JP2016522673A - 電力コンバータを制御する方法及びその関連デバイス - Google Patents

Abstract

本発明は電力コンバータ（１）の制御システム（２）に関し、本システム（２）は、底部スイッチと上部スイッチとで構成された被制御スイッチのペアの閉鎖の少なくとも２つの連続的なインスタンスを制御することができる。被制御スイッチの１つのペアの閉鎖と被制御スイッチの別のペアの閉鎖との間の遷移に先立ち、少なくとも２つのアームの接続点における電位を測定できる測定手段（３）であって、当該被制御スイッチが前記遷移によって影響を受ける、測定手段（３）、測定された電位を比較するための比較手段（４）、測定された最も低い電位を有するアームの上部スイッチと測定された最も高い電位を有するアームの底部スイッチとを選択できる選択手段（５）、並びに、遷移の前後の少なくとも１つの付加的な期間中、選択された被制御スイッチの閉鎖を制御できる制御手段（６）を含む。【選択図】図３

Description

本発明は高電力充電器の制御に関し、より詳細には、少なくとも部分的に電気式の駆動系を有する自動車両のバッテリ充電器の電力コンバータを制御することに関する。

電力コンバータは、インバータ又は整流器であることができる。電圧インバータは直流電圧から交流電圧をもたらすことを意図しており、制御された整流器は交流電圧から直流電圧をもたらすことを意図している。

インバータは、同期式機械又は非同期式機械の可変速制御に用いられ得る。この場合、充電を提供すること（より具体的には、同期式機械もしくは非同期式機械又はモータの各フェーズを、周波数及び振幅が可変平衡の正弦波三相システムに可能な限り近い三相電圧システムによって充電すること）が必要とされる。

電圧インバータは、電力成分を用いてサイリスタのような制御されたスイッチング操作を実行するデバイスである。最も単純なインバータは２つのレベルを有し、電荷を交互に供給する２つの被制御スイッチからなる。通常、矩形波信号が設定点として用いられ、各矩形波側においてスイッチのうちの一方又は他方のスイッチングを可能にする。

一般的に、電力コンバータ（例えば、少なくとも部分的に電気式の駆動系を有する自動車両のバッテリ充電器の電力コンバータ）の制御中、リカバリタイムが各スイッチングシーケンス間に挿入される。これらのリカバリタイムは、電流フローを常時供給し、いかなる時でも（ごく短期間であっても）回路ブレーカがすべてオープンとなって電流が流れないということ防止するために必要とされている。

図１は、三相給電網のフェーズによってそれぞれフィードされる３つの分岐又はアームを含む電流整流器タイプの既知の電流コンバータを示し、各分岐は、以下を順に含む直列アセンブリを有する：第１のダイオード、底部回路ブレーカ１Ｌ、２Ｌ、もしくは３Ｌ、上部回路ブレーカ１Ｈ、２Ｈ、もしくは３Ｈ、及び第２のダイオードＤを含む直列アセンブリ。ダイオードは同じ導電方向に組み立てられ、フェーズへの接続は、分岐の２つの回路ブレーカ間でなされる。

図１に示す場合において、電流整流器は連続的なフリーホイーリングを含まない。このような電力コンバータは、通常、上部回路ブレーカ１Ｈ、２Ｈ、もしくは３Ｈと底部回路ブレーカ１Ｌ、２Ｌ、もしくは３Ｌとのペアの閉鎖の連続、及び、他方の回路ブレーカの開放によって、制御される。

例えば、閉鎖の連続が、ペア（１Ｈ−３Ｌ）／（２Ｈ−３Ｌ）／（２Ｈ−２Ｌ）の閉鎖の連続を含むシーケンスで構成され得る。

連続的な組み合せの選択は、コンバータの入力部Ｉ_ｐｈ１、Ｉ_ｐｈ２、及びＩ_ｐｈ３（即ち、三相側）で望まれる電流設定点に従って決定される。

閉じられた上部回路ブレーカ及び底部回路ブレーカが同じアームに属す場合、交流側と直流側との間で電力は伝送されない。これはフリーホイーリングフェーズと称される。

回路ブレーカを開閉するタイミングは瞬間的（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ）でないので、回路ブレーカペアの各閉鎖の間の任意の瞬間に電流のための通路を提供するために、リカバリを挿入することが必要となる。２つの上部又は底部回路ブレーカが同じ瞬間に閉じられる場合、回路のダイオードにより、三相交流配電網の短絡の可能性が防止される。

図２は、図１のコンバータの回路ブレーカの閉状態及び開状態のタイミング図を示す。リカバリタイムが図２で見て取れる。

先行する閉鎖シーケンス（１Ｈ−３Ｌ）／（２Ｈ−３Ｌ）／（２Ｈ−２Ｌ）が図２のタイミング図で示されており、フリーホイーリングフェーズは、シーケンスの最後の組み合せに相当し且つ第２の分岐の上部回路ブレーカ２Ｈ及び底部回路ブレーカ２Ｌの閉鎖を含む。

リカバリタイムｔｒが網かけ領域で示されている。その持続期間の選択は、被制御回路ブレーカについて選択された開閉タイミングに依存する。リカバリタイムｔｒは可能な限り短くなければならないが、ある上部回路ブレーカの開放が後続する上部回路ブレーカの閉鎖よりも前に開始されないよう、十分な長さでなければならない。底部回路ブレーカにも同じことが当てはまる。

一般的に、リカバリタイムｔｒは回路ブレーカの閉鎖に後続して挿入されるが、リカバリタイムｔｒのぶん、閉鎖を延長する。

図２で、第２の分岐の上部回路ブレーカ２Ｈ及び底部回路ブレーカ２Ｌは、このシーケンスが例えばループされることにより回路ブレーカのペアの閉鎖の同じシーケンスを反復する場合、連続性をもたらすために、シーケンスの開始においてリカバリタイムｔｒを有する。

対照的に、図２に示す（即ち、ペアの閉鎖の連続（１Ｈ−３Ｌ）／（２Ｈ−３Ｌ）／（２Ｈ−２Ｌ）を含む）シーケンスが、アーム１のフリーホイーリングフェーズ（即ち回路ブレーカのペア１Ｈ−１Ｌの閉鎖）で終了する別のシーケンスによって先行される場合、リカバリタイムｔｒは、図２に示すシーケンスの開始時に第１のアームの底部回路ブレーカ１Ｌに挿入される。第１のアームの上部回路ブレーカ１Ｈは、ペア（１Ｈ−３Ｌ）の閉鎖に含まれるので、閉状態のままである。

図２に示す閉鎖シーケンスを含む図１に示すような電気アセンブリの場合、電力コンバータのアーム上の電気フェーズのための接続点の電位値Ｖ_１、Ｖ_２、及びＶ_３に依存して、リカバリタイムは「アクティブ」又は「非アクティブ」であると称される。

図２に示すシーケンス（１Ｈ−３Ｌ）／（２Ｈ−３Ｌ）／（２Ｈ−２Ｌ）で、第１の遷移は、第３のアームの底部回路ブレーカ３Ｌが閉状態で保持され、第１のアームの上部回路ブレーカ１Ｈが開かれ、第２のアームの上部回路ブレーカ２Ｈが閉じられることを含む。

遷移中、２つの上部回路ブレーカ１Ｈ及び２Ｈの間で、所与の瞬間に、コンバータのアーム中の直列のダイオードに起因して、電流は、回路ブレーカを通流できるのみである。従って、電流経路はダイオードのブロッキングに後続して選択される。

従って、リカバリタイムｔｒ中のリカバリフェーズにおいて、電流がアームを変更する瞬間は、はじめの２つのフェーズＰｈ１及びＰｈ２の電圧レベルＶ_１及びＶ_２に依存する。最も大きい電位を有する上部回路ブレーカが、導電している回路ブレーカである。

２つの底部回路ブレーカを用いた遷移で、遷移中に上部回路ブレーカが閉じられたままである場合、導電している底部回路ブレーカは、閉じられた回路ブレーカ中最も低い電位を有する。

従って、図１及び２に示す例で、第２の分岐の電位Ｖ_２が第１の分岐の電位Ｖ_１よりも大きい（Ｖ_２＞Ｖ_１）場合、第２の分岐の上部回路ブレーカ２Ｈは、リカバリタイムｔｒ中、導電している回路ブレーカである。 従って、第２のアームの上部回路ブレーカ２Ｈが閉じられるとすぐに、電流が第２のアームの上部回路ブレーカ２Ｈ中を流れ、第１のアームの上部回路ブレーカ１Ｈ中を流れなくなるので、リカバリタイムｔｒは「非アクティブ」であると称される。はじめに所望された閉鎖タイミングは改変されず、制御プロセスにおいてエラーが生成されない。

対照的に、第２の分岐の電位Ｖ_２が第１の分岐の電位Ｖ_１未満である（Ｖ_２＜Ｖ_１）場合、第１の分岐の上部回路ブレーカ１Ｈは、リカバリタイムｔｒ中、導電している回路ブレーカである。従って、第１のアームの上部回路ブレーカ１Ｈが開かれると、電流がリカバリタイムｔｒの終端よりも多く第２のアームの上部回路ブレーカ２Ｈ中を流れるので、リカバリタイムｔｒは「アクティブ」であると称される。従って、この場合、はじめに所望された閉鎖タイミングは改変され、電力コンバータの制御においてエラーが生じる。

結果として、設定点によって望まれる経路とは異なる電流経路の規定により、リカバリタイムｔｒの挿入が初期の設定点を改変し得る。従って、このような設定点の改変が、レギュレーションにおけるエラーを蓄積することとなり得る。結果として、システム全体の性能に影響を及ぼすことがある。

素材による解決（追加のコストが生じ且つ素材の摩耗が起こり得る）手段を用いて、又は電流もしくは電圧高レベル設定点の改変によってリカバリタイムによる影響を最小限に抑えることは、既に知られている。

本発明の目的は、回路ブレーカの２つのスイッチング操作間で監視されるアクティブなリカバリタイムの数を最小限に抑える一方で、リカバリタイムの主要セキュリティ機能（即ち、いかなる瞬間にも電流が流れることができること）を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、本発明を、技術分野のいかんに関わらず、２つ、３つ、４つ、又はそれ以上のアームを備えた電力コンバータに応用可能とし、連続的なフリーホイーリングを含まず且つ各回路ブレーカに直列のダイオードを有する任意のタイプのコンバータに応用可能とすることである。

本発明の一態様によれば、１つの実施方法において電力コンバータの制御方法が提示される。電力コンバータは、並列接続された少なくとも２つのアームを含み、各アームは、単方向の上部スイッチと単方向の底部スイッチとの直列アセンブリを含み、これらスイッチは、給電網のフェーズとの接続に適した接続点の両側に接続される。単方向スイッチの各々は、被制御回路ブレーカとダイオードとの直列アセンブリを含み、同じアームの２つのダイオードは同じ導電方向で構成されている。この電力コンバータを制御する方法は、被制御回路ブレーカのペアの少なくとも２つの連続的な閉鎖を含み、被制御回路ブレーカの１ペアは、底部回路ブレーカと上部回路ブレーカとで形成されている。

本発明の全体的な特徴によれば、被制御回路ブレーカのあるペアの閉鎖と、被制御回路ブレーカの別のペアの閉鎖との間の遷移よりも前に、少なくともこれら２つのアーム（当該アームの被制御回路ブレーカが前記遷移に関わっている）の接続点において、電位が測定される。次いで、測定された電位が比較され、最小電位が測定されたアームの上部スイッチと最大電位が測定されたアームの底部スイッチとの閉鎖が、当該遷移の前後で少なくとも付加的な期間、制御される。

最小電位が測定されたアームの上部スイッチのリカバリタイム期間、及び、最大電位が測定されたアームの底部スイッチのリカバリタイム期間、閉鎖を維持することによって又は閉鎖を前倒し（ｂｒｉｎｇｉｎｇ ｆｏｒｗａｒｄ）することによって、リカバリが「アクティブ」リカバリとなる可能性が低減される。

この目的のため、リカバリタイムは、遷移の瞬間と遷移中に用いられるスイッチとを考慮して配置される。

従って、そのような方法を用いて、遷移の前に閉じられるスイッチのペアの上部回路ブレーカが最も低い電位と同じアームに属する場合、又は、遷移の前に閉じられるスイッチのペアの底部回路ブレーカが最も高い電位を有するアームに属する場合、スイッチング遷移瞬間の後、リカバリ期間に相当する期間、スイッチの閉鎖が延長されることができる。

対照的に、遷移の後に閉じられるスイッチのペアの上部回路ブレーカが最も低い電位を有するアームに属する場合、又は、遷移の後に閉じられるスイッチのペアの底部回路ブレーカが最も高い電位を有するアームに属する場合、スイッチの閉鎖は、リカバリ期間に相当する期間、スイッチング遷移瞬間に対して前方向に延長されることができる。

従って、いわゆる「非アクティブ」リカバリタイムの最大化及びいわゆる「アクティブ」リカバリタイムの最小化もしくは除去によって、電力コンバータのレギュレーションの堅牢性が向上する。

上記で定義した方法により制御される電流整流器の場合、アクティブなリカバリタイムに起因するエラーを生じることなくＡＣ側電流設定点が生成される。

更に、上記で定義した方法の閉鎖制御によるレギュレーション改善の結果、配電網のハーモニクスが低減され得る。

好ましくは、本方法は、被制御回路ブレーカのペアの少なくとも２つの連続的な閉鎖の複数のシーケンスを含み、各シーケンスは、同じアームの２つの回路ブレーカの閉鎖に相当するフリーホイーリングフェーズを含む。

電位の大きさと後続するシーケンス開始時の被制御スイッチのペアとが未知であるので、１シーケンスの過程での遷移中よりも２つのシーケンス間の遷移中に、リカバリタイムがいわゆる「アクティブ」リカバリとなる可能性が高い。それらは、測定値と先行するシーケンスの開始時の状態とを用いて予測される。シーケンスのスイッチペアの閉鎖の連続を決定した後、及び当該シーケンスの開始前に、アームの電位（当該シーケンスの開始時に閉じられねばならない上部回路ブレーカ及び底部回路ブレーカの第１のペアは、このアームの回路ブレーカのうちの少なくとも１つに属する）を測定することによって、遷移の後にリカバリタイムの期間閉鎖が保持されるか、又は遷移の前にリカバリタイム期間前倒して閉じられるべき回路ブレーカを、決定することが可能となる。

有利には、電位は各シーケンスの前に各アームの接続点で測定され、シーケンス全体で閉鎖が維持される。

従って、シーケンス開始時、最も小さい電位を有するアームの上部スイッチ及び最も大きい電位を有するアームの底部スイッチは、電力フロー及びフリーホイーリングフェーズに起因するスイッチング操作に関わらず、シーケンス全体で閉じられる。シーケンス全体で何れのスイッチが閉じられるかを決定するのに、シーケンスの前の単一の電位測定が十分となる。

コンバータの全アームの回路ブレーカのうち、最も小さい電位を有するアームの上部スイッチ及び最も大きい電位を有するアームの底部スイッチをシステマチックに閉鎖することにより、シーケンス中に制御されるその他のスイッチにリカバリタイムを導入することが可能となる。従って、本方法は、各遷移の前後のリカバリタイム配置を決定する必要が全くない。

従って、いわゆる「アクティブ」リカバリタイムの数が低減される。

有利には、前記閉鎖がフリーホイーリングフェーズを除くシーケンス全体で維持され、当該閉鎖はフリーホイーリングフェーズの開始に後続するリカバリ期間の終端で中断され、当該閉鎖はフリーホイーリングフェーズの終端に先立ち、リカバリ期間に相当する瞬間に再開される。

シーケンスがフリーホイーリングフェーズで終了する場合、シーケンスの開始から、（シーケンスの終端までではなく）少なくともフリーホイーリングフェーズの開始に後続するリカバリ期間に相当する瞬間まで、閉鎖は維持され得る。

従って、シーケンス開始時、最小電位が測定されたアームの上部スイッチ及び最大電位が測定されたアームの底部スイッチは、リカバリタイムと同一の時間からフリーホイーリングフェーズが開始されるまで閉じられる。この閉鎖はスイッチング操作とは独立して実行され、シーケンス内の２つの電力フェーズ間の遷移中に実行される。電力フェーズはフリーホイーリングフェーズとは異なる。

検討対象のスイッチのペアがシーケンス全体で閉じられたままである場合、電位の大きさがシーケンス前に行われた測定に対してシーケンス中に変化する場合、いわゆる「アクティブ」リカバリタイムを有する可能性がある。この可能性は、シーケンス終端のフリーホイーリングフェーズ中に最も高い。

測定はシーケンスの開始時又は開始前に行われるので、接続点における電位の大きさの変化は後続のシーケンス中にのみ考慮される。従って、「アクティブ」リカバリタイムの発生を防ぐためにシーケンス全体で閉じられた２つのスイッチが、特にフリーホイーリングフェーズにおいて閉じられた場合、「アクティブ」リカバリタイムの発生を引き起こすことがあり得る。

そのような場合、フリーホイーリングフェーズは、電流が通る閉じられたスイッチが同じアームに属さず、従って同じ電位を有さないので、電力伝送フェーズとなり得る。フリーホイーリングフェーズと電力遷移フェーズとの間のこの変化は、構成部品を大きく損傷し得る。

最小電位が測定されたアームの上部スイッチと最大電位が測定されたアームの底部スイッチとの閉鎖を、フリーホイーリングフェーズまで（より具体的には、フリーホイーリングフェーズの開始に後続するリカバリタイムに相当する瞬間まで）のみ保持することによって、フリーホイーリングフェーズがリカバリ期間と同一の短期間のみ低減するので、構成部品の損傷の可能性が大幅に低減される。

従って、いわゆる「アクティブ」リカバリタイムの数が、検討対象のスイッチの閉鎖がシーケンス全体で維持される場合よりも、更に低減される。

上部又は底部スイッチ（これらスイッチのアームの電位がそれぞれ最小又は最大である）の前記閉鎖と、フリーホイーリングフェーズとの双方に関与する被制御スイッチは、シーケンス全体で閉鎖を維持される。

有利には、先行するシーケンスが終了したときのフリーホイーリングフェーズと同じペアの被制御回路ブレーカで行われるフリーホイーリングフェーズでよって、シーケンスを開始することが可能である。

先行するシーケンスが終了したときのフリーホイーリングフェーズと同一のフリーホイーリングフェーズで、閉鎖シーケンスを開始することにより、２つのシーケンス間の遷移の瞬間にリカバリタイムの導入を全く必要としないので、シーケンス開始時においていわゆる「アクティブ」リカバリの可能性を防止できる。

従って、シーケンス開始フリーホイーリングフェーズ中、シーケンス開始時における電位の第１の測定を実施することができる。シーケンスは既に開始されているので、閉鎖の連続は完全に既知であり、制御手段は、いわゆる「アクティブ」リカバリタイムを防止するために、必要に応じて、閉じられる回路ブレーカを選択する時間を有する。

本発明の別の態様によれば、並列接続された少なくとも２つのアームを含む電力コンバータの制御システムが一実施形態で提示され、各アームは単方向の上部スイッチと単方向の底部スイッチとの直列アセンブリを備え、これらスイッチは給電網のフェーズへの接続に適した接続点の両側に接続される。単方向スイッチの各々は、被制御回路ブレーカとダイオードとの直列アセンブリを含み、同じアームの２つのダイオードは同じ導電方向で構成されている。本システムは、底部回路ブレーカと上部回路ブレーカとで構成された被制御回路ブレーカのペアの少なくとも２つの連続的な閉鎖の制御に適している。

本発明の全体的な特徴によれば、本システムは、被制御回路ブレーカのあるペアの閉鎖と、被制御回路ブレーカの別のペアの閉鎖との間の遷移に先立ち、少なくとも当該２つのアームの接続点における電位を測定するための測定手段であって、当該２つのアームの被制御回路ブレーカが前記遷移に関与している、測定手段、測定された電位を比較する手段、最小電位が測定されたアームの上部スイッチと最大電位が測定されたアームの底部スイッチとを選択する手段、及び、当該遷移の前後の少なくとも１つの付加的な期間中、選択された被制御スイッチの閉鎖を制御する制御手段を含む。

好ましくは、本システムは、被制御回路ブレーカのペアの少なくとも２つの連続的な閉鎖シーケンスを規定するためのシーケンスモジュールを含み、各シーケンスは、同じアームの２つの回路ブレーカの閉鎖に相当するフリーホイーリングフェーズで終了する。

有利には、測定手段が、各アームの接続点における電位を測定するように構成され、制御手段が、シーケンスの開始から、フリーホイーリングフェーズの開始に後続する少なくともリカバリ期間に相当する瞬間まで、維持された閉鎖を制御するように構成される。

有利には、シーケンスモジュールが、先のシーケンスが終了したときのフリーホイーリングフェーズと同じ被制御回路ブレーカペアで実施されるフリーホイーリングフェーズで開始されるシーケンスを、規定するように構成され得る。

有利には、本電力コンバータが、電気自動車両に搭載のバッテリ充電器に含まれ得る。

いかなる意味でも限定的でない本発明の実施方法及び実施形態の詳細なる記載並びに下記の添付図面を分析することにより、本発明の他の利点及び特徴は明らかとなるであろう。

先述した従来技術による電流コンバータの概略図である。 先述した図１の従来技術による電力コンバータの被制御回路ブレーカのペアの閉鎖を制御するシーケンスのタイミング図である。 本発明の一実施形態による電力コンバータ制御システムの概略図である。 本発明を実装する方法による電力コンバータ制御方法のブロック図である。 本発明の第１の実施方法による電力コンバータの被制御回路ブレーカのペアの閉鎖を制御するための第１のシーケンス例のタイミング図である。 本発明の第２の実施方法による電力コンバータの被制御回路ブレーカのペアの閉鎖を制御するための第２のシーケンス例のタイミング図である。 本発明の第３の実施方法による電力コンバータの被制御回路ブレーカのペアの閉鎖を制御するための第３のシーケンス例のタイミング図である。 本発明の第４の実施方法による電力コンバータの被制御回路ブレーカのペアの閉鎖を制御するための第４のシーケンス例のタイミング図である。

図３は、本発明の一実施形態による電力コンバータ１の制御システムを示す。

図３で示す実施形態で、制御システム２は、図１に示す電流コンバータのような並列接続された３つのアームを含む制御コンバータを駆動する。単方向スイッチの各々は、被制御回路ブレーカとダイオードとの直列アセンブリを含み、同じアームの２つのダイオードは同じ導電方向で構成されている。単方向スイッチの被制御回路ブレーカ及び電位を指すのに、図１と同じ参照符号が用いられる。各アームは、単方向の上部スイッチと単方向の底部スイッチとの直列アセンブリを備え、これらスイッチは給電網のフェーズへの接続に適した接続点の両側に接続されている。

図３に示す制御システム２によって駆動される電力コンバータ１は、電気自動車両に搭載されるバッテリ充電器に含まれる。

制御システム２は、電力コンバータ１の電位Ｖ_１、Ｖ_２、及びＶ_３をアームの給電網のフェーズＰｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３への接続点において測定するように設定された３つの電圧センサ３を有する。

制御システム２は更に、測定される電位の数に応じて、２つの電位又は３つの電位（Ｖ_１、Ｖ_２、及びＶ_３）間の比較を行う比較器４を含む。

別の実施形態で、制御システムは３つよりも多いアームを有する電力コンバータを制御するように構成され得、その場合、比較器は、コンバータのアーム数と同じ数の電位を比較するように構成される。

制御システム２は、選択手段５及び制御手段６を更に含む。選択手段５は、最小の測定電位Ｖ_１、Ｖ_２、及びＶ_３を有するアームの上部スイッチ１Ｈ、２Ｈ、もしくは３Ｈを選択し、最大の測定電位Ｖ_１、Ｖ_２、及びＶ_３を有するアームの底部スイッチ１Ｂ、２Ｂ、もしくは３Ｂを選択するように構成される。制御手段６は、選択された制御方法の実施方法に従い、選択された被制御スイッチの閉鎖を、遷移の前後の少なくとも１つの付加的な期間（ｔｒ）制御するように構成される。

様々な実施方法を下記で説明する。

制御システム２は更に、被制御回路ブレーカのペアの少なくとも２つの連続的な閉鎖シーケンスを規定するシーケンスモジュール７を含む。シーケンスモジュール７は、選択手段５の入力部に接続される。従って、選択手段は更に、閉じられる被制御回路ブレーカを決定するのに、進行中又はこれから発生するシーケンスの閉鎖を考慮することができ、これによりいわゆる「アクティブ」リカバリタイムを最小限に抑えるか又は防止することができる。

図４は、本発明を実装する方法による電力コンバータ１の制御方法のブロック図である。本制御方法は、図３に示す制御システム２によって実施される。

はじめのステップ１０で、電力コンバータ１の３つのアームのうち少なくとも２つのアームの接続点において、電位Ｖ_１、Ｖ_２、及びＶ_３が測定され、当該測定は、少なくとも２つのアームに対して行われる。これらアームの被制御回路ブレーカは、閉鎖遷移の前又は後に閉じられる。

閉鎖遷移とは、被制御回路ブレーカのあるペアの閉鎖と被制御回路ブレーカの別のペアの閉鎖と間の瞬間に相当する。より詳細には、遷移とは、あるペアの少なくとも１つの回路ブレーカが閉じ、別のペアの少なくとも１つの回路ブレーカが開く瞬間に相当する。

次いで、ステップ２０で、測定された電位が比較され、次いでステップ３０で、最小電位が測定されたアームの上部スイッチの閉鎖と最大電位が測定されたアームの底部スイッチの閉鎖とが、選択された実施方法に従い、遷移の前後の少なくとも１つの付加的な期間、制御される。

図５は、本発明の第１の実施方法による電力コンバータの被制御回路ブレーカのペアの閉鎖を制御するための第１のシーケンス例のタイミング図を示す。

この実施方法では、各々の閉鎖遷移に先立ち、シーケンスの過程で又は２つのシーケンス間で、２つのアームの接続点において電位が測定される。これらアームの被制御回路ブレーカは、遷移の前又は後に閉じられる。

２つの電位の比較結果に従い、最小電位が測定されたアームの上部スイッチに対して、又は、最大電位が測定されたアームの底部スイッチに対して、リカバリタイムｔｒ期間、閉鎖が維持されるか又は閉鎖が前倒しされる。従って、リカバリが「アクティブ」リカバリとなる可能性が低減する。

図５のタイミング図で、アームの電位は、Ｖ_１＞Ｖ_２＞Ｖ_３と順位づけられている。これらの電位値を用いて、並びに各遷移の前及び後に閉じられる被制御回路ブレーカペアを用いて、タイミング図に示すシーケンスの閉鎖（回路ブレーカペア（１Ｈ−３Ｌ）／（２Ｈ−３Ｌ）／（２Ｈ−２Ｌ）の閉鎖の連続を含む）が、リカバリタイムｔｒ期間、前倒しされるか延期されている。

図５のタイミング図で、ペア（１Ｈ−３Ｌ）からペア（２Ｈ−３Ｌ）への閉鎖遷移中、第１のアームの上部トランジスタ１Ｈは開かれ、第２のアームの上部トランジスタ２Ｈは閉じられる一方、第３のアームの底部トランジスタ３Ｌは閉鎖を維持される。第２のアームの電位Ｖ_２は第１のアームの電位Ｖ_１よりも小さいので、第２のアームの上部回路ブレーカ２Ｈは、遷移後のリカバリタイムｔｒ期間閉じられ、これにより、任意の瞬間における電流経路を維持し且ついわゆる「アクティブ」リカバリの発生を防止する。

ペア（２Ｈ−３Ｌ）からペア（２Ｈ−２Ｌ）への後続する閉鎖遷移中、第３のアームの底部トランジスタ３Ｌは開かれ、第２のアームの底部トランジスタ２Ｌは閉じられるが、第２のアームの上部トランジスタ２Ｈは閉鎖を維持される。第３のアームの電位Ｖ_３は第２のアームの電位Ｖ_２よりも小さいので、第２のアームの底部回路ブレーカ２Ｌは、遷移に先立ちリカバリタイムｔｒ期間閉じられて遷移から閉鎖を保持され、これによりいかなる瞬間にも電流経路を維持し且ついわゆる「アクティブ」リカバリの発生を防止する。

シーケンス開始時、ペア（１Ｈ−３Ｌ）の被制御回路ブレーカが閉じられているが、タイミング図によれば、リカバリタイムｔｒ期間、第２のアームの上部回路ブレーカ２Ｈ及び底部回路ブレーカ２Ｌの閉鎖が示されている。この閉鎖は、図５のタイミング図で示すシーケンスが順次反復される場合に行われる。従って、第１のアームの上部回路ブレーカ１Ｈ及び第３のアームの底部回路ブレーカ３Ｌが閉じられる一方で、第２のアームの上部回路ブレーカ２Ｈ及び底部回路ブレーカ２Ｌの閉鎖を保持することにより、いかなる瞬間にも電流経路の維持が確保され、「アクティブ」リカバリが不在となることができる。

図５のタイミング図で示す実施方法は、閉鎖遷移がシーケンスの過程で行われるか又はシーケンス変更中に行われるかに関わらず、各々の閉鎖遷移に先立ち当該遷移に関与するアームの電位を測定することを含む。

電位の大きさと後続するシーケンス開始時の被制御スイッチのペアとが未知であるので、１シーケンスの過程での遷移中よりも２つのシーケンス間の遷移中に、リカバリタイムがいわゆる「アクティブ」リカバリとなる可能性が高い。それらは、測定値と先行するシーケンスの開始時の状態とから予測される。２つのシーケンス間で発生する遷移中、シーケンスのスイッチペアの閉鎖の連続を決定した後、後続するシーケンス開始の前に、アーム電位の測定が行われる。これらアームの回路ブレーカうちの少なくとも１つが、シーケンスの開始時に閉じられねばならない上部及び底部回路ブレーカの第１のペアに属する。従って、遷移の後、リカバリタイム期間閉鎖を保持されるべきであるか、又は遷移の前、リカバリタイム期間予め閉じられるべきである回路ブレーカを、決定することが可能である。

図６は、本発明の第２の実施方法による電力コンバータの被制御回路ブレーカのペアの閉鎖を制御するための第２のシーケンス例のタイミング図である。

この実施方法で、すべてのアーム（即ち、この場合は３つ）の接続点で電位が測定される。測定は、各シーケンス開始前に実行される。

次いで、測定された３つの電位が比較され、最も高い電位を有するアームと最も小さい電位を有するアームとが判定される。図示の例ではＶ_１＞Ｖ_２＞Ｖ_３が当てはまる。

この第２の実施方法で、図６に示す例でアームが最も小さい電位を有する上部回路ブレーカ３Ｈと、この例でアームが最も高い電位を有する底部回路ブレーカ１Ｌとが、シーケンス全体で閉じられる。

従って、回路ブレーカ３Ｈ及び１Ｌの閉鎖により、シーケンス中に制御されるその他のスイッチへのリカバリタイムの導入が可能となる。従って、本方法は、各遷移の前後のリカバリタイムの配置のいかなる判断も含まずに、いわゆる「アクティブ」リカバリタイムの数を低減することができる。

図７は、本発明の第３の実施方法による電力コンバータの被制御回路ブレーカのペアの閉鎖を制御するための第３のシーケンス例のタイミング図を示す。

この実施方法でも、すべてのアーム（即ち、この場合は３つ）の接続点で電位が測定される。図６に示した先の実施方法と同様、測定は各シーケンス開始前に行われる。図示の場合にもＶ_１＞Ｖ_２＞Ｖ_３が当てはまる。

本方法は、回路ブレーカ３Ｈ及び１Ｌの閉鎖がシーケンス全体ではなくフリーホイーリングフェーズまで（より具体的には、第２のアームの被制御回路ブレーカ２Ｈ及び２Ｌが閉じられるフリーホイーリングフェーズの開始に後続するリカバリ期間に相当する瞬間まで）のみ維持されることにおいて、図６に示した先の実施方法と異なる。

従って、この第３の実施方法により、いわゆる「アクティブ」リカバリの数が第２の実施方法に対して更に低減される。

図８は、本発明の第４の実施方法による電力コンバータの被制御回路ブレーカのペアの閉鎖を制御するための第４のシーケンス例のタイミング図を示す。

この実施方法で、シーケンスの過程で及びシーケンスの前に、遷移に先立ち電位が定期的に測定される。遷移の前又は後に被制御回路ブレーカが閉じられる２つのアームの電位のみが、測定される。

図８に示す第４の実施方法で、各シーケンスは、先行するシーケンスが終了したときのフリーホイーリングフェーズと同じ被制御回路ブレーカペアで実施されるフリーホイーリングフェーズで、開始される。

既に述べたように、２つのシーケンス間の遷移中は、後続するシーケンス開始の電位の大きさ及び被制御スイッチのペアが既知でないので、シーケンスの過程での遷移中よりも、リカバリタイムがいわゆる「アクティブ」リカバリである可能性が高まる。先行するシーケンスが終了したときのフリーホイーリングフェーズと同一のフリーホイーリングフェーズで閉鎖シーケンスを開始することにより、２つのシーケンス間の遷移の瞬間にリカバリタイムの導入は必要ないので、シーケンス開始においていわゆる「アクティブ」リカバリの可能性が防止できる。

従って、シーケンス開始フリーホイーリングフェーズ中、シーケンス開始時における電位の第１の測定を実施することができる。シーケンスは既に開始されているので、閉鎖の連続は完全に既知であり、制御手段は、いわゆる「アクティブ」リカバリタイムを防止するために、必要に応じて、閉じられる回路ブレーカを選択する時間を有する。

図８のタイミング図で、アームの電位は、Ｖ_１＞Ｖ_２＞Ｖ_３となる値を有している。図示の例で、シーケンス１及び２は、回路ブレーカのペア（２Ｈ−２Ｌ）／（１Ｈ−３Ｌ）／（２Ｈ−３Ｌ）／（２Ｈ−２Ｌ）の閉鎖の連続を含み、フリーホイーリングフェーズ（２Ｈ−２Ｌ）が図５のシーケンスに対して半減されており、これにより、図８のシーケンス１又はシーケンス２の全体としてのフリーホイーリングフェーズは、時間的には図５のシーケンスと同一である。

図８のタイミング図で、シーケンス１の開始時、第２のアームの上部回路ブレーカ２Ｈ及び底部回路ブレーカ２Ｌは閉じられる。ペア（１Ｈ−３Ｌ）の被制御回路ブレーカの閉鎖を伴う遷移中、当該アームの電位を考慮して、第２のアームの上部回路ブレーカ２Ｈ及び底部回路ブレーカ２Ｌはリカバリタイムｔｒ中閉鎖を保持され、これにより、いかなる瞬間にも電流経路が確実に維持され且ついわゆる「非アクティブ」リカバリが存在する。

ペア（１Ｈ−３Ｌ）からペア（２Ｈ−３Ｌ）への後続する閉鎖遷移中、第１のアームの上部トランジスタ１Ｈは開かれ、第２のアームの上部トランジスタ２Ｈは閉じられる一方、第３のアームの底部トランジスタ３Ｌは閉鎖を維持される。第２のアームの電位Ｖ_２は第１のアームの電位Ｖ_１よりも小さいので、第２のアームの上部回路ブレーカ２Ｈは、遷移に先立ちリカバリタイムｔｒ期間閉じられ、これによりいかなる瞬間にも電流経路を維持され、且ついわゆる「アクティブ」リカバリの発生が防止される。

ペア（２Ｈ−３Ｌ）からペア（２Ｈ−２Ｌ）への後続する閉鎖遷移中、第３のアームの底部トランジスタ３Ｌは開かれ、第２のアームの底部トランジスタ２Ｌは閉じられる一方、第２のアームの上部トランジスタ２Ｈは閉鎖を維持される。第３のアームの電位Ｖ_３は第２のアームの電位Ｖ_２よりも小さいので、第２のアームの底部回路ブレーカ２Ｌは遷移に先立ちリカバリタイムｔｒ期間閉じられて遷移から閉鎖を維持され、これにより、いかなる瞬間にも電流経路が維持される一方、いわゆる「アクティブ」リカバリの発生が防止される。

後続するシーケンス２はシーケンス１のコピーである。

このように、回路ブレーカの２つのスイッチング操作の間に見られるいわゆる「アクティブ」リカバリタイムの数を単純な方式で最小限に抑える一方、リカバリタイムの主要なセーフティ機能（即ち、いかなる瞬間にも電流が流れていること）が、本発明により可能となる。本発明は、技術分野のいかんに関わらず、２つ、３つ、４つ、又はそれよりも多いアームを有する電力コンバータに利用可能であり、連続的なフリーホイーリングを含まず且つ各回路ブレーカに直列のダイオードを有する任意のタイプのコンバータに利用可能である。

Claims (8)

1. 並列接続された少なくとも２つのアームを含む電力コンバータ（１）の制御方法であって、各アームが単方向の上部スイッチと単方向の底部スイッチとの直列アセンブリを備え、上部スイッチと底部スイッチとが接続点の両側に接続されており、接続点が給電網のフェーズへの接続に適しており、単方向スイッチの各々が被制御回路ブレーカとダイオードとの直列アセンブリを含み、同じアームの２つのダイオードが同じ導電方向で構成されており、
   前記方法は複数のシーケンスを含み、複数のシーケンスの各々が、少なくとも、２つの別個のアームの上部回路ブレーカと底部回路ブレーカとの閉鎖を含み、各シーケンスが更に、同じアームの２つの回路ブレーカの閉鎖に相当する少なくとも１つのフリーホイーリングフェーズを含む、方法において、
   各シーケンスの開始前に、各アームの接続電位が測定され、
   測定された電位が比較され、最大電位を有するアームと最小電位を有するアームとが判定され、
   最小電位が測定されたアームの上部スイッチと最大電位が測定されたアームの底部スイッチとの閉鎖が制御され、前記閉鎖が、前記フリーホイーリングフェーズを少なくとも除くシーケンス全体で維持されることを特徴とする、方法。
2. 前記閉鎖がシーケンス全体で維持される、請求項１に記載の方法。
3. 閉鎖がフリーホイーリングフェーズを除くシーケンス全体で維持され、閉鎖がフリーホイーリングフェーズの開始に後続するリカバリ期間の終端で中断され、閉鎖がフリーホイーリングフェーズの終端に先立つリカバリ期間に相当する瞬間に行われる、請求項１に記載の方法。
4. シーケンスが、先行するシーケンスが終了したときのフリーホイーリングフェーズと同じ被制御回路ブレーカペアで実施されるフリーホイーリングフェーズで開始される、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
5. 並列接続された少なくとも２つのアームを含む電力コンバータ（１）の制御システム（２）であって、各アームが単方向の上部スイッチと単方向の底部スイッチとの直列アセンブリを備え、上部スイッチと底部スイッチとが接続点の両側に接続されており、接続点は給電網のフェーズへの接続に適しており、単方向スイッチの各々が被制御回路ブレーカとダイオードとの直列アセンブリを含み、同じアームの２つのダイオードは同じ導電方向に構成されており、
   システム（２）が複数のシーケンスの制御に適しており、複数のシーケンスの各々が、少なくとも、２つの別個のアームの上部回路ブレーカと底部回路ブレーカとの閉鎖を含み、各シーケンスが更に、同じアームの２つの回路ブレーカの閉鎖に相当する少なくとも１つのフリーホイーリングフェーズを含む、システムにおいて、
   各シーケンスの開始前に、各アームの接続点の電位を測定する測定手段（３）、
   測定された電位を比較する手段（４）、
   最小電位が測定されたアームの上部スイッチと最大電位が測定されたアームの底部スイッチとを選択する選択手段（５）、並びに、選択された被制御スイッチの閉鎖を制御し、フリーホイーリングフェーズを少なくとも除くシーケンス全体で、この閉鎖を維持する、制御手段（６）
   を含むことを特徴とする、システム。
6. 制御手段（６）が、シーケンスの開始から少なくともフリーホイーリングフェーズの開始に後続するリカバリ期間に相当する瞬間まで維持される閉鎖を、制御するように設定されている、請求項５に記載のシステム（２）。
7. シーケンスモジュール（７）が、先行するシーケンスが終了したときのフリーホイーリングフェーズと同じ被制御回路ブレーカペアで実施されるフリーホイーリングフェーズで開始されるシーケンスを、規定するように設定されている、請求項５又は６に記載のシステム（２）。
8. 電力コンバータ（１）が、電気自動車両に搭載されたバッテリ充電器に含まれる、請求項５から７の何れか一項に記載のシステム（２）。

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