(57)【要約】  本発明は、ｎ相ＡＣ入力電圧からＤＣ出力電圧へ変換するためのコンバータを制御するための方法で、ＡＣ入力電圧の各相がコンバータのスイッチ（１、２、３）と接続されている方法に関する。本方法は次のステップ、すなわち（ａ）ｊ個の特性電圧（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｂ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｃ、Ｖａ＋２０°、Ｖｂ＋２０°、Ｖｃ＋２０°、Ｖａ−２０°、Ｖｂ−２０°、Ｖｃ−２０°）の符号を判定するステップと、（ｂ）前記ｊ個の特性電圧の符号を参照表からのデータと比較することによって、ｊ個の特性電圧（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｂ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｃ、Ｖａ＋２０°、Ｖｂ＋２０°、Ｖｃ＋２０°、Ｖａ−２０°、Ｖｂ−２０°、Ｖｃ−２０°）の符号が対応する参照の組み合わせ（Ｃ１〜Ｃ１２、Ｃ１〜Ｃ１８）を判定するステップと、（ｃ）ステップ（ｂ）の間に識別された参照の組み合わせ（Ｃ１〜Ｃ１２、Ｃ１〜Ｃ１８）に従って事前に定義された開く時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３）に、各スイッチを開くステップとを含んでいる。
2014509182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ相ＡＣ入力電圧からＤＣ出力電圧へのコンバータを制御するための方法であって、ＡＣ入力電圧の各相がコンバータのスイッチ（１、２、３）と接続されており、方法には、
（ａ）ｊ個の特性電圧（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｂ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｃ、Ｖａ＋２０°、Ｖｂ＋２０°、Ｖｃ＋２０°、Ｖａ−２０°、Ｖｂ−２０°、Ｖｃ−２０°）の符号を判定するステップと、
（ｂ）これらｊ個の特性電圧の符号を参照表からのデータと比較することによって、ｊ個の特性電圧（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｂ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｃ、Ｖａ＋２０°、Ｖｂ＋２０°、Ｖｃ＋２０°、Ｖａ−２０°、Ｖｂ−２０°、Ｖｃ−２０°）の符号が対応する参照の組み合わせ（Ｃ１〜Ｃ１２、Ｃ１〜Ｃ１８）を判定するステップで、前記参照表は数ｉの異なる参照の組み合わせ（Ｃ１〜Ｃ１２、Ｃ１〜Ｃ１８）を含み、数ｉはＡＣ入力電圧の相数ｎの倍数であるステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）の間に識別された参照の組み合わせ（Ｃ１〜Ｃ１２、Ｃ１〜Ｃ１８）に従って事前に定義された開く時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３）に、各スイッチを開くステップとを含む、制御方法。
【請求項２】
ｊがｉ／２である、請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
ｉが１２である、請求項２に記載の制御方法。
【請求項４】
ｉが１８である、請求項２に記載の制御方法。
【請求項５】
ステップ（ａ）の間に、次の６つの符号、つまり
各相の電圧（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ）の符号、
２つの相電圧の間の差（Ｖａ−Ｖｂ、Ｖａ−Ｖｃ、Ｖｂ−Ｖｃ）の符号が判定される、請求項３に記載の制御方法。
【請求項６】
ステップ（ａ）の間に、次の９つの符号、つまり
各相の電圧（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ）の符号、
＋２０°の位相偏位である各相の電圧（Ｖａ＋２０°、Ｖｂ＋２０°、Ｖｃ＋２０°）の符号、
−２０°の位相偏位である各相の電圧（Ｖａ−２０°、Ｖｂ−２０°、Ｖｃ−２０°）の符号が判定される、請求項４に記載の制御方法。
【請求項７】
各参照の組み合わせ（Ｃ１〜Ｃ１２、Ｃ１〜Ｃ１８）が時間間隔（Ｔ１〜Ｔ１２、Ｔ１〜Ｔ１８）を表す、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
各時間間隔（Ｔ１〜Ｔ１２、Ｔ１〜Ｔ１８）がＡＣ入力電圧の時間期間の部分に対応する、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３相ＡＣ電圧からＤＣ電圧へのコンバータを制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、「３相降圧」タイプのコンバータを図示しており、３相ＡＣ電圧がＤＣ電圧に変換されることができる。このコンバータには、３つのスイッチ１、２、３が含まれ、それに対して、３相ＡＣ電圧の相４、５、６のそれぞれが接続されている。３つのスイッチ１、２、３は互いに並列に接続されている。３相降圧コンバータにはさらに、ＤＣバスに逆並列で接続されている還流ダイオード７のほか、２つのインダクタ９、１０およびコンデンサ１１を含む出力フィルタ８も含まれている。
【０００３】
還流ダイオードは、回路のスイッチが開いているときに、電流の連続性を可能にする。これは、電流がインダクタで突然中断されてはならないため、この場合のように電流がインダクタを流れるときには不可欠である。
【０００４】
通常、このようなコンバータを制御するには、従来技術の場合、各スイッチ１、２、３の入力電圧と電流のほか、コンバータの出力電圧と電流も測定し、スイッチ１、２、３の平均導電時間が入力と出力の電圧と電流に従って調整されることを可能にする制御ループを使用することが提案されている。
【０００５】
そのような方法では、出力電圧の優れた制御が可能になる。さらに、それらによってＤＣ電圧の電圧レベルが制御されることが可能になる。さらに、コンバータのスイッチオンが突入電流を制限することにより制御されることも可能になる。
【０００６】
しかしながら、これらの方法は非常に複雑で、多くのセンサーが必要とされる。
【０００７】
さらに、従来技術の方法で電流に対して電圧を制御するフィードバックの方法は非常に複雑なので、非常に高負荷の制御ソフトウェアおよび高精度の電圧および電流のセンサーが必要とされる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ａ  Ｔｈｒｅｅ−Ｐｈａｓｅ  Ｔｈｒｅｅ−Ｓｗｉｔｃｈ  Ｂｕｃｋ−Ｔｙｐｅ  ＰＷＭ  Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ」  ｂｙ  Ｔｈｏｍａｓ  Ｎｕｓｓｂａｕｍｅｒ，Ｍｅｍｂｅｒ，ＩＥＥＥ，Ｍａｒｔｉｎａ  Ｂａｕｍａｎｎ，ａｎｄ  Ｊｏｈａｎｎ  Ｗ．Ｋｏｌａｒ，Ｓｅｎｉｏｒ  Ｍｅｍｂｅｒ，ＩＥＥＥ，ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＰＯＷＥＲ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶＯＬ．２２．ＮＯ．２，ＭＡＲＣＨ  ２００７
【非特許文献２】「Ｓｐａｃｅ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｂａｓｅｄ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｐｏｉｎｔ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｏｆ  Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｔｈｒｅｅ−Ｐｈａｓｅ／Ｓｗｉｔｃｈ／Ｌｅｖｅｌ  ＰＷＭ  Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」，〜Ｏ  Ｈ  Ａ  Ｎ  ＮＷ．ＫＯＬＡＲ，Ｕ  ＷＥＤ  ＲＯＦＥＮＩＫＦ，Ｒ  ＡＮＺＣ．ＺＡＣＨ，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｖｉｅｎｎａ，Ｐｏｗｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｓｅｃｔｉｏｎ  ３５９．５，ＧｕｓｓｈａｕｓｓｔｒａＤｅ  ２７，Ｖｉｅｎｎａ  Ａ−１０４０，Ａｕｓｔｒｉａ／Ｅｕｒｏｐｅ，ＩＥＥＥ  Ｃａｔａｌｏｇｕｅ  Ｎｏ．９５ＴＨ８０２５  ０−７８０３−２４２３−４ｌ９５ｌ＄４．ｏＯＯｌ９９５  ＩＥＥＥ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、従来技術の方法より簡略な３相ＡＣ電圧からＤＣ電圧へのコンバータを制御する方法を提供することによって、従来技術の欠点を克服することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、簡略化されているが、許容可能な性能を有する、簡易化された３相ＡＣからＤＣ電圧へのコンバータを制御する方法を提供することで、すなわち、３相ＡＣ−ＤＣ変換が適切に行われることを可能にし、さらにＡＣ電源の電流で、その高調波成分が電源の基準に従い排除されることが可能なものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため、本発明の第１の態様に従い、ＤＣ出力電圧へのｎ相ＡＣ入力電圧のコンバータを制御するための方法で、ＡＣ入力電圧の各相がコンバータのスイッチと接続されているものが提供されており、その方法には、次のステップが含まれている：
（ａ）ｊ個の特性電圧の符号を判定するステップ、
（ｂ）これらのｊ個の特性電圧の符号を参照表のデータと比較することによって、ｊ個の特性電圧の符号が対応する参照の組み合わせを判定するステップ、
（ｃ）ステップ（ｂ）の間に識別された参照の組み合わせに従って事前に定義された開く時間に、各スイッチを開くステップ。
【００１２】
したがって、本発明による方法は特に、コンバータの入力と出力で測定される電圧と電流に従い、スイッチをリアルタイムで制御するフィードバックではなく、本発明による方法は、これらの特性電圧の符号を判定するために十分な精度の特性電圧のみを測定する点で利点となる。本方法では、これらのｊ個の特性電圧の符号が対応する参照の組み合わせを判定する。
【００１３】
そして、スイッチの開く時間や通電率は識別された参照の組み合わせに従って制御される。
【００１４】
したがって、本方法は、従来技術の方法よりもかなり簡略化されており、それは第１に、特性電圧の測定が従来技術の方法のように正確である必要がないためであり、その理由は、電圧の正確な値は不必要で、電圧の符号のみが必要なためである。
【００１５】
さらに、本発明による方法は、従来技術の方法に対して簡略化されており、その理由は、従来の技術の方法とは異なり、本発明による方法では、コンバータの入力時点でのＡＣ電圧の位相の強度がまったく測定される必要がないためである。さらに、出力電圧の電圧と電流もまったく測定する必要がない。
【００１６】
一方、スイッチの開く時間は、測定された電圧と電流の振幅による、どの時間ｔでも、制御される必要がまったくない。逆に、スイッチの開く時間は事前に定義されており、スイッチのそれぞれの同じ開く時間は常に、所定の参照の組み合わせに対応する。
【００１７】
本発明による制御方法はさらに、以下の、単独の、または可能性のあるいずれかの技術的組み合わせに従う特性の１つまたは複数を有することもできる。
【００１８】
参照表には、ｉ個の異なる参照の組み合わせが含まれることが好適である。したがって、参照表には、特性電圧のｊ個の符号の組み合わせが対応する参照の組み合わせを判定するために、特性電圧のｊ個の符号が参照表のデータと比較されるような、定義された数の参照の組み合わせが含まれることが好適である。
【００１９】
言い換えると、各参照の組み合わせは特性電圧のｊ個の符号のセットにより特徴付けられ、こうして、特性電圧のｊ個の符号が判定されると、特性電圧のこれらｊ個の符号が対応する参照の組み合わせを判定するために、これらｊ個の参照の符号が参照表のデータと比較される。
【００２０】
ｊがｉ／２であることは利点となる。実際には、ｊは特性電圧の符号の数が、特性電圧のｊ個の符号の各組み合わせが参照表からの１つまたは単一の参照の組み合わせに対応するように選択される必要がある。
【００２１】
異なる優先的な実施形態によると、ｎが３の場合、ｉは１２または１８とすることができる。実際には、少なくとも１つの実施形態の詳細な説明の部分でさらに詳細に説明されるように、１２または１８個の参照の組み合わせが選択される場合、特性の符号のセットが１つまたは単一の参照の組み合わせに対応するように、特性電圧の符号のセットを判定することはとりわけ容易である。
【００２２】
しかしながら、当業者ならば、ｉが別の数の場合の方法も容易に適合させることができる。通常、Ｉが大きくなればなるほど、制御方法の正確さもそれだけ向上する。
【００２３】
ｉがＡＣ入力電圧のｎ相の数の倍数であることは利点となる。
【００２４】
一実施形態によると、ステップ（ａ）の間に、次の６つの符号が判定される：
各相の電圧の符号、
２つの相電圧の間の差の符号。
【００２５】
このようにして、１２の参照の組み合わせの場合に対応する、この実施形態では、相電圧の符号のほかに、それらの差の符号も判定される。
【００２６】
別の実施形態によると、ステップ（ａ）の間に、次の９つの符号が判定される：
各相の電圧の符号、
＋２０°の位相偏位である各相の電圧の符号、
−２０°の位相偏位である各相の電圧の符号。
【００２７】
期間Ｔを有するＵ（ｔ）電圧の場合、「＋２０°の位相偏位の電圧」により、電圧がＵ（ｔ＋Ｔ／１８）に等しいことを意味する。同様に、期間Ｔを有するＵ（ｔ）電圧の場合、「−２０°位相偏位の電圧」により、電圧がＵ（ｔ−Ｔ／１８）に等しいことを意味する。
【００２８】
ｊ個の特性電圧の符号を判定するステップ（ａ）は、これらｊ個の電圧の符号を測定するステップであることが好適である。言い換えれば、このステップ（ａ）はこれら特性電圧のそれぞれの値を測定するステップであることが好適であり、加えて、測定のこのステップはこれらｊ個の電圧の符号が判定されること可能にするほど、本当に正確である必要がある。
【００２９】
各参照の組み合わせが時間間隔を表すことは利点となる。
【００３０】
各時間間隔はＡＣ入力電圧の時間期間の分数に対応することが好適である。
【００３１】
電源が平衡化される場合、すべての時間間隔が同じ持続時間を有することは利点となる。
【００３２】
本方法は時間間隔ごとに１度繰り返されることが好適であり、それによって、順々に限りなく発生する従来技術の方法に対し、簡略化されることが可能になる。
【００３３】
制御方法は、「３相降圧」タイプのコンバータを制御するための方法であることが利点となる。そのようなコンバータは、例えば、「Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ａ  Ｔｈｒｅｅ−Ｐｈａｓｅ  Ｔｈｒｅｅ−Ｓｗｉｔｃｈ  Ｂｕｃｋ−Ｔｙｐｅ  ＰＷＭ  Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ（３相３スイッチ降圧形ＰＷＭ整流器の詳細設計）」（Ｔｈｏｍａｓ  Ｎｕｓｓｂａｕｍｅｒ（ＩＥＥＥのＭｅｍｂｅｒ）、Ｍａｒｔｉｎａ  Ｂａｕｍａｎｎ、Ｊｏｈａｎｎ  Ｗ．  Ｋｏｌａｒ、（ＩＥＥＥのＳｅｎｉｏｒ  Ｍｅｍｂｅｒ）共著、ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＰＯＷＥＲ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ、第２２巻、第２号、２００７年３月）と題する文献に説明されている。
【００３４】
制御方法は、「昇圧」タイプのコンバータを変換するための方法であることが利点となる。そのようなコンバータは、例えば、「Ｓｐａｃｅ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｂａｓｅｄ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｐｏｉｎｔ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｏｆ  Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｔｈｒｅｅ−Ｐｈａｓｅ／Ｓｗｉｔｃｈ／Ｌｅｖｅｌ  ＰＷＭ  Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」（〜Ｏ  Ｈ  Ａ  Ｎ  ＮＷ．ＫＯＬＡＲ、Ｕ  ＷＥＤ  ＲＯＦＥＮＩＫＦ、Ｒ  ＡＮＺＣ．ＺＡＣＨ共著、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｖｉｅｎｎａ、Ｐｏｗｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｓｅｃｔｉｏｎ  ３５９．５、ＧｕｓｓｈａｕｓｓｔｒａＤｅ  ２７、Ｖｉｅｎｎａ  Ａ−１０４０、Ａｕｓｔｒｉａ／Ｅｕｒｏｐｅ，  ＩＥＥＥ  Ｃａｔａｌｏｇｕｅ  第９５ＴＨ８０２５  ０−７８０３−２４２３−４ｌ９５ｌ＄４．号ｏＯＯｌ９９５年  ＩＥＥＥ）と題する文献に説明されている。
【００３５】
本発明による方法を実装するには、参照表が事前に実行されている必要がある。本明細書で、「参照表」によってとは、これらの符号が対応する参照の組み合わせを識別するために、メモリーに保存された参照データとステップ（ａ）の間に判定された符号が比較されることを意味する。各参照の組み合わせに対して、スイッチの事前に定義された開く時間または通電率が対応する。
【００３６】
したがって、本発明による方法を実装するには、参照表が設定されている必要がある。
【００３７】
このため、例えば、パターンが作成される必要があり、ここで、ｎ相の電圧が同時に記録される。そして、このパターンはｉ個の時間間隔へカットオフされる。
【００３８】
次に、ｊ個の特性電圧が、各時間間隔で、特性電圧の符号の単一の組み合わせに対応するように識別される。一方、各時間間隔で、各スイッチの平均の開く時間または平均の通電率は、各時間間隔の間のこれら平均の開く時間または通電率を適用することによって、ＤＣ電圧がコンバータの出力から取得されるように判定される。
【００３９】
このように作成された参照表には、ｉ個の時間間隔が含まれ、各時間間隔は特性電圧のｊ個の符号の単一の組み合わせによって特徴付けられる。一方、各時間間隔に対して、スイッチのそれぞれの事前に定義された時間間隔または通電率が関連付けられている。
【００４０】
結果的に、そのような参照表が作成されたなら、所定の時間ｔで、特性電圧のｊ個の符号がコンバータの出力のＡＣ電圧に対して判定され、次いでそれらは、これらｊ個の符号が対応する参照の組み合わせを判定するために、参照表の特性電圧のｊ個の符号と比較される。参照の組み合わせが判定されたなら、スイッチは、この参照の組み合わせに対応する事前に定義された時間の間に開かれる。
【００４１】
本発明のさらなる特徴および利点は、次に図示する添付図面を参照し、続く詳細な説明を読むときに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による制御方法が適用可能なＤＣ出力電圧への３相ＡＣ入力電圧のバックファミリーによるコンバータの図である。
【図２】図１で表示されているスイッチの代わりに、図１のコンバータを構成することができるスイッチの図である。
【図３】本発明の一実施形態による制御方法で使用される参照表を使用可能にするパターンの図で、１２の参照の組み合わせが使用されている図である。
【図４】図３の実施形態による方法で使用される６つの参照特性電圧の符号の図である。
【図５】図１のコンバータに関連する６つの特性電圧の時間的経過の図である。
【図６】タイムスロットの間の図１のコンバータのスイッチの開く平均持続時間の図である。
【図７】本発明による制御方法が適用可能な３相ＡＣ入力電圧からＤＣ出力電圧への降圧コンバータの図である。
【図８】本発明による制御方法で使用される参照表を使用可能にするパターンの図で、１８の参照の組み合わせが使用されている図である。
【図９】図８の実施形態による方法で使用される９つの参照特性電圧の符号の図である。
【図１０】図１のコンバータに関連する９つの特性電圧の時間的経過の図である。
【図１１】コンバータの図である。
【図１２】昇圧コンバータの図である。
【図１３】降圧コンバータの図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、３相ＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するコンバータを図示している。図１１は、コンバータの記号である。図１のコンバータは「３相降圧コンバータ」と呼ばれる。制御方法は、例えば、このコンバータに適用可能である。図１３は、本発明が適用可能な降圧コンバータのブロック図を図示している。
【００４４】
しかしながら、本発明はこのタイプのコンバータに限られているわけではない。本発明による制御方法は、例えば「昇圧」タイプのコンバータにも適用可能なはずである。図１２は、昇圧コンバータのブロック図を図示している。さらに、本発明は、３相電圧コンバータに限られているわけではなく、ｎ相電圧からＤＣ電圧へのコンバータにも使用されることができるはずである。
【００４５】
図１のコンバータには、３相ＡＣ入力電圧の相４、５、６のそれぞれに接続されている３つのスイッチ１、２、３が含まれている。３つのスイッチ１、２、３は互いに並列に接続されている。コンバータにはさらに、ＤＣバスに逆並列で接続されている還流ダイオード７のほか、２つのインダクタ９、１０およびコンデンサ１１を含む出力フィルタ８も含まれている。
【００４６】
図１の実施形態の場合、各スイッチ１、２、３は４つのダイオードと１つのトランジスタから構成されている。トランジスタは、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＦＥＴタイプとすることができる。
【００４７】
しかしながら、本発明による制御方法は、異なる構成を有するｎ相ＡＣ電圧からＤＣ出力電圧へのコンバータにも適用されることが可能なはずである。したがって、図１のスイッチは、他のスイッチ、例えば、図２で図示しているようなスイッチと置き換えられることが可能なはずである。
【００４８】
本発明の第１の実施形態による、３相ＡＣ入力電圧からＤＣ出力電圧へのコンバータを制御する方法がここで、図３から図６を参照してより詳細に記述されることになる。
【００４９】
最初、制御方法を実装する前に、参照表が作成される必要がある。これを行うために、この実施形態では、時間期間Ｔに対する時間ｔの関数として、コンバータの入力で電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが測定および／または記録される。
【００５０】
この時間期間Ｔは、この実施形態では、ｉ＝１２で、時間間隔Ｔ１からＴ１２へカットオフされる。しかしさらに、この時間期間を別の数の時間間隔に分割することが考えられることもできるはずである。時間間隔の数ｉがＡＣ入力電圧の相数ｎの倍数であることは好適なはずである。したがってこの例では、時間間隔の数ｉは３の倍数であることが好適である。
【００５１】
時間間隔Ｔ１からＴ１２が同じ持続時間からなることが好適であり、このことは、この場合、各時間間隔Ｔ１からＴ１２がＴ／１２の間、持続することが好適であることを意味している。
【００５２】
次に、参照表には、各時間間隔Ｔ１からＴ１２が一意に識別されることが可能なデータを含める必要がある。
【００５３】
このため、各時間間隔Ｔ１からＴ１２は、ｊ個の参照特性電圧の符号によって特徴付けられる。１２個の時間間隔がある場合、各時間間隔Ｔ１からＴ１２は、次の６つの特性電圧の符号によって一意に特徴付けられることが可能である：
ＡＣ入力電圧の各相の電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの符号、
それぞれの差Ｖａ−Ｖｂ、Ｖａ−Ｖｃ、Ｖｂ−Ｖｃの符号。
【００５４】
このような訳で、例えば、時間間隔Ｔ１内の場合には、Ｖａ、Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｂ、Ｖｃ−Ｖａは正で、Ｖｂ、Ｖｂ−Ｖｃは負である。
【００５５】
同様に、時間間隔Ｔ２の場合には、Ｖａ、Ｖａ−Ｖｂは正で、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｃ−Ｖａは負で、Ｖｂ−Ｖｃは符合が変わる。同じことが各間隔Ｔ３からＴ１２で行われることができ、こうして、電圧、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｂ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖｃ−Ｖａの符号によって各間隔が一意に特徴付けられる。
【００５６】
したがって、各時間間隔Ｔ１からＴ１２は、含むデータによって特徴付けられるＣ１からＣ１２の参照の組み合わせとして参照表に保存される。このようにして、各参照の組み合わせＣ１からＣ１２は、含む６つの符号によって一意に識別される。
【００５７】
一方、各参照の組み合わせＣ１からＣ１２に関連しているのは、スイッチ１から３のそれぞれの事前に定義された通電率または開く時間ｔ１、ｔ２、ｔ３である。
【００５８】
例えば、組み合わせＣ１には、次が関連している：
スイッチ１の３３％の事前に定義された開く時間ｔ１、これはスイッチ１がＴ／１２の３３％に等しい平均持続時間の間、開いていることを意味する、
スイッチ２の１００％の事前に定義された開く時間ｔ２、これはスイッチ２がＴ／１２の１００％に等しい平均持続時間の間、開いていることを意味する、
スイッチ３の６６％の事前に定義された開く時間ｔ３、これはスイッチ３がＴ／１２の６６％に等しい平均持続時間の間、開いていることを意味する。
【００５９】
したがって、各参照の組み合わせＣ１からＣ１２の場合、事前に定義された開く時間はスイッチ１から３に対して定義される。これらのデータは参照表に保存される。
【００６０】
こうして得られた参照表が図３および図４に図示されている。
【００６１】
この参照表が設定されると、本方法には最初に、ｊ個の特性電圧の符号を判定するステップ（ａ）が含まれる。図４は、特性電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｂ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｃの時間的経過を図示している。
【００６２】
したがってこの例では、特性電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｂ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｃは、これらの電圧の符号が判定されることができるように時間ｔで測定される。Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｂ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｃの符号のこの符号の測定は、これらの電圧のそれぞれの符号を判定するのに十分なほど正確である、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｂ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｃの値の測定であることが好適である。そのような測定は、当業者には十分に知られている。
【００６３】
次に本方法には、これらのｊ個の特性電圧の符号を参照表のデータと比較することによって、ｊ個の特性電圧の符号が対応する参照の組み合わせを判定するステップ（ｂ）が含まれる。
【００６４】
このような訳でステップ（ａ）の間に、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｂ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｃに対して、次の符号｛＋、−、−、＋、−、−｝が識別され、次に参照表によって、それは参照の組み合わせＣ３であり、したがって、これは時間間隔Ｔ３内であることが認識される。
【００６５】
次に本方法には、ステップ（ｂ）の間に識別された参照の組み合わせＣ３に従って事前に定義された開く時間ｔ１、ｔ２、ｔ３の間に、各スイッチ１、２、３を開くステップ（ｃ）が含まれる。より正確には、参照の組み合わせＣ３に関連しているのは、次の開く時間｛ｔ１＝Ｔ／１２の１００％、ｔ２＝Ｔ／１２の６６％、ｔ３＝Ｔ／１２の３３％｝である。これは図６に対応している。
【００６６】
図６は、時間間隔Ｔ１の間に適用されるこれら開く時間ｔ１からｔ３を図示している。
【００６７】
このような訳で、各組み合わせＣ１からＣ１２に関連しているのは、制御方法が従来の技術に対して簡略化されることが可能なスイッチ１から３の開く通電率のセットである。
【００６８】
３つの通電率｛３３％、６６％、１００％｝が提案されているのは、３つのうちの１００％の通電率を使用可能にしておくことで、遮断による損失の最適化を提供するからである。この１００％の通電率を有するスイッチは、時間スロットの間、常時通電する。
【００６９】
「通電率」によってとは、高周波での遮断の原理で、用語の「平均的な」意味で目的の調整を行うために、スイッチを使用する電気的方策であることを意味する。
【００７０】
次に別の実施形態による制御方法が図７から図１０を参照して説明される。この制御方法では、図１から図６を参照して説明されたような１２の時間間隔にではなく、時間間隔Ｔ１からＴ１８への入力電圧の期間Ｔのカットオフを使用する。
【００７１】
この制御方法が適用されることのできるコンバータが図７に図示されている。このコンバータは図１に図示されたものと同一であるが、さらに、特性電圧を生成するための手段１２が含まれることが好適である。
【００７２】
前述のとおり、参照表が最初に作成される。この参照表は、図８および図９に図示されている。
【００７３】
このため、入力ＡＣ電圧の３つの相電圧は最初に、図８で図示されている時間期間の間、記録される。こうして作成されたパターンは、１８の時間間隔Ｔ１からＴ１８に分割される。これらの時間間隔Ｔ１からＴ１８は、同じ持続時間を有することが好適である。
【００７４】
前述のとおり、各時間間隔Ｔ１からＴ１８は、ｊ個の特性電圧の符号の組み合わせによって一意に特徴付けられる必要がある。
【００７５】
この実施形態の場合、このために、次の９つの特性電圧の符号が選択される：
ＡＣ入力電圧の各相の電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの電圧、
＋２０°位相偏位されているＡＣ入力電圧の各相の電圧Ｖａ＋２０°、Ｖｂ＋２０°、Ｖｃ＋２０°の電圧、
−２０°位相偏位されているＡＣ入力電圧の各相の電圧Ｖａ−２０°、Ｖｂ−２０°、Ｖｃ−２０°の電圧。
【００７６】
図９に図示されているように、これら９つの特性電圧の符号によって、１８の時間間隔Ｔ１からＴ１８が区別されることが可能になる。その理由は、各時間間隔がこれら９つの参照符号の単一の組み合わせによって特徴付けられているからである。
【００７７】
電圧Ｖａ＋２０°、Ｖｂ＋２０°、Ｖｃ＋２０°、Ｖａ−２０°、Ｖｂ−２０°、Ｖｃ−２０°を提供するには、制御コンバータに特性電圧を生成するための手段１２が含まれることが好適である。これらの生成手段１２は、時間偏位された（進んだ、および遅れた）電源の「イメージ」信号を提供する。電源がベクトル的に表示される場合、各単一の電圧（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ）では、＋２０°および−２０°偏位された電圧が得られる。この機能を提供して｛Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ｝から｛Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ＋２０、Ｖｂ＋２０、Ｖｃ＋２０、Ｖａ−２０、Ｖｂ−２０、Ｖｃ−２０｝へ切り換えるために提案されている回路は、例えば、信号単巻変圧器である。これは、３つの棒と９つのコイルを含む電磁的構成部品である。
【００７８】
したがって、各時間間隔Ｔ１からＴ１８は、含む９つの符号によって特徴付けられるＣ１からＣ１８の参照の組み合わせによって参照表に表示されている。
【００７９】
それに加えて、参照表には、事前に定義され、参照表のＣ１からＣ１８の各組み合わせに関連付けられた各スイッチ１、２，３の通電率または開く持続時間も含まれている。
【００８０】
この例では、次の通電率｛１４％、８６％、７２％｝が例えば、参照の組み合わせＣ１用に選択され、３つの通電率は他の参照の組み合わせの次のセット｛１４％、５０％、７２％、８６％、１００％｝で採用されている。しかしながら、そのような通電率は、例示的な目的でのみ言及されており、当業者ならば、本発明による方法を他の通電率でも容易に適合させることができるであろう。
【００８１】
このように参照表が作成されたなら、本方法には、前の実施形態と同様に、次のステップが含まれる：
コンバータを操作するために従う必要のある手順
特性電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ＋２０°、Ｖｂ＋２０°、Ｖｃ＋２０°、Ｖａ−２０°、Ｖｂ−２０°、Ｖｃ−２０°が符号を識別するために十分なほどの正確さで測定され、これらの電圧の時間的経過は図１０に図示されている、
これらの電圧の符号が判定される、
これら９つの電圧の符号が対応する組み合わせＣ１からＣ１８が識別され、このようにして、時間間隔が知られる、
事前に定義された通電率がスイッチに適用される。
【００８２】
本発明による方法は、従来の技術の方法より非常に簡略化されているので、とりわけ利点となる。その理由は次のとおりである：
振幅の時間的経過ではなく、電源の電圧の符号で実行されるので、判定するべき測定の精度があまり必要ではない。
出力電圧や入力電圧の電流に関連したパラメータを測定する必要がない。
制御ループが必要ではない。
【００８３】
当然、本発明は図面を参照して説明された実施形態に制限されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、変更形態も考えられることができるはずである。特に、他の通電率、他の特性電圧、他の時間間隔．．．も選択されることができるはずである。
【００８４】
一方、本発明は図面を参照して説明されたコンバータ以外のコンバータにも適用されることが可能なはずである。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年11月21日(2013.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ相ＡＣ入力電圧からＤＣ出力電圧へのコンバータを制御するための方法であって、ＡＣ入力電圧の各位相がコンバータのスイッチ（１、２、３）と接続されており、方法には、
（ａ）ｊ個の特性電圧（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｂ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｃ、Ｖａ＋２０°、Ｖｂ＋２０°、Ｖｃ＋２０°、Ｖａ−２０°、Ｖｂ−２０°、Ｖｃ−２０°）の符号を判定するステップと、
（ｂ）これらｊ個の特性電圧の符号を参照表からのデータと比較することによって、ｊ個の特性電圧（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｂ、Ｖｂ−Ｖｃ、Ｖａ−Ｖｃ、Ｖａ＋２０°、Ｖｂ＋２０°、Ｖｃ＋２０°、Ｖａ−２０°、Ｖｂ−２０°、Ｖｃ−２０°）の符号が対応する参照の組み合わせ（Ｃ１〜Ｃ１２、Ｃ１〜Ｃ１８）を判定するステップで、前記参照表は数ｉの異なる参照の組み合わせ（Ｃ１〜Ｃ１２、Ｃ１〜Ｃ１８）を含み、数ｉはＡＣ入力電圧の相数ｎの倍数であり、さらに、ｊ個の特性電圧はＡＣ入力電圧の第１のセットおよび特性電圧の第２のセットを含み、この第２のセットの特性電圧のそれぞれが入力電圧の差の実行、または入力電圧の位相偏位の実行のいずれかにより得られるステップと、
（ｃ）ステップ（ｂ）の間に識別された参照の組み合わせ（Ｃ１〜Ｃ１２、Ｃ１〜Ｃ１８）に従って事前に定義された開く時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３）に、各スイッチを開くステップとを含む、制御方法。
【請求項２】
ｊがｉ／２である、請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
ｉが１２である、請求項２に記載の制御方法。
【請求項４】
ｉが１８である、請求項２に記載の制御方法。
【請求項５】
ステップ（ａ）の間に、次の６つの符号、つまり
各相の電圧（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ）の符号、
２つの相電圧の間の差（Ｖａ−Ｖｂ、Ｖａ−Ｖｃ、Ｖｂ−Ｖｃ）の符号が判定される、請求項３に記載の制御方法。
【請求項６】
ステップ（ａ）の間に、次の９つの符号、つまり
各相の電圧（Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ）の符号、
＋２０°の位相偏位である各相の電圧（Ｖａ＋２０°、Ｖｂ＋２０°、Ｖｃ＋２０°）の符号、
−２０°の位相偏位である各相の電圧（Ｖａ−２０°、Ｖｂ−２０°、Ｖｃ−２０°）の符号が判定される、請求項４に記載の制御方法。
【請求項７】
各参照の組み合わせ（Ｃ１〜Ｃ１２、Ｃ１〜Ｃ１８）が時間間隔（Ｔ１〜Ｔ１２、Ｔ１〜Ｔ１８）を表す、請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
各時間間隔（Ｔ１〜Ｔ１２、Ｔ１〜Ｔ１８）がＡＣ入力電圧の時間期間の部分に対応する、請求項７に記載の方法。
【国際調査報告】
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