徴、態様および利点は、図面全体を通して同様の文字が同様の部分を表わす添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むと一層よく理解されることになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態によるインバータを用いることができるディーゼル電気機関車のブロック図である。
【図２】実施形態によるパワーシステムのブロック図である。
【図３】実施形態によるＩＧＢＴインバータの１区間のブロック図である。
【図４】実施形態によるＢＩＧＴインバータの１区間のブロック図である。
【図５】電圧制御パワースイッチ（ＶＣＰＳ）２レベル（２Ｌ）インバータに対するスイッチングスキームのグラフである。
【図６】実施形態による２Ｌインバータにおいて用いることができる例示的なスイッチングスキームのグラフである。
【図７】実施形態による駆動回路の例のブロック図である。
【図８】実施形態による駆動回路の例のブロック図である。
【図９】実施形態による駆動回路の例のブロック図である。
【図１０】実施形態によるインバータモジュールを動作させる方法を要約した処理の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、実施形態によるインバータを用いることができるディーゼル電気機関車のブロック図である。簡略化された部分断面図で示す機関車は、全体的に参照数字１００によって参照される。図１では見えない複数の主電動機が、駆動輪１０２の背後に位置し、車軸１０４と駆動関係で結合されている。図１では見えない複数の補助電動機が、機関車の様々な場所に位置し、過給機または放熱器ファンのような様々な補助負荷と結合されている。電動機は、交流（ＡＣ）電動機であってもよい。以下で詳細に説明するように、機関車１００は、電動機への電力を制御するための複数の電気的なインバータ回路を含むことができる。
【００１０】
図２は、実施形態によるパワーシステムのブロック図である。全体的に参照数字２００によって参照されるパワーシステムは、負荷へのＡＣ電力を制御するために使用することができる。パワーシステム２００は、ディーゼルエンジン（図示せず）などの車内に搭載された内燃機関によって駆動されるオルタネータ２０２を含むことができる。オルタネータ２０２のパワー出力は、界磁制御装置２０４によって示される界励磁制御装置によって調整される。オルタネータ２０２からの電力は、整流器２０６によって整流され、１つまたは複数のインバータ２０８に結合される。インバータ２０８は、ＤＣ電力を、１つまたは複数の交流電動機２１０に印加するための可変周波数および可変電圧振幅を有するＡＣ電力に変換する大電力半導体ベースの電圧制御パワースイッチ（ＶＣＰＳ）を使用することができる。２つの電動機が示されているが、機関車は、４〜６台のＡＣ電動機を含み、それぞれが個々のインバータによって制御されて用いられてもよい。
【００１１】
図１を再び参照すると、電力回路は、少なくとも一部が機器室１０６に位置する。インバータ２０８および界磁制御装置２０４用の制御エレクトロニクスならびに他の電子部品は、機器室１０６内のラックに保持された回路板上に配置されてもよい。機器室１０６内で、電力変換に用いられるＶＣＰＳは、空冷ヒートシンク１０８に取り付けられてもよい。図２のパワーシステムにおけるインバータ回路は、本明細書に開示される技法によるパワー電子デバイスのほんの一例である。とりわけ工業用パワー電子機器および定置電力変換を含む負荷に電力を供出する任意の適切なパワー電子デバイスにおいて、本技法の実施形態を用いることができることを認識されるであろう。
【００１２】
上記のように、ＡＣ波形を生成するために使用されるインバータ２０８は、ＶＣＰＳを含むことができる。ＶＣＰＳは、少なくとも２つの電源端子および１つまたは２つの制御端子を用いる。ＶＣＰＳのタイプに応じて電源端子に対して異なる命名規則があり、例は、アノードおよびカソード、またはコレクタおよびエミッタである。これらの電源端子を通る正の電流がアノードからカソードへ、またはコレクタからエミッタへと通じる場合、このことは順導通と呼ばれる。電源端子を通る正の電流がカソードからアノードへ、またはエミッタからコレクタへと通じる場合、このことは逆導通と呼ばれる。同じことが電源端子間の電圧に対しても当てはまり、アノードからカソードへ、またはコレクタからエミッタへの正の電圧は、順極性と呼ばれ、カソードからアノードへ、またはエミッタからコレクタへの正の電圧は、逆極性と呼ばれる。実施形態によると、スイッチを駆動するために使用される駆動回路は、スイッチの電源端子間の電圧、またはスイッチの電源端子を通る電流の極性を判定するように構成されうる。駆動回路によって生成される駆動信号は、少なくとも一部は、検出される極性に依存することができる。インバータにおいて使用されるスイッチのタイプに応じて、検出される極性に基づいて駆動信号を制御することによって様々な恩恵を得ることができる。図３は、実施形態によるＩＧＢＴインバータの１区間のブロック図である。図３に示すように、インバータの区間３００は、本明細書において上側の（ｕｐｐｅｒ）ＩＧＢＴ３０２および下側の（ｌｏｗｅｒ）ＩＧＢＴ３０４と呼ばれる１対のＩＧＢＴを含む。本明細書において上側のダイオード３０６と呼ばれるダイオードが、上側のＩＧＢＴ３０２のコレクタとエミッタ間に逆並列に配置されている。本明細書において、下側のダイオード３０８と呼ばれるダイオードが、下側のＩＧＢＴ３０４のコレクタとエミッタ間に逆並列に配置されている。各ＩＧＢＴおよび対応する逆並列のダイオード（例えば、上側のＩＧＢＴ３０２および上側のダイオード３０６）は、本明細書において、ＩＧＢＴモジュール３２０および３２２と呼ばれるユニットを形成し、このユニットが、逆阻止パワースイッチ（ＲＢＰＳモジュール）を有するパワースイッチモジュールの一例である。ダイオード３０６および３０８は、電流が通じているスイッチがオフするときに、回路および負荷のインダクタンスにより生成される電流であるフリーホイーリング電流のための導通経路を提供する。上側のダイオード３０６は、下側のＩＧＢＴ３０４がオフに切り替わるときに生じる可能性があるフリーホイーリング電流のための導通経路を提供する。下側のダイオード３０８は、上側のＩＧＢＴ３０２がオフに切り替わるときに生じる可能性のあるフリーホイーリング電流のための導通経路を提供する。上側のＩＧＢＴ３０２および下側のＩＧＢＴ３０４は、上側のレール電圧３１０と下側のレール電圧３１２との間に直列に配置される。
【００１３】
各ＩＧＢＴ３０２および３０４は、対応するＩＧＢＴ３０２および３０４のゲートに動作可能に結合されたゲートドライバ３１４によって駆動される。制御回路３１６は、ゲートドライバ３１４に動作可能に結合され、ＩＧＢＴ３０２および３０４のスイッチングを調整することができる。制御回路３１６は、ＩＧＢＴ３０２および３０４を交互にオンおよびオフさせて、位相出力部３１８においてＡＣ波形を生成することができる。上側のレール電圧３１０と下側のレール電圧３１２との間の短絡を防ぐために、ＩＧＢＴ３０２および３０４に対する駆動信号は、ＩＧＢＴが両方とも同時にオンしないように調整される。例えば、一方のＩＧＢＴがオフに切り替わる時間と他方のＩＧＢＴがオンに切り替わる時間との間に時間遅延を課すことができる。この時間遅延は、本明細書において連動時間（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ  ｔｉｍｅ）と呼ばれ、例えば、およそ２０〜３０マイクロ秒であってもよい。１つの区間３００だけが示されているが、インバータモジュールが２つ、３つまたはそれよりも多くの区間を含み、それぞれが特定の位相に対する出力ＡＣ波形を提供することができることを認識されるであろう。例えば、三相交流出力波形を生成するために３つの区間を使用することができる。標準的なスイッチングスキームについて、図５に関してさらに説明する。
【００１４】
図４は、実施形態によるＢＩＧＴインバータの１つの区間のブロック図である。図４に示すように、インバータの区間４００は、本明細書において上側のＢＩＧＴ４０２および下側のＢＩＧＴ４０４と呼ばれる１組のＢＩＧＴを含む。各ＢＩＧＴ４０２および４０４は、本明細書においてＢＩＧＴモジュールと呼ばれることがあるユニットを形成し、このＢＩＧＴモジュールが順導通モードまたは逆導通モードで動作することができる。各ＢＩＧＴ４０２および４０４は、逆導通しているパワースイッチを備えたパワースイッチモジュール（ＲＣＰＳモジュール）の例である。図３のＩＧＢＴインバータのように、各ＢＩＧＴ４０２および４０４は、対応するＢＩＧＴ４０２および４０４のゲートに動作可能に結合されたゲートドライバ３１４によって駆動される。ゲートドライバ３１４は、ＢＩＧＴ４０２および４０４の順導通モード動作を可能にするある電圧レベル、ならびにＢＩＧＴ４０２および４０４の順導通モード動作を不能にする別の電圧レベルを供給することができる。実施形態において、＋１５ボルトのゲート電圧は、順導通モード動作を可能にし、−１５ボルトのゲート電圧は、順導通モード動作を不能にする。
【００１５】
ＢＩＧＴ４０２および４０４の逆導通モード動作は、ＢＩＧＴ４０２または４０４のエミッタとコレクタ間の電圧の極性によって決定される。例えば、下側のＢＩＧＴ４０４は、位相出力部３１８の電圧が下側のレール３１２の電圧よりも低い場合、逆導通モードで動作する。逆導通モードにおいて、ＢＩＧＴ４０２および４０４は、区間４００におけるもう一方のＢＩＧＴがオフに切り替わるときに生じる可能性があるフリーホイーリング電流のための導通経路を提供する。ＢＩＧＴ４０２および４０４は、ゲート電圧が正であるか負であるかにかかわらず逆導通モードで動作することができる。下側のＢＩＧＴ４０４が逆導通モードで動作している間、電流は、下側のレール３１２から位相出力部３１８に通じる。
【００１６】
制御回路３１６は、ゲートドライバ３１４に動作可能に結合され、ＢＩＧＴ４０２および４０４のスイッチングを調整することができる。制御回路３１６により、ＢＩＧＴ４０２および４０４は、ＢＩＧＴ４０２および４０４の順導通モード動作をパルス状に交互にオンおよびオフさせ、位相出力部３１８においてＡＣ波形を生成することができる。図３を参照して上記したように、一方のＢＩＧＴがオフに切り替わる時間と区間４００における他方のＢＩＧＴがオンに切り替わる時間との間に、連動時間と呼ばれる時間遅延が課される。また、ＢＩＧＴインバータが２つ、３つ、またはそれよりも多くの区間を含み、それぞれが特定の位相に対する出力ＡＣ波形を提供することができることを認識されるであろう。
【００１７】
図５は、電圧制御パワースイッチ（ＶＣＰＳ）インバータに対するスイッチングスキームのグラフである。図３に示すようなＩＧＢＴパワースイッチモジュールの場合において、図５は、ゲート駆動信号Ｖｇｅが図３の上側のＩＧＢＴ３０２に印加されたときのＶｇｅをプロットし、このＶｇｅが上側のＩＧＢＴ３０２、および上側のＩＧＢＴ３０２と逆並列に配置された上側のダイオード３０６において生成される派生電流に重畳されている。ゲート駆動信号Ｖｇｅは、点線５０４によって表わされている。ＩＧＢＴ電流は、破線５０６によって表わされている。ダイオード電流は、実線５０８によって表わされている。Ｘ軸は、時間を表す。Ｙ軸は、ゲート駆動信号に対する電圧、およびＩＧＢＴに対する電流、およびダイオードの電流を表わす。
【００１８】
図５に示すように、ゲート駆動信号５０４は、上側のＩＧＢＴ３０２をオンおよびオフさせて、ほぼ正弦波形を有する出力波形を生成する。図示されていないが、上側のＩＧＢＴ３０２を下側のＩＧＢＴ３０４と交互にオンおよびオフさせ、位相出力部に加わる相補性のＡＣ波形を生成することができる。得られる出力波形は、駆動信号５０４のパルス幅５１０を制御することによって生成される。図５は、得られる出力波形のほぼ一周期を示す。
【００１９】
本議論の目的のために、パワースイッチモジュールを通る電流が正の場合、対応するパワースイッチモジュールは、順導通モードで動作すると呼ばれる。パワースイッチの電源端子間の電圧が順方向の極性にあり、パワースイッチモジュールを通る電流がほぼゼロの場合、パワースイッチモジュールは、阻止モードで動作していると呼ばれる。パワースイッチモジュールの電源端子間の電圧が、順方向の極性にある場合、制御端子間の電圧は、パワースイッチモジュールが順導通モードにあるかまたは阻止モードにあるかを判定する。順導通モードを可能にするための制御電圧レベルは、ターンオンレベルと呼ばれる。順導通モードを不能にするための制御電圧レベルは、ターンオフレベルと呼ばれる。パワースイッチモジュールを通る電流の極性が、スイッチモジュールが順導通モードにあるかまたは逆導通モードにあるかを判定することが認識されるであろう。例えば、下側のＩＧＢＴモジュール３２２の場合、電流が位相出力部３１８から下側のレール３１２に流れている場合（電流正）、下側のＩＧＢＴモジュール３２２は、順導通モードで動作している。電流が下側のレール３１２から位相出力部３１８に流れている場合（電流負）、下側のＩＧＢＴモジュール３２２は、逆導通モードで動作している。スイッチモジュールのコレクタとエミッタ間の電圧に応じて、ＩＧＢＴモジュールは、ＩＧＢＴに印加されるゲート電圧が順導通モード動作を可能にする場合であっても、逆導通モードで動作することができることに留意されたい。
【００２０】
第１の半周期の間、パワースイッチモジュールの電源端子間の電圧は、順方向の極性にあり、パワースイッチモジュールは、制御電圧レベルに応じて交互に順導通モードおよび阻止モードで動作する。例えば、下側のＩＧＢＴ３０４を通る電流は、ゲート電圧が＋１５Ｖの場合、正であり、ゲート電圧が−１５Ｖに変わるとき、ゼロに落ちる。上側のダイオード３０６は、結果として生じるフリーホイーリング電流（図示せず）を通す。第１の半周期の間、下側のパワースイッチモジュールの電流は、ゼロのままである。第２の半周期の間、下側のパワースイッチモジュールは、交互に逆導通モードおよび阻止モードで動作する。上側のパワースイッチモジュールが第２の半周期の間にオフに切り替わると、下側のパワースイッチモジュールは、逆導通モードに入り、オフに切り替わった上側のパワースイッチモジュールからの電流を通す。図５の標準的なスイッチングスキームにおける制御電圧は、たとえパワースイッチモジュールが逆導通しているモードであっても、ターンオンレベルにある。
【００２１】
下側のパワースイッチモジュールがフリーホイーリング電流を通している第２の半周期において問題が生じる可能性がある。例えば、一部の状況において、上側のパワースイッチモジュールは、偽トリガーまたは宇宙粒子により誤ってオンする場合がある。このことが発生する場合、位相出力部３１８と上側レール３１０電圧との間の短絡が引き起こされ、モジュール間の転換が生じ、これは、パワースイッチモジュールを通る電流の極性が変化することを意味する。例えば、図３における下側のＩＧＢＴモジュールに関して、電流は、下側のダイオード３０８から下側のＩＧＢＴ３０４へと方向を転換する。極性のこの変化により、スイッチの飽和度の低下が引き起こされ、このことは、下側のパワースイッチモジュールの電源端子間の電圧が上昇し、短時間に電流がカソードからアノードの方向に流れる、ダイオードの導通モードと阻止モード間の遷移中に、下側のダイオードに異常に高い電圧ストレスを生成する可能性があることを意味する。この電圧ストレスは、下側のダイオード３０８の故障および下側のスイッチモジュールの故障につながる可能性がある。同じ状況が、下側のパワースイッチモジュールが誤ってオンする場合に、上側のパワースイッチモジュールに関して発生する可能性がある。
【００２２】
短絡を回避するため、パワースイッチモジュールを通る電流の極性に応じて、対応する制御電圧をターンオフレベルに維持するように、駆動回路を構成することができる。例として図３および４の下側のパワースイッチモジュールを参照すると、ゲートドライバ３１４を組み込む駆動回路は、下側のパワースイッチモジュールにおける電流の極性を決定するように構成されてもよい。電流の極性が、パワースイッチモジュールが逆導通モードにあることを示す場合、制御回路３１６からの外部トリガーが下側のパワースイッチモジュールにオンするように命じていても、ゲートドライバ３１４は、下側のパワースイッチモジュールがオフの状態を維持するように命じることができる。このように、下側のパワースイッチモジュールがオフしているので、上側のパワースイッチモジュールを偽トリガーしても、短絡が引き起こされない。上側のパワースイッチモジュールに対する駆動回路が同様に構成されてもよい。例示的なスイッチングスキームについて、図６に関してさらに説明する。例示的な駆動回路構成については、図７〜９を参照して以下でさらに説明する。
【００２３】
図４のＢＩＧＴスイッチモジュールなどの逆導通パワースイッチモジュール（ＲＣＰＳモジュール）の場合において、図５は、ゲート駆動信号Ｖｇｅが図４の下側のＢＩＧＴ４０４に印加されたときのＶｇｅをプロットし、このＶｇｅが下側のＩＧＢＴ４０４において生成される派生電流に重畳されている。パワースイッチモジュールは、一般に、制御電圧がターンオンレベルにあるか、ターンオフレベルにあるかどうかにかかわらず逆導通モードで動作することができる。しかし、ＢＩＧＴモジュールのようなＲＣＰＳモジュールの一部の実施形態において、ＲＣＰＳモジュールが逆導通モードで動作しているとき、同じモジュールの制御電圧がターンオンレベルにある場合、ＲＣＰＳはより大きな導通損失を被ることになる。例えば、ＢＩＧＴモジュールに関して、下側のＢＩＧＴ４０４が逆導通モードで動作している場合、ＢＩＧＴの導通損失は、下側のＢＩＧＴに印加されるゲート電圧が＋１５ボルト（ターンオンレベル）の場合には、より高くなり、−１５ボルト（ターンオフレベル）と比較すると、場合によっては最大３０パーセント高くなる。
【００２４】
ＲＣＰＳインバータの効率を改善するために、モジュールを通る電流の極性に応じてＲＣＰＳモジュールの順導通モード動作を不能にするように、ゲートドライバ３１４を組み込む駆動回路を構成することができる。例として下側のＢＩＧＴ４０４を参照すると、下側のＢＩＧＴにおける電流の極性を決定するように、ゲートドライバ３１４を組み込む駆動回路を構成することができる。電流の極性が、下側のＢＩＧＴが逆導通モードで動作していることを示す場合、制御回路３１６からの外部トリガーが下側のＢＩＧＴ４０４に順導通モードを可能にするように命じていても、駆動回路は、下側のＢＩＧＴに順導通モードを不能にするように命じることができる。このように、下側のＢＩＧＴ４０４に印加されるゲート電圧は、逆導通モードで動作している場合の固定されたオン値（ｏｎ−ｖａｌｕｅ）とは異なり、例えばそれよりも低くなり、その結果下側のインバータがより効率的に動作することになる。上側のＢＩＧＴ４０２に対するゲートドライバ３１４が同様に構成されてもよい。
【００２５】
図６は、実施形態による、インバータにおいて用いることができる例示的なスイッチングスキームのグラフである。このスイッチングスキームは、とりわけＩＧＢＴ、ＢＩＧＴ、および逆導通しているＩＧＢＴを含む任意の適切なタイプのパワースイッチを使用するインバータにおいて用いることができる。図６のグラフは、ゲート駆動信号およびパワースイッチモジュールにおいて生じた派生電流を示し、パワースイッチモジュールは、例えば、対応する逆並列のダイオード３０６または３０８と組み合わさった上側のＢＩＧＴ４０２もしくは下側のＢＩＧＴ４０４、または上側のＩＧＢＴ３０２もしくは下側３０４のＩＧＢＴであってもよい。
【００２６】
制御電圧信号Ｖｃｔｒｌは、点線６０４によって表わされている。破線６０６は、順導通モードで動作するときのスイッチモジュールにおける電流を表わす。実線６０８は、逆導通モードで動作するときのパワースイッチモジュールにおける電流を表わす。図３および４に関して論じたように、ゲート駆動信号は、ターンオン電圧レベルとターンオフ電圧レベルとの間でスイッチモジュールにパルスを加え、出力ＡＣ波形を生成する。例えば、ＩＧＢＴ３０２または３０４の場合、ターンオン電圧レベルは、ＩＧＢＴ３０２または３０４をオンさせ、ターンオフ電圧レベルは、ＩＧＢＴ３０２または３０４をオフさせる。同様に、ＢＩＧＴ４０２または４０４の場合は、ターンオン電圧レベルは、ＢＩＧＴ４０２または４０４の順導通モード動作を可能とし、ターンオフ電圧レベルは、ＢＩＧＴ４０２または４０４の順導通モード動作を不能とする。
【００２７】
図５に関して上で論じたように、スイッチモジュールにおける電流の極性に応じてパワースイッチモジュールの順導通モード動作を不能にするように駆動回路を構成することもできる。例えば、電流の極性が、スイッチモジュールが逆導通モードで動作していることを示す場合、順導通モード動作を不能にすることができる。下側のパワースイッチモジュールについては、負の電流極性は、下側のレール３１２から位相出力部３１８への方向の電流に相当する。上側のパワースイッチモジュールについては、負の電流極性は、位相出力部３１８から上側のレール３１０への方向の電流に相当する。どちらの場合も、負の電流極性は、スイッチモジュールが逆導通モードで動作していることを示す。図６に示すように、スイッチモジュールにおける電流の極性が、スイッチモジュールが逆導通モードで動作していることを示す場合、ゲート電圧は、ターンオフレベルに維持され、したがって、パワースイッチモジュールの順導通モード動作を不能にする。ＩＧＢＴモジュールの場合は、ゲート電圧をターンオフレベルに維持することによって、ＩＧＢＴをオフ状態に保持し、したがって例えば、上側のＩＧＢＴ３０２を偽トリガーすることに起因する下側のＩＧＢＴ３０２と下側のダイオード３０８との間のモジュール間の転換を回避する。ＢＩＧＴスイッチモジュール４０２または４０４の場合は、ゲート電圧をターンオフレベルに維持することによって、ＢＩＧＴモジュールの順導通モード動作を不能にし、ＢＩＧＴモジュールが逆導通モードでより効率的に動作できるようにする。
【００２８】
また、図６は、切換位相６１０を示し、パワースイッチモジュールは、制御回路３１６からの単一の制御パルスの期間内で逆導通モード動作と順導通モード動作との間を遷移する。パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作している場合に制御回路３１６が駆動回路に順導通モード動作を可能にするように命じるとき、ゲートドライバ３１４は、それでもゲート電圧をターンオフレベルに維持して、スイッチモジュールの順導通モード動作を不能にする。駆動回路が、その後スイッチモジュールがもはや逆導通モードで動作していないことを検出する場合、制御回路３１６からの信号に従って、駆動回路は、パワースイッチモジュールの順導通モード動作を可能にすることができる。実施形態において、駆動回路は、制御回路３１６が用いる連動時間内にスイッチモジュールの逆導通モード動作を検出するように構成されてもよい。図６のスイッチングスキームを実施するための例示的な駆動回路について、図７および８に関して以下で説明する。
【００２９】
図７は、実施形態による駆動回路の例のブロック図である。図７に示す例示的な駆動回路は、図５に示すスイッチングスキームを実施するために使用することができる。図７は、ＢＩＧＴモジュールに対する駆動回路７００を示すが、図７に示す駆動回路は、他のタイプのパワースイッチモジュール、例えばＩＧＢＴ、逆導通しているＩＧＢＴなどと共に使用されうることを認識されるであろう。さらに、１つの駆動回路７００が示されているが、インバータの各スイッチモジュールがそれ自身の専用の駆動回路７００を含んでもよいことを認識されるであろう。
【００３０】
図７に示すように、駆動回路７００は、電流検知回路７０２、コンパレータ７０４、ＡＮＤゲート７０６、およびゲートドライバ３１４を含むことができる。電流検知回路７０２は、ＢＩＧＴ４０２または４０４を通るコレクタ―エミッタ間の電流Ｉｃｅを推定するように構成される。ＢＩＧＴ４０２または４０４は、コレクタ端子７１０、ゲート端子７１２、ならびにエミッタ端子７１４および７１６を含む１組の端子に結合されてもよい。第１のエミッタ端子７１４は、制御端子と呼ばれ、ゲートドライバ３１４をＢＩＧＴのゲートとエミッタ間に結合させることができる。第２のエミッタ端子７１６は、電源端子と呼ばれ、ＢＩＧＴのエミッタを、インバータにおける回路の残りの部分、例えば下側のレール３１２または位相出力部３１８（図４）のいずれかに結合させることができる。第１のエミッタ端子７１４と第２のエミッタ端子７１６との間に、インダクタ７１８によって示されるような寄生インダクタンスを有する導体がある。
【００３１】
実施形態において、電流検知回路７０２は、第１のエミッタ端子７１４と第２のエミッタ端子７１６との間の電圧を測定するための電圧センサ７２０、および測定された電圧に基づきコレクタ―エミッタ間の電流の推定値を決定する積分器７２２を含む。寄生インダクタンス７１８により、第１のエミッタ端子７１４と第２のエミッタ端子７１６との間の電圧は、エミッタ―コレクタ間の電流における瞬間的な変化率ｄＩｃｅ／ｄｔとほぼ等しくなりうる。したがって、エミッタ―コレクタ間の電流は、積分器７２２を使用して測定される電圧を積分することによって推定することができる。
【００３２】
積分器７２２の出力は、ＢＩＧＴ４０２または４０４におけるコレクタ―エミッタ間電流の推定値である。積分器７２２の出力部をコンパレータ７０４に結合することができ、このコンパレータ７０４が、推定された電流が基準電流Ｉｒｅｆよりも大きいかどうかを判定することができる。実施形態において、基準電流Ｉｒｅｆは、コンパレータ７０４の出力が推定されたコレクタ―エミッタ間電流の極性と直接関連づけられるようにゼロであってもよい。例えば、ＢＩＧＴ４０２または４０４が順導通モードで動作していることを意味する、推定されたコレクタ―エミッタ間電流が正の場合、コンパレータ７０４の出力を論理１に設定することができる。ＢＩＧＴ４０２または４０４が逆導通モードで動作していることを意味する、推定されたコレクタ―エミッタ間電流が負の場合、コンパレータ７０４の出力を論理０に設定することができる。
【００３３】
コンパレータ７０４の出力部および制御回路３１６の出力部をＡＮＤゲート７０６の入力部に結合することができる。ＡＮＤゲートの出力部は、ゲートドライバ３１４の入力部に結合される。したがって、ゲートドライバ３１４は、制御回路３１６がＢＩＧＴ４０２または４０４にオンするように命じており、ＢＩＧＴ４０２または４０４における推定されたコレクタ―エミッタ間電流が、ＢＩＧＴ４０２または４０４が逆導通モードで動作していないことを示す場合は、ＢＩＧＴ４０２または４０４の順導通動作を可能にする命令を受け取る。
【００３４】
上記のように、同じ駆動回路を、例えば、ＩＧＢＴインバータにおいて使用することができ、その場合、ＢＩＧＴ４０２または４０４が、ＩＧＢＴ３０２または３０４、および逆並列ダイオード３０６または３０８を含むパワースイッチモジュールと置き換えられる。ＢＩＧＴインバータと同様に、ゲートドライバ３１４は、制御回路３１６がＩＧＢＴ３０２または３０４にオンするように命じており、ＩＧＢＴスイッチモジュールにおける推定コレクタ―エミッタ間電流が、スイッチモジュールのダイオード３０６または３０８が導通していないことを示す場合は、ＩＧＢＴ３０２または３０４をオンさせる命令を受け取る。
【００３５】
図８は、実施形態による駆動回路のブロック図である。図８に示す例示的な駆動回路は、図５に示すスイッチングスキームを実施するために使用することができる。さらに、ＢＩＧＴ４０２または４０４が示されているが、図８に示す駆動回路を、例えばＩＧＢＴ、逆導通しているＩＧＢＴなどの任意のタイプのスイッチモジュールと共に使用することができることを認識されるであろう。さらに、１つの駆動回路８００が示されているが、インバータの各スイッチモジュールは、それ自身の専用の駆動回路８００を含んでもよいことを認識されるであろう。
【００３６】
図８に示すように、駆動回路８００は、電圧検知回路８０２、コンパレータ８０４、ＡＮＤゲート８０６、およびゲートドライバ３１４を含むことができる。電圧検知回路８０２は、電源端子間の、すなわちＢＩＧＴ４０２または４０４両端間の電圧レベルＶｃｅを検出するように構成される。少なくとも２つの異なる電圧レベルを検出することができる。一部の実施形態において、電圧センサは、電流源８０８を含むことができる。電流源８０８の出力部を、ダイオード８１０を介してＢＩＧＴ４０２または４０４のコレクタ端子７１０に、およびコンパレータ８０４の入力部にも結合することができる。電流源への入力部は、基準電圧Ｖｒｅｆに結合されてもよく、この基準電圧Ｖｒｅｆは、ほぼ０ボルトであってもよい。一部の実施形態において、電圧センサは、後続するコンパレータまたはアナログ―ディジタル変換器段を備えた分圧器を含むことができる。
【００３７】
コレクタ端子７１０におけるエミッタに対する電圧に応じて、電流源８０８からの電流は、ダイオード８１０を通ってコレクタ端子７１０へまたはコンパレータ８０４への経路を辿る。コンパレータへ入力される電流は、検知電流Ｉｓｅｎｓｅと呼ばれる。ＢＩＧＴ４０２または４０４が逆導通モードで動作しているとき、コレクタ端子７１０における電圧Ｖｃは、負になる。コレクタ端子７１０における負の電圧は、ダイオード８１０を順バイアスとし、その結果ソース電流は、ダイオード８１０を通ってコレクタ端子７１０への経路を辿り、Ｉｓｅｎｓｅは、ゼロにまたはゼロに近くになる。ＢＩＧＴ４０２または４０４が順導通モードまたは阻止モードで動作しているとき、コレクタ端子７１０における電圧Ｖｃは正になる。コレクタ端子７１０における正の電圧は、ダイオード８１０を負にバイアスし、その結果ソース電流Ｉｓは、コンパレータ８０４へ通じて、Ｉｓｅｎｓｅは、ソース電流とほぼ等しいゼロ以外の数に等しくなる。要約すると、コンパレータへの入力は、逆導通モードで動作している場合はソース電流Ｉｓよりも小さく、順導通モードまたは阻止モードで動作している場合は、ソース電流とほぼ等しい。
【００３８】
コンパレータ８０４は、入力電流をソース電流Ｉｓと比較することができ、このソース電流Ｉｓは、特定の回路に対する設計考察に基づき決定することができる既知の値であってもよい。入力電流がソース電流と等しい場合（順導通モード）、コンパレータ８０４は、例えばＡＮＤゲートに論理１を送ることによって、順導通モード動作を可能にすることができる。入力電流がソース電流より小さい場合（逆導通モード）、コンパレータ８０４は、例えばＡＮＤゲートに論理０を送ることによって、順導通モード動作を不能にすることができる。また、制御回路３１６の出力部は、ＡＮＤゲート７０６または８０６の入力部にも結合されている。ＡＮＤゲートの出力部は、ゲートドライバ３１４の入力部に結合されている。したがって、ゲートドライバ３１４は、制御回路３１６がＢＩＧＴ４０２または４０４にオンするように命じおり、ＢＩＧＴ４０２または４０４両端間の検出されたコレクタ―エミッタ間電圧が、ＢＩＧＴ４０２または４０４が逆導通モードで動作していないことを示す場合、ＢＩＧＴ４０２または４０４の順導通モード動作を活性化する命令を受け取る。
【００３９】
図９は、実施形態による駆動回路のブロック図である。図９に示す例示的な駆動回路は、図５に示すスイッチングスキームを実施するために使用することができる。さらに、ＢＩＧＴ４０２または４０４が示されているが、図９に示す駆動回路は、例えばＩＧＢＴ、逆導通しているＩＧＢＴなどの任意のタイプのスイッチモジュールと共に使用されてもよいことを認識されるであろう。さらに、１つ駆動回路９００が示されているが、インバータの各スイッチモジュールがそれ自身の専用の駆動回路９００を含んでもよいことを認識されるであろう。
【００４０】
図９に示すように、駆動回路９００は、分圧器９０２、コンパレータ９０４、ＡＮＤゲート９０６、およびゲートドライバ３１４を含むことができる。分圧器９０２は、電源端子間、すなわちＢＩＧＴ４０２または４０４両端間の電圧レベルＶｃｅを検出するように構成される。少なくとも２つの異なる電圧レベルを検出することができる。一部の実施形態において、分圧器９０２は、直列に結合された１組の抵抗器、Ｒ１  ９０８およびＲ２  ９１０を含む。実施形態において、コンデンサ９１２を抵抗器９０８および９１０と並列に配置して、分圧器９０２の動的応答を最適化することができる。分圧器９０２の出力部を、抵抗器Ｒ２  ９１０両端間の電圧レベルと比較するコンパレータ９０４の入力部に結合することができ、この電圧基準は、ほぼ０ボルトであってもよい。ＢＩＧＴ４０２または４０４が逆導通モードで動作しているとき、コレクタ端子７１０における電圧Ｖｃは負になり、下側の抵抗器Ｒ２  ９１０両端間の電圧レベルは電圧基準よりも低くなる。ＢＩＧＴ４０２または４０４が順導通モードまたは阻止モードで動作しているとき、コレクタ端子７１０における電圧Ｖｃは正になり、下側の抵抗器Ｒ２  ９１０両端間の電圧レベルは、電圧基準よりも大きくなる。
【００４１】
下側の抵抗器Ｒ２  ９１０両端間の電圧レベルが電圧基準よりも大きい場合、コンパレータ８０４は、例えばＡＮＤゲートに論理１を送ることによって順導通モード動作を可能にすることができる。下側の抵抗器Ｒ２  ９１０両端間の電圧レベルが電圧基準よりも低い場合（逆導通モード）、コンパレータ８０４は、例えばＡＮＤゲートに論理０を送ることによって順導通モード動作を不能にすることができる。また、制御回路３１６の出力部は、ＡＮＤゲート９０６の入力部にも結合されている。ＡＮＤゲート９０６の出力部は、ゲートドライバ３１４の入力部に結合されている。したがって、ゲートドライバ３１４は、制御回路３１６がＢＩＧＴ４０２または４０４にオンするように命じており、ＢＩＧＴ４０２または４０４両端間の検出されたコレクタ―エミッタ間電圧が、ＢＩＧＴ４０２または４０４が逆導通モードで動作していないことを示す場合、ＢＩＧＴ４０２または４０４の順導通モード動作を活性化する命令を受け取る。
【００４２】
図１０は、実施形態によるインバータモジュールを動作させる方法を要約する処理の流れ図である。方法１０００は、パワースイッチモジュールに結合された駆動回路、例えば図７および８の駆動回路７００および８００によって実施することができる。ブロック１００２において、スイッチモジュールに対する順導通モード動作を可能にする命令を、制御回路から受け取ることができる。
【００４３】
ブロック１００４において、パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかに関する判定を行うことができる。実施形態において、パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかを判定するステップは、パワースイッチモジュールの電源端子を通る電流の極性を判定するステップを含む。例えば、パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかを判定するステップは、第１のエミッタ端子と第２のエミッタ端子との間の寄生インダクタンス両端間の電圧を測定するステップ、およびエミッタ端子を通る電流を推定するために電圧を積分するステップを含むことができる。別の例において、パワースイッチモジュールが逆導通モードで動作しているかどうかを判定するステップは、パワースイッチモジュールの電源端子間の電圧レベルを検出するステップを含む。
【００４４】
ブロック１００４において、スイッチモジュールが逆導通モードで動作している場合、処理フローは、ブロック１００６に進むことができ、パワースイッチモジュールの順導通モード動作を不能にすることができる。したがって、電流の極性がコレクタ端子からエミッタ端子への方向と反対の場合は、スイッチモジュールの順導通モード動作を不能する。
【００４５】
ブロック１００４において、スイッチモジュールが逆導通モードで動作していない場合、処理フローは、ブロック１００８に進むことができ、パワースイッチモジュールの順導通モード動作を可能にすることができる。したがって、制御回路が順導通モード動作の活性化を命じており、順導通モード動作を不能にしない場合のみ、パワースイッチモジュールの順導通モード動作を活性化する。
【００４６】
上記の説明は、例示であって、限定するものではないことが意図さていることを理解されたい。例えば、分路デバイスまたは巨大な磁気抵抗デバイスなどの、スイッチにおける電流を検知する他の手段を用いることができる。例えば、上記実施形態（および／またはそれらの態様）は、互いに組み合わされて使用されてもよい。加えて、特定の状況または材料を本発明の教示に適応させるように、本発明の範囲から逸脱せずに多くの変更を行うことができる。本明細書に記載された寸法および材料のタイプは、本発明の実施形態を例示するように意図されているが、それらは決して限定しておらず、本質的に例示的である。他の実施形態は、上記の説明を精査すると明らかになる可能性がある。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そうした特許請求の範囲に権利が与えられる均等物の完全な範囲と共に決定されるべきである。
【００４７】
添付の特許請求の範囲において、「含む」（「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」）および「ここで」（「ｉｎ  ｗｈｉｃｈ」）という用語は、「備える」（「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」）および「ここに」（「ｗｈｅｒｅｉｎ」）というそれぞれの用語の平易な英語の均等物として使用される。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第１の」（「ｆｉｒｓｔ」）、「第２の」（「ｓｅｃｏｎｄ」）、「第３の」（「３ｒｄ」）、「上側の」（「ｕｐｐｅｒ」）、「下側の」（「ｌｏｗｅｒ」）、「底部」（「ｂｏｔｔｏｍ」）、「上部」（「ｔｏｐ」）、「上へ」（「ｕｐ」）、「下へ」（「ｄｏｗｎ」）などの用語は、単に標識として使用され、それらの対象物に数値的または位置的な要求を課すようには意図されていない。さらに、以下の特許請求の範囲の限定は、手段プラス機能のフォーマットでは書かれておらず、そうした特許請求の範囲の限定は、さらなる構造がない機能の記述が後ろに続く、「のための手段」（「ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ」）という語句を明示的に使用していない場合は、およびそうした語句を明示的に使用するまでは、米国特許法第１１２条第６段落に基づいて解釈されることが意図されていない。
【００４８】
本明細書において使用されるように、単数で列挙され、「１つの」（「ａ」）または「１つの」（「ａｎ」）という語が前にある要素またはステップは、複数の前記要素またはステップを除外しないものとして、そうした除外が明示的に述べられていない場合は、理解されるべきである。さらに、本発明の「一実施形態」（「ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ」）に対する言及は、列挙された特徴もまた組み込む追加の実施形態の存在を除外するとして解釈されることが意図されていない。さらに、それとは反対に明示的に述べられていなければ、特定の特性を有する１つの要素または複数の要素を「備える」（「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」）、「含む」（「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」）、または「有する」（「ｈａｖｉｎｇ」）実施形態は、その特性を有していない追加のそうした要素を含むことができる。
【００４９】
本明細書に含まれる本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、上記の制御方法においてある一定の変更が行なわれてもよいので、上記の説明の、または添付図面において示された主題のすべては、本明細書における発明の概念を示す例として単に解釈されるものとし、本発明を限定するとして解釈されないものとすることが意図されている。
【符号の説明】
【００５０】
１００  機関車
１０２  駆動輪
１０４  車軸
１０６  機器室
１０８  ヒートシンク
２００  パワーシステム
２０２  オルタネータ
２０４  界磁制御装置
２０６  整流器
２０８  インバータ
２１０  電動機
３００  インバータの区間
３０２  ＩＧＢＴ
３０４  ＩＧＢＴ
３０６  ダイオード
３０８  ダイオード
３１０  レール電圧
３１２  レール電圧
３１４  ゲートドライバ
３１６  制御回路
３１８  位相出力部
３２０  ＩＧＢＴモジュール
３２２  ＩＧＢＴモジュール
４００  インバータの区間
４０２  ＢＩＧＴ
４０４  ＢＩＧＴ
５０４  ゲート駆動信号
５０６  ＩＧＢＴ電流
５０８  ダイオード電流
５１０  パルス幅
６０４  制御電圧信号
６０６  電流
６０８  電流
６１０  切換位相
７００  駆動回路
７０２  電流検知回路
７０４  コンパレータ
７０６  ＡＮＤゲート
７１０  コレクタ端子
７１２  ゲート端子
７１４  エミッタ端子
７１６  エミッタ端子
７１８  インダクタ
７２０  電圧センサ
７２２  積分器
８００  駆動回路
８０２  電圧検知回路
８０４  コンパレータ
８０６  ＡＮＤゲート
８０８  電流源
８１０  ダイオード
９００  駆動回路
９０２  分圧器
９０４  コンパレータ
９０６  ＡＮＤゲート
９０８  抵抗器
９１０  抵抗器
９１２  コンデンサ
１００２  制御回路から命令を受け取りパワースイッチモジュールの順導通動作を活性化
１００４  逆導通モードか？
１００６  パワースイッチモジュールの順導通動作を不能にする
１００８  パワースイッチモジュールの順導通動作を可能にする
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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