１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置
【課題】単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分の実効値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳することが可能となる１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置を得る。
【解決手段】複数の自己消弧形デバイスをブリッジ接続して構成され、交流端子が電力系統または負荷に接続されると共に直流端子が直流コンデンサに接続される１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において、前記各自己消弧形デバイスのゲートパルスを発生する手段と、前記各自己消弧形デバイスのオンとオフの状態が変化した時に一定の期間再度オンとオフの状態が変化するのを禁止する手段とを備えて成る１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置。
【解決手段】複数の自己消弧形デバイスをブリッジ接続して構成され、交流端子が電力系統または負荷に接続されると共に直流端子が直流コンデンサに接続される１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において、前記各自己消弧形デバイスのゲートパルスを発生する手段と、前記各自己消弧形デバイスのオンとオフの状態が変化した時に一定の期間再度オンとオフの状態が変化するのを禁止する手段とを備えて成る１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の自己消弧形デバイスをブリッジ接続して構成され、交流端子が電力系統または負荷に接続されると共に直流端子が直流コンデンサに接続される１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置に係り、特に各自己消弧形デバイスのゲートパターンの発生手法を改良して、スイッチング回数増加による自己消弧形デバイスの破損防止を実現できるようにした１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の一例として、後述する例えば非特許文献１に記載されているような変換器がある。
【０００３】
図２４は、この種の従来の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の構成例を示す回路図である。
【０００４】
図２４において、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器は、環流ダイオ−ド２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが逆並列に接続された複数の自己消弧形デバイス１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄをブリッジ接続して構成され、その交流端子が電力系統または負荷４に接続されると共に、直流端子が直流コンデンサ３に接続されている。
【０００５】
なお、図２４では、自己消弧形デバイス１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１ＤのシンボルをＩＧＢＴとしているが、これはＩＧＢＴに限定されるものではなく、ＧＴＯ、バイポーラトランジスタ、およびＭＯＳＦＥＴ等、自己消弧能力を持つデバイスであれば何でも構わない。
【０００６】
かかる１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器を３台用いることにより、三相変換器を構成することが可能である。
【０００７】
また、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器を多重化することにより、高調波を低減することが可能である。
【０００８】
以上のように、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の適用範囲は広く、具体的には、直流送電、無効電力補償装置、および周波数変換装置に適用することが可能である。
【０００９】
図２５は、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器をワンパルス動作させた場合の、交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）とゲートパターンの一例を示す波形図である。
【００１０】
図２５において、上から１段目はＵアームの自己消弧形デバイスのゲートパターン波形、２段目はＸアームの自己消弧形デバイスのゲートパターン波形、３段目はＶアームの自己消弧形デバイスのゲートパターン波形、４段目はＹアームの自己消弧形デバイスのゲートパターン波形、５段目は交流端子出力電圧波形Ｖoutである。
【００１１】
なお、θは交流出力電圧の基本波位相であり、コサイン（ｃｏｓ）を基準としている。
【００１２】
交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutは、次式で与えられる。
【数１】
【００１３】
Ｖout：交流出力電圧の基本波実効値［Ｖ］
ＶDC：直流電圧［Ｖ］
α：交流出力電圧のパルス幅［rａｄ］
【非特許文献１】「半導体電力変換回路」電気学会：半導体電力変換方式調査専門委員会編（オ−ム社）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上述したような１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器において、自己消弧形デバイスの破損を防止するためのスイッチング回数増加防止の方式についても、現在のところ提案されていない。
【００１５】
本発明の目的は、スイッチング状態が変化した後における、スイッチング回数増加による自己消弧形デバイスの破損を防止することが可能な１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、請求項１に対応する発明では、各自己消弧形デバイスのゲートパルスを発生する手段と、各自己消弧形デバイスのオンとオフの状態が変化した時に一定の期間再度オンとオフの状態が変化するのを禁止する手段とを備えている。
【００１７】
従って、請求項１に対応する発明の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置においては、各自己消弧形デバイスのオンとオフの状態が変化した時に、一定の期間再度オンとオフの状態が変化するのを禁止することにより、スイッチング状態が変化した後における、スイッチング回数増加による自己消弧形デバイスの破損を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置によれば、スイッチング状態が変化した後における、スイッチング回数増加による自己消弧形デバイスの破損を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）図１は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図である。
【００２１】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図１に示すように、パルス幅演算装置５と、位相変換装置７Ａと、位相変換装置７Ｂと、ゲートパターン発生装置８Ａと、ゲートパターン発生装置８Ｂと、加算器９と、減算器１０と、反転器１１Ａと、反転器１１Ｂと、比例器２８と、比例器２９とから構成し、所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【００２２】
パルス幅演算装置５は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）の基本波実効値から、所望のパルス幅を演算する。
【００２３】
比例器２８は、パルス幅演算装置５により演算された交流出力電圧のパルス幅に、ゲインＡを乗じて出力する。
【００２４】
比例器２９は、パルス幅演算装置５により演算された交流出力電圧のパルス幅に、ゲイン（１−Ａ）を乗じて出力する。
【００２５】
ここで、Ａは０以上、１以下の値である。
【００２６】
加算器９は、比例器２８からの出力を、上記交流出力電圧の位相に加算する。
【００２７】
減算器１０は、比例器２９からの出力を、上記交流出力電圧の位相から減算する。
【００２８】
位相変換装置７Ａは、加算器９からの出力を入力とし、当該入力された位相を０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【００２９】
位相変換装置７Ｂは、減算器１０からの出力を入力とし、当該入力された位相を０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【００３０】
ゲートパターン発生装置８Ａは、位相変換装置７Ａからの出力を入力とし、当該入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する。
【００３１】
ゲートパターン発生装置８Ｂは、位相変換装置７Ｂからの出力を入力とし、当該入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する。
【００３２】
反転器１１Ａは、ゲートパターン発生装置８Ａからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【００３３】
反転器１１Ｂは、ゲートパターン発生装置８Ｂからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【００３４】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、パルス幅演算装置５により演算された交流出力電圧のパルス幅の一部を交流出力電圧の位相に加算し、一部を差し引いた残りのパルス幅を交流出力電圧の位相から減算して、各アームの位相指令値を演算し、当該各アームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する構成として、所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【００３５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図２を用いて説明する。
【００３６】
図２は、本実施の形態の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【００３７】
図１において、パルス幅演算装置５では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutから、所望のパルス幅αを演算する。
【００３８】
比例器２８では、パルス幅演算装置５からの交流出力電圧のパルス幅αに、ゲインＡを乗じる。
【００３９】
比例器２９では、パルス幅演算装置５からの交流出力電圧のパルス幅αに、ゲイン（１−Ａ）を乗じる。
【００４０】
加算器９では、比例器２８からの出力を、交流出力電圧の位相θに加算する。
【００４１】
減算器１０は、比例器２９からの出力を、交流出力電圧の位相θから減算する。
【００４２】
位相変換装置７Ａでは、加算器９から入力された位相を、０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【００４３】
位相変換装置７Ｂでは、減算器１０から入力された位相を、０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【００４４】
例えば、３πが位相変換装置７Ａ、７Ｂに入力された場合には、出力はπとなる。
【００４５】
ゲートパターン発生装置８Ａでは、位相変換装置７Ａからの入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する（Ｕアームゲートパターン）。
【００４６】
ゲートパターン発生装置８Ｂでは、位相変換装置７Ｂからの入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する（Ｖアームゲートパターン）。
【００４７】
反転器１１Ａでは、ゲートパターン発生装置８Ａからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する（Ｘアームゲートパターン）。
【００４８】
反転器１１Ｂでは、ゲートパターン発生装置８Ｂからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する（Ｙアームゲートパターン）。
【００４９】
なお、自己消弧形デバイスは、ゲートパターンが１の時にオンし、０の時にオフする。
【００５０】
図２は、ゲインＡ＝１／２の時の交流出力電圧とゲートパターンの波形を示している。
【００５１】
また、これ以降の各実施の形態の説明では、ゲインＡ＝１／２と仮定するが、これは何らゲインＡ＝１／２と限定されるものではない。
【００５２】
図２において、上から１段目は交流出力電圧波形、２段目はＵアームゲートパターン、３段目はＸアームゲートパターン、４段目はＶアームゲートパターン、５段目はＹアームゲートパターンをそれぞれ示している。
【００５３】
なお、各アームの回路図上での位置を、前記図２４に示している。
【００５４】
パルス幅αがゼロの時には、ＵアームとＶアームのゲートパターンは、同期した１８０°オン、１８０°オフのパルスであり、交流出力電圧Ｖoutはゼロを維持する。
【００５５】
パルス幅αがゼロではなくなると、α／２を交流出力電圧の位相θに対して、Ｕアームの場合は加算し、Ｖアームの場合は減算する。
【００５６】
すなわち、これは交流出力電圧の位相θに対して、Ｕアームのゲートパターン位相をα／２だけ進め、Ｖアームのゲートパターン位相をα／２だけ遅らせることを意味している。
【００５７】
これにより、交流出力電圧Ｖoutはパルス幅αの１パルスとなり、その位相は交流出力電圧の位相θに同期する。
【００５８】
したがって、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を、高速かつ正確に制御することができる。
【００５９】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつ正確に制御することが可能となる。
【００６０】
（第２の実施の形態）図３は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅演算装置の構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６１】
すなわち、図３に示すように、本実施の形態によるパルス幅演算装置５は、比例器１２と、リミッタ１３と、ｓｉｎ-1（アークサイン）演算装置１４と、比例器１５とから構成し、所望のパルス幅を演算するようにしている。
【００６２】
比例器１２は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）の基本波実効値に、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率を演算する。
【００６３】
リミッタ１３は、下限値が０で、上限値が１に設定されており、比例器１２からの出力である変調率を制限する。
【００６４】
ｓｉｎ-1演算装置１４は、リミッタ１３からの出力である制限された変調率から、パルス幅の２分の１を演算する。
【００６５】
比例器１５は、ｓｉｎ-1演算装置１４からの出力に、ゲイン２を乗じてパルス幅を演算する。
【００６６】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅演算装置５の動作について説明する。
【００６７】
図３において、比例器１２では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutに、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率ｋを演算する。
【００６８】
ここで、ＶDCは直流電圧であり、当該直流電圧ＶDCの変動に応じて比例器１２のゲインを変化させることにより、より一層精度の高い制御を行なうことができる。
【００６９】
リミッタ１３では、比例器１２からの変調率ｋを制限する。
【００７０】
ｓｉｎ-1演算装置１４では、リミッタ１３からの制限された変調率ｋから、パルス幅の２分の１を演算する。
【００７１】
比例器１５では、ｓｉｎ-1演算装置１４からの出力に、ゲイン２を乗じてパルス幅αを演算する。
【００７２】
すなわち、本実施の形態のパルス幅演算装置５は、前記図１に示す第１の実施の形態におけるパルス幅演算装置５の具体的な演算方法を提示するものであり、演算式は次式のようになり、これは前記（式１）をαについて解いた式である。
【００７３】
本実施の形態のパルス幅演算装置５を用いることにより、実際の交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutが、指令値に原理的に一致するという利点が得られる。
【００７４】
【数２】
【００７５】
Ｖout：交流出力電圧の基本波実効値［Ｖ］
ＶDC：直流電圧［Ｖ］
α：交流出力電圧のパルス幅［rａｄ］
上述したように、本実施の形態のパルス幅演算装置５を用いたパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつより一層正確に制御することが可能となる。
【００７６】
（第３の実施の形態）図４は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅演算装置の構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７７】
すなわち、図４に示すように、本実施の形態によるパルス幅演算装置５は、比例器１２と、比例器１６と、リミッタ１７とから構成し、所望のパルス幅を演算するようにしている。
【００７８】
比例器１２は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）の基本波実効値に、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率を演算する。
【００７９】
比例器１６は、比例器１２からの出力である変調率に、ゲインＫを乗じて出力する。
【００８０】
リミッタ１７は、下限値が０で、上限値がπに設定されており、比例器１６からの出力を制限する。
【００８１】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅演算装置５の動作について説明する。
【００８２】
図４において、比例器１２では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutに、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率ｋを演算する。
【００８３】
ここで、ＶDCは直流電圧であり、当該直流電圧ＶDCの変動に応じて比例器１２のゲインを変化させることにより、より一層精度の高い制御を行なうことができる。
【００８４】
比例器１６では、比例器１２からの変調率に、ゲインＫを乗じて出力する。
【００８５】
リミッタ１７では、比例器１６からの出力を制限してパルス幅αを出力する。
【００８６】
すなわち、本実施の形態のパルス幅演算装置５は、前記図１に示す第１の実施の形態におけるパルス幅演算装置５の具体的な演算方法を提示するものであり、前述したようなｓｉｎ-1演算装置を使用していないことから、その実現がより一層容易であるという利点が得られるが、実際の交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutが、指令値に対して誤差を有する。
【００８７】
ただし、閉ル−プ制御系の中で用いる場合には、当該誤差の影響が小さくなるため、実現の容易性の点から、本実施の形態のパルス幅演算装置５を採用する価値（有効性）がある。
【００８８】
なお、比例器１６のゲインＫの一例としてπが考えられ、この時、実際の交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutが指令値と等しくなるのは、変調率ｋが０と１の場合である。
【００８９】
上述したように、本実施の形態のパルス幅演算装置５を用いたパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつより一層正確に制御することが可能となる。
【００９０】
（第４の実施の形態）図５は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置の構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９１】
すなわち、図５に示すように、本実施の形態によるゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂは、のこぎり波発生装置１８と、比較器１９とから構成し、各アームの位相指令値から所望のゲートパターンを発生するようにしている。
【００９２】
のこぎり波発生装置１８は、各アームの位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生する。
【００９３】
比較器１９は、のこぎり波発生装置１８により発生したのこぎり波と直流値とを比較して、各アームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【００９４】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂの動作について、図６を用いて説明する。
【００９５】
図６は、本実施の形態の動作を示すのこぎり波とゲートパターンの波形図である。
【００９６】
図５において、のこぎり波発生装置１８では、アームのゲートパターン位相φに同期した振幅１ののこぎり波を発生する。
【００９７】
比較器１９では、入力される直流値とのこぎり波とを比較し、直流値の方がのこぎり波よりも大きい場合には１を出力し、逆の場合には０を出力する。
【００９８】
なお、自己消弧形デバイスは、ゲートパターンが１の時にオンし、０の時にオフする。
【００９９】
このように、のこぎり波との比較によってゲートパターンを発生させることにより、ゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂをハ−ドウエアで構成することが可能となり、高速にスイッチングタイミングを決定することができると共に、従来のＰＷＭ方式で用いていた回路を流用することができ、利点が多い。
【０１００】
また、ゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂをソフトウエアにより実現することも可能である。
【０１０１】
上述したように、本実施の形態のゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂを用いたパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつ正確に制御することが可能であり、またゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂをハ−ドウエアで構成することが可能となり、高速にスイッチングタイミングを決定することができると共に、従来のＰＷＭ方式で用いている回路を流用することが可能となる。
【０１０２】
（第５の実施の形態）図７は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置の構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１０３】
すなわち、図７に示すように、本実施の形態によるゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂは、三角波発生装置２０と、比較器１９とから構成し、各アームの位相指令値から所望のゲートパターンを発生するようにしている。
【０１０４】
三角波発生装置２０は、各アームの位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生する。
【０１０５】
比較器１９は、三角波発生装置２０により発生した三角波と直流値とを比較して、各アーム自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０１０６】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂの動作について、図８を用いて説明する。
【０１０７】
図８は、本実施の形態の動作を示す三角波とゲートパターンの波形図である。
【０１０８】
図７において、三角波発生装置２０では、アームのゲートパターン位相φに同期した振幅１の三角波を発生する。
【０１０９】
比較器１９では、入力される直流値と三角波とを比較し、直流値の方が三角波よりも大きい場合には１を出力し、逆の場合には０を出力する。
【０１１０】
なお、自己消弧形デバイスは、ゲートパターンが１の時にオンし、０の時にオフする。
【０１１１】
このように、三角波との比較によってゲートパターンを発生させることにより、ゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂをハ−ドウエアで構成することが可能となり、高速にスイッチングタイミングを決定することができると共に、従来のＰＷＭ方式で用いていた回路を流用することができ、利点が多い。
【０１１２】
また、ゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂをソフトウエアにより実現することも可能である。
【０１１３】
上述したように、本実施の形態のゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂを用いたパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつ正確に制御することが可能であり、またゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂをハ−ドウエアで構成することが可能となり、高速にスイッチングタイミングを決定することができると共に、従来のＰＷＭ方式で用いている回路を流用することが可能となる。
【０１１４】
（第６の実施の形態）図９は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図である。
【０１１５】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図９に示すように、比例器１２と、ｓｉｎ演算装置２１と、絶対値演算装置２２と、ゲートパターン発生装置２３と、反転器１１Ａと、反転器１１Ｂとから構成し、所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０１１６】
比例器１２は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）の基本波実効値に、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率を演算する。
【０１１７】
ｓｉｎ演算装置２１は、交流出力電圧（１パルス電圧）の位相に同期した単位振幅の基本波周波数正弦波を発生する。
【０１１８】
絶対値演算装置２２は、ｓｉｎ演算装置２１からの出力である基本波周波数正弦波の絶対値を演算し出力する。
【０１１９】
ゲートパターン発生装置２３は、比例器１２からの出力である変調率と、絶対値演算装置２２からの出力である基本波周波数正弦波の絶対値とを入力とし、当該各入力に基づいてゲートパターンを出力する。
【０１２０】
反転器１１Ａは、ゲートパターン発生装置２３からの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【０１２１】
反転器１１Ｂは、ゲートパターン発生装置２３からの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【０１２２】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、交流出力電圧の位相と同期した単位振幅の基本波周波数正弦波の絶対値波形を発生し、当該正弦波絶対値波形と比例器１２により演算された変調率とを比較して、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の各アーム自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する構成として、所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０１２３】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図１０および図１１を用いて説明する。
【０１２４】
図１０は、本実施の形態の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０１２５】
図１１は、本実施の形態のゲートパターンを決定するためのテーブルの一例を示す図である。
【０１２６】
図９において、比例器１２では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutに、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率ｋを演算する。
【０１２７】
ここで、ＶDCは直流電圧であり、当該直流電圧ＶDCの変動に応じて比例器１２のゲインを変化させることにより、より一層精度の高い制御を行なうことができる。
【０１２８】
ｓｉｎ演算装置２１では、交流出力電圧の位相θに同期した単位振幅の基本波周波数正弦波を発生する。
【０１２９】
絶対値演算装置２２では、ｓｉｎ演算装置２１からの基本波周波数正弦波の絶対値ａを演算する。
【０１３０】
ゲートパターン発生装置２３では、比例器１２からの変調率ｋと、絶対値演算装置２２からの基本波周波数正弦波の絶対値ａとの大小関係により、図１１に示すテーブルにしたがってゲートパターンを発生する。
【０１３１】
図１０において、上から１段目は正弦波絶対値ａと変調率ｋの波形、２段目は交流出力電圧波形、３段目はＵアームゲートパターン、４段目はＸアームゲートパターン、５段目はＶアームゲートパターン、６段目はＹアームゲートパターンをそれぞれ示している。
【０１３２】
なお、各アームの回路図上での位置を、前記図２４に示している。
【０１３３】
本実施の形態では、正弦波絶対値ａと変調率ｋとを直接比較することで、全アームのゲートパターンを得ることにより、パルス幅αを前述のようなｓｉｎ-1（アークサイン）の演算を行なって求める必要が無く、正弦波絶対値ａと変調率ｋとの比較を行なってゲートパターンを決定することで、結果的にｓｉｎ-1（アークサイン）の演算でパルス幅αを求めたことと等価になる。
【０１３４】
したがって、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を、高速かつ正確に制御することができる。
【０１３５】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつ正確に制御することが可能となる。
【０１３６】
（第７の実施の形態）図１２は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図である。
【０１３７】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図１２に示すように、比例器１２と、ゲートパターン発生装置２３と、三角波発生装置２４とから構成し、所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０１３８】
比例器１２は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）の基本波実効値に、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率を演算する。
【０１３９】
三角波発生装置２４は、交流出力電圧（１パルス電圧）の位相に同期した０から１の間を往復する基本波周波数の２倍の周波数の三角波を発生する。
【０１４０】
ゲートパターン発生装置２３は、比例器１２からの出力である変調率と、三角波発生装置２４からの出力である三角波とを入力とし、当該各入力に基づいてゲートパターンを出力する。
【０１４１】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、交流出力電圧の位相と同期した基本波周波数の２倍の周波数の三角波を発生し、当該三角波と比例器１２により演算された変調率とを比較して、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の各アーム自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する構成として、所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０１４２】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図１３を用いて説明する。
【０１４３】
図１３は、本実施の形態の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０１４４】
図１２において、比例器１２では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutに、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率ｋを演算する。
【０１４５】
ここで、ＶDCは直流電圧であり、当該直流電圧ＶDCの変動に応じて比例器１２のゲインを変化させることにより、より一層精度の高い制御を行なうことができる。
【０１４６】
三角波発生装置２４では、交流出力電圧の位相θに同期した０から１の間を往復する基本波周波数の２倍の周波数の三角波を発生する。
【０１４７】
ゲートパターン発生装置２３では、比例器１２からの変調率ｋと、三角波発生装置２４からの三角波ａとの大小関係により、前記図１１に示すテーブルにしたがってゲートパターンを発生する。
【０１４８】
図１３において、上から１段目は三角波ａと変調率ｋの波形、２段目は交流出力電圧波形、３段目はＵアームゲートパターン、４段目はＸアームゲートパターン、５段目はＶアームゲートパターン、６段目はＹアームゲートパターンをそれぞれ示している。
【０１４９】
なお、各アームの回路図上での位置を、前記図２４に示している。
【０１５０】
本実施の形態では、三角波ａと変調率ｋとを直接比較することで、全アームのゲートパターンを得る。
【０１５１】
したがって、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を、高速かつ正確に制御することができる。
【０１５２】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつ正確に制御することが可能となる。
【０１５３】
（第８の実施の形態）図１４は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図である。
【０１５４】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図１４に示すように、パルス幅演算装置５と、比例器６Ａと、比例器６Ｂと、加算器９Ａと、加算器９Ｂと、減算器１０Ａと、減算器１０Ｂと、位相変換装置７Ａと、位相変換装置７Ｂと、ゲートパターン発生装置８Ａと、ゲートパターン発生装置８Ｂと、反転器１１Ａと、反転器１１Ｂとから構成し、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０１５５】
パルス幅演算装置５は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）の基本波実効値から、所望のパルス幅を演算する。
【０１５６】
比例器６Ａは、パルス幅演算装置５により演算された交流出力電圧のパルス幅に、ゲイン１／２を乗じて出力する。
【０１５７】
比例器６Ｂは、交流出力電圧（１パルス電圧）に直流成分を重畳する図示しない手段からのパルス幅調整値に、ゲイン１／２を乗じて出力する。
【０１５８】
加算器９Ａは、比例器６Ａからの出力を、上記交流出力電圧の位相に加算する。
【０１５９】
加算器９Ｂは、比例器６Ｂからの出力を、加算器９Ａからの出力に加算する。
【０１６０】
減算器１０Ａは、比例器６Ａからの出力を、上記交流出力電圧の位相から減算する。
【０１６１】
減算器１０Ｂは、比例器６Ｂからの出力を、減算器１０Ａからの出力から減算する。
【０１６２】
位相変換装置７Ａは、加算器９Ｂからの出力を入力とし、当該入力された位相を０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【０１６３】
位相変換装置７Ｂは、減算器１０Ｂからの出力を入力とし、当該入力された位相を０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【０１６４】
ゲートパターン発生装置８Ａは、位相変換装置７Ａからの出力を入力とし、当該入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する。
【０１６５】
ゲートパターン発生装置８Ｂは、位相変換装置７Ｂからの出力を入力とし、当該入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する。
【０１６６】
反転器１１Ａは、ゲートパターン発生装置８Ａからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【０１６７】
反転器１１Ｂは、ゲートパターン発生装置８Ｂからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【０１６８】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、パルス幅演算装置５により演算された交流出力電圧のパルス幅を所定のパルス幅だけ調整し、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器における直流成分高電位側アームの上段自己消弧形デバイスのオン期間を広げ、同じ幅で直流成分低電位側アームの上段自己消弧形デバイスのオン期間を狭め、直流成分高電位側アームの上段自己消弧形デバイスのオン開始タイミングを広げたパルス幅の２分の１だけ進め、直流成分低電位側アームの上段デバイスのオン開始タイミングを狭めたパルス幅の２分の１だけ遅らせるように、交流出力電圧の基本波実効値および位相を制御する構成として、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０１６９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図１５を用いて説明する。
【０１７０】
図１５は、本実施の形態の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０１７１】
図１４において、パルス幅演算装置５では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutから、所望のパルス幅αを演算する。
【０１７２】
比例器６Ａでは、パルス幅演算装置５からの交流出力電圧のパルス幅αに、ゲイン１／２を乗じる。
【０１７３】
比例器６Ｂでは、交流出力電圧に直流成分を重畳する図示しない手段からのパルス幅調整値△αに、ゲイン１／２を乗じる。
【０１７４】
加算器９Ａでは、比例器６Ａからの出力を、交流出力電圧の位相θに加算する。
【０１７５】
加算器９Ｂでは、比例器６Ｂからの出力を、加算器９Ａからの出力に加算する。
【０１７６】
減算器１０Ａでは、比例器６Ａからの出力を、交流出力電圧の位相θから減算する。
【０１７７】
減算器１０Ｂでは、比例器６Ｂからの出力を、減算器１０Ａからの出力から減算する。
【０１７８】
位相変換装置７Ａでは、加算器９Ｂから入力された位相を、０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【０１７９】
位相変換装置７Ｂでは、減算器１０Ｂから入力された位相を、０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【０１８０】
例えば、３πが位相変換装置７Ａ、７Ｂに入力された場合には、出力はπとなる。
【０１８１】
ゲートパターン発生装置８Ａでは、位相変換装置７Ａからの入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する（Ｕアームゲートパターン）。
【０１８２】
ゲートパターン発生装置８Ｂでは、位相変換装置７Ｂからの入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する（Ｖアームゲートパターン）。
【０１８３】
反転器１１Ａでは、ゲートパターン発生装置８Ａからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する（Ｘアームゲートパターン）。
【０１８４】
反転器１１Ｂでは、ゲートパターン発生装置８Ｂからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【０１８５】
なお、自己消弧形デバイスは、ゲートパターンが１の時にオンし、０の時にオフする。
【０１８６】
図１５において、上から１段目は交流出力電圧波形、２段目はＵアームゲートパターン、３段目はＸアームゲートパターン、４段目はＶアームゲートパターン、５段目はＹアームゲートパターンをそれぞれ示している。
【０１８７】
なお、各アームの回路図上での位置を、前記図２４に示している。
【０１８８】
本実施の形態では、交流出力電圧の基本波成分実効値および位相を変化させずに、直流成分を重畳することができ、特に変換器用変圧器の偏磁抑制制御等を行なう場合に適用することが可能である。
【０１８９】
図１４では、Ｕアームを直流成分高電位側、Ｖアームを直流成分低電位側と仮定している。
【０１９０】
ただし、パルス幅調整値△αを負の値とすれば、直流成分の高電位側と低電位側は逆になる。
【０１９１】
Ｕアームのオン期間を△α広げ、Ｖアームのオン期間を△α狭めている。
【０１９２】
さらに、基本波成分の位相が変化しないように、Ｕアームのゲートパターン位相を△α／２進め、Ｖアームのゲートパターン位相を△α／２遅らせている。
【０１９３】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分の実効値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳することができ、特に変換器用変圧器の偏磁抑制制御等を行なう場合に適用することが可能となる。
【０１９４】
（第９の実施の形態）図１６は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図１４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１９５】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図１６に示すように、前記図１４に、比例器２５と、比例器２６とからなるパルス幅調整値演算装置を付加して、所定のパルス幅調整値を演算する構成とし、交流端子より所望の直流成分を出力するようにしている。
【０１９６】
比例器２５は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）に重畳する直流成分電圧指令値に、ゲイン１／ＶDCを乗じて直流成分変調率を演算する。
【０１９７】
比例器２６は、比例器２５からの出力である直流成分変調率に、ゲインπを乗じてパルス幅調整値を演算する。
【０１９８】
すなわち、交流出力電圧に重畳させる直流成分電圧指令値を１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の直流電圧で除して、当該値を直流成分の変調率とし、かつ当該変調率値にπを乗じた値を、各アームのパルス幅調整値として求める構成として、交流端子より所望の直流成分を出力するようにしている。
【０１９９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅調整値演算装置の動作について説明する。
【０２００】
図１６において、比例器２５では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧に重畳する直流成分電圧指令値Ｖoffsetに、ゲイン１／ＶDCを乗じて直流成分変調率ｋoffsetを演算する。
【０２０１】
ここで、ＶDCは直流電圧であり、当該直流電圧ＶDCの変動に応じて比例器２５のゲインを変化させることにより、より一層精度の高い制御を行なうことができる。
【０２０２】
比例器２６では、比例器２５からの直流成分変調率ｋoffsetに、ゲインπを乗じてパルス幅調整値△αを演算する。
【０２０３】
すなわち、本実施の形態のパルス幅調整値演算装置の演算により求められたパルス幅調整値△αでパルス幅αを調整することにより、実際の交流出力電圧直流成分の基本波１周期平均値が、直流成分電圧指令値Ｖoffsetと等しくなるという利点が得られる。
【０２０４】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、より一層精度の高い制御を行なうことが可能となり、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分の実効値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳することが可能となる。
【０２０５】
（第１０の実施の形態）図１７は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図１４および図１６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０２０６】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図１７に示すように、前記図１４および図１６に、のこぎり波発生装置１８Ａと、のこぎり波発生装置１８Ｂと、比較器１９Ａと、比較器１９Ｂと、比例器２７とを付加して、所望のゲートパターンを発生する構成とし、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０２０７】
のこぎり波発生装置１８Ａは、前記位相変換装置７Ａからの出力であるＵアームの位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生する。
【０２０８】
のこぎり波発生装置１８Ｂは、前記位相変換装置７Ｂからの出力であるＶアームの位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生する。
【０２０９】
比較器１９Ａは、のこぎり波発生装置１８Ａにより発生したのこぎり波と前記比例器２５からの出力である直流成分変調率とを比較して、Ｕアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２１０】
比例器２７は、比例器２５からの出力である直流成分変調率に、ゲイン−１を乗じて出力する。
【０２１１】
比較器１９Ｂは、のこぎり波発生装置１８Ｂにより発生したのこぎり波と比例器２７からの出力とを比較して、Ｖアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２１２】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、各アームの位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生し、当該のこぎり波と直流値とを比較して、各アームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生し、当該のこぎり波と比較する直流値を、一方のアームでは直流成分変調率とし、もう一方のアームでは直流成分変調率の符号を反転した値として、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０２１３】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図１８および図１９を用いて説明する。
【０２１４】
図１８は、本実施の形態における直流成分変調率＝０の場合の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０２１５】
図１９は、本実施の形態における直流成分変調率≠０の場合の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０２１６】
図１７において、のこぎり波発生装置１８Ａでは、位相変換装置７ＡからのＵアームの位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生する。
【０２１７】
のこぎり波発生装置１８Ｂでは、位相変換装置７ＢからのＶアームの位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生する。
【０２１８】
比較器１９Ａでは、のこぎり波発生装置１８Ａからののこぎり波と比例器２５からの直流成分変調率ｋoffsetとを比較して、Ｕアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２１９】
比例器２７では、比例器２５からの直流成分変調率ｋoffsetに、ゲイン−１を乗じる。
【０２２０】
比較器１９Ｂでは、のこぎり波発生装置１８Ｂからののこぎり波と比例器２７からの出力とを比較して、Ｖアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２２１】
図１８および図１９において、上から１段目は交流出力電圧波形、２段目はＵアームゲートパターン、３段目はＸアームゲートパターン、４段目はＶアームゲートパターン、５段目はＹアームゲートパターンをそれぞれ示している。
【０２２２】
なお、各アームの回路図上での位置を、前記図２４に示している。
【０２２３】
本実施の形態では、のこぎり波と比較する直流値を直流成分変調率ｋoffsetとすることにより、交流出力電圧に直流成分を重畳することができる。
【０２２４】
特に、ゲートパターン発生装置としてのこぎり波比較を採用している場合に容易に適用することができる。
【０２２５】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分の実効値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳することが可能となる。
【０２２６】
特に、本構成は、ゲートパターン発生装置としてのこぎり波比較を採用している場合に容易に適用することができる。
【０２２７】
（第１１の実施の形態）図２０は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図１４および図１６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０２２８】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図２０に示すように、前記図１４および図１６に、三角波発生装置２０Ａと、三角波発生装置２０Ｂと、比較器１９Ａと、比較器１９Ｂと、比例器２７とを付加して、所望のゲートパターンを発生する構成とし、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０２２９】
三角波発生装置２０Ａは、前記位相変換装置７Ａからの出力であるＵアームの位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生する。
【０２３０】
三角波発生装置２０Ｂは、前記位相変換装置７Ｂからの出力であるＶアームの位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生する。
【０２３１】
比較器１９Ａは、三角波発生装置２０Ａにより発生した三角波と前記比例器２５からの出力である直流成分変調率とを比較して、Ｕアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２３２】
比例器２７は、比例器２５からの出力である直流成分変調率に、ゲイン−１を乗じて出力する。
【０２３３】
比較器１９Ｂは、三角波発生装置２０Ｂにより発生した三角波と比例器２７からの出力とを比較して、Ｖアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２３４】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、各アームの位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生し、当該三角波と直流値とを比較して、各アーム自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生し、当該三角波と比較する直流値を、一方のアームでは直流成分変調率とし、もう一方のアームでは直流成分変調率の符号を反転した値として、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０２３５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図２１および図２２を用いて説明する。
【０２３６】
図２１は、本実施の形態における直流成分変調率＝０の場合の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０２３７】
図２２は、本実施の形態における直流成分変調率≠０の場合の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０２３８】
図２０において、三角波発生装置２０Ａでは、位相変換装置７ＡからのＵアームの位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生する。
【０２３９】
三角波発生装置２０Ｂでは、位相変換装置７ＢからのＶアームの位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生する。
【０２４０】
比較器１９Ａでは、三角波発生装置２０Ａからの三角波と比例器２５からの出力である直流成分変調率ｋoffsetとを比較して、Ｕアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２４１】
比例器２７では、比例器２５からの直流成分変調率ｋoffsetに、ゲイン−１を乗じて出力する。
【０２４２】
比較器１９Ｂでは、三角波発生装置２０Ｂからの三角波と比例器２７からの出力とを比較して、Ｖアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２４３】
図２１および図２２において、上から１段目は交流出力電圧波形、２段目はＵアームゲートパターン、３段目はＸアームゲートパターン、４段目はＶアームゲートパターン、５段目はＹアームゲートパターンをそれぞれ示している。
【０２４４】
なお、各アームの回路図上での位置を、前記図２４に示している。
【０２４５】
本実施の形態では、三角波と比較する直流値を直流成分変調率ｋoffsetとすることにより、交流出力電圧に直流成分を重畳することができる。
【０２４６】
特に、ゲートパターン発生装置として三角波比較を採用している場合に容易に適用することができる。
【０２４７】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分の実効値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳することが可能となる。
【０２４８】
特に、本構成は、ゲートパターン発生装置としてのこぎり波比較を採用している場合に容易に適用することができる。
【０２４９】
（第１２の実施の形態）本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、前記各アームの自己消弧形デバイスのゲートパルスを発生する手段と、当該各アームの自己消弧形デバイスのオンとオフの状態が変化した時に一定の期間再度オンとオフの状態が変化するのを禁止する手段とを備えて構成している。
【０２５０】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図２３を用いて説明する。
【０２５１】
図２３は、本実施の形態の動作を示すゲートパターンの波形図である。
【０２５２】
自己消弧形デバイスは、スイッチング状態が変化してから一定の期間内に再度スイッチング状態が変化すると、破損する可能性がある。
【０２５３】
本実施の形態では、このような自己消弧形デバイスの破損を防止することを目的として、スイッチング状態が変化してから一定の期間、スイッチングを禁止する。
【０２５４】
図２３では、前述の期間をスイッチング禁止期間として示している。
【０２５５】
キャリア比較ＰＷＭのような多パルスの場合には、三角波キャリアの半周期にスイッチングが１度しか発生しないようにする等の方法が行なわれてきているが、ワンパルスの場合には、本実施の形態のように、スイッチング禁止期間を設けるのが最適な方法である。
【０２５６】
これにより、自己消弧形デバイスの破損を防止することができる。
【０２５７】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、スイッチング状態が変化した後における、スイッチング回数増加による自己消弧形デバイスの破損を防止することが可能となる。
【０２５８】
（その他の実施の形態）尚、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。また、各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた作用効果を得ることができる。さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、種々の発明を抽出することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２５９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図２】同第１の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図３】本発明の第２の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅演算装置の構成例を示すブロック図。
【図４】本発明の第３の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅演算装置の構成例を示すブロック図。
【図５】本発明の第４の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置の構成例を示すブロック図。
【図６】同第４の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置の動作を示すのこぎり波とゲートパターンの波形図。
【図７】本発明の第５の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置の構成例を示すブロック図。
【図８】同第５の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置の動作を示す三角波とゲートパターンの波形図。
【図９】本発明の第６の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図１０】同第６の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図１１】同第６の実施の形態のゲートパターンを決定するためのテーブルの一例を示す図。
【図１２】本発明の第７の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図１３】同第７の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図１４】本発明の第８の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図１５】同第８の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図１６】本発明の第９の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図１７】本発明の第１０の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図１８】同第１０の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す直流成分変調率＝０の場合の交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図１９】同第１０の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す直流成分変調率≠０の場合の交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図２０】本発明の第１１の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図２１】同第１１の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す直流成分変調率＝０の場合の交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図２２】同第１１の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す直流成分変調率≠０の場合の交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図２３】本発明の第１２の実施の形態の動作を示すゲートパターンの波形図。
【図２４】従来の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の構成例を示す回路図。
【図２５】１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器をワンパルス動作させた場合の交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【符号の説明】
【０２６０】
１Ａ…自己消弧形デバイス
１Ｂ…自己消弧形デバイス
１Ｃ…自己消弧形デバイス
１Ｄ…自己消弧形デバイス
２Ａ…環流ダイオ−ド
２Ｂ…環流ダイオ−ド
２Ｃ…環流ダイオ−ド
２Ｄ…環流ダイオ−ド
３…直流コンデンサ
４…電力系統または負荷
５…パルス幅演算装置
６…比例器（ゲイン：１／２）
６Ａ…比例器（ゲイン：１／２）
６Ｂ…比例器（ゲイン：１／２）
７Ａ…位相変換装置（位相を０〜２πに変換）
７Ｂ…位相変換装置（位相を０〜２πに変換）
８Ａ…ゲートパターン発生装置
８Ｂ…ゲートパターン発生装置
９…加算器
９Ａ…加算器
９Ｂ…加算器
１０…減算器
１０Ａ…減算器
１０Ｂ…減算器
１１Ａ…反転器
１１Ｂ…反転器
１２…比例器（ゲイン：π／（２√２ＶDC）、ＶDC：直流電圧）
１３…リミッタ（下限値：０、上限値：１）
１４…ｓｉｎ-1（アークサイン）演算装置
１５…比例器（ゲイン：２）
１６…比例器（ゲイン：Ｋ）
１７…リミッタ（下限値：０、上限値：π）
１８…のこぎり波発生装置（基本波周波数、−１〜１）
１８Ａ…のこぎり波発生装置（基本波周波数、−１〜１）
１８Ｂ…のこぎり波発生装置（基本波周波数、−１〜１）
１９…比較器
１９Ａ…比較器
１９Ｂ…比較器
２０…三角波発生装置（基本波周波数、−１〜１）
２１…ｓｉｎ演算装置
２２…絶対値演算装置
２３…ゲートパターン発生装置
２４…三角波発生装置（基本波周波数の２倍の周波数、０〜１）
２５…比例器（ゲイン：１／ＶDC、ＶDC：直流電圧）
２６…比例器（ゲイン：π）
２７…比例器（ゲイン：−１）
２８…比例器（ゲイン：Ａ）
２９…比例器（ゲイン：１−Ａ）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の自己消弧形デバイスをブリッジ接続して構成され、交流端子が電力系統または負荷に接続されると共に直流端子が直流コンデンサに接続される１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置に係り、特に各自己消弧形デバイスのゲートパターンの発生手法を改良して、スイッチング回数増加による自己消弧形デバイスの破損防止を実現できるようにした１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の一例として、後述する例えば非特許文献１に記載されているような変換器がある。
【０００３】
図２４は、この種の従来の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の構成例を示す回路図である。
【０００４】
図２４において、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器は、環流ダイオ−ド２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが逆並列に接続された複数の自己消弧形デバイス１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄをブリッジ接続して構成され、その交流端子が電力系統または負荷４に接続されると共に、直流端子が直流コンデンサ３に接続されている。
【０００５】
なお、図２４では、自己消弧形デバイス１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１ＤのシンボルをＩＧＢＴとしているが、これはＩＧＢＴに限定されるものではなく、ＧＴＯ、バイポーラトランジスタ、およびＭＯＳＦＥＴ等、自己消弧能力を持つデバイスであれば何でも構わない。
【０００６】
かかる１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器を３台用いることにより、三相変換器を構成することが可能である。
【０００７】
また、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器を多重化することにより、高調波を低減することが可能である。
【０００８】
以上のように、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の適用範囲は広く、具体的には、直流送電、無効電力補償装置、および周波数変換装置に適用することが可能である。
【０００９】
図２５は、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器をワンパルス動作させた場合の、交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）とゲートパターンの一例を示す波形図である。
【００１０】
図２５において、上から１段目はＵアームの自己消弧形デバイスのゲートパターン波形、２段目はＸアームの自己消弧形デバイスのゲートパターン波形、３段目はＶアームの自己消弧形デバイスのゲートパターン波形、４段目はＹアームの自己消弧形デバイスのゲートパターン波形、５段目は交流端子出力電圧波形Ｖoutである。
【００１１】
なお、θは交流出力電圧の基本波位相であり、コサイン（ｃｏｓ）を基準としている。
【００１２】
交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutは、次式で与えられる。
【数１】
【００１３】
Ｖout：交流出力電圧の基本波実効値［Ｖ］
ＶDC：直流電圧［Ｖ］
α：交流出力電圧のパルス幅［rａｄ］
【非特許文献１】「半導体電力変換回路」電気学会：半導体電力変換方式調査専門委員会編（オ−ム社）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上述したような１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器において、自己消弧形デバイスの破損を防止するためのスイッチング回数増加防止の方式についても、現在のところ提案されていない。
【００１５】
本発明の目的は、スイッチング状態が変化した後における、スイッチング回数増加による自己消弧形デバイスの破損を防止することが可能な１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、請求項１に対応する発明では、各自己消弧形デバイスのゲートパルスを発生する手段と、各自己消弧形デバイスのオンとオフの状態が変化した時に一定の期間再度オンとオフの状態が変化するのを禁止する手段とを備えている。
【００１７】
従って、請求項１に対応する発明の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置においては、各自己消弧形デバイスのオンとオフの状態が変化した時に、一定の期間再度オンとオフの状態が変化するのを禁止することにより、スイッチング状態が変化した後における、スイッチング回数増加による自己消弧形デバイスの破損を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置によれば、スイッチング状態が変化した後における、スイッチング回数増加による自己消弧形デバイスの破損を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）図１は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図である。
【００２１】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図１に示すように、パルス幅演算装置５と、位相変換装置７Ａと、位相変換装置７Ｂと、ゲートパターン発生装置８Ａと、ゲートパターン発生装置８Ｂと、加算器９と、減算器１０と、反転器１１Ａと、反転器１１Ｂと、比例器２８と、比例器２９とから構成し、所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【００２２】
パルス幅演算装置５は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）の基本波実効値から、所望のパルス幅を演算する。
【００２３】
比例器２８は、パルス幅演算装置５により演算された交流出力電圧のパルス幅に、ゲインＡを乗じて出力する。
【００２４】
比例器２９は、パルス幅演算装置５により演算された交流出力電圧のパルス幅に、ゲイン（１−Ａ）を乗じて出力する。
【００２５】
ここで、Ａは０以上、１以下の値である。
【００２６】
加算器９は、比例器２８からの出力を、上記交流出力電圧の位相に加算する。
【００２７】
減算器１０は、比例器２９からの出力を、上記交流出力電圧の位相から減算する。
【００２８】
位相変換装置７Ａは、加算器９からの出力を入力とし、当該入力された位相を０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【００２９】
位相変換装置７Ｂは、減算器１０からの出力を入力とし、当該入力された位相を０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【００３０】
ゲートパターン発生装置８Ａは、位相変換装置７Ａからの出力を入力とし、当該入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する。
【００３１】
ゲートパターン発生装置８Ｂは、位相変換装置７Ｂからの出力を入力とし、当該入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する。
【００３２】
反転器１１Ａは、ゲートパターン発生装置８Ａからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【００３３】
反転器１１Ｂは、ゲートパターン発生装置８Ｂからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【００３４】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、パルス幅演算装置５により演算された交流出力電圧のパルス幅の一部を交流出力電圧の位相に加算し、一部を差し引いた残りのパルス幅を交流出力電圧の位相から減算して、各アームの位相指令値を演算し、当該各アームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する構成として、所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【００３５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図２を用いて説明する。
【００３６】
図２は、本実施の形態の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【００３７】
図１において、パルス幅演算装置５では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutから、所望のパルス幅αを演算する。
【００３８】
比例器２８では、パルス幅演算装置５からの交流出力電圧のパルス幅αに、ゲインＡを乗じる。
【００３９】
比例器２９では、パルス幅演算装置５からの交流出力電圧のパルス幅αに、ゲイン（１−Ａ）を乗じる。
【００４０】
加算器９では、比例器２８からの出力を、交流出力電圧の位相θに加算する。
【００４１】
減算器１０は、比例器２９からの出力を、交流出力電圧の位相θから減算する。
【００４２】
位相変換装置７Ａでは、加算器９から入力された位相を、０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【００４３】
位相変換装置７Ｂでは、減算器１０から入力された位相を、０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【００４４】
例えば、３πが位相変換装置７Ａ、７Ｂに入力された場合には、出力はπとなる。
【００４５】
ゲートパターン発生装置８Ａでは、位相変換装置７Ａからの入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する（Ｕアームゲートパターン）。
【００４６】
ゲートパターン発生装置８Ｂでは、位相変換装置７Ｂからの入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する（Ｖアームゲートパターン）。
【００４７】
反転器１１Ａでは、ゲートパターン発生装置８Ａからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する（Ｘアームゲートパターン）。
【００４８】
反転器１１Ｂでは、ゲートパターン発生装置８Ｂからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する（Ｙアームゲートパターン）。
【００４９】
なお、自己消弧形デバイスは、ゲートパターンが１の時にオンし、０の時にオフする。
【００５０】
図２は、ゲインＡ＝１／２の時の交流出力電圧とゲートパターンの波形を示している。
【００５１】
また、これ以降の各実施の形態の説明では、ゲインＡ＝１／２と仮定するが、これは何らゲインＡ＝１／２と限定されるものではない。
【００５２】
図２において、上から１段目は交流出力電圧波形、２段目はＵアームゲートパターン、３段目はＸアームゲートパターン、４段目はＶアームゲートパターン、５段目はＹアームゲートパターンをそれぞれ示している。
【００５３】
なお、各アームの回路図上での位置を、前記図２４に示している。
【００５４】
パルス幅αがゼロの時には、ＵアームとＶアームのゲートパターンは、同期した１８０°オン、１８０°オフのパルスであり、交流出力電圧Ｖoutはゼロを維持する。
【００５５】
パルス幅αがゼロではなくなると、α／２を交流出力電圧の位相θに対して、Ｕアームの場合は加算し、Ｖアームの場合は減算する。
【００５６】
すなわち、これは交流出力電圧の位相θに対して、Ｕアームのゲートパターン位相をα／２だけ進め、Ｖアームのゲートパターン位相をα／２だけ遅らせることを意味している。
【００５７】
これにより、交流出力電圧Ｖoutはパルス幅αの１パルスとなり、その位相は交流出力電圧の位相θに同期する。
【００５８】
したがって、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を、高速かつ正確に制御することができる。
【００５９】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつ正確に制御することが可能となる。
【００６０】
（第２の実施の形態）図３は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅演算装置の構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６１】
すなわち、図３に示すように、本実施の形態によるパルス幅演算装置５は、比例器１２と、リミッタ１３と、ｓｉｎ-1（アークサイン）演算装置１４と、比例器１５とから構成し、所望のパルス幅を演算するようにしている。
【００６２】
比例器１２は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）の基本波実効値に、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率を演算する。
【００６３】
リミッタ１３は、下限値が０で、上限値が１に設定されており、比例器１２からの出力である変調率を制限する。
【００６４】
ｓｉｎ-1演算装置１４は、リミッタ１３からの出力である制限された変調率から、パルス幅の２分の１を演算する。
【００６５】
比例器１５は、ｓｉｎ-1演算装置１４からの出力に、ゲイン２を乗じてパルス幅を演算する。
【００６６】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅演算装置５の動作について説明する。
【００６７】
図３において、比例器１２では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutに、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率ｋを演算する。
【００６８】
ここで、ＶDCは直流電圧であり、当該直流電圧ＶDCの変動に応じて比例器１２のゲインを変化させることにより、より一層精度の高い制御を行なうことができる。
【００６９】
リミッタ１３では、比例器１２からの変調率ｋを制限する。
【００７０】
ｓｉｎ-1演算装置１４では、リミッタ１３からの制限された変調率ｋから、パルス幅の２分の１を演算する。
【００７１】
比例器１５では、ｓｉｎ-1演算装置１４からの出力に、ゲイン２を乗じてパルス幅αを演算する。
【００７２】
すなわち、本実施の形態のパルス幅演算装置５は、前記図１に示す第１の実施の形態におけるパルス幅演算装置５の具体的な演算方法を提示するものであり、演算式は次式のようになり、これは前記（式１）をαについて解いた式である。
【００７３】
本実施の形態のパルス幅演算装置５を用いることにより、実際の交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutが、指令値に原理的に一致するという利点が得られる。
【００７４】
【数２】
【００７５】
Ｖout：交流出力電圧の基本波実効値［Ｖ］
ＶDC：直流電圧［Ｖ］
α：交流出力電圧のパルス幅［rａｄ］
上述したように、本実施の形態のパルス幅演算装置５を用いたパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつより一層正確に制御することが可能となる。
【００７６】
（第３の実施の形態）図４は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅演算装置の構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７７】
すなわち、図４に示すように、本実施の形態によるパルス幅演算装置５は、比例器１２と、比例器１６と、リミッタ１７とから構成し、所望のパルス幅を演算するようにしている。
【００７８】
比例器１２は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）の基本波実効値に、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率を演算する。
【００７９】
比例器１６は、比例器１２からの出力である変調率に、ゲインＫを乗じて出力する。
【００８０】
リミッタ１７は、下限値が０で、上限値がπに設定されており、比例器１６からの出力を制限する。
【００８１】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅演算装置５の動作について説明する。
【００８２】
図４において、比例器１２では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutに、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率ｋを演算する。
【００８３】
ここで、ＶDCは直流電圧であり、当該直流電圧ＶDCの変動に応じて比例器１２のゲインを変化させることにより、より一層精度の高い制御を行なうことができる。
【００８４】
比例器１６では、比例器１２からの変調率に、ゲインＫを乗じて出力する。
【００８５】
リミッタ１７では、比例器１６からの出力を制限してパルス幅αを出力する。
【００８６】
すなわち、本実施の形態のパルス幅演算装置５は、前記図１に示す第１の実施の形態におけるパルス幅演算装置５の具体的な演算方法を提示するものであり、前述したようなｓｉｎ-1演算装置を使用していないことから、その実現がより一層容易であるという利点が得られるが、実際の交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutが、指令値に対して誤差を有する。
【００８７】
ただし、閉ル−プ制御系の中で用いる場合には、当該誤差の影響が小さくなるため、実現の容易性の点から、本実施の形態のパルス幅演算装置５を採用する価値（有効性）がある。
【００８８】
なお、比例器１６のゲインＫの一例としてπが考えられ、この時、実際の交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutが指令値と等しくなるのは、変調率ｋが０と１の場合である。
【００８９】
上述したように、本実施の形態のパルス幅演算装置５を用いたパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつより一層正確に制御することが可能となる。
【００９０】
（第４の実施の形態）図５は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置の構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９１】
すなわち、図５に示すように、本実施の形態によるゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂは、のこぎり波発生装置１８と、比較器１９とから構成し、各アームの位相指令値から所望のゲートパターンを発生するようにしている。
【００９２】
のこぎり波発生装置１８は、各アームの位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生する。
【００９３】
比較器１９は、のこぎり波発生装置１８により発生したのこぎり波と直流値とを比較して、各アームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【００９４】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂの動作について、図６を用いて説明する。
【００９５】
図６は、本実施の形態の動作を示すのこぎり波とゲートパターンの波形図である。
【００９６】
図５において、のこぎり波発生装置１８では、アームのゲートパターン位相φに同期した振幅１ののこぎり波を発生する。
【００９７】
比較器１９では、入力される直流値とのこぎり波とを比較し、直流値の方がのこぎり波よりも大きい場合には１を出力し、逆の場合には０を出力する。
【００９８】
なお、自己消弧形デバイスは、ゲートパターンが１の時にオンし、０の時にオフする。
【００９９】
このように、のこぎり波との比較によってゲートパターンを発生させることにより、ゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂをハ−ドウエアで構成することが可能となり、高速にスイッチングタイミングを決定することができると共に、従来のＰＷＭ方式で用いていた回路を流用することができ、利点が多い。
【０１００】
また、ゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂをソフトウエアにより実現することも可能である。
【０１０１】
上述したように、本実施の形態のゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂを用いたパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつ正確に制御することが可能であり、またゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂをハ−ドウエアで構成することが可能となり、高速にスイッチングタイミングを決定することができると共に、従来のＰＷＭ方式で用いている回路を流用することが可能となる。
【０１０２】
（第５の実施の形態）図７は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置の構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１０３】
すなわち、図７に示すように、本実施の形態によるゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂは、三角波発生装置２０と、比較器１９とから構成し、各アームの位相指令値から所望のゲートパターンを発生するようにしている。
【０１０４】
三角波発生装置２０は、各アームの位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生する。
【０１０５】
比較器１９は、三角波発生装置２０により発生した三角波と直流値とを比較して、各アーム自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０１０６】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂの動作について、図８を用いて説明する。
【０１０７】
図８は、本実施の形態の動作を示す三角波とゲートパターンの波形図である。
【０１０８】
図７において、三角波発生装置２０では、アームのゲートパターン位相φに同期した振幅１の三角波を発生する。
【０１０９】
比較器１９では、入力される直流値と三角波とを比較し、直流値の方が三角波よりも大きい場合には１を出力し、逆の場合には０を出力する。
【０１１０】
なお、自己消弧形デバイスは、ゲートパターンが１の時にオンし、０の時にオフする。
【０１１１】
このように、三角波との比較によってゲートパターンを発生させることにより、ゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂをハ−ドウエアで構成することが可能となり、高速にスイッチングタイミングを決定することができると共に、従来のＰＷＭ方式で用いていた回路を流用することができ、利点が多い。
【０１１２】
また、ゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂをソフトウエアにより実現することも可能である。
【０１１３】
上述したように、本実施の形態のゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂを用いたパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつ正確に制御することが可能であり、またゲートパターン発生装置８Ａ、８Ｂをハ−ドウエアで構成することが可能となり、高速にスイッチングタイミングを決定することができると共に、従来のＰＷＭ方式で用いている回路を流用することが可能となる。
【０１１４】
（第６の実施の形態）図９は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図である。
【０１１５】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図９に示すように、比例器１２と、ｓｉｎ演算装置２１と、絶対値演算装置２２と、ゲートパターン発生装置２３と、反転器１１Ａと、反転器１１Ｂとから構成し、所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０１１６】
比例器１２は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）の基本波実効値に、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率を演算する。
【０１１７】
ｓｉｎ演算装置２１は、交流出力電圧（１パルス電圧）の位相に同期した単位振幅の基本波周波数正弦波を発生する。
【０１１８】
絶対値演算装置２２は、ｓｉｎ演算装置２１からの出力である基本波周波数正弦波の絶対値を演算し出力する。
【０１１９】
ゲートパターン発生装置２３は、比例器１２からの出力である変調率と、絶対値演算装置２２からの出力である基本波周波数正弦波の絶対値とを入力とし、当該各入力に基づいてゲートパターンを出力する。
【０１２０】
反転器１１Ａは、ゲートパターン発生装置２３からの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【０１２１】
反転器１１Ｂは、ゲートパターン発生装置２３からの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【０１２２】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、交流出力電圧の位相と同期した単位振幅の基本波周波数正弦波の絶対値波形を発生し、当該正弦波絶対値波形と比例器１２により演算された変調率とを比較して、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の各アーム自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する構成として、所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０１２３】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図１０および図１１を用いて説明する。
【０１２４】
図１０は、本実施の形態の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０１２５】
図１１は、本実施の形態のゲートパターンを決定するためのテーブルの一例を示す図である。
【０１２６】
図９において、比例器１２では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutに、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率ｋを演算する。
【０１２７】
ここで、ＶDCは直流電圧であり、当該直流電圧ＶDCの変動に応じて比例器１２のゲインを変化させることにより、より一層精度の高い制御を行なうことができる。
【０１２８】
ｓｉｎ演算装置２１では、交流出力電圧の位相θに同期した単位振幅の基本波周波数正弦波を発生する。
【０１２９】
絶対値演算装置２２では、ｓｉｎ演算装置２１からの基本波周波数正弦波の絶対値ａを演算する。
【０１３０】
ゲートパターン発生装置２３では、比例器１２からの変調率ｋと、絶対値演算装置２２からの基本波周波数正弦波の絶対値ａとの大小関係により、図１１に示すテーブルにしたがってゲートパターンを発生する。
【０１３１】
図１０において、上から１段目は正弦波絶対値ａと変調率ｋの波形、２段目は交流出力電圧波形、３段目はＵアームゲートパターン、４段目はＸアームゲートパターン、５段目はＶアームゲートパターン、６段目はＹアームゲートパターンをそれぞれ示している。
【０１３２】
なお、各アームの回路図上での位置を、前記図２４に示している。
【０１３３】
本実施の形態では、正弦波絶対値ａと変調率ｋとを直接比較することで、全アームのゲートパターンを得ることにより、パルス幅αを前述のようなｓｉｎ-1（アークサイン）の演算を行なって求める必要が無く、正弦波絶対値ａと変調率ｋとの比較を行なってゲートパターンを決定することで、結果的にｓｉｎ-1（アークサイン）の演算でパルス幅αを求めたことと等価になる。
【０１３４】
したがって、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を、高速かつ正確に制御することができる。
【０１３５】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつ正確に制御することが可能となる。
【０１３６】
（第７の実施の形態）図１２は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図である。
【０１３７】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図１２に示すように、比例器１２と、ゲートパターン発生装置２３と、三角波発生装置２４とから構成し、所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０１３８】
比例器１２は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）の基本波実効値に、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率を演算する。
【０１３９】
三角波発生装置２４は、交流出力電圧（１パルス電圧）の位相に同期した０から１の間を往復する基本波周波数の２倍の周波数の三角波を発生する。
【０１４０】
ゲートパターン発生装置２３は、比例器１２からの出力である変調率と、三角波発生装置２４からの出力である三角波とを入力とし、当該各入力に基づいてゲートパターンを出力する。
【０１４１】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、交流出力電圧の位相と同期した基本波周波数の２倍の周波数の三角波を発生し、当該三角波と比例器１２により演算された変調率とを比較して、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の各アーム自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する構成として、所望の基本波実効値と位相の交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０１４２】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図１３を用いて説明する。
【０１４３】
図１３は、本実施の形態の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０１４４】
図１２において、比例器１２では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutに、ゲインπ／（２√２ＶDC）を乗じて変調率ｋを演算する。
【０１４５】
ここで、ＶDCは直流電圧であり、当該直流電圧ＶDCの変動に応じて比例器１２のゲインを変化させることにより、より一層精度の高い制御を行なうことができる。
【０１４６】
三角波発生装置２４では、交流出力電圧の位相θに同期した０から１の間を往復する基本波周波数の２倍の周波数の三角波を発生する。
【０１４７】
ゲートパターン発生装置２３では、比例器１２からの変調率ｋと、三角波発生装置２４からの三角波ａとの大小関係により、前記図１１に示すテーブルにしたがってゲートパターンを発生する。
【０１４８】
図１３において、上から１段目は三角波ａと変調率ｋの波形、２段目は交流出力電圧波形、３段目はＵアームゲートパターン、４段目はＸアームゲートパターン、５段目はＶアームゲートパターン、６段目はＹアームゲートパターンをそれぞれ示している。
【０１４９】
なお、各アームの回路図上での位置を、前記図２４に示している。
【０１５０】
本実施の形態では、三角波ａと変調率ｋとを直接比較することで、全アームのゲートパターンを得る。
【０１５１】
したがって、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を、高速かつ正確に制御することができる。
【０１５２】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧の基本波実効値および位相を高速かつ正確に制御することが可能となる。
【０１５３】
（第８の実施の形態）図１４は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図である。
【０１５４】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図１４に示すように、パルス幅演算装置５と、比例器６Ａと、比例器６Ｂと、加算器９Ａと、加算器９Ｂと、減算器１０Ａと、減算器１０Ｂと、位相変換装置７Ａと、位相変換装置７Ｂと、ゲートパターン発生装置８Ａと、ゲートパターン発生装置８Ｂと、反転器１１Ａと、反転器１１Ｂとから構成し、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０１５５】
パルス幅演算装置５は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）の基本波実効値から、所望のパルス幅を演算する。
【０１５６】
比例器６Ａは、パルス幅演算装置５により演算された交流出力電圧のパルス幅に、ゲイン１／２を乗じて出力する。
【０１５７】
比例器６Ｂは、交流出力電圧（１パルス電圧）に直流成分を重畳する図示しない手段からのパルス幅調整値に、ゲイン１／２を乗じて出力する。
【０１５８】
加算器９Ａは、比例器６Ａからの出力を、上記交流出力電圧の位相に加算する。
【０１５９】
加算器９Ｂは、比例器６Ｂからの出力を、加算器９Ａからの出力に加算する。
【０１６０】
減算器１０Ａは、比例器６Ａからの出力を、上記交流出力電圧の位相から減算する。
【０１６１】
減算器１０Ｂは、比例器６Ｂからの出力を、減算器１０Ａからの出力から減算する。
【０１６２】
位相変換装置７Ａは、加算器９Ｂからの出力を入力とし、当該入力された位相を０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【０１６３】
位相変換装置７Ｂは、減算器１０Ｂからの出力を入力とし、当該入力された位相を０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【０１６４】
ゲートパターン発生装置８Ａは、位相変換装置７Ａからの出力を入力とし、当該入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する。
【０１６５】
ゲートパターン発生装置８Ｂは、位相変換装置７Ｂからの出力を入力とし、当該入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する。
【０１６６】
反転器１１Ａは、ゲートパターン発生装置８Ａからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【０１６７】
反転器１１Ｂは、ゲートパターン発生装置８Ｂからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【０１６８】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、パルス幅演算装置５により演算された交流出力電圧のパルス幅を所定のパルス幅だけ調整し、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器における直流成分高電位側アームの上段自己消弧形デバイスのオン期間を広げ、同じ幅で直流成分低電位側アームの上段自己消弧形デバイスのオン期間を狭め、直流成分高電位側アームの上段自己消弧形デバイスのオン開始タイミングを広げたパルス幅の２分の１だけ進め、直流成分低電位側アームの上段デバイスのオン開始タイミングを狭めたパルス幅の２分の１だけ遅らせるように、交流出力電圧の基本波実効値および位相を制御する構成として、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０１６９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図１５を用いて説明する。
【０１７０】
図１５は、本実施の形態の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０１７１】
図１４において、パルス幅演算装置５では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧の基本波実効値Ｖoutから、所望のパルス幅αを演算する。
【０１７２】
比例器６Ａでは、パルス幅演算装置５からの交流出力電圧のパルス幅αに、ゲイン１／２を乗じる。
【０１７３】
比例器６Ｂでは、交流出力電圧に直流成分を重畳する図示しない手段からのパルス幅調整値△αに、ゲイン１／２を乗じる。
【０１７４】
加算器９Ａでは、比例器６Ａからの出力を、交流出力電圧の位相θに加算する。
【０１７５】
加算器９Ｂでは、比例器６Ｂからの出力を、加算器９Ａからの出力に加算する。
【０１７６】
減算器１０Ａでは、比例器６Ａからの出力を、交流出力電圧の位相θから減算する。
【０１７７】
減算器１０Ｂでは、比例器６Ｂからの出力を、減算器１０Ａからの出力から減算する。
【０１７８】
位相変換装置７Ａでは、加算器９Ｂから入力された位相を、０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【０１７９】
位相変換装置７Ｂでは、減算器１０Ｂから入力された位相を、０から２πの範囲に変換してアームの位相指令値を演算する。
【０１８０】
例えば、３πが位相変換装置７Ａ、７Ｂに入力された場合には、出力はπとなる。
【０１８１】
ゲートパターン発生装置８Ａでは、位相変換装置７Ａからの入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する（Ｕアームゲートパターン）。
【０１８２】
ゲートパターン発生装置８Ｂでは、位相変換装置７Ｂからの入力が、０以上πよりも小さい場合は１のゲートパターンを出力し、π以上２πよりも小さい場合は０のゲートパターンを出力する（Ｖアームゲートパターン）。
【０１８３】
反転器１１Ａでは、ゲートパターン発生装置８Ａからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する（Ｘアームゲートパターン）。
【０１８４】
反転器１１Ｂでは、ゲートパターン発生装置８Ｂからの出力を入力とし、当該入力を反転して出力する。
【０１８５】
なお、自己消弧形デバイスは、ゲートパターンが１の時にオンし、０の時にオフする。
【０１８６】
図１５において、上から１段目は交流出力電圧波形、２段目はＵアームゲートパターン、３段目はＸアームゲートパターン、４段目はＶアームゲートパターン、５段目はＹアームゲートパターンをそれぞれ示している。
【０１８７】
なお、各アームの回路図上での位置を、前記図２４に示している。
【０１８８】
本実施の形態では、交流出力電圧の基本波成分実効値および位相を変化させずに、直流成分を重畳することができ、特に変換器用変圧器の偏磁抑制制御等を行なう場合に適用することが可能である。
【０１８９】
図１４では、Ｕアームを直流成分高電位側、Ｖアームを直流成分低電位側と仮定している。
【０１９０】
ただし、パルス幅調整値△αを負の値とすれば、直流成分の高電位側と低電位側は逆になる。
【０１９１】
Ｕアームのオン期間を△α広げ、Ｖアームのオン期間を△α狭めている。
【０１９２】
さらに、基本波成分の位相が変化しないように、Ｕアームのゲートパターン位相を△α／２進め、Ｖアームのゲートパターン位相を△α／２遅らせている。
【０１９３】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分の実効値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳することができ、特に変換器用変圧器の偏磁抑制制御等を行なう場合に適用することが可能となる。
【０１９４】
（第９の実施の形態）図１６は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図１４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１９５】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図１６に示すように、前記図１４に、比例器２５と、比例器２６とからなるパルス幅調整値演算装置を付加して、所定のパルス幅調整値を演算する構成とし、交流端子より所望の直流成分を出力するようにしている。
【０１９６】
比例器２５は、前記１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧（１パルス電圧）に重畳する直流成分電圧指令値に、ゲイン１／ＶDCを乗じて直流成分変調率を演算する。
【０１９７】
比例器２６は、比例器２５からの出力である直流成分変調率に、ゲインπを乗じてパルス幅調整値を演算する。
【０１９８】
すなわち、交流出力電圧に重畳させる直流成分電圧指令値を１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の直流電圧で除して、当該値を直流成分の変調率とし、かつ当該変調率値にπを乗じた値を、各アームのパルス幅調整値として求める構成として、交流端子より所望の直流成分を出力するようにしている。
【０１９９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅調整値演算装置の動作について説明する。
【０２００】
図１６において、比例器２５では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流端子に出力される交流出力電圧に重畳する直流成分電圧指令値Ｖoffsetに、ゲイン１／ＶDCを乗じて直流成分変調率ｋoffsetを演算する。
【０２０１】
ここで、ＶDCは直流電圧であり、当該直流電圧ＶDCの変動に応じて比例器２５のゲインを変化させることにより、より一層精度の高い制御を行なうことができる。
【０２０２】
比例器２６では、比例器２５からの直流成分変調率ｋoffsetに、ゲインπを乗じてパルス幅調整値△αを演算する。
【０２０３】
すなわち、本実施の形態のパルス幅調整値演算装置の演算により求められたパルス幅調整値△αでパルス幅αを調整することにより、実際の交流出力電圧直流成分の基本波１周期平均値が、直流成分電圧指令値Ｖoffsetと等しくなるという利点が得られる。
【０２０４】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、より一層精度の高い制御を行なうことが可能となり、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分の実効値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳することが可能となる。
【０２０５】
（第１０の実施の形態）図１７は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図１４および図１６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０２０６】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図１７に示すように、前記図１４および図１６に、のこぎり波発生装置１８Ａと、のこぎり波発生装置１８Ｂと、比較器１９Ａと、比較器１９Ｂと、比例器２７とを付加して、所望のゲートパターンを発生する構成とし、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０２０７】
のこぎり波発生装置１８Ａは、前記位相変換装置７Ａからの出力であるＵアームの位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生する。
【０２０８】
のこぎり波発生装置１８Ｂは、前記位相変換装置７Ｂからの出力であるＶアームの位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生する。
【０２０９】
比較器１９Ａは、のこぎり波発生装置１８Ａにより発生したのこぎり波と前記比例器２５からの出力である直流成分変調率とを比較して、Ｕアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２１０】
比例器２７は、比例器２５からの出力である直流成分変調率に、ゲイン−１を乗じて出力する。
【０２１１】
比較器１９Ｂは、のこぎり波発生装置１８Ｂにより発生したのこぎり波と比例器２７からの出力とを比較して、Ｖアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２１２】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、各アームの位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生し、当該のこぎり波と直流値とを比較して、各アームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生し、当該のこぎり波と比較する直流値を、一方のアームでは直流成分変調率とし、もう一方のアームでは直流成分変調率の符号を反転した値として、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０２１３】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図１８および図１９を用いて説明する。
【０２１４】
図１８は、本実施の形態における直流成分変調率＝０の場合の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０２１５】
図１９は、本実施の形態における直流成分変調率≠０の場合の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０２１６】
図１７において、のこぎり波発生装置１８Ａでは、位相変換装置７ＡからのＵアームの位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生する。
【０２１７】
のこぎり波発生装置１８Ｂでは、位相変換装置７ＢからのＶアームの位相指令値に同期した基本波周波数のこぎり波を発生する。
【０２１８】
比較器１９Ａでは、のこぎり波発生装置１８Ａからののこぎり波と比例器２５からの直流成分変調率ｋoffsetとを比較して、Ｕアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２１９】
比例器２７では、比例器２５からの直流成分変調率ｋoffsetに、ゲイン−１を乗じる。
【０２２０】
比較器１９Ｂでは、のこぎり波発生装置１８Ｂからののこぎり波と比例器２７からの出力とを比較して、Ｖアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２２１】
図１８および図１９において、上から１段目は交流出力電圧波形、２段目はＵアームゲートパターン、３段目はＸアームゲートパターン、４段目はＶアームゲートパターン、５段目はＹアームゲートパターンをそれぞれ示している。
【０２２２】
なお、各アームの回路図上での位置を、前記図２４に示している。
【０２２３】
本実施の形態では、のこぎり波と比較する直流値を直流成分変調率ｋoffsetとすることにより、交流出力電圧に直流成分を重畳することができる。
【０２２４】
特に、ゲートパターン発生装置としてのこぎり波比較を採用している場合に容易に適用することができる。
【０２２５】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分の実効値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳することが可能となる。
【０２２６】
特に、本構成は、ゲートパターン発生装置としてのこぎり波比較を採用している場合に容易に適用することができる。
【０２２７】
（第１１の実施の形態）図２０は、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図であり、図１４および図１６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０２２８】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、図２０に示すように、前記図１４および図１６に、三角波発生装置２０Ａと、三角波発生装置２０Ｂと、比較器１９Ａと、比較器１９Ｂと、比例器２７とを付加して、所望のゲートパターンを発生する構成とし、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０２２９】
三角波発生装置２０Ａは、前記位相変換装置７Ａからの出力であるＵアームの位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生する。
【０２３０】
三角波発生装置２０Ｂは、前記位相変換装置７Ｂからの出力であるＶアームの位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生する。
【０２３１】
比較器１９Ａは、三角波発生装置２０Ａにより発生した三角波と前記比例器２５からの出力である直流成分変調率とを比較して、Ｕアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２３２】
比例器２７は、比例器２５からの出力である直流成分変調率に、ゲイン−１を乗じて出力する。
【０２３３】
比較器１９Ｂは、三角波発生装置２０Ｂにより発生した三角波と比例器２７からの出力とを比較して、Ｖアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２３４】
すなわち、本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、各アームの位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生し、当該三角波と直流値とを比較して、各アーム自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生し、当該三角波と比較する直流値を、一方のアームでは直流成分変調率とし、もう一方のアームでは直流成分変調率の符号を反転した値として、所望の基本波実効値と位相に所望の直流成分を重畳した交流出力電圧（１パルス電圧）を交流端子より出力するようにしている。
【０２３５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図２１および図２２を用いて説明する。
【０２３６】
図２１は、本実施の形態における直流成分変調率＝０の場合の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０２３７】
図２２は、本実施の形態における直流成分変調率≠０の場合の動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図である。
【０２３８】
図２０において、三角波発生装置２０Ａでは、位相変換装置７ＡからのＵアームの位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生する。
【０２３９】
三角波発生装置２０Ｂでは、位相変換装置７ＢからのＶアームの位相指令値に同期した基本波周波数の三角波を発生する。
【０２４０】
比較器１９Ａでは、三角波発生装置２０Ａからの三角波と比例器２５からの出力である直流成分変調率ｋoffsetとを比較して、Ｕアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２４１】
比例器２７では、比例器２５からの直流成分変調率ｋoffsetに、ゲイン−１を乗じて出力する。
【０２４２】
比較器１９Ｂでは、三角波発生装置２０Ｂからの三角波と比例器２７からの出力とを比較して、Ｖアームの自己消弧形デバイスのゲートパターンを発生する。
【０２４３】
図２１および図２２において、上から１段目は交流出力電圧波形、２段目はＵアームゲートパターン、３段目はＸアームゲートパターン、４段目はＶアームゲートパターン、５段目はＹアームゲートパターンをそれぞれ示している。
【０２４４】
なお、各アームの回路図上での位置を、前記図２４に示している。
【０２４５】
本実施の形態では、三角波と比較する直流値を直流成分変調率ｋoffsetとすることにより、交流出力電圧に直流成分を重畳することができる。
【０２４６】
特に、ゲートパターン発生装置として三角波比較を採用している場合に容易に適用することができる。
【０２４７】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の交流出力電圧に、基本波成分の実効値と位相を変化させること無く、直流成分を重畳することが可能となる。
【０２４８】
特に、本構成は、ゲートパターン発生装置としてのこぎり波比較を採用している場合に容易に適用することができる。
【０２４９】
（第１２の実施の形態）本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置は、前記各アームの自己消弧形デバイスのゲートパルスを発生する手段と、当該各アームの自己消弧形デバイスのオンとオフの状態が変化した時に一定の期間再度オンとオフの状態が変化するのを禁止する手段とを備えて構成している。
【０２５０】
次に、以上のように構成した本実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の動作について、図２３を用いて説明する。
【０２５１】
図２３は、本実施の形態の動作を示すゲートパターンの波形図である。
【０２５２】
自己消弧形デバイスは、スイッチング状態が変化してから一定の期間内に再度スイッチング状態が変化すると、破損する可能性がある。
【０２５３】
本実施の形態では、このような自己消弧形デバイスの破損を防止することを目的として、スイッチング状態が変化してから一定の期間、スイッチングを禁止する。
【０２５４】
図２３では、前述の期間をスイッチング禁止期間として示している。
【０２５５】
キャリア比較ＰＷＭのような多パルスの場合には、三角波キャリアの半周期にスイッチングが１度しか発生しないようにする等の方法が行なわれてきているが、ワンパルスの場合には、本実施の形態のように、スイッチング禁止期間を設けるのが最適な方法である。
【０２５６】
これにより、自己消弧形デバイスの破損を防止することができる。
【０２５７】
上述したように、本実施の形態のパルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置では、スイッチング状態が変化した後における、スイッチング回数増加による自己消弧形デバイスの破損を防止することが可能となる。
【０２５８】
（その他の実施の形態）尚、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。また、各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた作用効果を得ることができる。さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、種々の発明を抽出することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２５９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図２】同第１の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図３】本発明の第２の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅演算装置の構成例を示すブロック図。
【図４】本発明の第３の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるパルス幅演算装置の構成例を示すブロック図。
【図５】本発明の第４の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置の構成例を示すブロック図。
【図６】同第４の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置の動作を示すのこぎり波とゲートパターンの波形図。
【図７】本発明の第５の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置の構成例を示すブロック図。
【図８】同第５の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置におけるゲートパターン発生装置の動作を示す三角波とゲートパターンの波形図。
【図９】本発明の第６の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図１０】同第６の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図１１】同第６の実施の形態のゲートパターンを決定するためのテーブルの一例を示す図。
【図１２】本発明の第７の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図１３】同第７の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図１４】本発明の第８の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図１５】同第８の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図１６】本発明の第９の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図１７】本発明の第１０の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図１８】同第１０の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す直流成分変調率＝０の場合の交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図１９】同第１０の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す直流成分変調率≠０の場合の交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図２０】本発明の第１１の実施の形態による１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置の構成例を示すブロック図。
【図２１】同第１１の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す直流成分変調率＝０の場合の交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図２２】同第１１の実施の形態の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置における動作を示す直流成分変調率≠０の場合の交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【図２３】本発明の第１２の実施の形態の動作を示すゲートパターンの波形図。
【図２４】従来の１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の構成例を示す回路図。
【図２５】１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器をワンパルス動作させた場合の交流出力電圧とゲートパターンの波形図。
【符号の説明】
【０２６０】
１Ａ…自己消弧形デバイス
１Ｂ…自己消弧形デバイス
１Ｃ…自己消弧形デバイス
１Ｄ…自己消弧形デバイス
２Ａ…環流ダイオ−ド
２Ｂ…環流ダイオ−ド
２Ｃ…環流ダイオ−ド
２Ｄ…環流ダイオ−ド
３…直流コンデンサ
４…電力系統または負荷
５…パルス幅演算装置
６…比例器（ゲイン：１／２）
６Ａ…比例器（ゲイン：１／２）
６Ｂ…比例器（ゲイン：１／２）
７Ａ…位相変換装置（位相を０〜２πに変換）
７Ｂ…位相変換装置（位相を０〜２πに変換）
８Ａ…ゲートパターン発生装置
８Ｂ…ゲートパターン発生装置
９…加算器
９Ａ…加算器
９Ｂ…加算器
１０…減算器
１０Ａ…減算器
１０Ｂ…減算器
１１Ａ…反転器
１１Ｂ…反転器
１２…比例器（ゲイン：π／（２√２ＶDC）、ＶDC：直流電圧）
１３…リミッタ（下限値：０、上限値：１）
１４…ｓｉｎ-1（アークサイン）演算装置
１５…比例器（ゲイン：２）
１６…比例器（ゲイン：Ｋ）
１７…リミッタ（下限値：０、上限値：π）
１８…のこぎり波発生装置（基本波周波数、−１〜１）
１８Ａ…のこぎり波発生装置（基本波周波数、−１〜１）
１８Ｂ…のこぎり波発生装置（基本波周波数、−１〜１）
１９…比較器
１９Ａ…比較器
１９Ｂ…比較器
２０…三角波発生装置（基本波周波数、−１〜１）
２１…ｓｉｎ演算装置
２２…絶対値演算装置
２３…ゲートパターン発生装置
２４…三角波発生装置（基本波周波数の２倍の周波数、０〜１）
２５…比例器（ゲイン：１／ＶDC、ＶDC：直流電圧）
２６…比例器（ゲイン：π）
２７…比例器（ゲイン：−１）
２８…比例器（ゲイン：Ａ）
２９…比例器（ゲイン：１−Ａ）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の自己消弧形デバイスをブリッジ接続して構成され、交流端子が電力系統または負荷に接続されると共に直流端子が直流コンデンサに接続される１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において、前記各自己消弧形デバイスのゲートパルスを発生する手段と、前記各自己消弧形デバイスのオンとオフの状態が変化した時に一定の期間再度オンとオフの状態が変化するのを禁止する手段と、
を備えて成ることを特徴とする１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置。
【請求項１】
複数の自己消弧形デバイスをブリッジ接続して構成され、交流端子が電力系統または負荷に接続されると共に直流端子が直流コンデンサに接続される１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置において、前記各自己消弧形デバイスのゲートパルスを発生する手段と、前記各自己消弧形デバイスのオンとオフの状態が変化した時に一定の期間再度オンとオフの状態が変化するのを禁止する手段と、
を備えて成ることを特徴とする１パルス単相ブリッジ電圧形自励式変換器の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００７−４９９００（Ｐ２００７−４９９００Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１８８９７（Ｐ２００６−３１８８９７）
【出願日】平成１８年１１月２７日（２００６．１１．２７）
【分割の表示】特願２００２−７３２０６（Ｐ２００２−７３２０６）の分割
【原出願日】平成１４年３月１５日（２００２．３．１５）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２７日（２００６．１１．２７）
【分割の表示】特願２００２−７３２０６（Ｐ２００２−７３２０６）の分割
【原出願日】平成１４年３月１５日（２００２．３．１５）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
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