(57)【要約】【課題】シュートスルー故障を防止するために不感時間期間が挿入される場合に位相レグ・インバータの電圧出力の逸脱を補償する。【解決手段】本発明の方法は、インバータの電圧出力が所望の量となるよう、インバータへの入力信号についてパルス幅を決定するステップを含む。パルス幅は２つのキャリア信号の反転されていない又は反転されたパルス・シーケンスと、インバータを流れる電流の極性とに基づく。電流が正である場合にある量のパルス幅が入力信号に付加され、電流が負である場合にある量のパルス幅が入力信号から差し引かれる。キャリア信号シーケンスが反転されていない信号から反転された信号へ変化するか又は反転された信号から反転されていない信号へ変化するかに応じて、さらなる量のパルス幅が入力信号に付加されるか又は入力信号から差し引かれる。【選択図】図７
2008182882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のスイッチ、第２のスイッチ及び前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に配置されたノードを含むインバータにおいて不感時間を補償するための方法であって、
（ａ）前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオン作動する前に不感時間期間を挿入するステップと、
（ｂ）前記インバータについてボルト・秒の出力の量を予め決定するステップと、
（ｃ）前記インバータについて、パルス幅を有する入力信号を決定するステップであって、前記出力は前記パルス幅に基づき、前記パルス幅は、
第１のパルス・シーケンスを含む第１のキャリア信号と、
第２のパルス・シーケンスを含む第２のキャリア信号と、
前記ノードにおける電流極性とに基づき、前記第１のパルス・シーケンス及び前記第２のパルス・シーケンスはそれぞれ反転されていないパルス・シーケンス及び反転されたパルス・シーケンスのいずれかであり、前記極性は正及び負のいずれか一方である、ステップと、
（ｄ）前記電流極性が正である場合に前記入力信号に第１の量のパルス幅を付加するステップと、
（ｅ）前記電流極性が負である場合に前記入力信号から第２の量のパルス幅を差し引くステップと、
（ｆ）第２の量のパルス幅を前記入力信号に付加すること又は前記入力信号から差し引くことが必要であるか否かを決定するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｆ）が、
（ｇ）前記第１のキャリア信号を前記第２のキャリア信号と比較して、前記第１のキャリア信号と前記第２のキャリア信号とが同じ種類のキャリア信号であるか否かを決定するステップ
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
（ｈ）前記第１のキャリア信号と前記第２のキャリア信号とが同じ種類のキャリア信号である場合に、出力信号を送信するステップ
をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
（ｉ）前記第１のキャリア信号が反転されていないキャリア信号であり、前記第２のキャリア信号が反転されたキャリア信号である場合に、ボルト量を増加するために、前記入力信号に対して第３の量のパルス幅を付加するステップ
をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
（ｊ）前記第１のキャリア信号が反転されたキャリア信号であり、前記第２のキャリア信号が反転されていないキャリア信号である場合に、前記入力信号から第４の量のパルス幅を差し引くステップと、
（ｋ）前記出力信号を送信するステップ
とをさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｄ）が、
前記出力が前記予め決定された量を含むように、前記入力信号に前記第１の量のパルス幅を付加して前記出力の量を第１の量の付加されたボルト・秒だけ増加させるステップ
を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｅ）が、
前記出力が前記予め決定された量を含むように、前記入力信号から前記第２の量のパルス幅を差し引いて前記出力の量を第２の量の差し引かれたボルト・秒だけ減少させるステップ
を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（ｉ）が、
前記出力が前記予め決定された量を含むように、前記入力信号に前記第３の量のパルス幅を付加して前記出力の量を第２の量の付加されたボルト・秒だけ増加させるステップ
を含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｊ）が、
前記出力が前記予め決定された量を含むように、前記入力信号から前記第４の量のパルス幅を差し引いて前記出力の量を第２の量の差し引かれたボルト・秒だけ減少させるステップ
を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２のキャリア信号と比較される第３のキャリア信号に対して前記ステップ（ｃ）乃至（ｆ）を繰り返すステップ
をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
実行可能なコンピュータ・プログラム命令を格納するコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記命令は、プロセッサにより実行されると、前記プロセッサに、インバータにおいて不感時間を補償するための方法を実行させるものであり、前記方法は、
（ａ）第１のスイッチ及び第２のスイッチをオン作動する前に不感時間期間を挿入するステップと、
（ｂ）前記インバータについてボルト・秒の出力の量を予め決定するステップと、
（ｃ）前記インバータについて、パルス幅を有する入力信号を決定するステップであって、前記出力は前記パルス幅に基づき、前記パルス幅は、
第１のパルス・シーケンスを含む第１のキャリア信号と、
第２のパルス・シーケンスを含む第２のキャリア信号と、
前記ノードにおける電流極性とに基づき、前記第１のパルス・シーケンス及び前記第２のパルス・シーケンスはそれぞれ反転されていないパルス・シーケンス及び反転されたパルス・シーケンスのいずれか一方であり、前記極性は正及び負のいずれか一方である、ステップと、
（ｄ）前記電流極性が正である場合に前記入力信号に第１の量のパルス幅を付加するステップと、
（ｅ）前記電流極性が負である場合に前記入力信号から第２の量のパルス幅を差し引くステップと、
（ｆ）第２の量のパルス幅を前記入力信号に付加すること又は前記入力信号から差し引くことが必要であるか否かを決定するステップと
を含む、コンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１２】
前記ステップ（ｆ）を実行させる命令が、
（ｇ）前記第１のキャリア信号を前記第２のキャリア信号と比較して、前記第１のキャリア信号と前記第２のキャリア信号とが同じ種類のキャリア信号であるか否かを決定するステップ
を実行させる命令をさらに含む請求項１１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１３】
（ｈ）前記第１のキャリア信号と前記第２のキャリア信号とが同じ種類のキャリア信号である場合に、出力信号を送信するステップ
を実行させる命令をさらに含む請求項１２に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１４】
（ｉ）前記第１のキャリア信号が反転されていないキャリア信号であり、前記第２のキャリア信号が反転されたキャリア信号である場合に、ボルト量を増加するために、前記入力信号に対して第３の量のパルス幅を付加するステップ
を実行させる命令ををさらに含む請求項１３に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１５】
（ｊ）前記第１のキャリア信号が反転されたキャリア信号であり、前記第２のキャリア信号が反転されていないキャリア信号である場合に、前記入力信号から第４の量のパルス幅を差し引くステップと、
（ｋ）前記出力信号を送信するステップ
とを実行させる命令をさらに含む請求項１４に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１６】
前記ステップ（ｄ）を実行させる命令が、
前記出力が前記予め決定された量を含むように、前記入力信号に前記第１の量のパルス幅を付加して前記出力の量を第１の量の付加されたボルト・秒だけ増加させるステップ
を実行させる命令をさらに含む請求項１５に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１７】
前記ステップ（ｅ）を実行させる命令が、
前記出力が前記予め決定された量を含むように、前記入力信号から前記第２の量のパルス幅を差し引いて前記出力の量を第２の量の差し引かれたボルト・秒だけ減少させるステップ
を実行させる命令をさらに含む請求項１６に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１８】
前記ステップ（ｉ）を実行させる命令が、
前記出力が前記予め決定された量を含むように、前記入力信号に前記第３の量のパルス幅を付加して前記出力の量を第２の量の付加されたボルト・秒だけ増加させるステップ
を実行させる命令をさらに含む請求項１７に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１９】
前記ステップ（ｊ）を実行させる命令が、
前記出力が前記予め決定された量を含むように、前記入力信号から前記第４の量のパルス幅を差し引いて前記出力の量を第２の量の差し引かれたボルト・秒だけ減少させるステップ
を実行させる命令をさらに含む請求項１８に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項２０】
前記第２のキャリア信号と比較される第３のキャリア信号に対して前記ステップ（ｃ）乃至（ｆ）を繰り返すステップ
を実行させる命令をさらに含む請求項１４に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に半導体デバイスに関し、より具体的には、位相レグ（ｐｈａｓｅ  ｌｅｇ）・インバータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インバータ（例えば、位相レグ・インバータ）は様々な電気的応用に利用されている。例えば、図１は、接地ライン（接地レール、ｇｒｏｕｎｄ  ｒａｉｌ）１１８に接続された電圧ライン（電圧レール、ｖｏｌｔａｇｅ  ｒａｉｌ）１０８を有する従来技術の位相レグ・インバータ１００の図である。電圧ライン１０８は、一般的に、ダイオード１１５と並列に接続されたスイッチ１１０を含み、接地ラインは、一般的には、ダイオード１２５と並列に接続されたスイッチ１２０を含み、ダイオード１１５及び１２５は互いに関して逆並列になっている。さらに、スイッチ１１０及び１２０が同時にオフである場合に、正電流が接地からダイオード１２５（又は、オンの場合にはスイッチ１２０）を介して流れ、負電流がダイオード１１５（又は、オンの場合にはスイッチ１１０）を介して電圧源へ流れるよう、電圧ライン１０８及び接地ライン１１８は、その間に配置されたノード１３０を含む。
【０００３】
典型的な位相レグ・インバータにおいては、スイッチ１１０又は１２０のいずれか一方をオンに切り替えた場合にスイッチ１１０及び１２０が同時にオン状態となることにより引き起こされる位相レグのシュートスルー故障（ｓｈｏｏｔ−ｔｈｒｏｕｇｈ  ｆａｉｌｕｒｅ）を防止するためにブランキング期間がしばしば必要とされる。このブランキング期間は、スイッチ１１０及び１２０が両方とも同時にオフである短い継続時間からなり、一般に、「不感時間」期間（ｄｅａｄ−ｔｉｍｅ  ｐｅｒｉｏｄ）と呼ばれる。
【０００４】
不感時間期間の間、インバータ１００の出力電圧は、位相レグを通じて流れる電流の極性によって（すなわち、電流はダイオード１１５又は１２５を介して電圧ライン１０８又は接地１１８にそれぞれ流れるというように）決定される。例えば、ダイオード１２５を介して流れる電流（すなわち、正電流（ｉａ＞０））は、接地ライン１１８に対してノード１３０においてゼロ電圧を生成する。同様に、ダイオード１１５を介して流れる電流（すなわち、負電流（ｉａ＜０））は、接地ライン１１８に対してノード１３０において正の電圧を生成する。
【０００５】
図２は、反転されていないキャリア信号についてインバータ１００におけるシュートスルー故障を防止するために不感時間期間を挿入する従来の方法を表したタイミング図２００である。図２において、ライン２４０は位相ａ変調信号を表し、ライン２４５は反転されていないキャリア信号を表す。ライン２１０により表される理想的なスイッチング・パルス（「理想的なパルス２１０」）において、キャリア信号２４５が位相ａ変調関数２４０の下にある場合にスイッチ１１０はオンに切り替えられ、キャリア信号２４５が位相ａ変調関数２４０の上にある場合にスイッチ１１０はオフに切り替えられる。同様に、ライン２２０により表される理想的なスイッチング・パルス（「理想的なパルス２２０」）において、キャリア信号２４５が位相ａ変調関数２４０より上にある場合にスイッチ１２０はオンに切り替えられ、キャリア信号２４５が位相ａ変調関数２４０より下にある場合にスイッチ１２０はオフに切り替えられる。スイッチ１１０及び１２０が同時にオンにならないことが望ましいので、従来の技術は、スイッチ１１０又は１２０のいずれか一方をオンにに切り替える前に、スイッチ１１０及び１２０が両方ともオフとなる期間を備えている。
【０００６】
ライン１１０’及び１２０’の各々は、それぞれスイッチ１１０及び１２０についての不感時間期間を含む典型的なスイッチング・パルス（「パルス１１０’」及び「パルス１２０’」）を表す。図２に示されるように、時刻ｔ１（すなわち、キャリア信号２４５が、位相ａ変調関数２４０より上である状態から位相ａ変調関数２４０より下である状態へ変化するとき）において、パルス１２０’の立下がりエッジにより表されるように、スイッチ１２０はオフに切り替えられる（これは理想的なパルス２２０においても同様に表されている）。また時刻ｔ１において、スイッチ１１０は（理想的なパルス２１０において示されるように）理想的にはオンされるべきである。しかし、スイッチ１１０及び１２０の両方が同時にオンになるという潜在的な不都合を補償すべく、スイッチ１１０のオンへの切り替えは所定の時間だけ遅らされる。この遅延は、時刻ｔ１の後のある時刻に生じてボックス２６０により表される不感時間期間（「不感時間期間２６０」）をもたらすパルス１１０’の立ち上がりエッジにより表される。さらに、不感時間期間２６０は、理想的なパルス２１０により表される理想的な期間より短い期間、スイッチ１１０をオンにする。このようにスイッチ１１０がより短い時間期間だけオンされる結果、インバータ１００は、不感時間期間２６０が挿入されなければインバータ１００が出力したであろう出力電圧の量から逸脱した量の電圧を出力する。
【０００７】
同様に、時刻ｔ２（すなわち、キャリア信号２４５が、位相ａ変調関数２４０より下である状態から位相ａ変調関数２４０より上である状態へ変化するとき）において、パルス１１０’の立下がりエッジにより表されるように、スイッチ１１０はオフに切り替えられる（これは理想的なパルス２１０においても同様に表されている）。また時刻ｔ２において、スイッチ１２０は（理想的なパルス２２０において示されるように）理想的にはオンに切り替えられるべきである；しかし、スイッチ１１０及び１２０の両方が同時にオンになっているという潜在的な不都合を補償すべく、スイッチ１２０のオンへの切り替えは所定の時間だけ遅らされる。この遅延は、時刻ｔ２の後のある時刻に生じてボックス２６５により表される不感時間期間（「不感時間期間２６５」）をもたらすパルス１２０’の立ち上がりエッジにより表される。さらに、不感時間期間２６５は、理想的なパルス２２０により表される理想的な期間より短い期間、スイッチ１２０をオンにする。このようにスイッチ１２０がより短い時間期間だけオンされる結果、インバータ１００は、不感時間期間２６５が挿入されなければインバータ１００が出力したであろう出力電圧の量から逸脱した量の電圧を出力する。
【０００８】
特に、ノード１３０における電流は、スイッチ１１０及び１２０が同時にオフである場合にインバータ１００により出力される電圧を決定する。具体的には、ノード１３０における電流が負である場合、インバータ１００は正の電圧を出力する。さらに、ノード１３０における電流が正である場合、インバータ１００の出力は、接地ラインに対してゼロとなる。
【０００９】
図３は、反転されたキャリア信号について、同時にオン状態であることにより引き起こされるインバータ１００のシュートスルー故障を防止するために不感時間期間を挿入する既知の方法を表すタイミング図３００である。図３において、ライン３１０及び３２０の各々は、それぞれスイッチ１１０及び１２０について理想的なスイッチング・パルス（「理想的なパルス３１０」及び「理想的なパルス３２０」）を表す。上述の説明と同様に、スイッチ１１０及び１２０は同時にオンとなるべきではなく、そのような事態が生じるのを防止するために、スイッチ１１０又は１２０のいずれか一方をオンに切り替える前に、スイッチ１１０及び１２０が両方ともオフとなる期間が挿入される。
【００１０】
図３に示されるように、時刻ｔ１（すなわち、反転されたキャリア信号３４５（「キャリア信号３４５」）が、位相ａ変調関数２４０より下である状態から位相ａ変調関数２４０より上である状態へ変化するとき）において、パルス１１０’の立下がりエッジ（これは理想的なパルス３１０においても同様に表されている）により表されるように、スイッチ１１０はオフに切り替えられる。時刻ｔ１において、スイッチ１２０は（理想的なパルス３２０において示されるように）理想的にはオンに切り替えられるべきである；しかし、スイッチ１１０及び１２０の両方が同時にオンとなるという潜在的な不都合を補償すべく、スイッチ１２０をオンに切り替える動作は所定の時間だけ遅らされる。この遅延は、時刻ｔ１の後のある時刻に生じてボックス３６５により表される不感時間期間（「不感時間３６５」）をもたらすパルス１２０’の立ち上がりエッジにより表される。さらに、不感時間３６５は、理想的なパルス３２０により表される理想的な期間より短い期間、スイッチ１２０をオンにする。このようにより短い時間期間だけオンされる結果、インバータ１００は、不感時間期間３６５が挿入されなければインバータ１００が出力したであろう出力電圧の量から逸脱した量の電圧を出力する。
【００１１】
同様に、時刻ｔ２（すなわち、キャリア信号３４５が、位相ａ変調関数２４０より上である状態から位相ａ変調関数２４０より下である状態へ変化するとき）において、パルス１２０’の立下がりエッジ（これは理想的なパルス３２０においても同様に表されている）により表されるように、スイッチ１２０はオフに切り替えられる。時刻ｔ２において、スイッチ１１０は（理想的なパルス３１０において示されるように）理想的にはオンに切り替えられるべきである；しかし、スイッチ１１０及び１２０の両方が同時にオンとなるという潜在的な不都合を補償すべく、スイッチ１１０のオンへの切り替えは所定の時間だけ遅らされる。この遅延は、時刻ｔ２の後のある時刻に生じてボックス３６０により表される不感時間期間（「不感時間３６０」）をもたらすパルス１１０’の立ち上がりエッジにより表される。さらに、不感時間３６０は、理想的なパルス３１０により表される理想的な期間より短い期間、スイッチ１１０をオンにする。このようにより短い時間期間の結果、インバータ１００は、不感時間期間３６０が挿入されなければインバータ１００が出力したであろう出力電圧の量から逸脱した量の電圧を出力する。
【００１２】
図２に関して説明された反転されていない信号と同様に、ノード１３０における電流は、スイッチ１１０及び１２０が同時にオフである場合にインバータ１００により出力される電圧を決定する。具体的には、ノード１３０における電流が負である場合、インバータ１００は正の電圧を出力する。さらに、ノード１３０における電流が正である場合、インバータ１００の出力電圧は、接地ラインに対してゼロとなる。
【００１３】
図４は、シュートスルー故障を防止するために方法２００が利用される場合における、反転されていないキャリア信号２４５についてのインバータ１００の電圧出力を表すタイミング図４００である。図示されるように、理想的な領域４１０は、理想的なインバータ（すなわち、シュートスルー故障を防止するために不感時間期間を必要としないインバータ）について、（ボルト・秒で）電圧出力を表しており、当該理想的なインバータは、キャリア信号２４５が位相ａ変調関数２４０の下へ通過する際に電圧を出力し始め、キャリア信号２４５が位相ａ変調関数２４０の上へ通過する際に電圧の出力を停止する。
【００１４】
図４においてインバータ１００（すなわち、理想的でないインバータ）について示されるように、領域１１０ＮＰは、ノード１３０において正電流が流れる場合にインバータ１００におけるシュートスルー故障を防止するために不感時間期間２６０及び２６５が挿入される際の、インバータ１００の電圧出力の量を表す。同様に、領域１１０ＮＮは、ノード１３０において負電流が流れる場合にインバータ１００におけるシュートスルー故障を防止するために不感時間期間２６０及び２６５が挿入される際の、インバータ１００の別の電圧出力の領域を表す。領域１１０ＮＰを理想的な領域４１０と比較し、領域１１０ＮＮを理想的な領域４１０と比較すると、タイミング図２００により表される不感時間挿入方法をインバータ１００が実施する場合、インバータ１００が出力するボルト・秒の量が理想的な量と異なることは明らかである。
【００１５】
図５は、シュートスルー故障を防止するために方法３００が利用される場合の、反転されたキャリア信号３４５に対するインバータ１００の電圧出力を示すタイミング図５００である。図示されるように、理想的な領域５１０Ａ及び５１０Ｂは理想的なインバータについての（ボルト・秒の）電圧出力を表しており、理想的なインバータは、キャリア信号３４５が位相ａ変調関数２４０の下へと通過する際に電圧を出力し始め、キャリア信号３４５が位相ａ変調関数２４０の上へと通過する際に電圧の出力を停止する。
【００１６】
図５に示されるように、領域１１０ＩＰＡ及び１１０ＩＰＢは、ノード１３０における正電流に対してシュートスルー故障を防止するために不感時間期間３６０及び３６５が挿入される場合におけるインバータ１００の電圧出力の量を表す。同様に、領域１１０ＩＮＡ及び１１０ＩＮＢは、ノード１３０における負電流に対してシュートスルー故障を防止するために不感時間期間３６０及び３６５が挿入される場合におけるインバータ１００の電圧出力の量を表す。領域１１０ＩＰＡ及び１１０ＩＰＢの合計を理想的な領域５１０Ａ及び５１０Ｂの合計と比較し、領域１１０ＩＮＡ及び１１０ＩＮＢの合計を理想的な領域５１０Ａ及び５１０Ｂの合計と比較すると、インバータ１００がタイミング図３００で表される不感時間挿入方法を実施する場合には、インバータ１００が出力するボルト・秒の量が理想的な量と異なることは明らかである。
【００１７】
特に、インバータ１００の幾つかの応用については、シュートスルー故障を防止するために望ましくは不感時間期間を含むキャリア・パルス・シーケンスを少なくとも時折反転させることが有利である。しかし、反転されていないキャリア信号と反転されているキャリア信号との間で切り替えを行うと、パルス・シーケンスのタイプの間で移行を行うために、タイミング図２００及び３００により表されるような既に１サイクル（周期）あたり１つの不感時間期間を有する方法に加えて、１サイクルごとにさらなる不感時間期間が必要となりうるので、別の問題が生じることがありうる。具体的には、キャリア・パルス・シーケンスが反転されていない信号から反転された信号へと変化するか、又は反転された信号から反転されていない信号へと変化する場合、シュートスルー故障を防止するために当該サイクルにさらなる不感時間期間を挿入すべきである。
【００１８】
図６を参照すると、タイミング図６００は、キャリア信号がキャリア信号２４５とキャリア信号３４５との間で切り替わる場合にインバータ１００におけるショートスルー故障を防止するために不感時間期間を挿入する従来の方法を示している。図６において、ライン６１０ｐは、スイッチ１１０についての不感時間期間を含む典型的なスイッチング・パルスを表している。図２に関して上述したように、スイッチ１１０は、反転されていないキャリア信号２４５に対し、１サイクルあたり１つの不感時間期間２６０を含む。したがって、サイクル１及び３の各々は１つの不感時間期間２６０を含む（この結果、インバータ１００は逸脱した量のボルト・秒を出力する（図４の理想的な領域４１０と比較した領域１１０ＮＰを参照））。さらに、図３に関して上述したように、スイッチ１１０は、反転されたキャリア信号３４５に対し、１サイクルあたり１つの不感時間期間３６０を含む。したがって、サイクル２は１つの不感時間期間３６０を含む（この結果、インバータ１００は逸脱した量のボルト・秒を出力する（図５の理想的な領域５１０Ｂと比較した領域１１０ＩＰＢを参照））。
【００１９】
しかしながら、図示されるように、キャリア信号がキャリア信号２４５からキャリア信号３４５に切り替わる（すなわち、サイクル１からサイクル２へ移行する）場合、キャリア信号が反転されていない信号から反転された信号へ変化する際に、キャリア信号２４５が位相ａ変調関数２４０の上にいる状態から位相ａ変調関数２４０の下にいる状態へとさらに移行するので、シュートスルー故障を防止するため、更なる付加的な不感時間期間６６０がサイクル２において必要となる。不感時間期間６６０により、図４中の領域１１０ＮＰにより示される逸脱した量に加えて、インバータ１００はサイクル２においてさらに逸脱した電圧を出力することになる。
【００２０】
同様に、ライン６１０Ｎは、スイッチ１２０のオン／オフ切り替え動作を表している。図２に関して上述したように、スイッチ１２０は、反転されていないキャリア信号２４５に対し、１サイクルあたり１つの不感時間期間２６５を含む。したがって、サイクル１及び３の各々は１つの不感時間期間２６５を含む（この結果、インバータ１００は逸脱した量のボルト・秒を出力する（図４の理想的な領域４１０と比較した領域１１０ＮＮを参照））。さらに、図３に関して上述したように、スイッチ１２０は、反転されたキャリア信号３４５に対し、１サイクルあたり１つの不感時間期間３６５を含む。この結果、インバータ１００は逸脱した量のボルト・秒を出力する（図５の理想的な領域５１０Ａと比較した領域１１０ＩＮＡを参照））。
【００２１】
しかしながら、図示されるように、キャリア信号がキャリア信号３４５からキャリア信号２４５に切り替わる（すなわち、サイクル２からサイクル３へ移行する）場合、キャリア信号が反転された信号から反転されていない信号２４５へ変化する際に、キャリア信号３４５が位相ａ変調関数２４０の下にいる状態から位相ａ変調関数２４０の上にいる状態へとさらに移行するので、シュートスルー故障を防止するため、更なる付加的な不感時間期間６６５がサイクル３において必要となる。不感時間期間６６５により、図４中の領域１１０ＮＮにより示される逸脱した量に加えて、インバータ１００はサイクル３においてさらに逸脱した電圧を出力することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
したがって、インバータ１００におけるシュートスルー故障を防止すべく不感時間期間を利用すると、インバータ１００によるボルト・秒出力の量が理想的な量から外れたものとなる。さらに、キャリア信号が反転されているか否か、あるいはノード１３０における電流の極性にかかわらず、不感時間期間の挿入が生じる。さらに、キャリア信号が、反転されていないキャリア信号から反転されたキャリア信号へと、又は反転されたキャリア信号から反転されていないキャリア信号へと移行すると、シュートスルー故障を防止するために更なる不感時間期間が必要となり、結果としてインバータ１００の電圧出力がさらに逸脱したものとなる。したがって、インバータ１００が所望の量の出力電圧を出力するために、キャリア信号が反転されていない信号と反転された信号との間で遷移する状況についてだけでなく、反転されていないキャリア信号と反転された信号の両方について、不感時間期間の挿入の結果として生ずる電圧のずれを明らかにして補正する補償方法を提供することが望ましい。さらに、本発明の他の望ましい特徴及び特性は、添付の図面及びここに述べた背景技術とともに、本発明についての以下に続く詳細な説明及び添付の特許請求の範囲の記載を考慮することにより明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の実施形態は、第１のスイッチと、第２のスイッチと、当該第１及び第２のスイッチの間に配置されて電流極性を含むノードとを含むインバータにおける不感時間を補償する方法を提供する。１つの実施形態において、本発明の方法は、第１及び第２のスイッチをオン作動する前に不感時間期間を挿入するステップと、インバータについてボルト・秒での出力量を予め決定するステップと、パルス幅を有する、インバータに対する入力信号を決定するステップとを含む。上記出力は上記パルス幅に基づき、パルス幅は第１のパルス・シーケンスを有する第１のキャリア信号、第２のパルス・シーケンスを有する第２のキャリア信号及びノードにおける電流の極性に基づく。第１のパルス・シーケンス及び第２のパルス・シーケンスは、反転されていないパルス・シーケンスと反転されたパルス・シーケンスのうちいずれかである。上記極性は正及び負のうちいずれかである。本発明の方法は、さらに、電流極性が正である場合に第１の量のパルス幅を入力信号に加えるステップと、電流極性が負である場合に第２の量のパルス幅を入力信号から差し引くステップと、更なる量のパルス幅を入力信号に加えるか又は入力信号から差し引くことが必要か否かを決定するステップとを含む。加えて、本発明の実施形態は、プロセッサにより実行された際にインバータにおける不感時間を補償する方法を当該プロセッサに実行させる、実行可能なコンピュータ・プログラム命令を格納するコンピュータ読み取り可能な媒体を含む。
【００２４】
本発明は添付の図面とともに以下において説明される。類似の数字は類似の要素を意味している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明についての以下の詳細な説明は本質的に例示に過ぎず、本発明又は本発明の応用及び使用を限定することを意図していない。さらに、前述の本発明の背景又は以下に述べる本発明の詳細な説明において提示される如何なる理論によっても拘束する意図はない。
【００２６】
図７は、シュートスルー故障を防止するために不感時間期間が利用される場合にインバータ（例えば、インバータ１００）における出力電圧の逸脱を補償するための方法７００の一実施形態を示す流れ図である。一つの実施形態によれば、方法７００は、現在のキャリア信号がインバータ１００に到達する際にノード１３０における電流が正であるか負であるかを決定することにより開始する（ステップ７１０）。
【００２７】
ノード１３０における電流が正である場合、一実施形態において、方法７００は、ボルト・秒をインバータ１００の入力信号に付加するステップを含む（ステップ７２０）。ノード１３０からの電流が負である場合、一実施形態において、方法７００は、ボルト・秒をインバータ１００の入力信号から差し引くステップを含む（ステップ７３０）。
【００２８】
別の実施形態において、方法７００は、以前のキャリア信号の立ち下がりエッジが高いか（すなわち、反転されていないキャリア信号であるか）低いか（すなわち、反転されたキャリア信号であるか）を決定するステップを含む（ステップ７４０）。さらに、方法７００は、現在のキャリア信号の立ち上がりエッジが高いか低いかを決定するステップ（ステップ７５０）と、２つのキャリア信号を比較して、これらキャリア信号が同一の種類のキャリア信号であるか、それとも異なる種類のキャリア信号であるか（すなわち、一致するか否か）を決定するステップ（ステップ７６０）を含む。換言すれば、方法７００は、以前のキャリア信号と現在のキャリア信号とが両方とも反転されていないキャリア信号であるのか否か、もしくは両方とも反転されたキャリア信号であるのか否かを決定する。
【００２９】
以前のキャリア信号の立ち下がりエッジ及び現在のキャリア信号の立ち上がりエッジが異なるエッジタイプである場合（すなわち、現在のキャリア信号が反転されていないキャリア信号であって以前のキャリア信号が反転されたキャリア信号であるか、又は現在のキャリア信号が反転されたキャリア信号であって以前のキャリア信号が反転されていないキャリア信号である場合）、方法７００は、以前のキャリア信号の立ち下がりエッジが高いエッジであり、現在のキャリア信号の立ち上がりエッジが低いエッジであり、且つノード１３０における電流が正である場合には、インバータ１００の入力に対してボルト・秒を付加するステップを含み（ステップ７７０）、又は、以前のキャリア信号の立ち下がりエッジが低いエッジであり、現在のキャリア信号の立ち上がりエッジが高いエッジであり、且つノード１３０の電流が負である場合には、インバータ１００の入力からボルト・秒を差し引くステップを含む（ステップ７８０）。換言すれば、方法７００は、以前のキャリア信号が反転されていないキャリア信号であり、現在のキャリア信号が反転されたキャリア信号であり、且つノード１３０における電流が正である場合には、インバータ１００の入力信号にボルト・秒を付加するステップ（すなわち、ステップ７７０）、また、以前のキャリア信号が反転されたキャリア信号であり、次のキャリア信号が反転されていないキャリア信号であり、且つノード１３０における電流が負である場合には、インバータ１００への入力信号からボルト・秒を差し引くステップ（すなわち、ステップ７８０）を含む。実質的に、方法７００は、電流極性に基づいてインバータ１００に対して管理されたボルト・秒出力を調整し、結果として、インバータ１００は、不感時間が挿入された後、所望の量のボルト・秒を生成する。
【００３０】
一実施形態において、ステップ７７０及び７８０を実行した後、方法７００は、現在のキャリア信号の後の次のキャリア信号についてステップ７１０に戻るステップを含む（ステップ７９０）。さらに、ステップ７６０において以前のキャリア信号及び現在のキャリア信号が両方とも同じ種類のキャリア信号である場合（すなわち、両方とも反転されていないキャリア信号であるか又は両方とも反転されたキャリア信号である場合）、方法７００は、現在のキャリア信号の後の次のキャリア信号についてステップ７１０に戻るステップを含む（ステップ７９５）。
【００３１】
特に、方法７００は、図２、３及び／又は６に関して前述した不感時間方法と類似した不感時間方法をインバータ１００において実行するステップを含む。さらに、（ボルト・秒の）所望の電圧出力が、スイッチ１１０及び／又は１２０がオンである時間量をボルトに乗じることによって予め決定される。
【００３２】
図８は、キャリア信号が反転されていないキャリア信号（例えば、キャリア信号２４５）である場合における、インバータ１００への入力信号１１０ＢＰＮに対する方法７００の一実施形態を示すタイミング図８００である。図示されるように、方法８００は、キャリア信号がキャリア信号２４５でありノード１３０における電流が正である場合に入力信号１１０ＢＰＮに対して（付加された入力部分８１０Ａ及び８１０Ｂにより表される）ボルト・秒を付加するステップを含む。さらに、方法８００は、キャリア信号がキャリア信号２４５でありノード１３０における電流が負である場合に入力信号１１０ＢＮＮに対して（差し引かれた入力部分８１０Ｃ及び８１０Ｄにより表される）ボルト・秒を差し引くステップを含む。
【００３３】
特に、図８は、付加される入力部分８１０Ａ及び８１０Ｂを、入力信号１１０ＢＰＮの両側において対称に付加されるものとして図示しているが、様々な実施形態においては、付加される入力部分８１０Ａ及び８１０Ｂが入力信号１１０ＢＰＮの同じ側にそれぞれ付加されてもよい。同様に、図８においては、差し引かれる入力部分８１０Ｃ及び８１０Ｄを、入力信号１１０ＢＮＮの両側から対称に差し引かれるものとして図示しているが、様々な実施形態においては、差し引かれる入力部分８１０Ｃ及び８１０Ｄが入力信号１１０ＢＮＮの同じ側からそれぞれ差し引かれてもよい。
【００３４】
図９は、キャリア信号が反転されたキャリア信号（例えば、キャリア信号３４５）である場合における、インバータ１００への入力信号１１０ＢＩＰに対する方法７００の別の実施形態を示すタイミング図９００である。図示されるように、方法９００は、キャリア信号がキャリア信号３４５でありノード１３０における電流が正である場合に入力信号１１０ＢＩＰに対して（付加された入力部分８１０Ａ及び８１０Ｂにより表される）ボルト・秒を付加するステップを含む。さらに、方法９００は、キャリア信号がキャリア信号３４５でありノード１３０における電流が負である場合に入力信号１１０ＢＩＮに対して（差し引かれた入力部分８１０Ｃ及び８１０Ｄにより表される）ボルト・秒を差し引くステップを含む。
【００３５】
特に、図９は、付加される入力部分８１０Ａ及び８１０Ｂを、入力信号１１０ＢＩＮの両側において対称に付加されるものとして図示しているが、様々な実施形態においては、付加される入力部分８１０Ａ及び８１０Ｂが入力信号１１０ＢＩＮの同じ側にそれぞれ付加されてもよい。同様に、図９においては、差し引かれる入力部分８１０Ｃ及び８１０Ｄを、入力信号１１０ＢＮＮの両側から対称に差し引かれるものとして図示しているが、様々な実施形態においては、差し引かれる入力部分８１０Ｃ及び８１０Ｄが入力信号１１０ＢＩＮの同じ側からそれぞれ差し引かれてもよい。
【００３６】
図１０は、キャリア信号が反転されていないキャリア信号（例えば、キャリア信号２４５）と反転されたキャリア信号（例えば、キャリア信号３４５）との間で遷移する場合にインバータ１００への入力信号１１０ＡＰ（ノード１３０における正の電流）及び入力信号１１０ＡＮ（ノード１３０における負の電流）についての方法７００の一実施形態を示すタイミング図１０００である。図示されるように、方法１０００は、キャリア信号がキャリア信号２４５である場合に入力信号１１０ＡＰに対して（付加された入力部分８１０Ａ及び８１０Ｂにより表される）ボルト・秒を付加するステップを含む。さらに、方法１０００は、キャリア信号がキャリア信号２４５である場合に入力信号１１０ＡＮに対して（差し引かれた入力部分８１０Ｃ及び８１０Ｄにより表される）ボルト・秒を差し引くステップを含む。
【００３７】
さらに、入力信号１１０ＡＰは、キャリア信号がキャリア信号２４５からキャリア信号３４５へ遷移する場合に、付加された入力部分８１０Ａ及び８１０Ｂに加えて、入力信号１１０ＡＮに対して（付加された入力部分８１０ＡＡ及び８１０ＢＡにより表される）更なるボルト・秒が付加されることを示している（例えば、サイクル２を参照）。さらに、入力信号１１０ＡＮは、キャリア信号がキャリア信号３４５からキャリア信号２４５へ遷移する場合に、差し引かれた入力部分８１０Ｃ及び８１０Ｄに加えて、入力信号１１０ＡＮから（差し引かれた入力部分８１０ＣＡ及び８１０ＤＡにより表される）更なるボルト・秒が差し引かれることを示している（例えば、サイクル３を参照）。
【００３８】
特に、図１０は、付加される入力部分８１０Ａ、８１０ＢＡ、８１０ＡＡ及び８１０ＢＡを、入力信号１１０ＡＰの両側において対称に付加されるものとして図示しているが、様々な実施形態においては、付加される入力部分８１０Ａ、８１０ＢＡ、８１０ＡＡ及び８１０ＢＡが入力信号１１０ＡＰの同じ側にそれぞれ付加されてもよいし、信号１１０ＡＰの両側に非対称に付加されてもよい。同様に、図１０においては、差し引かれる入力部分８１０Ｃ、８１０Ｃ、８１０ＣＡ及び８１０ＤＡを、入力信号１１０ＢＮＮの両側に対称に付加されるものとして図示しているが、様々な実施形態においては、差し引かれる入力部分８１０Ｃ、８１０Ｄ、８１０ＣＡ及び８１０ＤＡが入力信号１１０ＡＮの同じ側からそれぞれ差し引かれてもよいし、信号１１０ＡＮの両側から非対称に差し引かれてもよい。
【００３９】
図１１は、方法７００を実施する際のインバータ１００の電圧出力を表すタイミング図１１００である。タイミング図１１００は理想的なインバータの理想的な電圧出力１１０５の表示を含む。さらに、タイミング図１１００は、方法７００を実施する場合のインバータ１００につき、ノード１３０において正電流が存在する場合の電圧出力１１１５の表示と、ノード１３０において負電流が存在する場合の電圧出力１１２５の表示とを含む。
【００４０】
図示されるように、サイクル１−３において電圧出力１１１５及び１１２５は理想的な電圧出力１１０５と同時には発生しないが、サイクル１−３の各々について、電圧出力１１１５及び１１２５の平均の電圧出力は、理想的な電圧出力１１０５と実質的に同量の出力となる。したがって、方法７００は、シュートスルー故障を防止するために不感時間期間を利用するインバータ（例えば、インバータ１００）が、理想的なインバータと実質的に同量の平均電圧を出力することのできる不感時間補償方法を提供する。
【００４１】
上述の方法についての様々な実施形態は、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶される実行可能な命令として格納してもよく、当該命令は、インバータ１００に接続されたプロセッサにより実行されると、当該プロセッサにそのような方法を実行させる。コンピュータ読み取り可能な媒体の例は、キャッシュ・メモリ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、揮発性ランダム・アクセス・メモリ、不揮発性メモリ、ディスク、フラッシュ・メモリ・デバイス及び同様の取り出し可能なデバイスなどの取り出し可能な媒体を含むが、これらに限定されるものではない。
【００４２】
上記の詳細な説明において、少なくとも１つの例としての実施の形態が提示されたが、多数の変形が存在することが理解されるべきである。１つ又は複数の例としての実施の形態は例示に過ぎず、本発明の範囲、適用可能性または構成を多少なりとも制限する意図はない。むしろ、上記の詳細な説明は、当業者に、１つ又は複数の例としての実施の形態を実現するための便利な道案内を提供するものである。特許請求の範囲及びその法的な均等物によって規定される本発明の範囲を逸脱することなく、例示の実施形態において説明された構成要素の機能及び配置における様々な変更がなされ得ることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】位相レグ構成を有する従来技術のインバータの図である。
【図２】反転されていないキャリア信号を有する図１のインバータに対する従来技術の不感時間挿入方法の説明を示すタイミング図である。
【図３】反転されたキャリア信号を有する図１のインバータに対する従来技術の不感時間挿入方法の説明を示すタイミング図である。
【図４】図２の不感時間挿入方法についての電圧出力を説明するタイミング図である。
【図５】図３の不感時間挿入方法についての電圧出力を説明するタイミング図である。
【図６】キャリア信号が反転されていないキャリア信号と反転されたキャリア信号との間で遷移し、結果としてインバータの出力電圧が所望の出力電圧から外れる場合の、図１のインバータに対する従来技術の不感時間挿入方法を説明するタイミング図である。
【図７】シュートスルー故障を防止するために不感時間期間が利用される場合における、図１のインバータの出力電圧の逸脱を補償する方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図８】キャリア信号が反転されていない信号である場合に不感時間期間を利用して図１のインバータにおいてシュートスルー故障を防止する場合における、電圧出力の逸脱を補償する方法の一実施形態を示すタイミング図である。
【図９】キャリア信号が反転された信号である場合に不感時間期間を利用して図１のインバータにおいてシュートスルー故障を防止する場合における、出力電圧の逸脱を補償する方法の一実施形態を示すタイミング図である。
【図１０】キャリア信号が反転されていないキャリア信号と反転されたキャリア信号との間で遷移する場合に不感時間期間を利用して図１のインバータにおいてシュートスルー故障を防止する場合における、出力電圧の逸脱を補償する方法の一実施形態を示すタイミング図である。
【図１１】図７−１０により表される方法を実施する図１のインバータについての電圧出力のタイミング図である。
【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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【外国語明細書】
2008182882000001.pdf