(57)【要約】この方法は、スイッチ制御信号に応答して負荷を電力源端子にそれぞれ接続する２つのスイッチを動作させるためのものである。この方法は、（ａ）負荷を通る電流の方向を示す信号を検出してスイッチの一方をアクティブスイッチとして識別し、（ｂ）スイッチ制御信号がアクティブスイッチを開放させるものである場合、（ｉ）ゲート開放信号をアクティブスイッチに送信し、(ii)予め定められた時間期間をトリガーし、（ｃ）スイッチ制御信号がアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、(iii)ゲート開放信号を他方のスイッチに送信し、(iv)予め定められた時間期間をトリガーし、（ｖ）他方のスイッチに関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号をアクティブスイッチに送信するステップを含んでいる。本発明はまた装置に関する。【選択図】図１
2004525597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチ制御信号に応答して負荷を電力源端子にそれぞれ接続する２つのスイッチを動作させる方法において、
（ａ）負荷を通る電流の方向を示す信号を検出してスイッチの一方をアクティブスイッチとして識別し、
（ｂ）スイッチ制御信号がアクティブスイッチを開放させるものである場合、（ｉ）ゲート閉鎖信号が前にアクティブスイッチに送信されていた場合、ゲート開放信号をアクティブスイッチに送信し、(ii)ステップ（ｉ）の送信が行われている場合、実際にアクティブスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーし、
（ｃ）スイッチ制御信号がアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、(iii)ゲート閉鎖信号が他方のスイッチに前に送信されていた場合、ゲート開放信号を他方のスイッチに送信し、(iv)ステップ(iii)の送信が行われている場合、実際に他方のスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーし、（ｖ）他方のスイッチに関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号をアクティブスイッチに送信するステップを含んでいる動作方法。
【請求項２】
ステップ（ａ）において、信号は、負荷を通る実際の電流の方向を示す請求項１記載の方法。
【請求項３】
（Ｉ）第１の周波数でスイッチ制御信号をサンプリングし、ステップ（ａ）、（ｂ）および（ｃ）によって一連のサイクルを行い、その一連のサイクルはサンプリングされたスイッチ制御信号に基づいており、
(II)第１の周波数より低い第２の周波数で電流命令信号と、負荷を通って流れている電流の実際の方向および振幅を表す信号とをサンプリングし、これらのサンプリングされた２つの信号を比較することにより電流エラー信号を生成し、電流エラー信号からサイクル信号を計算し、そのサイクル信号をＰＷＭ発生装置に供給することによって新しいスイッチ制御信号を生成し、ステップ（Ｉ）に戻って、新しいスイッチ制御信号に基づいた新しい一連のサイクルをスタートさせるステップをさらに含んでいる請求項２記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ａ）において、電流の方向に応答した信号が、＋ｉｍｏおよび−ｉｍｏにより決定された限界内のｎｉｌ値に近いとき、ステップ（ｂ）および（ｃ）の代りに、
（ｄ）スイッチ制御信号がアクティブスイッチを開放させるものである場合、(vi)ゲート閉鎖信号が前にアクティブスイッチに送信されていた場合には、ゲート開放信号をアクティブスイッチに送信し、(vii)ステップ(vi)の送信が行われている場合には、実際にアクティブスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーし、(viii)アクティブスイッチに関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号を他方のスイッチに送信し、
（ｅ）スイッチ制御信号がアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、(ix)ゲート閉鎖信号が他方のスイッチに前に送信されていた場合には、ゲート開放信号を他方のスイッチに送信し、（ｘ）ステップ(ix)の送信が行われている場合には、実際に他方のスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーし、(xi)他方のスイッチに関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号をアクティブスイッチに送信するステップが行われる請求項１記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ａ）において、電流の方向に応答した信号が、＋ｉｍｏおよび−ｉｍｏにより決定された限界内のｎｉｌ値に近いとき、ステップ（ｂ）および（ｃ）の代りに、
(xii)ゲート閉鎖信号がアクティブスイッチに前に送信されていた場合には、ゲート開放信号をアクティブスイッチに送信し、
(xiii)ステップ(xii)の送信が行われている場合には、実際にアクティブスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーし、
(xiv)ゲート閉鎖信号が他方のスイッチに前に送信されていた場合には、ゲート開放信号を他方のスイッチに送信し、
(xv)ステップ(xiv)の送信が行われている場合には、実際に他方のスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーするステップが行われる請求項１記載の方法。
【請求項６】
スイッチ制御信号に応答して負荷を電力源端子にそれぞれ接続する２つのスイッチを動作させる装置において、
負荷を通る電流の方向を示す信号を検出する検出手段と、
検出手段によって検出された電流の方向を考慮してスイッチの一方をアクティブスイッチとして識別する識別手段と、
スイッチ制御信号がアクティブスイッチを開放させるものである場合、およびゲート閉鎖信号がアクティブスイッチに前に送信されていた場合、ゲート開放信号をアクティブスイッチに送信する第１の送信手段と、
ゲート開放信号が第１の送信手段によってアクティブスイッチに送信されている場合、実際にアクティブスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする第１のトリガー手段と、
スイッチ制御信号がアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、およびゲート閉鎖信号が他方のスイッチに前に送信されていた場合、ゲート開放信号を他方のスイッチに送信する第２の送信手段と、
ゲート開放信号が第２の送信手段によって他方のスイッチに送信されている場合、実際に他方のスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする第２のトリガー手段と、
スイッチ制御信号がアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、他方のスイッチに関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号をアクティブスイッチに送信する第３の送信手段とを具備している２つのスイッチを動作させる装置。
【請求項７】
検出手段によって検出された信号は、負荷を通る実際の電流方向を示す請求項６記載の装置。
【請求項８】
第１の周波数でスイッチ制御信号をサンプリングする第１のサンプリング手段と、
第１のサンプリング手段によりサンプリングされたスイッチ制御信号に基づいている一連のサイクルを検出手段、識別手段、第１、第２および第３の送信手段、第１および第２のトリガー手段によって実行する手段と、
第１の周波数より低い第２の周波数で電流命令信号と、負荷を通って流れている電流の実際の方向および振幅を表す信号とをサンプリングする第２のサンプリング手段と、
電流エラー信号を得るためにこれらのサンプリングされた２つの信号を比較する比較装置と、
その電流エラー信号からサイクル信号を計算する計算装置と、
そのサイクル信号から新しいスイッチ制御信号を生成するＰＷＭ発生装置と、
第１のサンプリング手段および新しいスイッチ制御信号に基づいている一連のサイクルを行う手段をトリガーする第３のトリガー手段とをさらに備えている請求項７記載の装置。
【請求項９】
検出手段は負荷に直列接続された電流センサであり、
識別手段、第１、第２および第３の送信手段ならびに第１および第２のトリガー手段はソフトウェアを備えたスイッチ制御装置によって構成されている請求項７記載の装置。
【請求項１０】
検出手段は負荷に直列接続された電流センサであり、
識別手段、第１、第２および第３の送信手段、第１、第２および第３のトリガー手段、第１のサンプリング手段および実行する手段は、ソフトウェアを備えたスイッチ制御装置によって構成されており、
第２のサンプリング手段、比較装置および計算装置はソフトウェアを備えた制御装置によって構成されている請求項８記載の装置。
【請求項１１】
検出手段は、この検出手段によって検出された信号がｎｉｌであるか、あるいは予め定められた限界内でｎｉｌに近い限り、第１、第２および第３の送信手段ならびに第１および第２のトリガー手段をディスエーブルし、検出手段によって検出された信号がｎｉｌであるか、あるいは予め定められた限界内でｎｉｌに近い限り、装置の一部である追従手段をエネーブルするディスエーブル／エネーブル手段と、
スイッチ制御信号がアクティブスイッチを開放させるものである場合、およびゲート閉鎖信号が前にアクティブスイッチに送信されていた場合に、ゲート開放信号をアクティブスイッチに送信する第４の送信手段と、
第４の送信手段によってゲート開放信号がアクティブスイッチに送信された場合、実際にアクティブスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする第３のトリガー手段と、
スイッチ制御信号がアクティブスイッチを開放させるものである場合、アクティブスイッチに関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号を他方のスイッチに送信する第５の送信手段と、
スイッチ制御信号がアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、およびゲート閉鎖信号が前に他方のスイッチに送信されていた場合、ゲート開放信号を他方のスイッチに送信する第６の送信手段と、
第６の送信手段によってゲート開放信号が他方のスイッチに送信された場合、実際に他方のスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする第４のトリガー手段と、
スイッチ制御信号がアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、他方のスイッチに関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号をアクティブスイッチに送信する第７の送信手段とを備えている請求項６記載の装置。
【請求項１２】
検出手段は、この検出手段によって検出された信号がｎｉｌであるか、あるいは予め定められた限界内でｎｉｌに近い限り、第１、第２および第３の送信手段ならびに第１および第２のトリガー手段をディスエーブルし、検出手段によって検出された信号がｎｉｌであるか、あるいは予め定められた限界内でｎｉｌに近い限り、装置の一部である追従手段をエネーブルするディスエーブル／エネーブル手段と、
ゲート閉鎖信号が前にアクティブスイッチに送信されていた場合、ゲート開放信号をアクティブスイッチに送信する第４の送信手段と、
第４の送信手段によってゲート開放信号がアクティブスイッチに送信された場合、実際にアクティブスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする第３のトリガー手段と、
ゲート閉鎖信号が前に他方のスイッチに送信されていた場合、ゲート閉鎖信号を他方のスイッチに送信する第５の送信手段と、
第５の送信手段によってゲート開放信号が他方のスイッチに送信された場合、実際に他方のスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする第４のトリガー手段とを備えている請求項６記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ制御信号に応答して負荷を電力源端子にそれぞれ接続する２つのスイッチを動作させる装置および方法に関する。とくに、本発明はＰＷＭインバータに適応されることができる。
【背景技術】
【０００２】
技術的に知られているように、文献（“The Analysis and Compensation of Dead-Time Effects in PWM inverters by Seung-Gi Jeong et al., published in IEEE transactions on industrial electronics, vol.38, no.2, April 1991”）が存在している。この文献において、図１には、デッドタイム(dead-time)効果を伴って動作する回路が示されている。パワートランジスタＴ１およびＴ２がスイッチング素子として使用されると仮定されるＰＷＭインバータの１つのフェーズの一区間が示されている。ＰＷＭ制御信号は、時間遅延によってトランジスタＴ１およびＴ２を駆動する。ベース駆動信号Ｂ１およびＢ２はトランジスタＴ１およびＴ２を制御するために供給される。
【０００３】
この種の構成に関して、トランジスタＴ１およびＴ２の伝導の重複を回避するために駆動信号Ｂ１およびＢ２に時間遅延を挿入することが不可欠である。時間遅延は安全な動作を保証するが、それはインバータの性能に悪影響を及ぼす。この時間遅延の結果、制御が瞬間的に失われ、インバータ出力電圧波形は、それがはじめに意図されたものから逸れる。これはスイッチング動作のたびに何度も何度も繰返されるため、その悪影響は、高いスイッチング周波数で動作するＰＷＭインバータにおいて顕著なものになる可能性がある。これは、デッドタイム(dead-time)効果として知られている。
【０００４】
この文献の１１２頁において、デッドタイム効果を補償する方法（方法ＩＩ）が提案されている。この方法は、負荷を通って循環する電流Ｉの検出を利用する。一方において、ｉ＞０のとき、出力電圧の形状はベース駆動信号Ｂ１に追従することが観察された。他方において、ｉ＜０のとき、電圧は信号Ｂ２の形状と相補的な形状を有することが示されている。この観察から、出力電圧は、以下の説明でアクティブ信号と呼ばれる２つの駆動信号Ｂ１およびＢ２の一方だけにより決定されることを認めることができ、一方他方の信号は非アクティブと呼ばれる。したがって、制御信号の元のパルス幅を維持するために、アクティブ駆動信号は制御信号と同じ（あるいは逆で同じ）ものにされなければならない。非アクティブ駆動信号は、アクティブ信号の所定のスイッチングインスタントに関して安全な時間遅延を保証するように適切に設計される必要があるだけである。
【０００５】
この文献の図８を参照とすると、信号Ｓは元のＰＷＭ波の一部であると仮定されている。Ｓ１およびＳ２はＳのそれぞれＴdおよび２Ｔdだけ遅延された信号である。以下の波形は、正および負の電流に対してそれぞれ合成される必要のある駆動信号Ｂ１およびＢ２の２つのセットを示している。アクティブ駆動信号Ｂ１およびＢ２はＳ１のレプリカ（または逆レプリカ）にされることに注意されたい。他方の２つの信号ＳおよびＳ２は非アクティブ駆動信号の転移エッジを規定するために使用される。ｉ＜０の条件下において、非アクティブ駆動信号Ｂ１は、図８（ａ）に示されているように、Ｓ２の上昇エッジで上昇し、Ｓの下降エッジで下降するが、しかし図８（ｂ）に示されているように、パルス幅が時間遅延の２倍より短いとき、Ｂ１はドロップアウトされる。電流の方向は、信号Ｂ１およびＢ２のどちらがアクティブ信号となるかを決定する。その後、出力電圧波形はＳ１に追従することとなり、このＳ１はＳと形状が同じであるが、Ｔdだけ遅延され、このことは、この文献の著者によると、実際には問題ないとされている。我々はこの見解には同意できない。この遅延Ｔdは実際には問題がある。この文献に記載されているシステムにおいて、新しいＳ信号が発生されるたびに、関連したスイッチはアクティブ信号が関連したスイッチに供給される瞬間以前に開いている必要があるため、この遅延Ｔdは強制的なものである。システムは、新しいＳ信号が供給されたときにスイッチの状態を知らないので、アクティブ信号が供給される前に関連したスイッチが開いていることを確認するために遅延が依然として必要とされる。
【０００６】
ミカミノブヒロ氏他の米国特許第 5,436,819号明細書(1995年7月に権利が与えられた)が存在していることもまた技術的に知られており、この特許明細書には、直流電流パワーを交流電流パワーに変更するインバータの出力電圧エラーを補償する装置が記載されている。とくに、本発明によると、出力電圧エラーは、直流パワーを交流パワーに変更するために使用されたインバータからの出力電流の極性を検出することにより補償される。電流検出器は、インバータ回路の出力電流を検出するために使用される。出力電圧エラーは同じ位相を有しているが、極性はインバータにより出力された電流に関して逆であるため、出力電流極性を検出することにより出力エラーの正確な検出が行われることができる。
【０００７】
James L.Munro氏他の米国特許第 5,506,484号明細書(1996年4月に権利が与えられた)が存在していることもまた技術的に知られており、この特許明細書には、電気モータ用の１対のスイッチング回路を駆動制御装置が駆動することを可能にするパルスを発生するパルス幅変調回路が記載されている。比較装置はデジタル化された入力信号をデジタル化された三角波形と比較して出力パルスを生成する。デッドタイム発生装置は、比較装置により生成された出力パルスから第１のパルスおよび第２のパルスを生成する。第１および第２のパルスはそれぞれスイッチング回路を駆動し、第１および第２のパルスは転移時間が互いに関して異なっている。
【０００８】
以下の米国特許第 5,170,334号明細書、第 5,099,408号明細書、第 5,115,387号明細書、第 5,623,192号明細書、第 4,926,302号明細書、第 5,712,772号明細書、第 5,668,489号明細書、第 5,550,450号明細書、第 5,550,436号明細書、第 5,546,052号明細書、第 5,532,562号明細書、第 5,450,306号明細書、第 5,301,085号明細書、第 5,177,675号明細書、第 4,719,400号明細書、第 4,597,026号明細書、第 4,658,192号明細書、第 4,348,734号明細書、および第 3,654,541号明細書が存在していることもまた技術的に知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したシステム全てに関する欠点は、スイッチに供給されるゲート信号に遅延が系統的に慎重に導入されて、スイッチの導通の重複を阻止することである。
【００１０】
本発明の目的は、スイッチ制御信号に応答して負荷を電力源端子にそれぞれ接続する２つのスイッチを動作させ、そのほとんどの期間中スイッチに供給されるゲート信号に遅延が導入されない方法および装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、スイッチ制御信号に応答して負荷を電力源端子にそれぞれ接続する２つのスイッチを動作させる方法が提供され、この方法は、
（ａ）負荷を通る電流の方向を示す信号を検出してスイッチの一方をアクティブスイッチとして識別し、
（ｂ）スイッチ制御信号がアクティブスイッチを開放させるためのものである場合、（ｉ）ゲート閉鎖信号が前にアクティブスイッチに送信されていた場合、ゲート開放信号をアクティブスイッチに送信し、(ii)ステップ（ｉ）の送信が行われている場合、実際にアクティブスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーし、
（ｃ）スイッチ制御信号がアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、(iii)ゲート閉鎖信号が前に他方のスイッチに送信されていた場合、ゲート開放信号を他方のスイッチに送信し、(iv)ステップ(iii)の送信が行われている場合、実際に他方のスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーし、（ｖ）他方のスイッチに関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号をアクティブスイッチに送信するステップを含んでいる。
【００１２】
本発明によると、スイッチ制御信号に応答して負荷を電力源端子にそれぞれ接続する２つのスイッチを動作させる装置が提供され、この装置は、
負荷を通る電流の方向を示す信号を検出する検出手段と、
検出手段によって検出された電流の方向を考慮してスイッチの一方をアクティブスイッチとして識別する識別手段と、
スイッチ制御信号がアクティブスイッチを開放させるものである場合、およびゲート閉鎖信号がアクティブスイッチに前に送信されていた場合、ゲート開放信号をアクティブスイッチに送信する第１の送信手段と、
ゲート開放信号が第１の送信手段によってアクティブスイッチに送信されている場合、実際にアクティブスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする第１のトリガー手段と、
スイッチ制御信号がアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、およびゲート閉鎖信号が他方のスイッチに前に送信されていた場合、ゲート開放信号を他方のスイッチに送信する第２の送信手段と、
ゲート開放信号が第２の送信手段によって他方のスイッチに送信されている場合、実際に他方のスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする第２のトリガー手段と、
スイッチ制御信号がアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、他方のスイッチに関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号をアクティブスイッチに送信する第３の送信手段とを具備している。
【００１３】
以下に例示のために記載されている好ましい実施形態の非制限的な説明および添付図面を参照とすることにより、本発明の目的、利点およびその他の特徴がさらに明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１を参照として電気モータのような３相負荷を制御するための３相ＰＷＭインバータへの適用により本発明の好ましい実施形態を説明する。この図１には負荷の１つの相を制御する回路が示されており、その負荷の別の相に対しては類似の回路が提供される。電流命令信号ＣＭＤは命令入力2に供給される。この電流命令信号は、所望されている負荷電流値を決定する。命令信号ＣＭＤは比較装置26によって信号Ｉｐｈと比較され、この信号Ｉｐｈは負荷のある相を流れている電流を表している。この比較の結果は制御装置4によって処理され、サイクル比を表す数を示す２進信号である信号Ｒｃｙｃｌが得られる。この信号ＲｃｙｃｌはＰＷＭ発生装置6に供給され、パルス幅変調された信号ＰＷＭを生成する。この信号ＰＷＭは、スイッチ制御装置8の命令入力に供給されるスイッチ制御信号として使用される。スイッチ制御装置8はまた、負荷の相を流れている電流を表す信号Ｉｐｈを受取る。
【００１５】
スイッチ制御装置は、スイッチ14および16のゲート信号を生成する出力10および12を備えている。スイッチ制御装置8は、信号ＰＷＭに応答して負荷を電力源端子＋Ｖｄｃおよび−Ｖｄｃにそれぞれ接続するスイッチ14および16を動作させる。
【００１６】
これらのスイッチ14および16の動作は、負荷の相を通って流れる電流の振幅および方向を決定する。スイッチ制御装置8の出力10および12で生成されたゲート信号は、信号ＰＷＭの値と、および負荷の相と直列に接続された電流センサ18により生成された信号Ｉｐｈの値とに依存する。スイッチ制御装置8は、スイッチ14および16の先行する状態の追跡を維持するタイマーの値を記憶するメモリを備えている。このメモリのために、信号ＰＷＭと出力10および12で生成されたゲート信号との間に時間遅延をその期間中ずっと導入しなくてもよい。スイッチ14および16の先行する状態を見失わないようにする手段が存在しているので、現在アクティブとみなされているスイッチの即時動作をスイッチ14および16の先行する状態が可能にしないときにのみ、遅延が導入されるであろう。スイッチ14および16の両者を見失わないようにするために単一のタイマーが使用されることができる。その後、タイマーは２つのタイマーの一方に瞬間的に関連付けられる。
【００１７】
以下において、制御されるべき相は負荷と呼ばれる。各負荷に対して、２つのスイッチ14および16が必要でである。２つの逆並列ダイオード20および22はスイッチ14および16にそれぞれ接続されている。電流センサ18は、負荷を通って流れる電流Ｉｐｈの振幅および方向を検出する必要がある。負荷は誘導性素子24またはソース電流を有していなければならない。負荷に供給される電圧は、スイッチ制御装置8により制御される電力スイッチ14および16の動作により決定される。このスイッチ制御装置8はスイッチングシーケンスを決定する。
【００１８】
本発明による２つのスイッチ14および16を動作させる装置は、スイッチ制御装置8および電流センサ18を含んでいることが好ましい。電流センサ18は、電流の実際の振幅および方向を表す信号を供給する。
【００１９】
スイッチ制御装置8は、以下に説明する異なった手段を組入れるためにソフトウェアを備えたマイクロ制御装置を含んでいる。スイッチ制御装置8は、電流センサ18により検出された実際の電流方向を考慮してスイッチ14および16の一方をアクティブスイッチとして識別する識別手段を備えている。しかし、別の実施形態によると、識別手段はその決定の基礎を命令入力2に供給された命令信号を表す信号に置くことができる。たとえば、この場合では、Ｉｐｈの電流の方向が図１に示されているように正であるとき、スイッチ14がアクティブスイッチとみなされる。Ｉｐｈの電流方向が負であるとき、スイッチ16がアクティブスイッチとみなされる。
【００２０】
スイッチ制御装置8はまた、このスイッチ制御装置8により受取られたスイッチ制御信号ＰＷＭがアクティブスイッチ14を開放させるものである場合、および閉鎖レベルを有するゲート信号が前にアクティブスイッチ14に送られていた場合、開放レベルを有するゲート信号をスイッチ14に送信する第１の送信手段を備えている。閉鎖レベルを有するゲート信号が前にアクティブスイッチ14に送信されていなかった場合、それは、スイッチ14がすでに開放しているので、これにゲート開放信号を送る必要がないことを意味する。ゲート信号は、信号が供給されるスイッチを開放する開放レベルと、およびそれを閉鎖する閉鎖レベルの２つのレベルで動作することを認識すべきである。この説明において、ゲート開放信号は、開放レベルを有するゲート信号と呼ばれ、ゲート閉鎖信号は、閉鎖レベルを有するゲート信号と呼ばれる。スイッチ制御装置は、ゲート信号の現在のレベルが両スイッチ14および16に適応される時期を全て知っている。
【００２１】
スイッチ制御装置8はまた、ゲート開放信号が第１の送信手段によってアクティブスイッチに送信されている場合、実際にアクティブスイッチと考えられるスイッチ14に関連した第１のタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする第１のトリガー手段を備えている。この予め定められた時間期間のトリガーは、ゲート開放信号はスイッチ14に送信されているが、しかしこのスイッチはまだ必ずしも開いているとは限らないことを示す。この時間期間の終りには、装置はアクティブスイッチが実際に開いているとみなすであろう。第１のタイマーによって、スイッチ制御装置8は、ゲート開放信号がアクティブスイッチに送信された最後の時期の追跡を維持する。この情報により、スイッチ制御装置8は、アクティブスイッチ14が実際に開いているとみなすことのできる時期を正確に知ることができる。
【００２２】
以下、スイッチ制御装置8が、スイッチ制御信号ＰＷＭがアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合にアクティブスイッチを制御するために備えている別の手段を説明する。これらの別の手段には、第２および第３の送信手段と、第２のトリガー手段とが含まれる。第２の送信手段は、スイッチ制御信号ＰＷＭがアクティブスイッチ14を閉鎖させるものである場合、およびゲート閉鎖信号が他方のスイッチ16に前に送信されていた場合、ゲート開放信号を他方のスイッチに送信する。
【００２３】
第２のトリガー手段は、ゲート開放信号が第２の送信手段によって他方のスイッチ16に送信されている場合、実際に他方のスイッチであると考えられるスイッチ16に関連した第２のタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする。この予め定められた時間期間は、ゲート開放信号が他方のスイッチ16に送られているが、しかし予め定められた時間期間が終わらない限り、装置がその他方のスイッチ16が実際に開いていると考えないことを表す。第２のタイマーによって、スイッチ制御装置8は、ゲート開放信号が他方のスイッチに送信された最後の時期の追跡を維持する。
【００２４】
第３の送信手段は、制御信号ＰＷＭがアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、他方のスイッチ16に関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号をアクティブスイッチ14に送信する。
【００２５】
上述したタイマーはディスクリートな素子ではなく、スイッチ制御装置8のソフトウェアにより構成されたタイマーである。当然ながら、ディスクリートな素子もまた使用可能である。スイッチ制御装置8の手段は、ソフトウェアを備えたマイクロ制御装置により構成されるが、しかしそれらはまたディスクリートなハードウェア素子によって、あるいはソフトウェアおよびハードウェア素子を混合したものによって構成されることができる。
【００２６】
スイッチ制御装置8はまた第１のサンプリング手段と、実行する手段と、および第３のトリガー手段とを備えていることが好ましい。第１のサンプリング手段は、スイッチ制御信号ＰＷＭを第１の周波数でサンプリングする。実行する手段は、検出手段、識別手段、第１、第２および第３の送信手段、ならびに第１および第２のトリガー手段による一連のサイクルを実行する。この一連のサイクルは、第１のサンプリング手段によってサンプリングされたスイッチ制御信号ＰＷＭに基づいている。第３のトリガー手段は、新しいスイッチ制御信号に基づいて第１のサンプリング手段および実行する手段を新しい一連のサイクル中にトリガーする手段である。
【００２７】
スイッチ制御装置8により組入れられた検出手段はまた、この検出手段により検出された信号が予め定められた範囲内においてｎｉｌであるか、あるいはこれに近い限り、第１、第２および第３の送信手段ならびに第１および第２のトリガー手段をディスエーブルし、また、検出手段により検出された信号がｎｉｌであるか、あるいはこれに近い限り、装置の一部でもある追従手段をエネーブルするディスエーブル/エネーブル手段を備えていることが好ましい。これらの追従手段には、第４、第５、第６および第７の送信手段ならびに２つのトリガー手段が含まれる。これらの手段の動作はまた図７との関連で認識されることができる。
【００２８】
第４の送信手段は、スイッチ制御信号がアクティブスイッチを開放させるものである場合、およびゲート閉鎖信号がアクティブスイッチに前に送信されていた場合、ゲート開放信号をアクティブスイッチに送る。トリガー手段の一方は、ゲート開放信号が第４の送信手段によってアクティブスイッチに送信されている場合に、実際にアクティブスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする。第５の送信手段は、スイッチ制御信号がアクティブスイッチを開放させるものである場合、およびアクティブスイッチに関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号を他方のスイッチに送信する。第６の送信手段は、スイッチ制御信号がアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、およびゲート閉鎖信号が他方のスイッチに前に送信されていた場合、ゲート開放信号を他方のスイッチに送信する。第２のトリガー手段は、ゲート開放信号が第６の送信手段によって他方のスイッチに送信されている場合、実際に他方のスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする。第７の送信手段は、スイッチ制御信号がアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、他方のスイッチに関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号をアクティブスイッチに送信する。
【００２９】
別の実施形態によると、スイッチ制御装置8によって構成された検出手段は、この検出手段によって検出された信号がｎｉｌであるか、あるいは予め定められた限界内でｎｉｌに近い限り、第１、第２および第３の送信手段ならびに第１および第２のトリガー手段をディスエーブルし、検出手段によって検出された信号がｎｉｌであるか、あるいはｎｉｌに近い限り、装置の一部である追従手段をエネーブルするディスエーブル／エネーブル手段を備えていることが好ましい。これらの追従手段は、２つの送信手段および２つのトリガー手段を備えている。これらの手段の動作はまた図８との関連において理解されることができる。
【００３０】
送信手段の１つは、ゲート閉鎖信号が前にアクティブスイッチに送信されていた場合に、ゲート開放信号をアクティブスイッチに送信する。トリガー手段の１つは、第４の送信手段によってゲート開放信号がアクティブスイッチに送信された場合、実際にアクティブスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする。第２の送信手段は、ゲート閉鎖信号が前に他方のスイッチに送信されていた場合に、ゲート開放信号を他方のスイッチに送信する。第２のトリガー手段は、第５の送信手段によってゲート開放信号が他方のスイッチに送信された場合、実際に他方のスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーする。
【００３１】
装置はさらに、制御装置4およびＰＷＭ発生装置6を備えていることが好ましい。制御装置4は、第２のサンプリング手段と、比較装置26と、および計算装置とを備えている。第２のサンプリング手段は、第１の周波数より遅い第２の周波数で電流命令信号ＣＭＤと、負荷を通って流れている電流の実際の方向および振幅を表す信号Ｉｐｈとをサンプリングする。比較装置26は、電流エラー信号を得るために第２のサンプリング手段によってサンプリングされた２つの信号を比較する。計算装置は電流エラー信号から信号Ｒｃｙｃｌを計算する。ＰＷＭ発生装置は、その信号Ｒｃｙｃｌから新しいスイッチ制御信号ＰＷＭを生成する。サイクル信号Ｒｃｙｃｌは、電流エラー信号から標準的な方式で計算されたサイクル比の数を表している。
【００３２】
以下、図１および２を参照として、信号ＰＷＭと、出力10および12において生成されるゲート信号と、負荷に供給された信号である負荷信号との関係を示す。図２の上方部分には、信号ＰＷＭが示されている。この図面の上方部分において、電流信号Ｉｐｈが正である状況で得られる信号が信号ＰＷＭの下方に示されている。ゲート信号Ａはスイッチ14のゲートに供給された信号であり、ゲート信号Ｂはスイッチ16のゲートに供給された信号である。
【００３３】
この図２に示されている動作モードは、そのほとんどの期間中生じている動作モードであり、これは、図２に示されているように信号ＰＷＭとゲート信号ＡおよびＢとの間に遅延が導入される必要がないことを意味する。時間遅延が信号ＰＷＭとゲート信号との間に導入される唯一の時間は、他方のスイッチが閉鎖されているためにアクティブスイッチを閉鎖することができないときである。この状況において、現在アクティブとみなされているスイッチの閉鎖の前に他方のスイッチの開放を可能にするためにわずかな遅延が導入される。しかし、これらの遅延は例外的に導入される。図２において、ゲート信号が高いとき、それはゲート信号が対応したスイッチを閉鎖させるためのものであることを意味し、一方ゲート信号が低いとき、それはゲート信号が対応したスイッチを開放させるためのものであることを意味する。
【００３４】
以下、図１，４Ａおよび４Ｂを参照として、本発明にしたがってスイッチ制御信号に応答して２つのスイッチ14および16を動作する方法を説明する。この状況において、スイッチ制御信号は信号ＰＷＭである。この方法はステップ（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を含んでいる。
【００３５】
ステップ（ａ）は、負荷を通る電流の方向を検出してスイッチ14および16の一方をアクティブスイッチとして識別するステップである。電流信号Ｉｐｈは電流検出器18によって検出され、スイッチ制御装置8に供給される。スイッチ制御装置8は、電流信号Ｉｐｈが正であるか負であるかを決定する。電流信号Ｉｐｈが正である（図４Ａ）場合、これは、スイッチ14がアクティブスイッチとみなされ、したがって信号ＰＷＭがそれに供給されるであろうことを意味する。それ故、スイッチ16は無関係のスイッチとみなされることになる。電流信号Ｉｐｈが負である（図４Ｂ）場合、これは、スイッチ16がアクティブスイッチとみなされる。Ｉｐｈがｎｉｌであるか、あるいはｎｉｌに近い場合には、この方法は図７に示されているステップまたは図８に示されているステップのいずれかに進むことが好ましい。
【００３６】
図１、３、４Ａおよび４Ｂを参照とすると、方法のステップ（ｂ）は、信号ＰＷＭがアクティブスイッチを開放させるものである場合、（ｉ）ゲート閉鎖信号がアクティブスイッチ14に前に送信されていた場合に、アクティブスイッチのゲートに信号ＰＷＭを送信し、(ii)ステップ（ｉ）の送信が行われた場合、スイッチ14に関連したタイマーＡに関する予め定められた時間期間をトリガーする。これは、アクティブスイッチ14に対してゲート閉鎖信号が前に送られなかったならば、スイッチ14はすでに開いており、ゲートを開くためにそれに信号を供給する必要がないことを意味する。ステップ（ｂ）において、ステップ（ｉ）および(ii)は、“ＰＷＭは高いか？”（図４Ａおよび４Ｂ）と、および“ゲート信号Ａは閉じられているか？”（図４Ａ）または“ゲート信号Ｂは閉じられているか？”（図４Ｂ）という質問に対する応答がそれぞれノー、およびイエスである場合に行われる。
【００３７】
この方法のステップ（ｃ）は、信号ＰＷＭがアクティブスイッチ14を閉鎖させるものである場合、(iii)ゲート閉鎖信号が他方のスイッチ16に前に送られていた場合、ゲート開放信号を他方のスイッチ16に送信し、(iv)ステップ(iii)の送信が行われている場合、スイッチ16に関連したタイマーＢに関する予め定められた時間期間をトリガーし、（ｖ）タイマーＢの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号をアクティブスイッチ14に送信するステップを含んでいる。そのほとんどの期間中、タイマーＢはすでに経過されることとなり、信号ＰＷＭは時間遅延を伴わずにスイッチ14のゲートに直接供給されることができる。ステップ（ｃ）において、ステップ(iii)および(iv)は、“ＰＷＭは高いか？”（図４Ａおよび４Ｂ）と、および“ゲート信号Ｂは閉じられているか？”（図４Ａ）または“ゲート信号Ａは閉じられているか？”（図４Ｂ）という質問に対する応答がそれぞれイエス、およびイエスである場合に行われる。ステップ（ｖ）は、“タイマーＢ≦０？”（図４Ａ）または“タイマーＡ≦０？”（図４Ｂ）という質問に対する応答がイエスである場合に行われる。
【００３８】
図１、３、４および５を参照とすると、方法は、第１の周波数で信号ＰＷＭをサンプリングするか、あるいはＰＷＭを読取り、ステップ（ａ）、（ｂ）および（ｃ）によって一連のサイクルを行う第１のステップ（Ｉ）をさらに含んでおり、その一連のサイクルはサンプリングされた信号ＰＷＭに基づいていることが好ましい。この一連のサイクルは、ブランチＣＣによって決定されたループによって行われる。方法がループを通過するたびに、タイマーＡおよびＢは、それらの値がゼロより高い場合にデクリメントされ、カウントがインクリメントされる。
【００３９】
カウントが所定の値Ｘを超えたとき、方法は、第１の周波数より低い第２の周波数で、入力2において電流命令信号ＣＭＤをサンプリングする“ＣＭＤを読取る”と共に負荷を通って流れている電流の実際の方向および振幅を表す信号Ｉｐｈをサンプリングする“Ｉｐｈを読取る”第２のステップ(II)と、このステップ(II)でサンプリングされた２つの信号を比較することにより電流エラー信号を生成し、電流エラー信号から信号Ｒｃｙｃｌを計算し“Ｒｃｙｃｌ生成”、その信号ＲｃｙｃｌをＰＷＭ発生装置6に供給することによって新しい信号ＰＷＭを生成し“新しいＰＷＭ生成”、ステップ（Ｉ）に戻って、新しい信号ＰＷＭに基づいた新しい一連のサイクルをスタートさせるステップをさらに含んでいることが好ましい。第２のステップ(II)は、図３に示されているようにブランチＢＢにより決定されたループ内で行われる。
【００４０】
ステップ(II)で言及された第２の周波数は、図５に示されているカウントによって決定される。そのカウントに達しない限り、サイクルはステップ（ａ）、（ｂ）および（ｃ）によって行われる。カウントの値が値Ｘより高いとき、新しい一連のサイクルは新しい信号ＰＷＭに基づいて行われる。値Ｘがさらに高くなると、それだけ一層第２の周波数は低くなる。たとえば、Ｘの値は５０μ秒であることができる。
【００４１】
以下、図１および６を参照として、図７および８に示されている好ましい実施形態による、Ｉｐｈが予め定められた限界−ｉｍｏおよび＋ｉｍｏの間のｎｉｌであるか、あるいはそのｎｉｌに近い場合における信号ＰＷＭと、出力10および12で生成されたゲート信号と、負荷に供給された信号である負荷信号との間の関係を示す。図６の上部には、信号ＰＷＭが示されている。信号ゲートＡはスイッチ14のゲートに供給された信号であり、信号ゲートＢはスイッチ16のゲートに供給されたゲート信号である。図６に示されている動作モードは、ほとんど発生しない動作モードである。しかしながら、この動作モードが発生したとき、図６に示されているように、タイマーＡおよびＢによって信号ＰＷＭと負荷信号との間に少量の遅延が導入される。
【００４２】
次に図７を参照とすると、電流方向に応答した信号が＋ｉｍｏおよび−ｉｍｏにより決定された限界内のｎｉｌであるか、あるいはｎｉｌに近いときに、ステップ（ａ）で発生する方法の好ましい実施形態が示されている。この好ましい実施形態によると、後続するステップ（ｄ）および（ｅ）がステップ（ｂ）および（ｃ）の代りに行われる。ステップ（ｄ）は、スイッチ制御信号がアクティブスイッチを開放させるためのものである場合、(vi)ゲート閉鎖信号が前にアクティブスイッチに送信されていた場合、ゲート開放信号をアクティブスイッチに送信し、(vii)ステップ(vi)の送信が行われている場合、実際にアクティブスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーし、(viii)アクティブスイッチに関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号を他方のスイッチに送信することからなる。ステップ（ｄ）において、ステップ(vi)および(vii)は、“ＰＷＭは高いか？”および“ゲート信号Ａは閉鎖されているか？”という質問に対する答えがそれぞれノーおよびイエスである場合に行われる。ステップ(viii)は、“タイマーＡ≦０？”という質問に対する答えがイエスである場合に行われる。
【００４３】
ステップ（ｅ）は、スイッチ制御信号がアクティブスイッチを閉鎖させるものである場合、(ix)ゲート閉鎖信号が前に他方のスイッチに送信されていた場合には、ゲート開放信号を他方のスイッチに送信し、（ｘ）ステップ(ix)の送信が行われている場合には、実際に他方のスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーし、(xi)他方のスイッチに関連したタイマーの予め定められた時間期間が経過したとき、ゲート閉鎖信号をアクティブスイッチに送信するステップが行われることからなる。ステップ（ｅ）において、ステップ(ix)および（ｘ）は、“ＰＷＭは高いか？”および“ゲート信号Ｂは閉鎖されているか？”という質問に対する答えがそれぞれイエスおよびイエスである場合に場合に行われる。ステップ(xi)は、“タイマーＢ≦０？”という質問に対する答えがイエスである場合に行われる。
【００４４】
図８を参照とすると、電流方向に応答した信号が＋ｉｍｏおよび−ｉｍｏにより決定された限界内のｎｉｌであるか、あるいはｎｉｌに近いときにステップ（ａ）で発生する方法の別の好ましい実施形態が示されている。この好ましい実施形態は、図７に示されている好ましい実施形態に代わるものである。図８に示されているこの好ましい実施形態によると、後続するステップ(xii)、(xiii)、(xiv)および(xv)がステップ（ｂ）および（ｃ）の代りに行われる。ステップ(xii)は、ゲート閉鎖信号が前にアクティブスイッチに送信されていた場合、ゲート開放信号をアクティブスイッチに送信することからなる。ステップ(xiii)は、ステップ(xii)の送信が行われている場合、実際にアクティブスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーすることからなる。
【００４５】
ステップ(xiv)は、ゲート閉鎖信号が前に他方のスイッチに送信されていた場合、ゲート開放信号をこの他方のスイッチに送信することからなる。ステップ(xv)は、ステップ(xiv)の送信が行われている場合に、実際に他方のスイッチであると考えられるスイッチに関連したタイマーに関する予め定められた時間期間をトリガーすることからなる。ステップ(xii)および(xiii)は、“ゲート信号Ｂは閉鎖されているか？”という質問に対する答えがイエスである場合に行われる。当業者は、この好ましい実施形態によると、Ｉｐｈがｎｉｌであるか、あるいはｎｉｌに近いとき、スイッチＡおよびＢのスイッチングは行われず、スイッチＡおよびＢはそれらがまだ開放されていない場合には単に開放されて、開放されたままにされることを認識するであろう。
【００４６】
以上、本発明をその好ましい実施形態によって説明してきたが、添付された請求の範囲の技術的範囲内におけるこれらの好ましい実施形態に対する任意の修正は本発明の特性および技術的範囲を変更または変化させるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】負荷を電源端子にそれぞれ接続する２つのスイッチを動作させる装置のブロック図。
【図２】本発明による図１に関連した信号図。
【図３】スイッチ制御信号に応答して負荷を電源端子にそれぞれ接続する２つのスイッチを動作させる方法のフローチャート。
【図４Ａ】スイッチ制御信号に応答して負荷を電源端子にそれぞれ接続する２つのスイッチを動作させる方法のフローチャート。
【図４Ｂ】スイッチ制御信号に応答して負荷を電源端子にそれぞれ接続する２つのスイッチを動作させる方法のフローチャート。
【図５】スイッチ制御信号に応答して負荷を電源端子にそれぞれ接続する２つのスイッチを動作させる方法のフローチャート。
【図６】Ｉｐｈがｎｉｌであるか、あるいはｎｉｌに近い特定の動作モードに関連した信号図。
【図７】図６の動作モードに関連した方法の好ましい実施形態のフローチャート。
【図８】図６の動作モードに関連した方法の別の好ましい実施形態のフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2004525597.tif 000049
2004525597.tif 000050