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公開番号2024173392
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023091775
出願日2023-06-02
発明の名称インバータ制御装置および制御方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人開知
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241205BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】コストの増加及びシステム重量の増加を伴わずインバータの宇宙線耐量を向上可能なインバータ制御装置を提供する。
【解決手段】インバータ制御装置600は複数のインバータ201、202、207、208のそれぞれの電圧印加総時間を判定する電圧印加総時間判定部602と、飛行体501の運行情報を入力し飛行体501の運行パターンを判定し、運行パターンを電圧印加総時間判定部602に出力する運行パターン判定部603と、電圧総時間判定部602の指令と、複数のインバータ201、202、207、208の電流情報及び電圧情報に従い複数のインバータ201、202、207、208を制御するインバータ制御部604と、インバータ制御部604の情報に従い、複数のインバータ201、202、207、208の電源300と複数のインバータ201、202、207、208との接続及び開放を制御する切替制御部605と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数のインバータの、それぞれの電圧印加総時間を判定する電圧印加総時間判定部と、
飛行体の運行情報を入力し、前記飛行体の運行パターンを判定して、判定した運行パターンを前記電圧印加総時間判定部に出力する運行パターン判定部と、
前記電圧印加総時間判定部からの指令と、前記複数のインバータの電流情報および電圧情報に従って、前記複数のインバータおよび複数の平滑コンデンサ電圧を制御するインバータ制御部と、
前記インバータ制御部からの情報に従って、前記複数のインバータの電源と、前記複数のインバータとの接続および開放を制御する切替制御部と、
を備えることを特徴とするインバータ制御装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
請求項１に記載のインバータ制御装置において、
前記飛行体は、プロペラにシャフトを介して接続されたオープン巻線モータを有し、巡航時よりも離着陸時または上昇時の出力が大きく、前記オープン巻線モータは、複数の前記インバータに接続され、複数の前記インバータは、それぞれの直流部が前記平滑コンデンサに接続され、スイッチを介して電源に接続され、
前記インバータ制御部は、前記巡航時における複数の前記インバータのそれぞれの電圧印加総時間に基づき、複数の前記インバータのうちのいずれかを選択し、選択した前記インバータの変調率を制御し、
前記切替制御部は、前記インバータ制御部からの情報に従って前記スイッチを接続あるいは開放する、
ことを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のインバータ制御装置において、
前記インバータ制御部は、前記飛行体の離着陸時あるいは上昇時に、前記複数のインバータにより、前記オープン巻線モータを駆動し、巡航時には、前記複数のインバータの前記電圧印加総時間が互いに等しくなるように、前記複数のインバータの停止あるいは駆動を制御することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のインバータ制御装置において、
前記インバータ制御部は、前記複数のインバータの前記電圧印加総時間が互いに等しくなるように、前記電圧印加総時間が長いインバータを停止し、前記電圧印加総時間が短いインバータを駆動することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のインバータ制御装置において、
前記インバータ制御部は、
停止する前記インバータの変調率をゼロまで低下させ、駆動する前記インバータの変調率を前記オープン巻線モータの要求電圧まで上昇させ、停止する前記インバータの出力をゼロにした後、停止する前記インバータの下アームを短絡させ、
前記切替制御部は、停止する前記インバータの下アームが短絡された後に、前記電源と前記平滑コンデンサに接続された前記スイッチを開放することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載のインバータ制御装置において、
前記インバータ制御部は、前記オープン巻線モータに流れる三相電流の積が０Ａあるいは任意の閾値より大きい場合に、前記平滑コンデンサに蓄えられた電荷を前記オープン巻線モータの巻線抵抗を介して放電を行い、前記平滑コンデンサの電圧を０Ｖに低下させることを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載のインバータ制御装置において、
前記インバータ制御部は、前記平滑コンデンサの電圧を０Ｖに低下させた後、停止する前記インバータの下アームを短絡させ、前記平滑コンデンサの電圧を０Ｖに維持させることを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載のインバータ制御装置において、
前記インバータ制御部は、前記複数の前記インバータのうち、往路で停止した前記インバータは復路では駆動し、往路で駆動した前記インバータは復路では停止することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項９】
請求項１に記載のインバータ制御装置において、
前記インバータ制御部からの情報に基づいて、前記複数の前記インバータのそれぞれは、駆動中であるか停止中であるかの状態を表示する表示部を備えることを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項１０】
複数のインバータの、それぞれの電圧印加総時間を判定し、
飛行体の運行情報から、前記飛行体の運行パターンを判定し、
前記複数のインバータの電流情報および電圧情報に従って、前記複数のインバータを制御し、
前記複数のインバータの電源と、前記複数のインバータとの接続および開放を制御する、
ことを特徴とするインバータ制御方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はインバータ制御装置及び制御方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、旅客機や垂直離着陸機（ＶＴＯＬ機、ＶｅｒｔｉｃａｌＴａｋｅ－ＯｆｆａｎｄＬａｎｄｉｎｇａｉｒｃｒａｆｔ）等の航空機には電動化が進んでいる。例えば、電動化された航空機には、電動垂直離着陸機（ｅＶＴＯＬ機，ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｒｔｉｃａｌＴａｋｅ－ＯｆｆａｎｄＬａｎｄｉｎｇａｉｒｃｒａｆｔ）がある。
【０００３】
航空機を構成する推進システムの電動化には、モータやインバータ等を含む電動コンポーネントの大容量化と高信頼化が必要である。両者を実現する電動システムには、２台のインバータを用いてモータ巻線印加電圧を倍増して効率良く駆動することができるオープン巻線システムが知られている。
【０００４】
オープン巻線システムを、さらに効率良く運転するためには、例えば、特許文献１では、「低出力時における効率の低下を防止できるモータ駆動システム」が開示されており、「低出力の際にはインバータ１台で運転することでインバータの損失を抑えることが望まれる。」と記載されている。
【０００５】
このように、定格出力よりも低い出力で駆動する負荷条件では、２台あるインバータのうち１台のみでモータを駆動することにより高効率化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１９―６２７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
航空機が飛行する高高度環境では、宇宙線強度が大幅に増加する。これにより、半導体スイッチング素子やゲート駆動回路などで構成されるインバータの偶発故障発生確率が大幅に上がり信頼性が低下する。特に、高高度を飛行する巡航時はインバータの信頼性低下は著しい。インバータの高信頼化には宇宙線耐量を向上させる必要があり、その手段として、半導体スイッチング素子への印加電圧低減が有効である。
【０００８】
特許文献１に記載のような構成ではインバータの高効率化に有効であるが、２台あるインバータの半導体スイッチング素子には、常にＤＣ電圧が印加され続けるためインバータの宇宙線耐量は低く、耐宇宙線対策が必要である。
【０００９】
オープン巻線システムの宇宙線耐量を向上させるには、半導体スイッチング素子耐圧の向上、半導体スイッチング素子のシリーズ化、インバータ多段化、バッテリーとインバータ間に昇降圧コンバータを設置してＤＣ電圧を可変にするなどの手段が考えられるが、多数の半導体スイッチング素子が追加されることによるコスト増加およびシステム重量の増加が課題となる。
【００１０】
本発明の目的は、コストの増加およびシステム重量の増加を伴うことなく、インバータの宇宙線耐量を向上することが可能なインバータ制御装置及び制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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