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公開番号2025070473
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2023180803
出願日2023-10-20
発明の名称インバータ装置
出願人ニチコン株式会社
代理人弁理士法人みのり特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250424BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】分流バランスを調整可能で、かつ制御の複雑化を回避可能なインバータ装置を提供する。
【解決手段】インバータ部2と、インバータ電流を測定する測定部3と、インバータ部2の各インバータ回路2-1～2-Nに対してPWM制御を行う制御部5とを備えるインバータ装置1であって、制御部5は、アナログ回路部とデジタル回路部とを備え、アナログ回路部は、PWM信号を生成するパルス生成部10を備え、デジタル回路部は、設定パラメータに応じてPWM信号のパルス幅を増減させるパルス調整処理を行うパルス調整部20と、測定部3から各インバータ電流の測定信号を取り込み、測定信号が設定範囲外の場合に、設定パラメータの値を増減させるパラメータ補正処理を行うパラメータ補正部40と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
並列接続された複数のインバータ回路を含み、前記複数のインバータ回路の各インバータ回路が少なくとも１つのスイッチング素子を含むインバータ部と、
前記各インバータ回路から出力される各インバータ電流を測定する測定部と、
前記各インバータ回路に対してＰＷＭ制御を行う制御部と、
を備え、前記各インバータ電流を合成した出力電流を負荷に供給するインバータ装置であって、
前記制御部は、アナログ信号処理を行うアナログ回路部と、デジタル信号処理を行うデジタル回路部とを備え、
前記アナログ回路部は、前記ＰＷＭ制御を行うためのＰＷＭ信号を生成し、
前記デジタル回路部は、
前記アナログ回路部から前記ＰＷＭ信号を取り込み、予め記憶された設定パラメータに応じて前記ＰＷＭ信号のパルス幅を増減させるパルス調整処理を行うパルス調整部と、
前記測定部から前記各インバータ電流の測定信号を取り込み、前記測定信号が予め設定された設定範囲外の場合に、前記設定パラメータの値を増減させるパラメータ補正処理を行うパラメータ補正部と、を備える
ことを特徴とするインバータ装置。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記パルス調整部は、
前記パルス調整処理時における前記パルス幅の増減幅をＹとし、前記出力電流の目標値に応じて設定された現在の電流設定値をＩｒｅｆＰとし、前記設定パラメータである補正係数をＫＡとした場合、Ｙ＝ＫＡ×ＩｒｅｆＰの計算式に基づいて決定した前記増減幅Ｙに基づいて前記パルス調整処理を行い、
前記パラメータ補正部は、
前記パラメータ補正処理時に前記補正係数ＫＡを増減させる
ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記パラメータ補正部は、
前記各インバータ電流の分流目標値に応じた電流理想値を設定する理想値設定部と、
前記測定信号をデジタル信号に変換する変換部と、
前記電流理想値と前記変換部を経由した前記測定信号の信号値とに基づいて、前記測定信号が前記設定範囲外か否かの第１判定を行い、前記第１判定の結果に応じて前記パラメータ補正処理を行う補正処理部と、を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記パラメータ補正部は、
前記パラメータ補正処理を許可する第１モードと前記パラメータ補正処理を禁止する第２モードとを設定するモード設定部と、
前記パラメータ補正処理の実行タイミングを設定する周期設定部と、を備える
ことを特徴とする請求項３に記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記パラメータ補正部は、
前記各インバータ回路のうち、前記測定信号が前記設定範囲から最も離れているインバータ回路に対してのみ前記パラメータ補正処理を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記パラメータ補正部は、
１回の前記パラメータ補正処理につき前記設定パラメータの値を最小値だけ増減させる
ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
インバータ装置は、例えば、電磁石に励磁電流を供給する電磁石電源システムにおいて用いられる。インバータ装置は、インバータ回路と、当該インバータ回路を制御する制御部とを備える。インバータ回路は、電圧と電流の正負で区分される４象限での動作を行うように、４つのスイッチング素子がブリッジ接続された構成である。
【０００３】
電磁石電源システムにおいて励磁電流を増大させる場合、複数のインバータ回路を並列に接続し、各インバータ回路から出力されるインバータ電流を合成して出力電流（励磁電流）を生成する。インバータ回路の並列数は、インバータ回路を構成するスイッチング素子のスペック（種類、特性等）や、励磁電流の電流値等に応じて決定される。
【０００４】
並列接続された複数のインバータ回路を含むインバータ装置は、電磁石電源システム以外の電源システムでも用いられ、インバータ回路の制御としては、一般にＰＷＭ制御が用いられる。ＰＷＭ制御時の制御部は、例えば、インバータ装置の出力電流の目標値と当該出力電流の測定値との比較により偏差信号を生成し、当該偏差信号と三角波信号との比較によりＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号によりインバータ回路のスイッチング素子をオンオフさせる。
【０００５】
制御部で生成された一のＰＷＭ信号を、分岐した配線を介して複数のインバータ回路に出力する場合、理想的には、各インバータ回路のスイッチング素子は同じタイミングでオンオフして、各インバータ回路から出力されるインバータ電流は均等化される。しかしながら、実際は、分岐した後の配線ルートや配線長によるインピーダンスのばらつき、スイッチング素子の特性のばらつき等の影響により、各インバータ回路のスイッチング素子のオンオフタイミングがずれて、各インバータ回路から出力されるインバータ電流は不均一になる。インバータ電流が不均一になると、各インバータ回路の負荷率も不均一になるため、スイッチング素子等の部品の寿命にもばらつきが生じるおそれがある。
【０００６】
各インバータ電流を均等化させるための方法、言い換えれば、各インバータ回路の分流バランスを調整するための方法として、インバータ回路に分流バランスを調整するための抵抗（以下、分流抵抗）を接続する方法が知られている。しかしながら、分流バランスの度合いによっては大きな分流抵抗が必要となり、分流抵抗を接続した分、インバータ回路が大型化してしまうという問題が生じる。また、分流抵抗を接続する場合、分流抵抗による発熱や損失等の影響を考慮する必要がある。
【０００７】
分流バランスを調整するための別の方法として、制御部でＰＷＭ信号の補正を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の方法では、カレントトランスにより各インバータ電流を測定してフィードバック制御を行い、各インバータ電流の測定値（移動平均値）の差分が小さくなるように、各インバータ回路に出力するＰＷＭ信号の補正を行う。この方法によれば、分流抵抗を用いることなく、分流バランスを調整することができる。
【０００８】
しかしながら、制御部がデジタル制御によりＰＷＭ信号を生成する場合、アナログ信号（電流測定値）をデジタル信号に変換するＡＤＣ処理を行う必要があり、ＡＤＣ処理の変換時間による遅延や変換周期を考慮する必要がある。また、ＡＤＣ処理の変換精度を高めるためには、高速変換処理やノイズを低減するための処理（例えば、移動平均処理）が必要となる。例えば、特許文献１に記載の方法では、電流測定値に対してＡＤＣ処理を行い、移動平均処理を行った上で、基本となるＰＷＭ信号（分流調整前のＰＷＭ信号）を生成している。移動平均処理の処理回数を増やした場合、ノイズ低減の効果は向上するが、フィードバック制御の速度を上げることができないおそれがある。以上のように、デジタル制御により分流調整前のＰＷＭ信号を生成する場合、ＡＤＣ処理の変換時間による遅延、変換周期および変換精度を考慮する必要があるため、制御の複雑化を招くという問題が生じる。
【０００９】
なお、インバータ電流の測定値に応じてＰＷＭ信号の補正量を変動させる場合、かえって分流バランスが悪化する場合がある。例えば、インバータ電流の測定値が急峻に変化した場合、ＰＷＭ信号の補正量も急峻に変化するため、当該補正量によりＰＷＭ信号の補正を行うと、逆に分流バランスが悪化してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２０１８－１３３９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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