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JPS6122791A - 並列のａｃ／ｄｃ変換器を制御する方法と装置 - Google Patents

並列のａｃ／ｄｃ変換器を制御する方法と装置

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Publication number
JPS6122791A
JPS6122791A JP60140697A JP14069785A JPS6122791A JP S6122791 A JPS6122791 A JP S6122791A JP 60140697 A JP60140697 A JP 60140697A JP 14069785 A JP14069785 A JP 14069785A JP S6122791 A JPS6122791 A JP S6122791A
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ポール・マーチン・エスペラージ
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General Electric Co
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General Electric Co
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Publication date
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Publication of JPH0437679B2 publication Critical patent/JPH0437679B2/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この出願は、１９８４年７月２日出願の米国特ム９出願
第６２Ｇ９９９号及び同第６２７０００号と関連をイＪ
づる。
発　　明　　の　　背　　景　゛ この発明は直流負荷に給電する独立の並列のＡＣ／ＤＣ
（交流から直流への）変換器に対する制御装置に関する
。
何れもそれ自身の位相制御整流器から給電される２つの
電流制御形インバータを並列接続して交流機に給電する
ことは、電流の高調波、トルクの脈動及び渦電流損失を
減少するという利点がある。
並列のインバータの各々は給電する交流機の電力定格の
半分の定格を持てばよく、転流コンデンサの贋模並びに
インバータの制御自在のスイッチング装置の定格が下げ
られる。３相インバータは６パルスのトルク・リップル
を持ち、電流は持続時間が約１２０°で矩形である。一
方のインバータの点弧を他方に対して進めるために３０
°の移相が導入されるので並列の２つのインバータによ
り、１２パルスのリップルが発生する。並列のインバー
タによって供給される電流は、６段の電流波形よりも形
が更に正弦状に近い。
１２パルス式インバータのマイクロコンピュータ制御に
より、アナログ形式の自乗、平方根、割算及び掛算回路
を省くことによって、インバータの点弧制御が簡単に実
施される。幾つかのマイクロプロセッサを使うと生ずる
様な連絡（通信）の複雑さを少なくすると共にコストを
下げる為に、並列インバータに給電する独立の並列のＡ
Ｃ／ＤＣ変換器を制御するのに、１個のマイクロコンピ
ュータを使うことが望ましい。
正常の定常状態の動作では、並列チャンネルの一方の電
源側変換器が他方のチャンネルよりも電気角で３０°後
に点弧される。然し、１つのチャンネルの運転を停止す
る時、又は他方のチャンネルが動作を続けている間に一
方のチャンネルの電流をゼロにする時、１個のマイクロ
コンピュータを使って、点弧角の計算と、両方のチャン
ネルに給電する独立の並列のＡ　Ｃ／’　Ｄ　Ｃ変換器
の点弧とを交互に行なう場合、問題が起り得る。両方の
チレンネルのＡＣ／ＤＣ変換器を成る間隔をおいて点弧
する必要のある時があって、点弧角の調整と点弧とを同
時に実行することを必要とするので、この為に過渡的に
制御作用が失われる惧れがある。
この発明の目的は、１２パルス式交流電動機駆動装置で
２つの独立の並列の電源側変換器の点弧角を決定する、
１個のマイクロコンピュータを用いた制御装置を提供す
ることである。
この発明の別の目的は、１２パルス式交流電動機駆動装
置にある並列の電源側変換器の両方の点弧角を決定する
のに１個のマイクロコンピュータを使い、然も点弧角調
整器の実行時間に著しい制約を加えることのない制御装
置を提供することである。
この発明の別の目的は、１個のマイクロコンピュータに
よって運転される各々の変換器に対する電流調整器プロ
グラムに何等干渉を生ずることなく、負荷に給電する並
列の２つのＡＣ／ＤＣ変換器に対して完全に任意の点弧
角がとれる様にすることである。
発　　明　　の　　要　　約 この発明の１面では、直流負荷に結合された独立の並列
のＡＣ／ＤＣ（交流から直流への）変換器に対する制御
装置を提供する。この制御装置は、夫々第１及び第２の
ＡＣ／ＤＣ変換器の次の被制御スイッチを点弧するまで
の時＝ｍを受取る第１及び第２の点弧計数器手段を有す
る。第１のラッチ手段が第１の点弧計数器の時間切れに
応答して、第１のＡ　Ｃ，ＩＤ　Ｃ変換器にある次の被
制御スイッチを点弧する。第２のラッチ手段が第２の点
弧計数器手段の時間切れに応答して、第２のＡＣ／ＤＣ
変換器にある次の制御自在のスイッチを点弧する。第１
のＡＣ／ＤＣ変換器の点弧に応答して第１の割込み信号
が発生され、第２のＡＣ／ＤＣ変換器の点弧に応答して
第２の割込み信号が発生される。１個のマイクロコンピ
ュータで構成された電流調整器手段が、第１の割込み信
号に応答して、次の制御可能なスイッチを点弧するまで
の残り時間を決定して、この残り時間を第１の点弧計数
器手段に装入する。電流調整器手段が第２の割込み信号
に応答して、次の制御自在のスイッチを点弧するまでの
残り時間（ｔｉｍｅ　ｔｏ　！１ｌｏ）を決定して、こ
の残り時間を第２の点弧計数器手段に装入する。
この発明の別の１面では、交流電動機に交互に給電する
並列の電流制御形インバータに給電づる独立の並列のＡ
　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換器を制御する方法を提供する。この方
法は、並列のＡ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換器の内の第１の変換器
にある制御可能なスイッチが点弧した時に第１の割込み
信号を発生する工程を含む。次に、第１の割込み信号に
応答して、第１のＡ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換器にある次の制御
可能なスイッチを点弧り−る為の、第１の点弧計数器に
装入すべき時間をマイクロコンピュータで決定する。第
１のＡＣ／ＤＣ変換器を点弧する為にマイクロコンビＥ
１−夕で決定された時間を第１の点弧計数器に装入する
。並列のＡＣ／ＤＣ変換器の内の第２の変換器にある制
御可能なスイッチが点弧された時、第２の割込み信号を
発生する。次に、第２の割込み信号に応答して、第２の
Ａ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換器にある次の制御可能なスイッチを
点弧する為の、第２の点弧計数器に装入すべき時間を同
じマイクロコンピュータで決定する。第２のＡＣ／ＤＣ
変換器を点弧する為にマイクロコンピュータで決定され
た時間を第２の点弧計数器に装入する。第１の点弧計数
器が時間切れになった時、マイクロコンピュータと無関
係に、第１のＡ　Ｃ／Ｄ　Ｃ変換器にある次の制御可能
なスイッチを点弧する。第２の点弧計数器が時間切れに
なった時に、マイクロコンピュータと無関係に、第２の
ＡＣ／ＤＣ変換器にある次の制御可能なスイッチを点弧
する。
この発明の新規と考えらねる特徴は特許請求の範囲に具
体的に記載しであるが、この発明自体の構成、作用及び
その伯の目的並びに利点は、以下図面について説明する
所から最もよく理解されよう。
発明の詳細な説明 第１図（第１Ａ図乃至第１Ｄ図）には、２つの並列変換
器を含む誘導電動機駆動装置が示されている。並列の第
１の変換器は、この実施例では位相制御整流器１である
電源側変換器と、この実施例では電流制御形の自動逐次
転流形インバータ２である負荷側変換器とで構成されて
いる。位相制ｉｆｆ整流器が直流線路リアクトル５を介
してインバータ２に大ぎさが可変の直流電流を供給する
。並列の第１の変換器をこの明細書ではマスター・チャ
ンネルとも呼ぶ。並列の第２の変換器はスレーブ・チャ
ンネルと呼ぶが、マスター・チャンネルと同じ素子、即
ち位相制御整流器１′及び自動逐次転流形インバータ２
′を直流線路リアクトル５′で結合して構成されている
。３角結線の１次側及び３角結線の２次側及びＹ結線の
２次側を持っ３相変圧器７が外部３相電源をマスター及
びスレーブ・チャンネルに夫々結合する。インバータ２
．２′がＹ結線及び３角結線の１次側と３角結線の２次
側を持つ３相変圧器１１を介して、誘導電動機９に対し
て１２パルス６相電ノ〕を供給する様に動作する。Ｙ結
線の１次側がマスター・チャンネルのインバ〜り２に結
合され、３角結線の１次側がスレーブ・チャンネルのイ
ンバータ２′に結合される。
指令速度ωｒ８が交流電動機駆動制御装置に対する入力
信号であって、レート制限ブロック１８に供給される。
レート制限ブロックの出力が加算器１９で速度基準信号
ωｒと比較される。速度基準信号ω、は、マスター・チ
ャンネルの電動機電流、磁束および点弧角から、滑り計
算器２０で滑りを計算し、この滑りを加算点２１で、誘
導電動機９に供給される電力の周波数ω。から減算する
ことによって発生される。加算点１９から出る誤差信号
が、Ｓをラプラース演算子として、ｋ（１＋τＳ）／ｓ
という伝達関数を持つ速度調整器回路２５に供給される
。速度調整器２５の出力がトルク指令Ｔ”である。この
トルク指令が３つの制御通路に送られる。上側の通路が
２つの位相制御整流器１．１′の電流を制御する。
中心の制御通路が、インバータ２．２′にあるスイッチ
ング装置の点弧を制御することにより、誘導電動１９の
磁束を制御する。中心の通路は、上側及び下側の通路に
供給されるトルク指令Ｔ”に対して磁束補正を加える。
関数ブロック３３が１〜ルク基準信号Ｔ８を磁束指令ｖ
８に変換する。
関数ブロック３３で実施される機能は、トルクがげ口の
時に、一定レベルの磁束が必ず得られる様にする為のオ
フセットを加えることである。磁束指令が加算点３５で
磁束信号里、と比較されて、磁束誤差信号を形成する。
磁束信号ｖｐは、インバータ２の出力電圧を積分器３７
で積分し、この信号をピーク検出器３８に通すことによ
って決定される。加算点３５の出力が利得ブロック４１
を介してリミッタ４３に供給される。リミッタの出力が
、関数ブロック３６から出力されるトルク指令Ｔ＊の大
きさと共に、加算点４５に供給される。
リミッタ４３の出力は、磁束が指令された値と異なる時
、電流指令を調節して、トルク及び指令トルクが両方共
ゼロに近い場合、上側の電流制御通路を磁束調整器に変
換する。
利得ブロック４１からの磁束誤差信号がオフセット関数
ブロック４７にも供給される。ブロック４７からの出力
信号が下側の制御通路にある掛算器４つに結合される。
オフセラ１〜関数ブロック４７は、磁束誤差信号がゼロ
である時、１の出力を発生する。オフセット関数ブロッ
ク４７の出力は、指令された磁束が実際の磁束より大き
い時、１より小さくなって、電動機電流と磁束の間の角
度を減少し、利用し得る電流の内のより多くを磁束発生
軸に転換する。
加算点４５からの磁束補正電流信号が関数ブロック５１
に供給され、これが電流指令■８を発生する。この電流
指令が加算点５３で電流帰還信号ＩＦＢと比較される。
電流帰還信号は、マスター・チャンネルの位相制御整流
器１に給電する３本の線路の各々にある電流センサ５５
から得られる。
絶対値ブロック５７が３つの感知された線路電流を受取
り、３つの信号の大きさを表わす電流帰）２倍号ＩＦＢ
を発生する。
電流調整器５９は、比例＋積分形調整器にすることが出
来るが、加算点５３からの電流誤差に応答して、電圧指
令信号Ｖ８を発生する。電圧から点弧角への変換器６１
は、ルックアップ・テーブルで構成することが出来るが
、スイッチ６０を介して受取った電圧指令ｖ８に応答し
て、点弧角指令αＸを発生する。
位相固定ループ積分器、ゼロ交差検出器、セル点弧ブロ
ック及び減数計数器を含む位相１ｉＱ　ＩＩＩ　’ナイ
リスタ・ブリッジに対する点弧回路（よ、米国特許第４
４４９０８７号に記載されているものと同じである。位
相制御サイリスタ・ブリッジに供給された３相線間電圧
が積分器６３で積分され、積分電圧のゼロ交差がブロッ
ク６５で決定されて、線路周波数の６倍の周波数を持つ
同期パルス列を位相固定ループ６７に対して形成する。
線間電圧を積分する為に利用し得る好ましい形の装置【
よ、米国特許第４３９９３９５号に記載された回路で構
成される。この回路は、各相電流が、個々のサイリスク
の適当な点弧によって１つの相から次の相に変わる時間
の間、相電圧の波形に現われる転流ノツチによってくず
れた線間電圧波形を再生する様に作用する。この発明で
好ましい線間電圧の再生は、転流ノツチを持つ少なくと
も１つの積分した線間電圧と、２つの相電流の差から取
出した少なくとも１つの「３角」電流に転流インダクタ
ンスを表わす倍数を乗じたものに２１応するイ言号とを
加算することによって発生した複合波形で構成される。
ゼロ交差信号が発生する時、位相固定ル−プ６７にある
時間計数器を読取る。このｌ寺の時間計数器の正しい読
みが判っており、実際の値及び正しい値の間の差が位相
誤差を表わし、これがソフトウェアの比例＋積分形調整
器を通過する。調整器の出力は、位相制御サイリスク・
ブ１ノツジ１＆こ供給される線間電圧の基本周波数の５
１２子＆のクロック周波数を位相固定ループの計数器ｈ
Ｘら発生する様に、位相固定ループ計数器に対する高周
波クロックを除算する値を表わす。基本周波数の５１２
倍の周波数は、基本周波数の０．７０３°の角度分解能
を持ち、減数計数器６９に対するクロック周波数として
作用する。指令点弧角α８カ（ルックアップ・テーブル
７１からのセル・オフセットに加算される。テーブル・
ルックアップ（こより、点弧すべき次のセルの対を表わ
す変数ＰＨに基づいて、６つのオフレッ］−の内の１つ
が得られる。
けルを点弧する為に、変数Ｐ　＋−１を増数する。
この明細内で云うセルと云う言葉は、変換器内の制御自
在のスイッチ、即ちサイリスタを指す。
全体で１乃至６の値をとり得る変数Ｐ　Ｈは、下記の表
で示す様に、どのセルの対を次に点弧すべきかを表ねす
。
ＰＨオンのセル番号 １　　　　　　６と１ ２　　　　　　１と２ ３　　　　　　２と３ ４　　　　　　３と４ ５　　　　　　４と５ ６　　　　　　５と６ 変換器１．３のブリッジのセルは、その点弧順序で下記
の様な番号が付いている。
ここでＡ相がセル１及び４の間に接続され、Ｂ相がセル
３及び６の間に接続され、Ｃ相がセル５及び２の間に接
続される。各々の変数Ｐ　ｌ−（は持続時間が６０°で
あり、各セルが１２０°の高周波パルス列によって点弧
される。
電源側の位相固定ループ６７内にある時間計数器の現在
カウントが加算点６８から減算され、その結果得られた
値が減数計数器６９に装入される。
減数計数器６９が０に達すると、セル点弧ブロック７５
に信号が送られ、このブロックがマスター・チャンネル
内にある位相制御整流器１の適当なサイリスクの対を点
弧し、ブロック７３で変数ＰＨを増数する信号を送る。
マスター・チャンネルとスレーブ・チャンネルの間で負
荷の適当な平衡が保証される様にする為、素子５３’　
、５５’　、５９′、６０′、６１′、６８′、６９′
、７１′、７３′、７５′で構成された別個の電流調整
器が、スレーブ・チャンネルの位相制御整流器１′に結
合される。こ）でダラシを付して表わした素子は前に述
べた同等の素子と同じ様に構成され且つ作用するが、加
算点５３′に対する電流帰還信号がスレーブ・チャンネ
ルの位相制御整流器から送られ、加算点６８′で点弧角
に３０６のオフセットが導入され、セル点弧ブロック７
５′から次のサイリスタの対を点弧する為のセル点弧信
号がスレーブ・ヂ１！ンネルの位相制御整流器１に結合
される点が異なる。
下側の制御通路にある電動機雷流−磁束量角度発生器７
７が、トルク指令Ｔ’を受取り、電動機電流と電動ｍ、
磁束の間の所望の角度を発生する。
この電動１ａ電流−磁束間角度が、利得ブロック４１か
らの磁束誤差信号に応じて、掛算器４９で修正される。
この結果得られる電動機雷流−磁束量角度が、電動機電
流−磁束量角度から点弧角αへの変換器７９で、同等の
点弧角αに変換される。
点弧角αが加算器８１で、ルックアップ・テーブル８３
によって決定されたオフセットに加算される。このルッ
クアップ・テーブル８３は、点弧すべき次のセルの対を
表わす各々の変数Ｐ　Ｈの値に対して１つずつ、６つの
オフセットを持っている。
変数ＰＨが、インバータ２が点弧される度に増数される
計数器８４から得られる。加算器８１の出力は、配列を
点弧するまでの無補正時間であり、これはマスター・チ
ャンネルにある自動逐次転流形インバータ３で負荷側の
次の１対のセルを点弧するまでの時間（角度の度数で表
わす）に対応する。
加算器８７では、電流制御の転流回路により、点弧され
る時のサイリスクの電流のピックアップの遅延を補償す
る為に、配列を点弧するまでの無補正時間から遅延角（
度数で表わす）が減算される。この遅延角は、電流セン
サ８９を用いて、マスター・チャンネルのインバータか
らの３つの線路電流（！ａ　、　　ｉｂ　＋　　！ｃ　
）を測定することによって決定される。差電流　’ａｂ
＋　　’ｂＣ＋　　’Ｃａが次に線路電流から３角電流
への変換ブロック９１で決定される。ゼロ交差検出器９
３は、差電流のゼロ交差が生じた時にディジタル信号を
発生すると共に、ゼロ交差を持つ差電流を表わす３ビツ
トのセグメント数を発生する。ゼロ交差検出器からのこ
れら２組の信号が線路電流ピックアップ検出器８５に供
給され、この検出器は、最後のゼロ交差に関連するのは
どのサイリスタの点弧であるか及び電流のピックアップ
の時刻を決定する。実際の電流のゼロ交差と所期のゼロ
交差との間の差が加算器９７で決定される。遅延角が積
分器９９に入力され、積分器の出力が、夫々Ｏ°及び１
２０°の上限及び下限を持つリミッタ回路１０１でクラ
ンプされる。加算器８７からの点弧までの時間（ｔｉｍ
ｅ　ｔｏ　ｆｉｒｅ）信号が、加算器１０５で、位相固
定ループ１０３の現在カウントだけ少なくされ、残り時
間（ｔｉｌｌｌｏ　ｔｏ　ｏｏ＞を決定する。残り時間
が減数泪蒸器１０７に装入される。この減数計数器は、
位相固定ループ１０３からのクロック信号によってり［
コック動作をする。減数計数器１０７が時間切れになっ
た時、セル点弧ブロック１１１が、マスター・チャンネ
ル内のインバータ２にある次の１対のセルを点弧する。
積分器３７、ゼロ交差検出器１０９、セル点弧回路１１
１及び減数計数器１０７は、上側の制御通路について述
べた対応する点弧回路と同様に動作する。スレーブ・ヂ
レンネルにあるインバータ１′に対する点弧時刻を決定
する為、加算器１０５からの残り時間が加算器１１０で
３０’信号と加算され、マスター・チャンネルのインバ
ータから電気角で３０゜後に、スレーブ・チャンネルの
インバータを点弧する。第１Ｄ図に示す様に出力変圧器
１１を接続した場合、スレーブ・チャンネルのＰＨはマ
スター・チャンネルより１カウントだけ進んでいる。
変圧器１１の出力を、３角結線の２次側がマスター・チ
ャンネルに接続され、Ｙ結線の２次側がスレーブ・チャ
ンネルに接続される様に結線した場合には、スレーブ・
チャンネルの２１−（はマスター・チャンネルのＰ　ｌ
−１の値より遅れる。調節された残り時間が、位相固定
ループ１０３によってロック動作が行なわれる減数計数
器１０７′に装入される。減数計数器１０７′が時間切
れになると、点弧ブロック１１１′がスレーブ・チャン
ネルにあるインバータ２′の次の１対のセルを１点弧す
る。
電源側点弧制御装置の遅延補償を含めた動作について詳
しいことは前掲米国特許出願第６２６９９９号に記載さ
れている。
変圧器１１のＹ結線及び３角結線の１次側が３０°の相
対的な位相変位を持つ様にして、２つの並列の変換器が
３相雷動機に給電する場合を例示したが、変圧器によっ
て導入される３０°の移相なしに、６相雷動機に給電す
ることも可能である。′６相電動機を使う時、各々のイ
ンバータの出力を異なる一組の３相巻線に結合する。
過電流又はシュートスルーの様な故障状態が一方又は両
方のチャンネルで起り、ブロック１１３で検出されＩＣ
時、信号がスイッチ制御器１１５に供給されると共に、
２人カオア・ゲート１１７の一方の入力を介して信号ス
イッチ制御器１１５′に供給され、これらのスイッチ制
御器によりスイッチ６０．６０′を切換えて、夫々の電
流調整器５９．５９′の代りに、反転限界ブロック１１
９からの反転限界指令を電圧から点弧角への変換器６１
．６１′に結合する。反転限界指令は、位相制御整流器
１．１′に供給される点弧パルスが反転限界まで位相制
御整流器に送られる様にし、こうして２つのインバータ
２．２′　に対してゼロ電流を供給する。
軽負荷状態の間、インバー、夕２の適正な転流を保証す
る為、６パルス様式ブロック１２１力クトルり指令信号
ＴＸ及び回転子速度信号ω、を受取り、速度が予定の値
を越え且つトルクが予定の値より小さいことによって判
定される様な軽負荷の高速状態が存在する時、スイッチ
６０’　がスイッチ計制御器１１５′によって切換えら
れＣ１電圧から点弧角への変換器６０′を反転限界に結
合する。１つのチャンネルだけが高速の軽負荷状態で動
作している時、残りのインバータ２の負荷が増加し、そ
の転流時間を１２０°未溝に抑え、安定な動作を保証す
る。
位相制御整流器１．１′を点弧する為に加算器９からの
速度誤差信号に応答する第１図にブロック図で示した構
成のディジタル形の構成が第２図に示されている。次に
第２図について説明すると、ＰＬＭ　　８６言語でプロ
グラムされたインテル８０２８６形マイクロプロセツサ
（ＭＰ）１２２力く示されており、これはインテル８２
５９Ａ形割込み］ントローラ１２３によって制御される
内蔵割込みプログラムを持っている。コントローラ１２
３が周知の様に割込みを発生し、これによってマイクロ
プロセッサ１２２゛が成るタスク又は計算を実行し、典
型的には将来の成る事象を実行するまでの時間を減数計
数器゛に貯蔵する。減数計数器がゼロに達すると、計数
器が別の割込みを発生し、これがその事象を開始１、こ
の後、計数器には次の事象を実行するまでの時間が再び
装入される。
第２図について説明すると、ソフトウェア形式の位相固
定ループが示されており、４つの計数器を用いている。
即ち、位相固定ループ（ＰＬＬ）計数器１２４、時間計
数器１２５、マスタ一点弧計数器１２６及びスレーブ点
弧計数器１２７である。動作について説明すると、位相
固定ループ計数器１２４によって可変周波数の源を作る
為、クロック発振器（Ｏ２０）１２９からの４．９１５
２ＭＨ２の出力パルスを、マイクロプロセッサ１２２か
らデータ母線１３０を介して送られる信号「プリセット
Ｎ」によって定められた値Ｎで除す。
計数器１２４の出ツノは、′次の様にして、個々の磁束
波”　Ｃａ、　＋　”　ａ　ｂ　＋　”’　ｂ　Ｃの周
波数の５１２倍の周波数に保たれる様になっている。
時間計数器１２５は最初は５１２に、設定され、計数器
１２４からのクロック・パルス毎に１だけ減数される。
計数器１２５が１まで減数すると、５１２にリセットさ
れる。この為、計数器１２５は磁束波形に対する位相角
の目安を与える。時間計数器１２５のカウントがデータ
母線１３１を介してマイクロプロセッサ１２２に送られ
、そこで点弧マスク・バッファ１３２．１３３を介して
位相制御整流器のサイリスタ（図に示してない）を・点
弧する為の位相基準として使われる。擬似磁束波形里’
　Ｃａ　＋　ｖ′ａ　ｂ　＋　ｖ′ｂ　Ｃをゼロ交差検
出器１３４に通し、この検出器が磁束波がゼロを通過す
る度に同期パルスを発生することにより、同期が達成さ
れる。これらのパルスが割込みコン−トローラ１２３に
供給され、これがマイクロプロセッサ１２２に割込んで
、クロスオーバ・サービス・プログラムを開始する。ゼ
ロ交差検出器１３４は、電動機磁束波形の相対的な符号
を表わす３ビツト数をも発生し、この数がマイクロプロ
セッサ１２２に送られ、そこで読取られて、どのゼロ交
差によって割込みパル′スが発生したかを確認する為に
使われる。ゼロ・クロスオーバ・サービス・プログラム
が時間計数器１２５の値を読取り、それを特定の磁束波
の交差に対する正しい値と比較しで、計数器１２５と磁
束波の間の位相誤差を発生する。この誤差が新しい「プ
リセットＮ」の値を計算する為に使われ、この値が位相
固定ルーセ プ計蒸器１２４に装入される。
位相制御整流器１．１′にある各々のサイリスタ・ヒル
の点弧のタイミングが、点弧計数器１２６．１２７によ
って定められる。マスタ一点弧計数器１２６がゼロまで
クロック動作によって減数すると、マスター・トリが割
込み信号が発生され、割込みコントローラ１２３に供給
されると共に点弧マスク・バッファ１３２にも供給され
る。このバッファにはマスター・チャンネルの位相制御
整流器１の次に点弧すべきセルの対に対する適当なマス
クがマイクロプロセッサ１２２から装入される。マイク
ロプロセッサがＡ／Ｄ変換器１３６からマスター・チャ
ンネル及びスレーブ・チャンネルの直流線路電流を受取
る。この変換器１３６は、これらの２つの信号に結合さ
れたマルチプレクサ（ＭＬＩＸ）１３８に結合されてい
る。マイクロプロセッサはＡ／Ｄ変換器１４０を介して
速度調整器からの誤差信号をも受取る。セルの点弧の後
、マイクロプロセッサ１２２がこの位相制御整流器の次
のセルを点弧するまでの時間を計算する。この時間が、
現在時刻に対応する時間計数器２２５の値と比較される
。差の残り時間がデータ母線を介して点弧計数器１２６
又は１２７に装入され、この計数器がこの後ゼロまで減
数して、割込みコントローラ１２３を介して更に別の割
込みを発生させ、それによってセル点弧プログラムが開
始される。
第２図に示した実施例で電源側変換器の制御を実施する
ためのソフトウェアを例示するフローチャートが付表■
に示されている。付表■に示す様に、この発明に従って
位相制御整流器のサイリスクを点弧する為のルーチンは
、マスター・チャンネル又はスレーブ・チャンネルの点
弧削蒸器がタロツク動作によってゼロになった時、マス
タ点弧削蒸器１２６又はスレーブ点弧計数器１２７の何
れかから割込みを受取ることによって始まる。所望のセ
ルの対が、割込みにより、ハードウェア（点弧マスク・
バッファ１３２又は１３３）から直接的に点濡される。
この時、割込みが、マスター・チャンネルの位相制御整
流器を点弧したばかりであることを意味するマスター・
チャンネル割込み（１＝Ｏ）として判定されるか、或い
はこの割込みが、スレーブ・チャンネルの位相制御整流
器を点弧したばかりであることを意味するスレーブ・チ
ャンネル割込 る。
次に、その中間に点弧角の決定並びに対応するカウント
の点弧計数器への装入がなされることなく、２つの相次
ぐ点弧計数器の割込みが発生したかどうかを検査する。
こういうことが起れば、２つの相次ぐ割込みの内の１番
目が失われる。現在サービスを受（プている割込み（２
番目の割込み）は引続いてサービスを受ける。この失わ
れた割込み状態が検出された時、ソフトウェアがそれに
代る第２の割込みを発生し、それが失われた割込みに対
する調整器の計算を呼出す。点弧角が決定され、対応す
るカウントが点弧計数器に装入された時、失われた割込
みがサービスを受ける。
最後の割込みを受取ったチャンネルの直流線路電流を決
定し、予定値と比較する。この電流が予定値より大きけ
れば、位相制御整流器の反転限界に対する遅れ角を計算
する。この時、ＦＩＲＦ＄ＡＮＧＬＥ（ｆ）を遅れ角に
等しく設定する。遅れ角は位相制御整流器に流れる電流
に関係し、遅れ角は、瞬時電流及び負荷インピーダンス
に基づいて適正な転流を保証しながら、出来るだけ反転
限界に近い値に決定する。直流電流がゼロに減少づ゛る
と、反転限界に対する予定の呼出しがあっても、それを
除く。スレーブ・チャンネルが現在処理されていて、速
度が予定量より大きく且つ１〜ルクが予定用より小さい
場合、ＦＩＲＥ＄ＡＮＧＬＥ　（１）＝ＲＥＴＡＲＤ＄
ＡＮＧＬＥ　（ｒ　）　である。
過電流を招く故障が起らず、スレーブ・チャンネルが高
速で大きな負荷の為に、残りのチャンネルの電流を増加
させてその転流時間を減少させる為に運転停止されない
場合、点弧角を計算しなければならない。速度調整器（
図に示してない）の出力はトルク指令であるが、これが
Ａ／Ｄ変換器１４０に結合され、電流指令に変換される
。この電流指令が電流帰還信号と比較され、その結果得
られる誤差信号がＦＩＲＥ＄ＡＮＧＬＥ　（１）を決定
する比例＋積分形調整器ルーチンに入力される。Ｆ　Ｉ
ＲＥ＄ＡＮＧＬＥ　（１）が点弧角αに変換される。点
弧角αは特定の基準点を基準として測定した角度と定義
され、点弧角がゼロであることは、回路内の各々のサイ
リスクが、転流回路がないと仮定すれば、各サイクルで
その陽極電圧が最初に正になった時点に点弧される状態
に対応する。この状態では、変換器は制御をしない整流
器−回路と全く同じに動作する。
点弧すべき負荷側セルの次の対を選択する計数器を増数
し、このため変数ＮＥＷ＄ＰＨ（Ｉ）４まＰＨ（Ｉ）＋
１に等しくなる。タレツクアクプ・テーブルから、ｉ数
ＰＨ（Ｉ）の現在値に対応する変数０ＦＦＳＥＴ　（１
）を決定し、ＴＩＭＥ＄ＴＯ＄ＦＩＲＥ（１）が、ＴＩ
ＭＥ＄ＴＯ＄Ｆ　Ｉ　ＲＥ＝ＡＬＰ　　トＩＡ＄ＡＮＧ
　　（１）　　　＋ＱＦＦＳＥ　　丁（Ｉ）として計算
される。時間計数器を読取って、ＰＲＥＳＥＮＴ＄Ｔ　
ＩＭＥ　（１）を決定する。次に、Ｔ　ＩＭＥ＄ＴＯ＄
ＧＯが°、ＴＩＭＥ＄ＴＯ＄ＧＯ＝ＴＩＭＥ＄ＴＯ＄Ｆ
ＩＲＥ−ＰＲＥＳＦＮＴ＄ＴＩＭＥ（Ｉ）として計算さ
れる。ＴＩＭＥ＄ＴＯ＄ＧＯは減数計数器に装入される
、角度め度数で表わした値である。減数計数器がクロッ
ク動作によってカウント・ゼロになると、パルスが発生
され、それが次の対のセルを点弧、すると共に、次のセ
ルの点弧の計算を要求する。時間計数器の許容し得る値
はＯ乃至５１．２カウントであるから、Ｔ　ＩＭＥ＄Ｔ
Ｏ＄ＧＯは数値循環に対して補正される。
Ｆ［ＲＥ＄Ｃ０ＵＮＴＥＲ（１）にＴ’　Ｉ　Ｍ　Ｅ　
＄ＴＯ＄ＧＯが装入される。変数Ｆ■Ｒ■ＮＧ＄ＭΔ５
Ｋ（１）が、ＰＩ−１（Ｉ）に基づくルックアップ・デ
ープルからの適当なパターンに等しく設定され、点弧マ
スク・バッファに装入される。
Ｆ　Ｉ　ＲＥ＄Ｃ０ＵＮＴＥＲ（１）が０．７°の各々
のりｉ」ツク・パルスによって１ずつ減数される。カウ
ント・１口の時、Ｆ［Ｒ［ＮＧ＄ＭΔＳＫラッチにある
オン・サイリスタが点弧され、新しい点弧計数器の割込
みが発生される。
マスター・チＩｒンネルの点弧が行なわれる時、マスタ
ー調整器り（呼出されること、即ち、マスター・チャン
ネルの位相制御整流器が点弧する時、マスター・チャン
ネルの４ｉ１相制御整流器の次の点弧の決定がなされる
ことが、７四−ヂヤートから理解されよう。同様に、ス
レーブ・チャンネルの点弧の割込みが発生ずる時、スレ
ーブ調整器が呼出される。この割込み順序により、調整
器の間の結合がなくなる（マスター・チャンネルの点弧
の後にスレーブ・チトンネルの点弧時間の決定が続かな
い）。サイリスタの実際の点弧は、夫々の点弧計数器が
時間切れになった時、ハードウェアによって行なわれ、
これにより点弧計数器が時間切れになった時にサイリス
タを点弧する為のソフトウェアのルーチンを動かせる際
に起り得るソフトウェアの遅延を避ける。点弧と同時に
、少数のステートメントを持つ非常に短い割込みプログ
ラムが発生され、サイリスタの点弧角を決定する電流調
整器プログラムに、どのチャンネルが点弧したかを知ら
せるだけにする。
この発明の３つの割込みの溝底が第３図（Ａ）に示され
ている。マスター・チャンネルの電源側変換器のサイリ
スタが点弧される時に発生する非常に短い優先順位の高
い割込みが、一層長い、優先順位が低い調整器割込み（
Ｍ　　ＲＥＧ）を呼出して、マスター・チャンネルの電
源側変換器のサイリスタがたった今点弧したことをこの
調整器に知らせる。調整器がマスター・チャンネルの点
弧計数器に装入すべきカウントを決定し、次の点弧マス
クをハードウェアのラッチ又はバッファに装入して、マ
スター・チャンネルの点弧計数器が時間切れになった時
、マスター・チャンネルの次のサイリスタの対がハード
ウェアから直接的に点弧される様にする。同様に、スレ
ーブ・チャンネルの電源側変換器のサイリスタが点弧し
た時に発生する短い優先順位の高い割込みが一層長い、
優先順位の低い調整器割込み（Ｓ　　ＲＥＧ）を呼出し
て、スレーブ・チャンネルの電源側変換器のサイリスタ
がたった今点弧したことを調整器に知らせる。調整器が
スレーブ・チャンネルの点弧計数器に装入すべきカウン
トを決定し、次の点弧マスクをハードウェアのラッチに
装入して、スレーブ・ヂｔｙンネルの点弧計数器が時間
切れになった時、スレーブ・チャンネルの次のサイリス
タの対が直接的にハードウェアから点弧される様にする
。
第３図（Ａ＞は、マスター・チャンネル及びスレーブ・
デシンネルの点弧が３０°偏移している正常な定常状態
の動作を示している。第３図（Ｂ）は、高速軽負荷動作
中に故障が検出されて、マスター・チャンネルの転流時
間を減少する為（こ、スレーブ・チャンネルを運転停止
した場合に起る様に、スレーブ・チャンネルが突然に遅
延限界に要求される場合を示している。マスター・チャ
ンネルの２回の計算が続けて行なわれることに注意され
たい。これはマスター・チャンネルは依然として点弧を
進めているが、スレーブ・チャンネルは′突然に（遅れ
角の計算に基づいて）約１２０′遅らされている為であ
る。スレーブ・チャンネルが再び点弧を開始する時、割
込みの干渉があり、スレーブ調整器の計算はマスター調
整器が完了するまで待たなければならない。
第３図（Ｃ）は、マスター・チャンネルが反転限界から
脱するが、制御作用に許される電流変化率の制限の為に
、徐々にそうする時に起る様に、マスター・チャンネル
の調整器がゆっくりとスレーブ・チャンネルの調整器よ
り進む場合を示す。
この割込みの構成では、一方の調整器が他方を実質的に
通抜けても、何れのチャンネルにも何等電流の擾乱が起
らない。
位相制御整流器１．１′の制御に関するマイクロプロ廿
ツ＋ｆ　１２２の動作を更によく説明する為、このマイ
クロプロセッサに対する割込みプログラムを簡単に説明
する。これまでの説明と若干重複する所があるが、優先
順位が高い順に云うと、プログラムは（１）磁束クロス
オーバ・サービス・プログラム、（２）マスタ一点弧計
数器サービス・プログラム、（３）スレーブ点弧−リ゛
−ごス・プログラム、（４）調整器割込みプログラム及
び（５）位相固定ループ補正プログラムで開成される。
磁束クロスオーバ割込みは、再４ニジた磁束波のゼロ交
差の度に発生されるが、これは線路周波数の１サイクル
あたり６回発生し、これから第２図に示したソフトウェ
アの位相固定ループに対する同期信号が発生される。更
に、クロスオーバ割込みプログラムは、位相固定ループ
計数器１２４のクロック動作を受ける時間計数器１２５
を読取る。
前に述べた様に、クロック速度は基本周波数又は線路周
波数あたりパルス５１２個である。この為、基本周波数
の周期を５１２で除し、時間計数器は、３６０°を５１
２で除した値、即ち基本周波数の０．７０３°に等しい
角度分解能を持つ。この時、磁束クロスオーバ・プログ
ラムが磁束波のクロスオーバの６番目毎に割込みを発生
し、位相固定ループ補正割込みプログラムを要求する。
次に位相固定ループ補正プログラムがゼロ交差検出器１
３４から出力された同期クロスオーバ割込みパルスと計
数器１２５からの実際の補正された時間計数器の読みと
の間の角度誤差を決定する。その後、新しい除数ＮがＰ
ＬＬ計数器１２４に装入され、この誤差をゼロにする様
に作用する。
２番目の優先順位は、マスター・チャンネルの点弧計数
器１２６が時間切れになる度に開始されるマスター・チ
ャンネル点弧計数器ザービス割込みプログラムである。
マスター・チャンネル点弧計数器サービス割込みプログ
ラムが、マスター・チャンネルを点弧計数器に装入すべ
きカウントを決定する為の調整器割込みプログラムを開
始する為の割込みを発生する。
優先順位が３番目の割込みプログラムは、点弧ｈ１数器
１２７が時間切れになる度に開始されるスレーブ・チャ
ンネル点弧計数器サービス・プログラムである。スレー
ブ・チャンネル点弧計数器サービス・プログラムは、ス
レーブ・チ１ｊンネルの計数器に装入すべきカウントを
決定する為の調整器割込みプＬ１グラムを開始する為の
割込みを発生リ−る。
（０先順位が４番目になるのは調整器割込みプログラム
であり、これは動作様式を決定し、調整器のりイリスタ
の点弧角を決定する機能を持つと共に、この為に適当な
アルゴリズムを呼出す。
マスク・チャンネルの負荷側変換器２の点弧の制御は、
前掲米国特許出願第６２６９９９号に記載されているの
と同じ様に行なわれる。スレーブ・チャンネルの負荷側
変換器は、マスター・チャンネルの負荷側変換器に対し
て決定された点弧角を用いて、マスター・チャンネルの
負荷側変換器から電気角で３０°遅れて点弧される。
優先順位が５番目の割込みプログラムが位相固定ループ
補正割込みプログラムであり、磁束波の６番目のクロス
オーバ毎に、磁束クロスオーバ割込みプログラムによっ
て呼出される。位相固定ループ補正割込みプログラムは
、計数器のパルス出力と磁束波のゼロ交差の間の同期状
態を保つ為に、位相固定ループ計数器１０４の除数Ｎの
値を計算する。
この発明に従って制御される２つの独立の並列のＡＣ／
ＤＣ変換器を、誘導電動機に給電す乞２つの６パルス式
並列Ｄ　Ｃ／Ａ　Ｃインバータに給電する好ましい実施
例について例示したが、この発明に従って制御される２
つの独立の並列のＡＣ／ＤＣ変換器は、直流電動機の様
な任意の直流負荷に給電する為にも使うことが出来る。
直流電動機に給電するのに使う時、各々のＡ　Ｃ／Ｄ　
Ｃ変換器は電動機の電力定格の半分しか必要としない。
以上は、１個のマイクロプロセッサで電流調整器プログ
ラムを働かせることによる干渉がまったくなしに、２つ
の並列のチャンネルに対して完全に任意の点弧角がとれ
る様にするマイクロプロセッサで構成した１２パルス式
直流電動機駆動装置を説明したちのである。更に、点弧
角の調整の実行時間に関する署しい制約を生ずることな
く、両方の電源側変換器の点弧角の決定に１個のマイク
ロブロレツザを用いた、マイクロコンピュータで構成し
た１２パルス式電動機駆動装置を説明した。
この発明を好ましい実施例について具体的に図示し且つ
説明したが、当業者であれば、この発明の範囲内で種々
の変更を加えることが出来ることは明らかであろう。
付表■ （イーＹ表工＝）チく木３） ↓ （付去工＝）（・々ｊ）
【図面の簡単な説明】
ｍ１図並びに第１Ａ図乃至第１Ｄ図はこの発明を用いた
１２パルス式並列変換器駆動装置のブロック図、第２図
は第１図の駆動装置の電源側変換器制御装置のディジタ
ル形実施例を示すブロック図、第３図はこの発明の詳細
な説明する為の波形図Ｃある。 （主な符号の説明） １．１’　　：ＡＣ／ＤＣ変換器 ２．２′インバータ １２２：マイクロプロセツサ １２３：割込みコントローラ １２６．１２７：点弧計数器

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）直流負荷に結合された独立の並列のＡＣ／ＤＣ変換
    器に対する制御装置に於て、第１のＡＣ／ＤＣ変換器に
    ある次の被制御スイッチを点弧するまでの時間を受取る
    第１の点弧計数器手段と、第２のＡＣ／ＤＣ変換器にあ
    る次の被制御スイッチを点弧するまでの時間を受取る第
    ２の点弧計数器手段と、前記第１の点弧計数器手段が時
    間切れになつたことに応答して、前記第１のＡＣ／ＤＣ
    変換器にある次の被制御スイッチを点弧する第１のラッ
    チ手段と、前記第２の点弧計数器手段が時間切れになっ
    たことに応答して前記第２のＡＣ／ＤＣ変換器にある次
    の被制御スイッチを点弧する第２のラッチ手段と、前記
    第１のＡＣ／ＤＣ変換器の点弧に応答して第１の割込み
    信号を発生する手段と、前記第２のＡＣ／ＤＣ変換器の
    点弧に応答して第２の割込み信号を発生する手段と、前
    記第１の割込み信号に応答して、次の被制御スイッチを
    点弧するまでの残り時間を決定して該残り時間を前記第
    １の点弧計数器手段に装入する電流調整器手段とを有し
    、該電流調整器手段は前記第２の割込み信号に応答して
    、次の被制御スイッチを点弧するまでの残り時間を決定
    して該残り時間を前記第２の点弧計数器手段に装入し、
    前記電流調整器手段が１個のマイクロコンピュータで構
    成されている制御装置。 ２）特許請求の範囲１）に記載した制御装置に於て、１
    つの前記ＡＣ／ＤＣ変換器に結合されていて、交流線路
    電圧の積分のゼロ交差を検出して交流線路周波数の予定
    の倍数のパルス信号を発生する手段と、前記パルス信号
    に同期した位相固定ループ計数器手段とを有し、該位相
    固定ループ計数器手段は交流線路周波数の１周期あたり
    予定数のカウントを発生し、前記位相固定ループ計数器
    手段が前記第１及び第２の点弧計数器手段のクロック動
    作に使われる制御装置。 ３）特許請求の範囲１）に記載した制御装置に於て、前
    記電流調整器手段が、故障状態が発生した時を決定する
    手段と、故障状態に応答して、前記第１及び第２のＡＣ
    ／ＤＣ変換器の点弧角を遅らせて、該ＡＣ／ＤＣ変換器
    の電流出力をゼロまで減少する手段とを有する制御装置
    。 ４）特許請求の範囲１）に記載した制御装置に於て、前
    記電流調整器手段が、電動機速度が予定値より高く且つ
    電動機トルクが予定値より低い時を決定する手段と、高
    速低トルク状態の間、１つのＡＣ／ＤＣ変換器の点弧角
    を送らせる手段とを有する制御装置。 ５）直流負荷に給電する独立の並列のＡＣ／ＤＣ変換器
    を制御する方法に於て、（イ）前記並列のＡＣ／ＤＣ変
    換器の内の第１の変換器にある制御可能なスイッチが点
    弧した時に第１の割込み信号を発生し、（ロ）該第１の
    割込み信号に応答して、前記第１のＡＣ／ＤＣ変換器に
    ある次の制御可能なスイッチを点弧する為の、第１の点
    弧計数器に装入すべき時間をマイクロコンピュータで決
    定し、（ハ）マイクロコンピュータで第１のＡＣ／ＤＣ
    変換器を点弧する為に決定された時間を第１の点弧計数
    器に装入し、（ニ）前記並列のＡＣ／ＤＣ変換器の内の
    第２の変換器にある制御可能なスイッチが点弧した時に
    第２の割込み信号を発生し、（ホ）該第２の割込み信号
    に応答して、前記第２のＡＣ／ＤＣ変換器にある次の制
    御可能なスイッチを点弧する為の、第２の点弧計数器に
    装入すべき時間を同じマイクロコンピュータで決定し、
    （ヘ）第２のＡＣ／ＤＣ変換器を点弧する為にマイクロ
    コンピュータで決定された時間を第２の点弧計数器に装
    入し、（ト）第１の点弧計数器が時間切れになった時、
    マイクロコンピュータとは無関係に、前記第１のＡＣ／
    ＤＣ変換器にある次の制御可能なスイッチを点弧し、（
    チ）前記第２の点弧計数器が時間切れになつた時、マイ
    クロコンピュータとは無関係に、前記第２のＡＣ／ＤＣ
    変換器にある次の制御可能なスイッチを点弧する工程か
    ら成る方法。 ６）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、マイク
    ロコンピュータで決定する工程（ロ）が、故障状態が発
    生したかどうかを判定し、故障状態と判定された時、前
    記第１のＡＣ／ＤＣ変換器の点弧角を反転限界に設定し
    て前記第１のＡＣ／ＤＣ変換器の電流出力をゼロに減少
    する工程を含む方法。 ７）特許請求の範囲６）に記載した方法に於て、同じマ
    イクロコンピュータで決定する工程（ホ）が、故障状態
    が発生したかどうかを判定し、故障状態と判定された時
    、前記第２のＡＣ／ＤＣ変換器の点弧角を反転限界に設
    定して、前記第２のＡＣ／ＤＣ変換器の電流出力をゼロ
    に減少する工程を含む方法。 ８）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、マイク
    ロコンピュータで決定する工程（ロ）が、電動機速度が
    予定値を越えたかどうかを判定し、電動機トルクが予定
    値より小さいかどうかを判定し、高速低電流状態と判定
    された時、前記第１のＡＣ／ＤＣ変換器の点弧角を反転
    限界に設定して、該第１のＡＣ／ＤＣ変換器の電流出力
    をゼロに減少する工程を含む方法。 ９）特許請求の範囲９）に記載した方法に於て、マイク
    ロコンピュータで決定する工程（ロ）が、その中間に点
    弧角の決定並びに対応する時間の前記点弧計数器の内の
    適当な１つへの装入がなされることなく、２つの相次ぐ
    割込みが発生されたかどうかを判定し、そして、最後に
    受取つた割込みに対する時間が第１の点弧計数器に装入
    された後に割込みを飛越した場合、適当な１つの点弧計
    数器に装入すべき時間を決定する工程を含む方法。 １０）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、同じ
    マイクロコンピュータで決定する工程（ホ）が、その中
    間に点弧角の決定並びに対応する時間の適当な１つの点
    弧計数器への装入がなされることなく、２つの相次ぐ割
    込みが発生したかどうかを判定し、そして、最後に受取
    つた割込みに対する時間が第２の点弧計数器に装入され
    た後に割込みを飛越した場合、適当な１つの点弧計数器
    に装入すべき時間を決定する工程を含む方法。
JP60140697A 1984-07-02 1985-06-28 並列のａｃ／ｄｃ変換器を制御する方法と装置 Granted JPS6122791A (ja)

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