特開 2024-137752 負荷転流形インバータの並列動作

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024137752

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】負荷転流形インバータの並列動作

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/12 20060101AFI20240927BHJP

   H02M 7/493 20070101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H02M7/12 W

H02M7/493

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024027105

(22)【出願日】2024-02-27

(31)【優先権主張番号】18/188,548

(32)【優先日】2023-03-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＪＡＶＡ

(71)【出願人】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】デサバトラ、スレードハル

(72)【発明者】

【氏名】レオナード、ジョン アンドリュー

【テーマコード（参考）】

5H006

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H006BB05

5H006CA03

5H006CA12

5H006CA13

5H006DB01

5H006DC02

5H006DC05

5H770BA01

5H770CA02

5H770DA03

5H770DA22

5H770DA41

5H770HA02Y

5H770HA03Y

(57)【要約】

【解決方法】負荷転流形インバータの並列運転
【解決手段】
並列に接続された複数の負荷転流形インバータ（ＬＣＩ）を含み、各ＬＣＩは、交流（ＡＣ）電圧を直流（ＤＣ）電圧に変換するソースブリッジであって、前記ソースブリッジは少なくとも１つの電流スイッチングデバイスを含む、ソースブリッジ、前記ソースブリッジからの前記ＤＣ電圧を可変周波数の交流電圧に変換する負荷ブリッジ、及び前記ソースブリッジを前記負荷ブリッジに結合するＤＣリンクを含み、各ＬＣＩは、前記ＤＣリンクの電流が生成されるように、前記ＬＣＩの前記ソースブリッジの前記少なくとも１つの電流スイッチングデバイスを制御するためのそれぞれの電流調整器を含む、システム。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

システムであって、
並列に接続された複数の負荷転流形インバータ（ＬＣＩ）を含み、各ＬＣＩは、
交流（ＡＣ）電圧を直流（ＤＣ）電圧に変換するソースブリッジであって、前記ソースブリッジは少なくとも１つの電流スイッチングデバイスを含む、ソースブリッジ、
前記ソースブリッジからの前記ＤＣ電圧を可変周波数の交流電圧に変換する負荷ブリッジ、及び
前記ソースブリッジを前記負荷ブリッジに結合するＤＣリンク
を含み、
各ＬＣＩは、前記ＤＣリンクの電流が生成されるように、前記ＬＣＩの前記ソースブリッジの前記少なくとも１つの電流スイッチングデバイスを制御するためのそれぞれの電流調整器を含む、システム。

【請求項2】

前記電流スイッチングデバイスはシリコン制御整流器を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

各ＬＣＩのＤＣリンクには同じ電流が生成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

各ＬＣＩは、それぞれの電流調整器から受け取った命令に応答して、ＬＣＩのソースブリッジの少なくとも１つの電流スイッチングデバイスをゲート制御するためのゲートドライバをさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

各ＬＣＩのソースブリッジの少なくとも１つの電流スイッチングデバイスのゲーティングが、それぞれの電流調整器によって独立に制御される、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

各ＬＣＩは、それぞれの電流調整器に電圧及び／又は電流のフィードバックを提供するためのフィードバックシステムを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

各ＬＣＩの負荷ブリッジは、少なくとも１つの電流スイッチングデバイスを含み、前記システムは、出力電流が生成されるように、各ＬＣＩの負荷ブリッジの少なくとも１つの電流スイッチングデバイスを制御するための負荷ブリッジコントローラを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

各ＬＣＩの負荷ブリッジによって同じ出力電流が生成される、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記システムによって供給される全電流は、前記複数のＬＣＩによって生成される出力電流の合計に等しい、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記システムによって供給される全電流を受け取るための電気機械をさらに含む、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

駆動システムであって、
並列に接続された複数の負荷転流形インバータ（ＬＣＩ）であって、各ＬＣＩは、
交流（ＡＣ）電圧を直流（ＤＣ）電圧に変換するソースブリッジであって、前記ソースブリッジは少なくとも１つの電流スイッチングデバイスを含む、ソースブリッジ、
前記ソースブリッジからの前記ＤＣ電圧を可変周波数の交流電圧に変換する負荷ブリッジであって、前記負荷ブリッジは少なくとも１つの電流スイッチングデバイスを含む、負荷ブリッジ、及び
前記ソースブリッジを前記負荷ブリッジを結合するＤＣリンク
を含み、
各ＬＣＩは、前記ＤＣリンクの電流が生成されるように、前記ＬＣＩの前記ソースブリッジの前記少なくとも１つの電流スイッチングデバイスを制御するためのそれぞれの電流調整器を含み、各ＬＣＩのＤＣリンクには同じ電流が生成される、駆動システム。

【請求項12】

前記電流スイッチングデバイスはシリコン制御整流器を含む、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

各ＬＣＩは、それぞれの電流調整器から受け取った命令に応答して、ＬＣＩのソースブリッジの少なくとも１つの電流スイッチングデバイスをゲート制御するためのゲートドライバをさらに含む、請求項１１に記載のシステム。

【請求項14】

各ＬＣＩのソースブリッジの少なくとも１つの電流スイッチングデバイスのゲーティングが、それぞれの電流調整器によって独立して制御される、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

各ＬＣＩは、それぞれの電流調整器に電圧及び／又は電流フィードバックを提供するためのフィードバックシステムを含む、請求項１１に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、高出力電気機械の駆動システムに関する。特に、本開示は、高出力電気機械を駆動するための自己整流インバータ又は負荷転流形インバータの並列動作に関する。

【背景技術】

【0002】

負荷転流形インバータ（ＬＣＩ）駆動システムは、さまざまな電気機械（ガスターボ機械、電気モータ、圧縮機、ポンプなど）の始動及び／又は動作に従来から使用されている。従来、ＬＣＩは、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）（サイリスタ）を使用して電気機械に電流源を供給しており、サイリスタは、電気機械の電流動作に基づいて、直流（ＤＣ）を多相交流（ＡＣ）に変換し、電気機械に交流を供給する。ＬＣＩドライブシステムは、強制整流モードとも呼ばれる始動動作モードと、自己整流モードとも呼ばれる「通常」動作モードとの両方で電気機械を動作させるように設計されている。可変周波数ＡＣ電源により、補助装置を必要とせずに電気機械を始動させることができる。

【発明の概要】

【0003】

以下に述べる全ての態様、例、特徴は、技術的に可能なあらゆる方法で組み合わせることができる。

【0004】

本開示の一態様はシステムを提供する。本システムは、並列に接続された複数の負荷転流形インバータ（ＬＣＩ）を含み、各ＬＣＩは、交流（ＡＣ）電圧を直流（ＤＣ）電圧に変換するソースブリッジであって、前記ソースブリッジは少なくとも１つの電流スイッチングデバイスを含む、ソースブリッジ、前記ソースブリッジからの前記ＤＣ電圧を可変周波数の交流電圧に変換する負荷ブリッジ、及び前記ソースブリッジを前記負荷ブリッジに結合するＤＣリンクを含み、各ＬＣＩは、前記ＤＣリンクの電流が生成されるように、前記ＬＣＩの前記ソースブリッジの前記少なくとも１つの電流スイッチングデバイスを制御するためのそれぞれの電流調整器を含む。

【0005】

本開示の別の態様は、先に記載された態様を含み、前記電流スイッチングデバイスはシリコン制御整流器を含んでいる。

【0006】

本開示の別の態様は、先に記載された複数の態様のうちのいずれかの態様を含み、各ＬＣＩのＤＣリンクには同じ電流が生成される。

【0007】

本開示の別の態様は、先に記載された複数の態様のうちのいずれかの態様を含み、各ＬＣＩは、それぞれの電流調整器から受け取った命令に応答して、ＬＣＩのソースブリッジの少なくとも１つの電流スイッチングデバイスをゲート制御するためのゲートドライバをさらに含む。

【0008】

本開示の別の態様は、先に記載された複数の態様のうちのいずれかの態様を含み、各ＬＣＩのソースブリッジの少なくとも１つの電流スイッチングデバイスのゲーティングが同期されている。

【0009】

本開示の別の態様は、先に記載された複数の態様のうちのいずれかの態様を含み、各ＬＣＩは、それぞれの電流調整器に電圧及び電流のフィードバックを提供するためのフィードバックシステムを含む。

【0010】

本開示の別の態様は、先に記載された複数の態様のうちのいずれかの態様を含み、各ＬＣＩの負荷ブリッジは、少なくとも１つの電流スイッチングデバイスを含み、前記システムは、出力電流が生成されるように、ＬＣＩの負荷ブリッジの少なくとも１つの電流スイッチングデバイスを制御するための負荷ブリッジコントローラを含む。

【0011】

本開示の別の態様は、先に記載された複数の態様のうちのいずれかの態様を含み、各ＬＣＩの負荷ブリッジによって同じ出力電流が生成される。

【0012】

本開示の別の態様は、先に記載された複数の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記システムによって供給される全電流は、前記複数のＬＣＩによって生成される出力電流の合計に等しい。

【0013】

本開示の別の態様は、先に記載された複数の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記システムは、前記システムによって供給される全電流を受け取るための電気機械をさらに含む。

【図面の簡単な説明】

【0014】

本開示のこれらの特徴及び他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付の図面と併せて説明される本開示の様々な態様の以下の詳細な説明から、更に容易に理解することができる。

【図1】本開示の実施形態による複数の負荷転流形インバータ（ＬＣＩ）システムの並列配置を含む電気機械用の駆動システムの概略図である。

【図2】本開示の実施形態による図１の駆動システムを詳細に示す図である。

【0015】

本開示の図面は必ずしも一定の縮尺で示されていないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様のみを示すことを意図しており、したがって、本開示の範囲を限定するものとみなされるべきではない。図面において、同様の番号は、図面の全体に渡って同様の要素を表す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

先ず初めに、本開示を明確に説明するためには、例示の実施形態の関連する機械の構成要素に言及し説明するときに、特定の用語を選択することが必要になる。用語の選択をする場合、可能な限り、一般的な業界用語が、その業界で受け入れられている意味と一致する態様で使用され、採用される。特に明記しない限り、上記の用語は、本出願の文脈及び特許請求の範囲と一致する広い解釈が与えられるべきである。当業者は、多くの場合、特定の構成要素がいくつかの異なる用語又は重複する用語を使用して言及される場合があることを理解することができる。本明細書において単一の部品として説明されているものは、別の文脈では、複数の構成要素を含むことがあり、また、複数の構成要素を含むものとして言及されることがある。あるいは、本明細書において複数の構成要素を含むものとして説明されているものは、他の箇所では単一の部品として言及されることがある。

【0017】

明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明することを目的としており、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書において、単数形「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、及び「この（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかに複数形を含むことを示していない限り、複数形を含むことも意図している。更に、「第１」、「第２」、及び「第３」という用語は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために互換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置及び重要度を意味することを意図しているのではない。「含む、有する、備える（comprises）」及び／又は「含んでいる、有している、備えている（comprising）」は、本明細書で使用される場合、言及された特徴、整数、工程、動作、要素、及び／又は構成要素が存在していることを特定しているが、１つ又は他の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらのグループの存在及び追加を排除しないことが更に理解される。「任意選択の」又は「任意選択で」は、その後に記述されるイベントが発生しても発生しなくてもよいこと、又はその後に記述される特徴が存在しても存在しなくてもよいこと、及びその記述が、イベントが発生する例、その特徴が存在する例、そのイベントが発生ない例、又はその特徴が存在しない例を含むことを意味する。

【0018】

ある要素又は層が、別の要素又は層「に接触する」、「に係合されている」、「に接続されている」、又は「に結合されている」ものとして言及されている場合、ある要素又は層は、他の要素又は層に、直接的に接触する、係合する、接続する、結合する、又は取り付けられるものであってもよいし、介在する要素又は層が存在していてもよい。対照的に、ある要素が、別の要素又は層「に直接的に接触」、「に直接的に結合」、「に直接的に接続」、又は「に直接的に結合」しているものとして言及されている場合、介在する要素又は層は存在していない。要素間の関係を説明するために使用される他の言葉は、同じように解釈されるべきである(例えば、「間に」と「直接的に間に」、「隣接する」と「直接的に隣接する」など)。本明細書において、「及び／又は」という用語は、列挙された関連する複数の項目のうちの１つ以上の項目のあらゆる組合せを含む。本明細書では、「結合する」及び「取り付ける」という動詞形は、互いに交換して使用することができる。

【0019】

図１は、本開示の実施形態による電気機械１０２用の駆動システム１００の概略図である。図示されるように、駆動システム１００は、並列に配置された複数の負荷転流形インバータ（ＬＣＩ）システム１０４（例えば、１０４－１、１０４－２）を含んでいる。駆動システム１００には、２つのＬＣＩシステム１０４が示されているが、駆動システム１００に、（例えば、電気機械１０２の電流及び電力（例えば、トルク）の要件に応じて）３つ以上のＬＣＩシステム１０４が含まれていてもよい。図１では、電気機械１０２は同期モータ（例えば、定常状態において、電気機械１０２のシャフトの回転が供給電流の周波数と同期する交流（ＡＣ）電気モータ）として示されている。

【0020】

実施形態によれば、駆動システム１００は、電力源、更には様々な産業機械（電気機械１０２など）に供給される速度及びトルクを制御するための始動コンバータ、連続使用駆動装置、又は同様のシステムとして使用することができる。駆動システム１００が始動コンバータである場合（例えば、回転機械（例えば、ガスターボマシン）が概ね静止位置から最初に始動する場合）、駆動システム１００は可変速ＡＣ駆動システムとして機能することができる。同様に、駆動システム１００は、連続使用駆動装置として動作することができる。例えば、駆動システム１００は、電気機械１０２の定格トルクで、例えば、ゼロ付近から電気機械１０２の最適定格速度まで連続的に動作させることができる。また、駆動システム１００は、高い始動及び加速トルク能力を含むことができ、この能力は、例えば、大型コンベヤ、金属加工、ロッド、バー、及びワイヤミル、並びに様々な押出、混合、粉砕、及び圧縮機用途に有用である。特定の実施形態では、駆動システム１００は高出力能を含むこともでき、駆動システム１００は、電気機械１０２のトルク及び速度が制御されるように電気機械１０２の電流及び力率の両方を制御することができる。例えば、電気機械１０２は三相同期機械とすることができ、駆動システム１００は、例えば、４４メガワット（ＭＷ）以上と評価されている１つ以上の電気機械１０２を起動又は連続的に駆動するために使用することができる。

【0021】

図１及び図２を参照すると、各ＬＣＩシステム１０４は、３相ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するソースコンバータとして構成されるソースブリッジ１０６（例えば、１０６－１、１０６－２）と、ソースブリッジ１０６によって供給されるＤＣ電圧を可変周波数の３相交流電圧に変換して電気機械１０２に供給する負荷インバータとして構成される負荷ブリッジ１０８（例えば、１０８－１、１０８－２）とを含んでいる。各ＬＣＩシステム１０４のソースブリッジ１０６と負荷ブリッジ１０８は、それぞれのＤＣリンクリアクトル１１０（例えば、１１０－１、１１０－２）によって相互接続されている。一般に、ＬＣＩシステム１０４のソースブリッジ１０６は、電気機械１０２に供給される電流（及びトルク）の量を変化させるように制御することができ、ＬＣＩシステム１０４の負荷ブリッジ１０８は、電気機械１０２に供給される電力の周波数を変化させるように制御することができる。

【0022】

各ＬＣＩシステム１０４のソースブリッジ１０６は、ＤＣリンクリアクトル１１０を通って負荷ブリッジ１０８に流れる電流Ｉ（例えば、Ｉ_１、Ｉ_２）を生成する。各ＬＣＩシステム１０４のＤＣリンクリアクトル１１０は、ソースブリッジ１０６によって負荷ブリッジ１０８に送られる電流Ｉを平滑化するインダクタンスを与えるものである。例えば、各ＬＣＩシステム１０４のＤＣリンクリアクトル１１０は、入力電力がＡＣからＤＣに整流される際にソースブリッジ１０６と負荷ブリッジ１０８との間に流れる可能性のあるリップル電流を制限することができる。動作においては、各ＬＣＩシステム１０４では、ソースブリッジ１０６が、ソースブリッジ１０６からＤＣリンクリアクトル１１０を通じて負荷ブリッジ１０８に流れる電流Ｉの大きさを調整する。駆動システム１００によって電気機械１０２に供給される全電流Ｉ_{Ｔｏｔａｌ}は、ＬＣＩシステム１０４によって生成される電流Ｉ_１，Ｉ_２の合計に等しい。

【0023】

図２に詳細に示されているように、各ソースブリッジ１０６は、３相ＡＣ電圧の各相に対して、上側レグ１１２（例えば、１１２－１、１１２－２）及び下側レグ１１４（例えば、１１４－１、１１４－２）を含み、各ソースブリッジ１０６の上側レグ１１２及び下側レグ１１４は、１つ又は複数（例えば、６つ）の電流スイッチングデバイス１１６を含んでいる。実施形態によれば、電流スイッチングデバイス１１６は、例えば、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）（サイリスタ）を含むことができる。各ＬＣＩシステム１０４のソースブリッジ１０６の電流スイッチングデバイス１１６のゲーティングは、それぞれのゲートドライバ１１８（例えば、１１８－１、１１８－２）によって作動する。

【0024】

図示の例では、各ソースブリッジ１０６の上側レグ１１２及び下側レグ１１４は、６個の電流スイッチングデバイス１１６を含んでいる。電流スイッチングデバイス１１６は、順次（例えば、６０度ごとに）切り替えられて、６パルス波形を生成する。

【0025】

ＡＣ入力が３０度ずれた２つのＬＣＩシステム１０４を並列に配置することにより、１２パルス出力が得られる。このような１２パルス出力は高調波出力が少ない（例えば、電力出力の効率がよくなり、電気機械１０２のトルクコギングが低減される）。追加のＬＣＩシステムを（対応する位相シフトを行う変圧器とともに）ＬＣＩシステム１０４に並列に設けて、「２４パルス」以上のソースブリッジ１０６を提供することができる。

【0026】

ソースブリッジ１０６と同様に、各負荷ブリッジ１０８は、３相ＡＣ電圧の各相に対して、上側レグ１２０（例えば、１２０－１、１２０－２）及び下側レグ１２２（例えば、１２２－１、１２２－２）を含み、負荷ブリッジ１０８の上側レグ１２０及び下側レグ１２２は、１つ又は複数（例えば、６個）の電流スイッチングデバイス１１６を含んでいる。各ＬＣＩシステム１０４の負荷ブリッジ１０８の電流スイッチングデバイス１１６のゲーティングは、ＬＣＩシステム１０４のそれぞれのゲートドライバ１１８によって作動し、ソースブリッジ１０６によって出力されたＤＣ電圧を可変周波数の３相交流電圧に変換し、電気機械１０２に供給する。

【0027】

図１に示すように、電源変圧器１３２の一次巻線１３０は、三相ＡＣバス１３４（例えば、２０８０Ｖｒｍｓ以上）に接続されている。電源変圧器１３２は、３相二次巻線１３６、１３８の２つのセットを有し、二次巻線１３６はデルタ（Δ）接続し、二次巻線１３８はワイ（Ｙ）接続することができる。これにより、二次巻線１３６、１３８の電圧に３０度の位相シフトが生じ、駆動システム１００によって発生する高調波電流の大部分が除去される。実施形態によれば、ＬＣＩシステム１０４－１は、デルタ接続された二次巻線１３６に接続され、ＬＣＩシステム１０４－２は、ワイ接続された二次巻線１３８に接続されている。

【0028】

実施形態によれば、駆動システム１００は、ＬＣＩシステム１０４のソースブリッジ１０６及び負荷ブリッジ１０８の電流スイッチングデバイス１１６のゲーティング（例えば、どの電流スイッチングデバイス１１６をいつゲーティングするか）を制御するために、ゲートドライバ１１８にゲーティング命令を供給する単一のコントローラ１４０（図１）をさらに含んでいる。また、各ＬＣＩシステム１０４は、ＬＣＩシステム１０４の様々な電圧値及び／又は電流値に関するフィードバックをコントローラ１４０に提供するための電圧・電流フィードバックシステム１４２（例えば、１４２－１、１４２－２）を含んでいる。一部の実施形態では、コントローラ１４０は、高速インターフェース１４４（例えば、高速シリアルインターフェース）を通じて、ＬＣＩシステム１０４のゲートドライバ１１８及び電圧・電流フィードバックシステム１４２と通信することができる。

【0029】

駆動システム１００では、各ＬＣＩシステム１０４のソースブリッジ１０６によって生成される電流Ｉは、コントローラ１４０のそれぞれの電流調整器１４６（例えば、１４６－１、１４６－２）によって独立に制御される。コントローラ１４０に結合された速度調整器１４８は、電気機械１０２の速度（したがってトルク）を監視する及び制御するために設けられている。速度調整器１４８は、電気機械１０２の速度を表す信号Ｓを、電気機械１０２の所望の速度を表す信号Ｓ’と比較し、電気機械１０２を所望の速度で作動させるために駆動システム１００から必要とされる全電流Ｉ_{Ｔｏｔａｌ}を示す信号をコントローラ１４０に出力する。続いて、コントローラ１４０は、全電流Ｉ_{Ｔｏｔａｌ}の必要値を駆動システム１００のＬＣＩシステム１０４の数で割って、その結果を各電流調整器１４６に送る。図１及び図２に示されている実施形態では、例えば、コントローラ１４０は、電流調整器１４６－１、１４６－２の各電流調整器に同じ値のＩ_{Ｔｏｔａｌ}／２を送る（例えば、Ｉ_１＝Ｉ_２＝Ｉ_{Ｔｏｔａｌ}／２）。

【0030】

さらに理解されるように、各電流調整器１４６は、それぞれのＬＣＩシステム１０４内の電流ループを独立して制御するように構成されている。ソースブリッジ１０６は、点弧角の管理及び調整によって制御され、ＤＣリンクリアクトル１１０の電圧を変化させることによってＤＣリンクリアクトル１１０の電流を制御する。同様に、負荷ブリッジ１０８は、点弧角の管理及び調整によって制御され、電力出力を最大化し、出力力率（すなわち、出力された電圧と電流との間の位相角）を制御することができる。本明細書において、点弧角という用語は、電気機械１０２におけるＡＣ電圧波形の角度であって、負荷ブリッジ１０８の電流スイッチングデバイス１１６がゲート制御される角度を表すことができる。

【0031】

電圧・電流フィードバックシステム１４２－１は、ＬＣＩシステム１０４－１内の様々な電圧値及び電流値に関するフィードバックを電流調整器１４６－１に提供する。同様に、電圧・電流フィードバックシステム１４２－２は、ＬＣＩシステム１０４－２の様々な電圧値及び電流値に関するフィードバックを電流調整器１４６－２に提供する。電圧・電流フィードバックシステム１４２は、ソースブリッジ１０６及び負荷ブリッジ１０８の各ブリッジのＡＣ側に配置され、ＡＣライン電流及びＡＣライン電圧を測定することができる。

【0032】

実施形態によれば、電流調整器１４６－１、１４６－２は、互いに完全に独立して動作する。動作においては、電圧・電流フィードバックシステム１４２－１から受け取った電流フィードバックに基づいて、電流調整器１４６－１は、ＤＣリンクリアクトル１１０－１に必要な電流Ｉ_１（例えば、Ｉ_{Ｔｏｔａｌ}／２）を供給するために、ソースブリッジ１０６－１の電流スイッチングデバイス１１６－１をゲート制御するタイミングを決定し、ゲートドライバ１１８－１に命令する。同様に、電圧・電流フィードバックシステム１４２－２から受け取った電流フィードバックに基づいて、電流調整器１４６－２は、電流調整器１４６－１とは独立して、ＤＣリンクリアクトル１１０－２に必要な電流Ｉ_２（例えば、Ｉ_{Ｔｏｔａｌ}／２）を供給するために、ソースブリッジ１０６－２の電流スイッチングデバイス１１６－２をゲート制御するタイミングを決定し、ゲートドライバ１１８－２に命令する。これによって、有利なことに、電流調整器１４６－１と１４６－２との間に循環電流が確実に流れないようにすることができる。さらに、独立した複数の電流調整器１４６を使用することにより、各ＬＣＩシステム１０４のソースブリッジ１０６は、ソースブリッジ１０６を実装するために使用される構成要素の種類及び関連するケーブル配線とは無関係に、ＤＣリンクリアクトル１１０に同じ電流を供給する。

【0033】

ソースブリッジ１０６とは異なり、駆動システム１００のＬＣＩシステム１０４の負荷ブリッジ１０８は、独立して制御することができない。実施形態によれば、これらの負荷ブリッジ１０８は同じ負荷（例えば、電気機械１０２）に接続されるので、単一の負荷ブリッジ制御ルーチンを使用することができる。例えば、負荷ブリッジコントローラ１５２は、各負荷ブリッジ１０８の負荷出力電圧及び出力電流Ｉ_１、Ｉ_２（Ｉ_１＝Ｉ_２）に関して、ＬＣＩ１０４の電圧・電流フィードバックシステム１４２からフィードバックを受け取るように構成することができる。このフィードバックと、負荷ブリッジ１０８によって出力される全負荷電流（Ｉ_{Ｔｏｔａｌ}＝Ｉ_１＋Ｉ_２）に基づいて、負荷ブリッジコントローラ１５２は、電気機械１０２’に最大トルクを供給するために、負荷ブリッジ１０８－１、１０８－２の電流スイッチングデバイス１１６－１、１１６－２をいつゲート制御するか（どの電流スイッチングデバイス１１６－１、１１６－２をゲート制御するか、及び電流スイッチングデバイス１１６－１、１１６－２をいつゲート制御するか）を決定する。負荷ブリッジコントローラ１５２は、続いて、負荷ブリッジ１０８－１、１０８－２の同じ電流スイッチングデバイス１１６－１、１１６－２が同期して同時にゲート制御されるように、両方のゲートドライバ１１８－１、１１８－２に同じゲーティング命令を送る。このように、両負荷ブリッジ１０８－１、１０８－２は両方とも、同一のゲーティング命令に基づいて同一の方法でゲート制御される。

【0034】

当業者には理解されるように、本開示は、コンピュータプログラム製品を利用することができるシステム、方法、又は制御として具体化することができる。したがって、本開示は、ハードウェアの実施形態、ソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、又はソフトウェア及びハードウェアの態様を組み合わせた実施形態が含まれており、これらはすべて、本明細書において、一般に、「回路」、「モジュール」、又は「システム」と呼ぶことができる。さらに、本開示は、媒体に具現化されたコンピュータ使用可能プログラムコードを有する任意の有形的表現媒体に具現化された、コンピュータプログラムで可能な制御の形態をとることができる。

【0035】

１つ又は複数のコンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ読取可能媒体の任意の組み合わせを利用することができる。コンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ読取可能媒体は、例えば、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線、又は半導体のシステム、装置、デバイス、又は伝搬媒体とすることができるが、これらに限定されることはない。コンピュータ可読媒体のより具体的な例（考えられる全てのものが含まれているわけではない）としては、１本又は複数本のワイヤを有する電気接続体、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ又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・リードオンリーメモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、光学記憶装置、伝送媒体（インターネット若しくはイントラネットを支えるものなど）、又は磁気記憶装置が挙げられる。コンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ読取可能媒体は、プログラムが印刷された紙又は他の適切な媒体もあり得ることに留意されたい。これは、プログラムを、例えば、紙又は他の媒体を光学的にスキャニングすることによって電子的に取り込み、その後、コンパイルし、翻訳し、必要に応じて、適切な方法で他の処理が行われ、コンピュータのメモリに格納することができるからである。本開示では、コンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ読取可能媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスによって使用されるプログラム、又は命令実行システム、装置、又はデバイスとともに使用されるプログラムを含む、記憶する、通信する、伝播する、又は運ぶことができる任意の媒体とすることができる。コンピュータ使用可能媒体は、ベースバンド又は搬送波の一部として、コンピュータ使用可能プログラムコードが具現化された伝搬データ信号を含むことができる。コンピュータ使用可能プログラムコードは、任意の適切な媒体（無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなどを含むがこれらに限定されることはない）を使用して伝送することができる。

【0036】

本開示の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、オブジェクト指向プログラミング言語（Ｊａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋など）及び従来の手続き型プログラミング言語（「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語など）を含む１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述することができる。プログラムコードは、全てをユーザのコンピュータ上で実行されてもよいし、ユーザのコンピュータ上で部分的に実行されてもよいし、ユーザのコンピュータ上で部分的に実行されるとともにリモートコンピュータ上で部分的に実行されてもよいし、全てをリモートコンピュータ又はサーバ上で実行してもよい。後者のシナリオでは、リモートコンピュータは、任意のタイプのネットワーク（ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む）を通じてユーザのコンピュータに接続することができ、（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを通じて）外部のコンピュータに接続することもできる。

【0037】

本明細書において、本開示は、本開示の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロック、並びにフローチャート図及び／又はブロック図のブロックの組合せは、コンピュータプログラム命令によって実施できることが理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、特殊用途コンピュータ、又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに提供され、この命令は、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサによって実行され、フローチャート及び／又はブロック図の１つのブロック又は複数のブロックで指定された機能／動作を実施するための手段を作成するような機械を生成することができる。

【0038】

これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ可読媒体に記憶することもでき、コンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理装置に特定の方法で機能するように命令することができ、コンピュータ可読媒体に記憶された命令によって、製品（フローチャート及び／又はブロック図の１つのブロック又は複数のブロックで指定された機能／動作を実施する命令手段を含む）が生成される。

【0039】

図中のフローチャート及びブロック図は、本開示の様々な実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実装についてのアーキテクチャ、機能、及び動作を示す。これに関して、フローチャート又はブロック図の各ブロックは、指定された論理機能を実装するための１つ又は複数の実行可能命令を構成する、モジュール、セグメント、又はコードの部分を表すことができる。また、一部の代替的な実装形態では、ブロックに記載された機能は、図に記載された順序とは異なる順序で実行されてもよいことに留意すべきである。例えば、連続するように示されている２つのブロックは、実際には、実質的に同時に実行されてもよいし、ブロックは、関係する機能に応じて、時には逆の順序で実行されてもよい。また、当業者であれば、処理を記述する追加のブロックを加えてもよいことを認識することができる。また、ブロック図及び／又はフローチャート図の各ブロック、並びにブロック図及び／又はフローチャート図のブロックの組合せは、指定された機能又は動作を実行する特別な目的のハードウェアベースのシステム、又は特別な目的のハードウェアとコンピュータ命令との組合せによって実装できることに留意されたい。

【0040】

本明細書で説明するように、様々なシステム及び構成要素は、データを「決定」又は「取得」するものとして説明されている。対応するデータは、任意のソリューションを使用して取得できることが理解される。例えば、対応するシステム／コンポーネントは、データを生成すること、及び／又はデータを生成するために使用すること、１つ又は複数のデータストア（例えば、データベース）からデータを検索すること、別のシステム／コンポーネント（例えば、センサ）からデータを受け取ることなどができる。データが特定のシステム／コンポーネントによって生成されていない場合、図示示されたシステム／コンポーネントとは別に、データを生成してシステム／コンポーネントに提供する及び／又はシステム／コンポーネントによりアクセスできるようにデータを記憶する別のシステム／コンポーネントを実装できることが理解される。

【0041】

本明細書及び特許請求の範囲を通じて使用される近似を表す文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動し得る任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、1つの又は複数の用語（「およそ」、「約」、及び「実質的に」など）によって修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくとも一部の例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応する場合がある。ここに記載されたこと並びに本明細書及び特許請求の範囲を通して、範囲の限定を組み合わせること及び／又は置き換えることが可能である。文脈又は文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含される全ての部分範囲を含む。範囲の特定の値に適用される「約」又は「およそ」は、当該範囲の両端の値に適用され、値を測定する機器の精度に特に依存しない限り、言及された値の＋／－１０％を示すことができる。

【0042】

特許請求の範囲におけるミーンズプラスファンクション又はステッププラスファンクションの要素すべての、対応する構造、材料、動作、及び均等物は、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を実施するための、一切の構造、材料、又は動作を包含することを意図している。本開示の記載は、例示及び説明の目的で提示されており、可能な全てのものを含んでいることも、開示された形態で本開示に限定することも意図するものではない。当業者には、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく多くの修正及び変形が明らかである。本開示の原理及び実際の用途を最適に説明し、他の当業者が本開示を理解し、特定の使用に適するような実施形態の様々な修正を考えることができるように、本実施形態が選択され、かつ記載された。

【符号の説明】

【0043】

１００ 駆動システム
１０２ 電気機械
１０４ ＬＣＩシステム
１０６ ソースブリッジ
１０８ 負荷ブリッジ
１１０ ＤＣリンクリアクトル
１１２ 上側レグ
１１４ 下側レグ
１１６ 電流スイッチングデバイス
１１８ ゲートドライバ
１２０ 上側レグ
１２２ 下側レグ
１３０ 一次巻線
１３２ 電源変圧器
１３４ ＡＣバス
１３６ 二次巻線
１３８ 二次巻線
１４０ コントローラ
１４２ 電流フィードバックシステム
１４４ 高速インターフェース
１４６ 電流調整器
１４８ 速度調整器
１５２ 負荷ブリッジコントローラ

【図1】

【図2】

【外国語明細書】