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公開番号2025163382
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-29
出願番号2024066558
出願日2024-04-17
発明の名称リアルタイムシミュレーター及びリアルタイムシミュレーション方法
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02P 27/06 20060101AFI20251022BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】本発明は、シミュレーション精度の向上を図ることができるリアルタイムシミュレーター及びリアルタイムシミュレーション方法を提供することを目的とする。
【解決手段】リアルタイムシミュレーター1は、インバーターシミュレーター部11と、ゲート信号SguuがトランジスタQuをオン状態とするための信号レベルとなる時間の一定時間に対する第一割合値RV1を演算するゲート信号オン割合演算モデル111Mと、ゲート信号SgluがトランジスタQlをオン状態とするための信号レベルとなる時間の一定時間に対する第二割合値RV2を演算するゲート信号オン割合演算モデル112Mと、デッドタイムTdを設けるための信号レベルとなる時間の一定時間に対するデッドタイム割合値DVを第一割合値RV1又は第二割合値RV2に補償するデッドタイム割合補償モデル113Mとを備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置の動作をシミュレートする電力変換装置シミュレーター部と、
前記電力変換装置に設けられ直列に接続された２つのトランジスタのうちの第一トランジスタのオン・オフ動作を制御する第一制御パルス信号が前記第一トランジスタをオン状態とするための信号レベルとなる時間の一定時間に対する割合である第一割合値を演算する第一制御信号オン割合演算モデルと、
前記２つのトランジスタのうちの第二トランジスタのオン・オフ動作を制御する第二制御パルス信号が前記第二トランジスタをオン状態とするための信号レベルとなる時間の前記一定時間に対する割合である第二割合値を演算する第二制御信号オン割合演算モデルと、
前記第一制御パルス信号及び前記第二制御パルス信号が、前記第一トランジスタ及び前記第二トランジスタのいずれもオフ状態となるデッドタイムを設けるための信号レベルとなる時間の前記一定時間に対する割合であるデッドタイム割合値を前記第一割合値又は前記第二割合値に補償するデッドタイム割合補償モデルと
を備えるリアルタイムシミュレーター。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記デッドタイム割合補償モデルは、前記第一割合値及び前記第二割合値に基づいて前記デッドタイム割合値を算出する
請求項１に記載のリアルタイムシミュレーター。
【請求項３】
前記デッドタイム割合補償モデルは、前記デッドタイム割合値を以下の式（１）を用いて算出する
請求項２に記載のリアルタイムシミュレーター。
デッドタイム割合値＝１００％－（前記第一割合値＋前記第二割合値）・・・（１）
【請求項４】
前記電力変換装置から出力される交流出力電流を検出する電流検出部のシミュレーションモデルである電流検出モデルを備え、
前記デッドタイム割合補償モデルは、
前記交流出力電流の極性が正極性の場合に前記第一割合値を前記デッドタイム割合値で補償し、
前記交流出力電流の極性が負極性の場合に前記第二割合値を前記デッドタイム割合値で補償する
請求項１に記載のリアルタイムシミュレーター。
【請求項５】
前記一定時間は、前記電力変換装置の動作をシミュレートするために前記電力変換装置シミュレーター部において実行される演算の間隔である
請求項１から４までのいずれか一項に記載のリアルタイムシミュレーター。
【請求項６】
直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置に設けられ直列に接続された２つのトランジスタのうちの第一トランジスタのオン・オフ動作を制御する第一制御パルス信号が前記第一トランジスタをオン状態とするための信号レベルとなる時間の一定時間に対する割合である第一割合値を演算し、
前記２つのトランジスタのうちの第二トランジスタのオン・オフ動作を制御する第二制御パルス信号が前記第二トランジスタをオン状態とするための信号レベルとなる時間の前記一定時間に対する割合である第二割合値を演算し、
前記第一制御パルス信号及び前記第二制御パルス信号が、前記第一トランジスタ及び前記第二トランジスタのいずれもオフ状態となるデッドタイムを設けるための信号レベルとなる時間の前記一定時間に対する割合であるデッドタイム割合値を前記第一割合値又は前記第二割合値に補償する
リアルタイムシミュレーション方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアルタイムシミュレーター及びリアルタイムシミュレーション方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、「周期Ｔｓごとに読み込まれるパルス信号の状態を入力変数とする方程式により定義されて所定の対象の動作を模擬する対象モデルの状態を演算に際して、パルス信号の前回の読み込み時点からパルス信号の状態が変化した時点までの時間Ｔ１と、変化後のパルス信号の状態とに基づいて、パルス信号の前回の読み込み時点から今回の読み込み時点までの期間におけるパルス信号の振幅平均値を算出し、この振幅平均値を今回の読み込み時点におけるパルス信号の振幅として採用する」という技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－１４９０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電源に複数の半導体素子が直列に接続されている回路では、複数の半導体素子が同時にオン状態にならないように複数の半導体素子のいずれもオフ状態とするデッドタイムが設けられている。しかしながら、従来の技術では、デッドタイムがパルス信号の振幅平均値に考慮されていない。このため、従来の技術は、十分なシミュレーション精度を得にくいという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、シミュレーション精度の向上を図ることができるリアルタイムシミュレーター及びリアルタイムシミュレーション方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によるリアルタイムシミュレーターは、直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置の動作をシミュレートする電力変換装置シミュレーター部と、前記電力変換装置に設けられ直列に接続された２つのトランジスタのうちの第一トランジスタのオン・オフ動作を制御する第一制御パルス信号が前記第一トランジスタをオン状態とするための信号レベルとなる時間の一定時間に対する割合である第一割合値を演算する第一制御信号オン割合演算モデルと、前記２つのトランジスタのうちの第二トランジスタのオン・オフ動作を制御する第二制御パルス信号が前記第二トランジスタをオン状態とするための信号レベルとなる時間の前記一定時間に対する割合である第二割合値を演算する第二制御信号オン割合演算モデルと、前記第一制御パルス信号及び前記第二制御パルス信号が、前記第一トランジスタ及び前記第二トランジスタのいずれもオフ状態となるデッドタイムを設けるための信号レベルとなる時間の前記一定時間に対する割合であるデッドタイム割合値を前記第一割合値又は前記第二割合値に補償するデッドタイム割合補償モデルとを備える。
【０００７】
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様によるリアルタイムシミュレーション方法は、直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置に設けられ直列に接続された２つのトランジスタのうちの第一トランジスタのオン・オフ動作を制御する第一制御パルス信号が前記第一トランジスタをオン状態とするための信号レベルとなる時間の一定時間に対する割合である第一割合値を演算し、前記２つのトランジスタのうちの第二トランジスタのオン・オフ動作を制御する第二制御パルス信号が前記第二トランジスタをオン状態とするための信号レベルとなる時間の前記一定時間に対する割合である第二割合値を演算し、前記第一制御パルス信号及び前記第二制御パルス信号が、前記第一トランジスタ及び前記第二トランジスタのいずれもオフ状態となるデッドタイムを設けるための信号レベルとなる時間の前記一定時間に対する割合であるデッドタイム割合値を前記第一割合値又は前記第二割合値に補償する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の各態様によれば、シミュレーション精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の一実施形態によるリアルタイムシミュレーターが適用されるシミュレーションシステムの概略構成の一例を示すブロック図である。
本発明の一実施形態によるリアルタイムシミュレーターによるシミュレーション対象のモーター駆動システムの一例を示す回路ブロック図である。
三相インバーター部の動作をシミュレートする従来のリアルタイムシミュレーターを説明する図であって、ゲート信号波形及びゲート信号オン割合の一例を示すタイミングチャート（その１）である。
三相インバーター部の動作をシミュレートする従来のリアルタイムシミュレーターを説明する図であって、ゲート信号波形及びゲート信号オン割合の一例を示すタイミングチャート（その２）である。
三相インバーター部の動作をシミュレートする従来のリアルタイムシミュレーターを説明する図であって、電流正極性条件におけるゲート信号波形及びゲート信号オン割合の一例を示すタイミングチャートである。
三相インバーター部の動作をシミュレートする従来のリアルタイムシミュレーターを説明する図であって、電流負極性条件におけるゲート信号波形及びゲート信号オン割合の一例を示すタイミングチャートである。
本発明の一実施形態によるリアルタイムシミュレーション方法を説明する図であって、電流正極性条件におけるゲート信号波形及びゲート信号オン割合の一例を示すタイミングチャートである。
本発明の一実施形態によるリアルタイムシミュレーション方法を説明する図であって、電流負極性条件におけるゲート信号波形及びゲート信号オン割合の一例を示すタイミングチャートである。
本発明の一実施形態によるリアルタイムシミュレーターの概略構成の一例を示すブロック図である。
本発明の一実施形態によるリアルタイムシミュレーターによって三相インバーターの動作をシミュレートして得られた出力電流波形の一例を示す図である。
本発明の一実施形態によるリアルタイムシミュレーターによって三相インバーターの動作をシミュレートして得られた出力電流の実効値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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