JP6129970B2 - 電力出力を増強するための装置および方法 - Google Patents

Description

発明の分野
この発明は、たとえば直流（ＤＣ）から交流（ＡＣ）への変換時に電力出力を増強するための装置および方法に関する。

背景
ＤＣ電力を供給するある種の分配型発電機は、不安定な電圧を提供する。一例は、ソーラーパワーに依存する発電機であろう。よって、そのような発電機によって供給されたＤＣ電力をＡＣ電力に変換する回路の設計では、不安定な電圧を考慮しなければならないであろう。

ＤＣ−ＡＣコンバータ回路は典型的には、パルス幅変調（pulse width modulation：ＰＷＭ）ベースのコントローラ、パワーエレクトロニクススイッチおよびキャパシタといったコントローラ部品を含む。さまざまなＤＣ−ＡＣコンバータ回路構成はまた、フルブリッジまたはハーフブリッジインバータを含んでいてもよい。そのような電子部品の使用は、発電機によって供給された不安定な電圧を補償するのに役立ち得る。

しかしながら、現在のＤＣ−ＡＣインバータ回路は、いくつかの欠点を有する。たとえば、ソーラーパネルに依存する発電機用に使用されるＤＣ−ＡＣインバータ回路は、パネル間の接続線において高い電力伝送損失を有する。ＤＣ−ＡＣインバータ回路のある部品を動作させるために、外部電源が必要とされる場合もある。ＤＣ−ＡＣインバータ回路はまた、サイズがかさばり、また、高い熱損失を有する大きいトランス巻線を含む場合がある。加えて、現在のＤＣ−ＡＣインバータ回路で使用されるパワーエレクトロニクススイッチはスイッチング損失を有しており、それらはＤＣ−ＡＣインバータ回路の設計不良によって悪化する場合があり、それは、ＤＣ−ＡＣインバータ回路のいくつかの既存の設計について事実である。また、電源、たとえばソーラーパネルからの電圧が一定ではない場合、ＤＣ−ＡＣインバータ回路は、バッテリまたはグリッドパワーからの補助電源なしでは動かないであろう。

加えて、オングリッド太陽光発電システムで使用される現在の技術は、住宅での使用および商業的使用において固有の問題を有している。たとえば、安全機能がないことは、システムを設置または保守する作業員、および太陽光発電設備の近傍で火災を処理する消防士の双方に対し、リスクをもたらす。

したがって、とりわけ熱損失、伝送損失、スイッチング損失および変換損失全体を減少させるように、ＤＣ電力を供給する発電機用の良好に較正されたＤＣ−ＡＣインバータを設計することが、重要である。

図面の簡単な説明
発明のさまざまな実施形態を、単なる例示として、添付図面を参照して以下に説明する。

ＤＣ−ＡＣ電力増強器システムのブロック図である。 ＤＣ電圧ブースタ処理システムの回路図である。 ＤＣ電圧ブースタの詳細な回路図である。 ＤＣ−ＡＣ変換プロセスの回路図である。 ＤＣ−ＡＣ変換プロセスのマイクロコントローラ回路の回路図である。 ＡＣ電力ブースタの回路図である。 ＤＣブースタ処理システムで行なわれるステップを説明するフローチャートである。 ＤＣ電圧ブースタで行なわれるステップを説明するフローチャートである。 ＤＣ−ＡＣ変換プロセスで行なわれるステップを説明するフローチャートである。 ＡＣ電力ブースタで行なわれるステップを説明するフローチャートである。 ＤＣ電圧ブースタにおける特定の点での電圧プロファイルを示すチャートである。 ＡＣ電力ブースタにおける特定の点での電圧プロファイルを示すチャートである。 絶縁ゲートバイポーラトランジスタをトリガした後に生成された波形を示す図である。 絶縁ゲートバイポーラトランジスタをトリガした後に生成された波形を示す図である。

発明の概要
この発明の一局面によれば、電力出力を増強するための装置が提供され、装置は、アノード、カソードおよびゲートを有するサイリスタと、ゲート、カソードおよびアノードに接続されたコントローラとを含み、アノードに電圧が提供されると、コントローラは、増強された電圧をカソードに提供するために、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するために構成され、第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するために構成されており、増強された電圧は、アノードでの電圧の増強である。

コントローラは、調整信号を通して、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動してもよく、調整信号は、パルス波を有する第１の期間と、アノードでの電圧まで上昇する電圧を有する第２の期間とを含む。

調整信号は、アノードでの電圧から低電圧まで低下する電圧を有する第３の期間と、第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するために、第３の期間中、第４の期間続く、低電圧値への電圧の降下とを含んでいてもよい。

第１の相と第２の相との間の時差は、マイクロ秒程度であってもよく、または、増強された電圧を依然としてカソードで提供するであろう程度までより短くてもよい。

装置は、カソードでの電圧を補足するためにゲートに配置されたキャパシタを含んでいてもよい。

装置は、直流（ＤＣ）源と、スイッチとを含んでいてもよく、スイッチは、ＤＣ源の電圧がしきい値未満であることをコントローラが検出した場合、ＤＣ源からアノードに電流を導くようにスイッチを切替え、ＤＣ源の電圧がしきい値を上回ることをコントローラが検出した場合、カソードに接続された出力端子に電流を導くようにスイッチを切替えるためのものである。

装置は、スイッチと並列に配置された１つ以上のキャパシタを含んでいてもよく、コントローラは、ＤＣ源の電圧がしきい値未満である場合、１つ以上のキャパシタから放電された電流がスイッチに流れることを可能にするように構成されている。

装置は、カソードでの電圧を交流（ＡＣ）信号に変換するようにコントローラによって制御される１つ以上の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を含んでいてもよく、コントローラは、１つ以上のＩＧＢＴによって引き起こされたエネルギー損失を検出し、検出されたエネルギー損失に基づいてエネルギー損失を補償するように補償回路を調節するために構成されている。

装置は、抵抗を調節するためにカソードとアノードとの間に配置された１つ以上の抵抗器を含んでいてもよい。

コントローラは、アノードまたはカソードでの電圧をモニタリングし、モニタリングされた電圧に基づいてそれぞれのアノードまたはカソードでの電流を１つ以上の抵抗器に導くために構成されてもよい。

装置は、カソードでの抵抗を調節するために、カソードとアノードとの間、およびアノードとゲートとの間に配置された１つ以上の抵抗器を含んでいてもよい。

コントローラは、アノード、ゲートまたはカソードでの抵抗値をモニタリングし、モニタリングされた抵抗値に基づいてそれぞれのアノード、ゲートまたはカソードでの電流を１つ以上の抵抗器に導くために構成されてもよい。

コントローラは、サイリスタのアノードでの電圧をモニタリングし、モニタリングされた電圧に基づいて電流をダイオードに導くために構成されてもよく、ダイオードは、サイリスタのアノードから電流を受信するためのダイオードアノードと、サイリスタのゲートに接続されたダイオードカソードとを含む。

コントローラは、カソードでの電圧が増強された電圧へと増加する前に、調整信号を通して、カソードでの電流が１％増加することを可能にするようにサイリスタを起動してもよい。

装置は、第２のサイリスタを含んでいてもよく、第２のサイリスタは、増強された電圧を受信するためのアノードと、負荷に接続するためのゲートと、負荷に接続するためのカソードとを含んでいてもよい。

第１の期間の間、アノードで計算された抵抗値がゲートで計算された抵抗値と同様になるまで、コントローラは、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動してもよい。

第２の期間の間、アノードで計算された抵抗値がカソードで計算された抵抗値と同様になるまで、コントローラは、第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動してもよい。

第２の期間は第１の期間よりも長くてもよい。
第１の期間の間、アノードでの電圧がゲートでの電圧と同様になるまで、コントローラは、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動してもよい。

第２の期間の間、アノードでの電圧がカソードでの電圧と同様になるまで、コントローラは、第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動してもよい。

第２の期間は第１の期間よりも長くてもよい。
調整信号は、負のピーク電圧からゼロ電圧まで上昇する電圧を有する第５の期間と、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するために、第５の期間中、第６の期間続く、電圧の上昇とを含んでいてもよい。

この発明の別の局面によれば、アノード、カソードおよびゲートを有するサイリスタを含む装置の電力出力を増強するための方法が提供され、アノードには電圧が提供され、方法は、増強された電圧をカソードに提供するために、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップと、第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップとを含み、増強された電圧は、アノードでの電圧の増強である。

方法は、調整信号を通して、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップを含んでいてもよく、調整信号は、パルス波を有する第１の期間と、アノードでの電圧まで上昇する電圧を有する第２の期間とを含む。

調整信号は、アノードでの電圧から低電圧まで低下する電圧を有する第３の期間と、第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するために、第３の期間中、第４の期間続く、低電圧値への電圧の降下とを含んでいてもよい。

第１の相と第２の相との間の時差は、マイクロ秒程度であってもよく、または、増強された電圧を依然としてカソードで提供するであろう程度までより短くてもよい。

方法は、ゲートに配置されたキャパシタから放電された電流で、カソードでの電圧を補足するステップを含んでいてもよい。

方法は、ＤＣ源の電圧がしきい値未満であることをコントローラが検出した場合、ＤＣ源からアノードに電流を導くようにスイッチを切替えるステップと、ＤＣ源の電圧がしきい値を上回ることをコントローラが検出した場合、カソードに接続された出力端子に電流を導くようにスイッチを切替えるステップとを含んでいてもよい。

方法は、ＤＣ源の電圧がしきい値未満である場合、スイッチと並列に配置された１つ以上のキャパシタから放電された電流がスイッチに流れることを可能にするステップを含んでいてもよい。

方法は、コントローラによって制御される１つ以上の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いて、カソードでの電圧を交流（ＡＣ）信号に変換するステップと、１つ以上のＩＧＢＴによって引き起こされたエネルギー損失を検出するステップと、検出されたエネルギー損失に基づいてエネルギー損失を補償するように補償回路を調節するステップとを含んでいてもよい。

方法は、カソードとアノードとの間に配置された１つ以上の抵抗器を用いて、抵抗を調節するステップを含んでいてもよい。

方法は、アノードまたはカソードでそれぞれモニタリングされた電圧に基づいて、アノードまたはカソードでの電流を１つ以上の抵抗器に導くステップを含んでいてもよい。

方法は、カソードとアノードとの間、およびアノードとゲートとの間に配置された１つ以上の抵抗器を用いて、抵抗を調節するステップを含んでいてもよい。

方法は、アノード、ゲートまたはカソードでそれぞれモニタリングされた抵抗値に基づいて、アノード、ゲートまたはカソードでの電流を１つ以上の抵抗器に導くステップを含んでいてもよい。

方法は、サイリスタのアノードでの電圧をモニタリングし、モニタリングされた電圧に基づいて電流をダイオードに導くステップを含んでいてもよく、ダイオードは、サイリスタのアノードから電流を受信するためのダイオードアノードと、サイリスタのゲートに接続されたダイオードカソードとを含む。

方法は、カソードでの電圧が増強された電圧へと増加する前に、調整信号を通して、カソードでの電流が１％増加することを可能にするようにサイリスタを起動するステップを含んでいてもよい。

方法は、増強された電圧を第２のサイリスタのアノードに印加するために、第２のサイリスタのアノードにサイリスタのカソードからの電流を導くステップを含んでいてもよく、第２のサイリスタのゲートおよびカソードは、負荷に接続されている。

方法は、第１の期間の間、アノードで計算された抵抗値がゲートで計算された抵抗値と同様になるまで、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップを含んでいてもよい。

方法は、第２の期間の間、アノードで計算された抵抗値がカソードで計算された抵抗値と同様になるまで、第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップを含んでいてもよい。

第２の期間は第１の期間よりも長くてもよい。
方法は、第１の期間の間、アノードでの電圧がゲートでの電圧と同様になるまで、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップを含んでいてもよい。

方法は、第２の期間の間、アノードでの電圧がカソードでの電圧と同様になるまで、第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップを含んでいてもよい。

第２の期間は第１の期間よりも長くてもよい。
調整信号は、負のピーク電圧からゼロ電圧まで上昇する電圧を有する第５の期間と、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するために、第５の期間中、第６の期間続く、電圧の上昇とを含んでいてもよい。

詳細な説明
図１は、ＤＣ−ＡＣ電力増強器システム１００のブロック図である。ＤＣ−ＡＣ電力増強器システム１００は、装置として、またはより特定的には回路基板として実現可能であることが理解される。電力増強器システム１００は、（ＤＣ入力源としても公知の）ＤＣ源１０１からＤＣ入力電力を受け取り、ＡＣ出力電力を供給する。ＤＣ源１０１は、たとえば、ソーラーパワーに依存する分配型発電機、または、バッテリ、風力タービン、水力タービン、ウルトラキャパシタ、および任意の他の直流電源といった任意の他のＤＣ源であってもよい。

電力増強器システム１００は、ＤＣ電圧ブースタサブシステム２００と、ＤＣ−ＡＣ変換サブシステム３００と、ＡＣ電力ブースタサブシステム４００とを含む。

ＤＣ電圧ブースタ処理システム２００は、マイクロコントローラ２１１に接続されたＤＣ電圧ブースタ２０２を含む。ＤＣ電圧ブースタ処理システム２００は、ソーラーパワーに依存する分配型発電機用の、電圧が典型的には１２〜４５ボルト間で変動し得るＤＣ源１０１から、その入力を取る。ＤＣ電圧ブースタ２０２は、マイクロコントローラ２１１から受信された変換およびスイッチング制御信号に従って、ある特定の波形のＤＣ電圧をＤＣ−ＡＣ変換サブシステム３００に供給する。ＤＣ電圧ブースタ処理システム２００は、ＤＣ源１０１からのＤＣ出力電圧を増強し、安定化するために使用される。ＤＣ源１０１からのＤＣ出力電圧を調整することにより、より正確なＤＣ−ＡＣ変換が、ＤＣ−ＡＣ変換サブシステム３００によって実行可能である。

ＤＣ−ＡＣ変換サブシステム３００は、ＤＣ−ＡＣコンバータ３０１と、マイクロコントローラ３１１とを含む。他の例では、マイクロコントローラ３１１およびマイクロコントローラ２１１は、全く同じ物理的マイクロコントローラであってもよい。同じ物理的マイクロコントローラは、マイクロコントローラ３１１の動作用の別個の入力ピンおよび出力ピンを有し、マイクロコントローラ２１１のものとは別個の論理アルゴリズムを実行してもよい。ＤＣ−ＡＣコンバータ３０１は、ＤＣ電圧ブースタ２０１の出力から、その入力を取る。ＤＣ−ＡＣコンバータ３０１はさらにマイクロコントローラ３１１に結合されており、マイクロコントローラ３１１から受信された変換およびスイッチング制御信号に従って、ＡＣ電圧をＡＣ電力ブースタサブシステム４００に供給する。

ＡＣ電力ブースタサブシステム４００は、マイクロコントローラ４１１に接続されたＡＣ電力ブースタ４０１を含む。他の例では、マイクロコントローラ４１１、マイクロコントローラ２１１および／またはマイクロコントローラ３１１は、全く同じ物理的マイクロコントローラであってもよい。同じ物理的マイクロコントローラは、マイクロコントローラ２１１および／またはマイクロコントローラ３１１の動作用の別個の入力ピンおよび出力ピンを有し、マイクロコントローラ２１１および／またはマイクロコントローラ３１１のものとは別個の論理アルゴリズムを実行してもよい。ＡＣ電力ブースタ４０１は、ＤＣ−ＡＣコンバータ３０１の出力から、その入力を取る。ＡＣ電力ブースタ４０１はさらにマイクロコントローラ４１１に結合されており、マイクロコントローラ４１１から受信された変換およびスイッチング制御信号に従って、増強されたＡＣ電力を１つ以上の接続負荷１０２に供給する。ＡＣ電力ブースタ４０１は、安定していて１つ以上の接続負荷１０２によって使用可能であるＡＣ電圧を出力する。

他の例では、たった１つのマイクロコントローラが、マイクロコントローラ２１１、３１１および／または４１１の機能を動作させてもよい、ということが理解される。簡潔にするために、以下の説明では、上述のような３つのマイクロコントローラ（すなわち、２１１、３１１および４１１）の機能を実行するために１つのマイクロコントローラ２１１を使用することについて、説明する。

「ブーストする」および「ブースタ」という用語はそれぞれ、「増強する」および「増強器」という用語と交換可能に使用される。電圧または電力増強は必ずしも、増加した電圧および／または電流を提供することを意味していない、ということが理解される。それは、たとえばより多くの負荷をサポートするために、特定の電圧および／または電流で十分な駆動を提供するための電力出力に対する増強をカバーする。十分な駆動を提供することは必ずしも、増加した電圧または電流を伴なわないかもしれない。増加した電圧を提供することによる増強は、ＤＣ電圧ブースタ２０２によって示される。より多くの負荷にとって十分な駆動を提供することによる増強は、ＡＣ電力ブースタ４０１によって示される。

図２Ａは、図１のＤＣ電圧ブースタサブシステム２００の回路図の一例である。図１のＤＣ入力源１０１は、過電流保護機能を提供するヒューズ２４０を通して、２つのキャパシタ２０３と、マイクロコントローラ２１１と、回路接合部２１２とに接続されている。ＤＣ入力源１０１は、そのダイオードカソード端がマイクロコントローラ２１１に接続されたダイオード２８１に、電流を提供する。ダイオード２８１は、マイクロコントローラ２１１が動作するために、たとえば２〜５ボルトという安定した電力供給を提供するように、マイクロコントローラ２１１への電流の流れを調節する。さらに、回路接合部２１２は、回路接合部２２２に接続されている。回路接合部２１２および２２２は双方とも、マイクロコントローラ２１１に個々に接続されている。

図２Ａ、図２Ｂおよび図４では、同じマイクロコントローラ２１１が、各対象回路接合部に、それぞれの回路接合部へのその接続を示すために描かれている、ということが理解される。

回路接合部２１２では、マイクロコントローラ２１１は、対応する回路点２５１、２５２および２５３に接続された、電流／電圧を調整するための１つの「Ｒ」ピンと、電流／電圧をモニタリングするための２つの「Ｍ」ピンとを有する。回路点２５１はまた、ヒューズ２４０を通してＤＣ入力源１０１に接続されている。回路点２５２はキャパシタ２０３に接続され、回路点２５３は回路接合部２２２の点２５４に接続されている。

点２５１に接続された「Ｍ」ピンは、ヒューズ２４０を通過した後のＤＣ入力源１０１からの入来ＤＣ電圧値をモニタリングする。点２５１でモニタリングされたＤＣ電圧が、この例では３５ボルト以上である場合、点２１２に接続された「Ｒ」ピンは、電流がマイクロコントローラ２１１を通して点２５１から点２５３に流れ、またマイクロコントローラ２１１を通して点２５１から点２５２に流れることを可能にして、キャパシタ２０３を充電する。点２５１でモニタリングされたＤＣ電圧が、この例では３５ボルト未満である場合、「Ｒ」ピンは、電流がマイクロコントローラ２１１を通して点２５１から点２５２に流れ、また点２５２から点２５３に流れることを可能にして、キャパシタ２０３が放電することを可能にする。

回路接合部２２２では、マイクロコントローラ２１１は、対応する回路点２５４、２５５および２５６に接続された、電流／電圧を調整するのために２つの「Ｒ」ピンと、電流／電圧をモニタリングするための１つの「Ｍ」ピンとを有する。回路点２５４はまた、回路接合部２１２の点２５３に接続されている。回路点２５５は、内部分配点２２１の入力Ｂ２２６に接続されている。回路点２５６は、内部分配点２２１の入力点Ａ２２４に接続されている。

点２５４に接続された「Ｍ」ピンは、点２５４での電圧値をモニタリングし、それは点２５３と同じ電圧値を有する。点２５４での電圧値が、ある範囲、この例では１２〜３４ボルト間にある場合、電流は点２５４から点２５６に流れることが可能にされる。点２５４での電圧値が、この例では３５ボルト以上である場合、電流は点２５４から点２５５に流れることが可能にされる。

回路接合部２１２および２２２で接続された「Ｒ」ピンは、さまざまな回路接合部での電流の流れおよび電圧を調整するのを助けるように構成されており、回路接合部２１２および２２２で接続された「Ｍ」ピンは、それぞれの回路接合部での電圧値および電流値をモニタリングするために構成されている。

内部分配点２２１は、マイクロコントローラ２１１に接続されたスイッチである。内部分配点２２１は、２つの入力Ａ２２４およびＢ２２６と、２つの出力Ｃ２２８およびＤ２３０とを有する。回路接合部２２２は、２つの別個の線へと分割し、すなわち、内部分配点２２１の入力Ａ２２４および入力Ｂ２２６にそれぞれ接続された点２５６および点２５５を通して分割する。内部分配点２２１の出力Ｃ２２８は、ＤＣ電圧ブースタ２０２の入力に結合されている。ＤＣ電圧ブースタ２０２の出力は、回路接合部２１４に接続されている。内部分配点２２１の出力Ｄ２３０は、回路接合部２１４で、ＤＣ電圧ブースタ２０２の出力に接続されている。内部分配点２２１のスイッチングは、点２５４、２５５および２５６に接続されたマイクロコントローラ２１１の３つのピンを介して制御される。

ＤＣ電圧ブースタ２０２は、回路点２１５で接地接続されている。回路点２１５は、端子ブロック２０４の接地点（すなわち、負端子）に結合されている。ＤＣ電圧ブースタ２０２の出力はまた、回路接合部２１４を通して端子ブロック２０４に接続されている。回路接合部２１４は、必要であれば、ＤＣ電圧ブースタ２０２によって提供されるブーストされたＤＣ電圧を提供するために、端子ブロック２０４の正端子２２３に接続されている。

ＤＣ電圧ブースタサブシステム２００の電圧増強能力を説明するために、ＤＣ入力源１０１が１２〜４５ボルトの不安定な供給を提供するソーラーパネルであり、ＤＣ電圧ブースタサブシステム２００が、ＤＣ入力源１０１からの１２〜４５ボルトの不安定な供給をブーストすることによって３５ボルトの安定したＤＣ供給を得るためのものである場合について、以下のように検討する。１２〜４５ボルトの不安定な供給のために、ヒューズ２４０の定格は４５ボルト以上として設定され得る。

マイクロコントローラ２１１は、内部分配点２２１における接続を、以下のステップに従って制御する。キャパシタ２０３に結合されたＤＣ入力源１０１が、予め設定された所望の電圧基準（図２Ａの２１３）、この場合３５ボルト以上で安定していることがモニタリングされた場合、マイクロコントローラは、回路接合部２１２を回路接合部２１４まで接続することにより、キャパシタ２０３内の電圧エネルギーを放出する。ＤＣ入力源１０１が、予め設定された所望の電圧基準（図２Ａの２１３）（３５ボルト）未満であることを、マイクロコントローラ２１１が感知すると、回路接合部２１２と２１４との間の内部分配点２２１での接続が絶たれるであろう。むしろ、内部分配点２２１をそれに応じて接続することによって、より弱いＤＣ源電圧が、ブーストのためにＤＣ電圧ブースタ２０２に放出されるであろう。

内部分配点２２１の入力Ａ２２４については、マイクロコントローラ２１１が、点２５４に接続された「Ｍ」ピンを介して、回路接合部２２２での電圧が１２〜３４ボルトであると判断した場合、マイクロコントローラ２１１は、入力Ａ２２４を出力Ｃ２２８に接続するように内部分配点２２１を制御するであろう。入力Ａ２２４を出力Ｃ２２８に接続した後、ＤＣ電圧ブースタ２０２は、回路接合部２２２での１２〜３４ボルトの電圧を受信し、１２〜３４ボルトにブーストを提供するために起動されて、回路接合部２１４で所望の３５ボルトのＤＣ出力を試みて達成するであろう。

内部分配点２２１の入力Ｂ２２６については、マイクロコントローラ２１１が、回路接合部２２２での電圧が１２〜３４ボルトであると判断し、キャパシタ２０３で電荷が利用可能であると判断した場合、マイクロコントローラ２１１は、キャパシタ２０３内の電荷が入力Ｂ２２６を通して引き出されて出力Ｄ２３０に向けられるように、入力Ｂ２２６を出力Ｄ２３０に接続するように内部分配点２２１を制御するであろう。キャパシタ２０３内の電荷が入力Ｂ２２６を通して引き出されて出力Ｄ２３０に向けられることを可能にするために、２５１、２５２および２５３に接続された３つのピン、ならびに点２５４、２５５および２５６に接続された３つのピンを介して、必要な制御がマイクロコントローラ２１１によって行なわれるであろう。マイクロコントローラ２１１は、点２５１および２５３に接続された「Ｍ」ピンのうちの一方または双方を介して回路接合部２１２での電圧レベルをモニタリングすることによって、キャパシタ２０３で電荷が利用可能かどうか判断する。

マイクロコントローラ２１１は、供給の流れについて回路接合部２１２をモニタリングし、電圧が３５ボルト以上かどうか、状態をチェックするように構成されている。回路接合部２１２での点２５１および２５３に接続された「Ｍ」ピンのうちの一方または双方を介して判断されるように、電圧が３５ボルト以上である場合、キャパシタは充電されるであろう。そうではない場合、マイクロコントローラ２１１は、回路接合部２２２をモニタリングし始めるであろう。

回路接合部２２２では、点２５４に接続された「Ｍ」ピンを介して、回路接合部２２２での電圧が３５ボルト未満であることが検出された場合、マイクロコントローラ２１１は、キャパシタ２０３でバックアップ電荷が利用可能かどうかチェックする。キャパシタ２０３でバックアップ電荷が利用可能である場合、それは、必要な電圧を放出するためにキャパシタ２０３から電荷を引き出すであろう。その他の場合、マイクロコントローラ２１１は、入力Ａ２２４を出力Ｃ２２８に接続して、回路接合部２２２での３５ボルト未満の電圧を、ブーストのためにＤＣ電圧ブースタに向けるであろう。バックアップ電荷が利用可能かどうかは、回路接合部２１２の点２５１、２５２および２５３に接続されたマイクロコントローラピンのうちの１つ以上を介して推測できる。

ＤＣ電圧ブースタサブシステム２００を通して、この場合３５ボルトという予め設定された所望の電圧基準（図２Ａの２１３）を得るためのより多くの詳細を、図５を参照して以下に提供する。

図５は、ＤＣ変換サブシステム２００によって提供されるＤＣブーストを提供するために行なわれるステップを説明するフローチャートを示す。この場合、１２〜４５ボルトで変動するＤＣ電圧を提供しているＤＣ入力源１０１から、３５ボルトの安定したＤＣ出力が得られることになっている。図２Ａおよび図２Ｂの構成要素を参照する。

ステップ５０１で、マイクロコントローラ２１１は、回路接合部２１２で、図２Ａの点２５１および２５３に接続されたＭピンのうちの一方または双方を介して、変動するＤＣ入力源１０１をモニタリングする。

ステップ５０２で、マイクロコントローラ２１１は、回路接合部２１２で、図２Ａの点２５１および２５３に接続されたＭピンのうちの一方または双方を介して、ＤＣ入力源１０１の電圧Ｖｄｃが予め定められた３５ボルト以上であるかどうかチェックする。

ステップ５０２でＶｄｃが３５ボルト以上である場合、マイクロコントローラ２１１は、ステップ５０３で、図２Ａの点２５１、２５２および２５３に接続されたピンのうちの１つ以上を介して、３５ボルトよりも大きいＶｄｃの電圧エネルギーがキャパシタ２０３に蓄えられることを可能にし、同時に、回路接合部２１２を回路接合部２１４まで接続することにより、すなわち、ステップ５０４で図２Ａの入力Ｂ２２６を出力Ｄ２３０に接続し、図２Ａの入力Ａ２２４を出力Ｃ２２８から切り離すことにより、キャパシタ２０３内のＶｄｃの電圧エネルギーを放出する。ステップ５０４の後、回路接合部２１４は、図２Ａの回路接合部２１４で３５ボルトのＤＣ出力を提供し、この出力は、ステップ５０５でのさらなる処理のために次の段階に向けられるであろう。

ステップ５０２でＶｄｃが３５ボルト未満である場合、マイクロコントローラ２１１は、ステップ５０６で、図２Ａの点２５１、２５２および２５３に接続されたピンのうちの１つ以上を介して、キャパシタ２０３からのバックアップ電荷供給をチェックし、探すであろう。

ステップ５０６の後、マイクロコントローラ２１１は、ステップ５０７で、回路接合部２２２で、図２Ａの点２５４、２５５および２５６に接続されたピンのうちの１つ以上を介して、キャパシタ２０３でのバックアップ電圧供給Ｖｄｃ（ｂａｃｋｕｐ）が３５Ｖｄｃよりも大きいかどうかチェックする。

ステップ５０７でＶｄｃ（ｂａｃｋｕｐ）が３５ボルト以上である場合、マイクロコントローラは、図２Ａの点２５１、２５２、２５３、２５４、２５５および２６６に接続されたピンのうちの１つ以上の制御を介して、ステップ５０８でキャパシタ２０３から電圧エネルギーを引き出して、ステップ５０４で回路接合部２１２を回路接合部２１４まで接続することにより、すなわち、図２Ａの入力Ｂ２２６を出力Ｄ２３０に接続し、図２Ａの入力Ａ２２４を出力Ｃ２２８から切り離すことにより、キャパシタ２０３内のＶｄｃの電圧エネルギーを放出するであろう。ステップ５０４の後、回路接合部２１４は、図２Ａの回路接合部２１４で３５ボルトのＤＣ出力を提供し、この出力は、ステップ５０５でのさらなる処理のために次の段階に向けられるであろう。

ステップ５０７でＶｄｃ（ｂａｃｋｕｐ）が３５ボルト未満である場合、ステップ５０９で、Ｖｄｃを３５ボルトにするために、ＤＣ電圧ブースタ２０２によってブーストが行なわれるであろう。ブーストが行なわれた後、マイクロコントローラ２１１は、図２Ａの点２５１、２５２、２５３、２５４、２５５および２６６に接続されたピンのうちの１つ以上の制御を介して、ステップ５０４で回路接合部２１２を回路接合部２１４まで接続することにより、すなわち、図２Ａの入力Ａ２２４を出力Ｃ２２８に接続し、図２Ａの入力Ｂ２２６を出力Ｄ２３０から切り離すことにより、キャパシタ２０３内のＶｄｃの電圧エネルギーを放出するであろう。ステップ５０４の後、回路接合部２１４は、図２Ａの回路接合部２１４で３５ボルトのＤＣ出力を提供し、この出力は、ステップ５０５でのさらなる処理のために次の段階に向けられるであろう。

ステップ５０９でＤＣ電圧ブースタ２０２によって行なわれるＤＣブーストについての詳細を、以下に提供する。

図２Ｂは、図２ＡのＤＣ電圧ブースタ２０２の回路図の一例である。ＤＣ電圧ブースタ２０２は、サイリスタ２３１と、抵抗器２３２と、キャパシタ２３４とを含む。抵抗器２３２は、１つ以上の可変または非可変抵抗器から構成されてもよいことが理解される。サイリスタ２３１は、シリコン制御整流器サイリスタ、または任意の他の同様のサイリスタであってもよい。サイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７に対応）は、キャパシタ２３４の一方端に接続されている。この場合、キャパシタは、可能ならいつでも充電され、また、入力Ａ２２４を出力Ｃ２２８に接続した後で、回路接合部２２２で１２ボルトよりも大きい電圧がＤＣ電圧ブースタ２０２によって受信された場合に充電される。サイリスタ２３１のカソード（回路接合部２１４に対応）は回路接合部２１４に接続され、サイリスタ２３１のアノード（回路接合部２１６に対応）は出力Ｃ２２８に接続されている。サイリスタ２３１のカソード（回路接合部２１４に対応）およびアノード（回路接合部２１６に対応）は、抵抗器２３２を通して結合されている。

マイクロコントローラ２１１は、回路接合部２１４、２１６および２１７で、ＤＣ電圧ブースタ２０２に結合されている。より特定的には、回路接合部２１６では、マイクロコントローラ２１１の３つのピン、すなわち、調整用の「Ｒ」、比較器用の「Ｃ」、およびモニタリング用の「Μ」が、対応する回路点２４１、２４２および２４３にそれぞれ接続されている。回路点２４１はまた、内部分配点２２１の図２Ａの出力Ｃ２２８に接続されている。回路点２４２は抵抗器２３２に接続され、回路点２４３はサイリスタ２３１のアノードに接続されている。

回路接合部２１４では、マイクロコントローラ２１１の３つのピン、すなわち、調整用の「Ｒ」、モニタリング用の「Μ」、および比較器用の「Ｃ」が、以下のように接続されている。回路接合部２１４でのマイクロコントローラ２１１の「Ｒ」ピンおよび「Ｍ」ピンは、回路点２４５に接続され、回路点２４５はまた、サイリスタ２３１のカソードと端子ブロック２０４とに接続されている。回路接合部２１４でのマイクロコントローラ２１１の「Ｃ」ピンは、回路点２４６に接続され、回路点２４６はまた、抵抗器２３２に接続されている。

回路接合部２１７では、マイクロコントローラ２１１の４つのピン、すなわち、モニタリング用の「Ｍ」、放出用の「ＲＥＬ」、保持用の「Ｈ」、および調整用の「Ｒ」がすべて、１つの回路点２４４に接続されている。回路点２４４は、キャパシタ２３４とサイリスタ２３１のゲートとに接続されている。

この例では、全部で、マイクロコントローラ２１１の１０個のピンが、すべての３つの回路接合部２１４、２１６および２１７で利用されており、各ピンは他のピンとは異なっている。マイクロコントローラ２１１によって実行されるアルゴリズムを調節することにより、１つのピンが２つ以上の回路点で使用され得る、ということが可能である。

「Ｒ」ピンは、さまざまな回路点で電流の流れおよび電圧を調整するのを助けるように構成されている。「Ｒ」ピンは、ある機能のためにサイリスタ２３１を起動するために、調整信号を送信してもよい。

「Μ」ピンは、さまざまな回路点で電圧値および電流値をモニタリングするために構成されている。

「Ｃ」ピンは、それぞれの回路点での電圧値および／または電流値、もしくは電圧値および電流値に基づいた計算された抵抗値を、予め定められたしきい値と比較するために構成されている。

「Ｈ」ピンは、サイリスタ２３１のゲート（すなわち回路接合部２１７）での電荷の蓄積を可能にするように構成されている。「Ｈ」ピンは、この例では一定の５ボルト信号であり得る保持信号を、「Ｒ」ピンの調整信号と連動して働くように送信して、たとえば０．００１〜２マイクロ秒を含むマイクロ秒程度でサイリスタ２３１を起動し、第１の時間範囲の間、サイリスタ２３１のアノードでの電圧Ｖ_Ａがゲートでの電圧Ｖ_Ｇと同様になるように、サイリスタ２３１のアノード（回路接合部２１６）からサイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）まで電流を伝導してもよい。この例では、保持信号の期間中、サイリスタ２３１のカソードでの電圧Ｖ_Ｃは、約２ボルトと低いままであろう。

「ＲＥＬ」ピンは、サイリスタ２３１がゲート（回路接合部２１７）からカソード（回路接合部２１４）に電流を伝導するために起動された場合、サイリスタ２３１のゲート（すなわち回路接合部２１７）での蓄積された電荷の放出を可能にするように構成されている。「ＲＥＬ」ピンは、この例では一定の２ボルト信号であり得る放出信号を、「Ｒ」ピンの調整信号と連動して働くように送信して、たとえば０．００１〜２マイクロ秒を含むマイクロ秒程度でサイリスタ２３１を起動し、第２の時間範囲の間、サイリスタ２３１のゲートでの電圧Ｖ_Ｇがカソードでの電圧Ｖ_Ｃと同様になるように、ゲート（回路接合部２１７）からカソード（回路接合部２１４）まで電流を伝導してもよい。放出信号の期間中、カソードでの電圧Ｖ_Ｃは、最初は上昇し、ある期間の間、ゲートでの電圧Ｖ_Ｇの値に従ってから、降下する。

観察から、Ｖ_ＧがＶ_Ｃと同様である第２の時間範囲は、Ｖ_ＡがＶ_Ｇと同様である第１の時間範囲よりも長い。それが長いほど、サイリスタ２３１のカソードでの電圧増強はより良好である。

加えて、回路接合部２１６については、（点２４３に接続された）「Ｍ」ピンはまた、マイクロコントローラ２１１によって（点２４１に接続された）「Ｒ」ピンで受信された入力からの、またはマイクロコントローラ２１１によって（点２４２に接続された）「Ｃ」ピンで受信された入力からの、サイリスタ２３１のアノードへの適時の電流の流れ用の出力として、構成されている。同様に、回路接合部２１４で点２４６に接続された「Ｃ」ピンは、マイクロコントローラ２１１によって（点２４５に接続された）「Ｒ」ピンで受信された入力からの、またはマイクロコントローラ２１１によって（点２４５に接続された）「Ｍ」ピンで受信された入力からの、抵抗器２３２への適時の電流の流れ用の出力として、構成されている。この場合、電流の流れが制御されている状態で、電圧に影響を与えるように抵抗を調節することができる。よって、抵抗器２３２の目的は、抵抗を調節すること、この場合高めることを助け、プロセスで必要とされる所望の電圧を増加させるかまたは維持することである。

たとえば、マイクロコントローラ２１１は、回路点２４５に接続されたＭピンを用いて、回路接合部２１４での電圧をモニタリングするように構成されている。回路点２４６へのマイクロコントローラ２１１の「Ｃ」ピンが、回路接合部２１４での電圧が３５ボルト以下であることを検出した場合、マイクロコントローラ２１１は、図２Ａを参照して前述した態様で、回路接合部２２２をモニタリングすることに移るように構成されてもよい。

キャパシタ２３４については、サイリスタ２３１のゲートに、あるしきい値を越えた過剰電荷がある場合はいつも、たとえば、ゲートでの電圧Ｖ_Ｇが１２ボルトよりも大きい場合はいつも、キャパシタ２３４は自動的に充電される。

回路接合部２１６でのＤＣ入力源１０１の電圧が、所望の電圧基準（図２Ａの２１３）、すなわち３５ボルトよりも低いものの、ＤＣ入力源１０１の起こり得る変動（すなわち１２〜４５ボルト）の下限である１２ボルトよりも高いことが、マイクロコントローラ２１１の「Ｃ」ピンによって検出された場合、サイリスタ２３１は、回路点２４４に接続されたマイクロコントローラ２１１の「Ｒ」ピンからの信号によって、順方向伝導モードに設定され、電流は、そのアノード（回路接合部２１６に対応）からそのカソード（回路接合部２１４に対応）まで通されるであろう。

回路接合部２１６での電圧が、マイクロコントローラ２１１の「Ｃ」ピンによって、３５ボルト未満であることが検出された場合、キャパシタ２３４内に蓄えられた電圧エネルギーは、十分あるならば、回路接合部２１４での電圧を３５ボルトという所望の電圧基準（図２Ａの２１３）まで補足するように、ブーストを提供するために利用されるであろう。この場合３５ボルトいう、予め設定された所望の電圧基準（図２Ａの２１３）を得るためのより多くの詳細を、以下に提供する。

図６は、ＤＣ電圧ブースタ２０２によって実行されるＤＣブーストを提供するために行なわれるステップを説明するフローチャートを示す。この場合、３５ボルトのＤＣ出力が得られることになっている。図２Ａおよび図２Ｂの構成要素を参照する。

ステップ６０１で、マイクロコントローラ２１１は、回路接合部２１６で、回路点２４３に接続されたＭピンを用いて、変動するＤＣ入力源１０１をモニタリングする。

ステップ６０２で、マイクロコントローラ２１１の「Ｃ」ピンは、回路接合部２１６でのＤＣ入力源１０１の電圧Ｖｄｃが、１２ボルトという下限以上であるかどうかチェックする。

ステップ６０２でＶｄｃが１２ボルト以上である場合、マイクロコントローラ２１１はステップ６０３で、サイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）とサイリスタ２３１のカソード（回路接合部２１４）との間の電流の流れを、およそ１％増加させるであろう。

より特定的には、たとえば０．００１〜２マイクロ秒を含むマイクロ秒程度で、マイクロコントローラ２１１はステップ６０３で、サイリスタ２３１を起動するために、第１の調整信号を、回路点２４４に接続された「Ｒ」ピンを通してサイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）に送信するであろう。この第１の相において、「Ｈ」ピンは、「Ｒ」ピンと連動して保持信号を送信する。サイリスタ２３１が一旦、「Ｈ」ピンの保持信号と連動して送信された第１の調整信号によって起動されると、サイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）とサイリスタ２３１のアノード（回路接合部２１６）とが導通し始め、サイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）の電圧Ｖ_Ｇが、サイリスタ２３１のアノード（回路接合部２１６）での電圧Ｖ_Ａと同様になるであろう、ということが観察される。第１の調整信号および保持信号の送信は、ここに保持ステップと呼ばれる。それは、サイリスタ２３１のゲートに電荷が蓄積されるかまたは保持されるという意味で、「保持」である。

調整信号および保持信号を送信する短い期間の後、マイクロコントローラ２１１は、サイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）からサイリスタ２３１のカソード（回路接合部２１４）に電流が流れることを可能にするようにサイリスタ２３１を起動するために、第２の調整信号を、回路点２４４に接続された「Ｒ」ピンを通してサイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）に送信するであろう。この第２の相において、「ＲＥＬ」ピンは、「Ｒ」ピンと連動して放出信号を送信する。サイリスタ２３１が一旦、「ＲＥＬ」ピンの放出信号と連動して送信された第２の調整信号によって起動されると、サイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）とサイリスタ２３１のカソード（回路接合部２１４）とが導通し始め、サイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）の電圧Ｖ_Ｇが、サイリスタ２３１のカソード（回路接合部２１４）での電圧Ｖ_Ｃと同様になるであろう、ということが観察される。第２の調整信号および放出信号の送信は、ここに放出ステップと呼ばれる。それは、サイリスタ２３１のゲートに蓄積された電荷がサイリスタ２３１のカソードに放出されるという意味で、「放出」である。

サイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）とサイリスタ２３１のカソード（回路接合部２１４）とが導通し始めた後、マイクロコントローラ２１１は、「Ｈ」ピンの保持信号と連動して、第３の調整信号を、回路点２４４に接続された「Ｒ」ピンを通してサイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）に送信する。この第３の相において、ゲートの電圧Ｖ_Ｇは上昇し始めることが観察されている。その後、マイクロコントローラ２１１は、「ＲＥＬ」ピンの放出信号と連動して、第４の調整信号を、回路点２４４に接続された「Ｒ」ピンを通してサイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）に送信する。これにより、ゲート（回路接合部２１７）は、カソード（回路２１４）と再度導通するようになり、今回、カソードの電圧Ｖ_Ｃは、Ｖ_Ｇの上昇した値を有するであろう。この場合におけるＶ_Ｃ値の上昇は、回路接合部２１７と回路接合部２１４との間の電流のおよそ１％の増加に相当する。

前述の態様でのサイリスタ２３１の使用は従来なかったものであり、結果は観察を通して得られる、と考えられる。

ステップ６０２でＶｄｃが１２ボルト未満である場合、何も行なわれず、プロセスはステップ６０９で終了する。１２ボルトは、ＤＣ入力源１０１、この場合１２〜４５ボルトを供給するソーラーパネルが提供するであろう最小電圧である。Ｖｄｃが１２ボルト未満である場合、回路接合部２１４での電圧の望ましくない降下が発生するであろう。しかしながら、１２ボルトはＤＣ入力源１０１が提供する最小電圧であるため、そのような発生は通常動作ではまれであろうと予想される。

ステップ６０３の後、マイクロコントローラ２１１はステップ６０４で、および回路接合部２１６で、ＤＣ入力源１０１の電圧Ｖｄｃが、１２ボルトという下限以上であるかどうかを、それぞれの「Ｃ」ピンを用いて再度チェックする。

ステップ６０４でＶｄｃが１２ボルト以上である場合、マイクロコントローラ２１１はステップ６０５で、抵抗値Ｒが、Ｒ値の以前の計算値から一定のままかどうかチェックするであろう。マイクロコントローラ２１１は、ステップ６０５でチェックを行なうために、回路点２４６に接続された「Ｃ」ピンを使用する。Ｒは、サイリスタのカソードでの、すなわち回路接合部２１４での電圧値（Ｖ_Ｃ）および電流値から計算され、それらはマイクロコントローラ２１１によって、回路点２４５に接続されたそれぞれの「Ｍ」ピンを通して取得可能である。

ステップ６０４でＶｄｃが１２ボルト未満である場合、ステップ６１０で、マイクロコントローラ２１１は、電圧エネルギーが十分あるならばそれをキャパシタ２３４から引き出すであろう。十分な電荷がある場合、回路接合部２１７でのサイリスタ２３１のゲートから回路接合部２１４でのサイリスタ２３１のカソードに電流が流れることを可能にするように、マイクロコントローラ２１１がサイリスタ２３１を起動することによって、電圧エネルギーを引き出すことができる。同様に、「ＲＥＬ」ピンを通る放出信号と連動して使用される、それぞれの「Ｒ」ピンを通る適切な調整信号を用いて、そのような起動を行なうことができる。ステップ６１０の後、ステップ６０２が再度行なわれる。

ステップ６０５で抵抗値Ｒが一定のままである場合、マイクロコントローラ２１１は、サイリスタ２３１のカソード（回路接合部２１４）での電流が、このＤＣ−ＡＣ電力変換システム（図１の１００）の予め規定された最大負荷条件にとって十分な電力を提供するために必要とされる予め定められた電流値に達したかどうかを、点２４６に接続された「Ｃ」ピンを通してチェックするであろう。達していない場合、電流は、予め定められた電流値に達するように、保持ステップ、続いて放出ステップを１回以上繰り返すことにより、増加されるであろう。その他の場合、ＤＣ−ＡＣ変換サブシステム（図１の３００）によって実行されるべき次のプロセスが始まるであろう。

ステップ６０５で抵抗値Ｒが一定ではない場合、ステップ６０８で、マイクロコントローラ２１１は、回路接合部２１４で、点２４５に接続された「Ｒ」ピンおよび「Ｍ」ピンによって受信された電流を、点２４６に接続された「Ｃ」ピンを通して出力するために向けるであろう。電流を向けた後に続くことは、サイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）により多くの電荷を蓄積するために、保持ステップを繰り返すことである。今回、調整信号および保持信号の持続時間は、サイリスタ２３１をブレークダウンし得るサイリスタ２３１のブレークダウン電圧にゲートでの電圧Ｖ_Ｇが達する直前の最大保持点に達するまで、サイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）に電荷を蓄積するように、数マイクロ秒長い。最大保持点に達した後、サイリスタ２３１のゲート（回路接合部２１７）からサイリスタ２３１のカソード（回路接合部２１４）に、蓄積された電荷を放出するために、放出ステップが実行される。放出ステップの後、Ｒが読まれた以前のＲ値と一定かどうかチェックするために、ステップ６０５が再度行なわれる。

図９は、ＤＣ電圧ブースタ２０２で行なわれるＤＣ電圧ブーストの一例を示す。特に、第１の相において発生する保持ステップと、第２の相において発生する放出ステップとが説明される。結果は観察から得られる。なお、たとえば０．００１〜２マイクロ秒を含むマイクロ秒程度の特定のタイミングが提供されるが、それらは単なる推定値として見なされるべきであり、それらは商業的に入手可能な１つの標準シリコン制御整流器（Silicon-Controlled Rectifier：ＳＣＲ）サイリスタに関する。タイミングは、使用中のサイリスタの構成および設計に依存して変化してもよい。サイリスタのカソードでの電圧が要望通り増強される程度まで、タイミングをより長く、またはより短くすることが可能である。

図２Ｂを参照して、図９では、サイリスタ２３１のアノード（回路接合部２１６）の電圧Ｖ_Ａでの読取り値は、１２ボルトであると仮定される。目標は、Ｖ_Ａでの１２ボルトで、比較的安定した３５ボルト（ＤＣ）を達成するために、サイリスタ２３１のカソード（回路接合部２１７）での電圧Ｖ_Ｃをブーストすることである。便宜上、以下の文章の一部では、前述の保持ステップおよび放出ステップの言及に従って、対応する保持信号または放出信号が調整信号に伴うであろう、ということが理解される。

最初に、マイクロコントローラ２１１は、約０．１６７マイクロ秒の第１の期間９０２の間、調整信号を送信する。期間９０２内で、調整信号はパルス波９０３で始まり、それはまず、約０．０２７８マイクロ秒間、２ボルトであり、続いて、別の約０．０２７８マイクロ秒間、５ボルトである。その後、調整信号は、第２の期間において約０．０５５６マイクロ秒間、１２ボルトまで直線的に傾斜し、別の約０．０５５６マイクロ秒間、１２ボルト［すなわち、サイリスタ２３１のアノード（回路接合部２１６）の電圧Ｖ_Ａ］で横這い状態になる。期間９０２のパルス波９０３は、アノード（回路接合部２１６）からゲート（回路接合部２１７）まで導通するようにサイリスタ２３１を起動することを担っている。パルス波９０３は１つ以上のパルスを含んでいてもよい、ということが理解される。パルス波９０３はまた、スパイクと見なされてもよく、また、必ずしも図９に示すように方形である必要はない。起動中、ゲート（回路接合部２１７）での電圧Ｖ_Ｇは、約０．０８３３マイクロ秒で、図９の点９１３での約１２ボルトまで、アノード（回路接合部２１６）での電圧値まで直線的に傾斜する。一旦起動されると、Ｖ_Ｇは約１．０８マイクロ秒後まで１２ボルトを保ち、そこには１％電流増加点９１４があり、そこでＶ_Ｇも、それに応じて１％増加する。期間９０２の間、電荷がゲート（回路接合部２１７）に蓄積され、それにより保持ステップを行なう。

期間９０２の後、調整信号は、約０．５８３３マイクロ秒の期間９０４を経る。それは放出ステップを行ない、そこでサイリスタ２３１は、ゲート（回路接合部２１７）からカソード（回路接合部２１４）まで導通するように起動される。期間９０４における放出ステップの波形は、まず、第３の期間において約０．０８３３マイクロ秒間、１２ボルトから２ボルトまで略直線的に降下するものの、途中に、約０．０１６７マイクロ秒続く急激な降下９０５（すなわち、第４の期間）が存在する。その後、波形は、約０．５マイクロ秒後まで２ボルトのままである。期間９０４の効果は、サイリスタ２３１が、期間９０２中にゲート（回路接合部２１７）に蓄積された電荷をすべてカソード（回路接合部２１４）に放出する、ということである。これにより、カソード（回路接合部２１４）での電圧Ｖ_Ｃは、図９の点９０４で、約１２ボルトまで直線的に傾斜するようになる。カソード（回路接合部２１４）での電圧Ｖ_Ｃは約１２ボルトで横這い状態になり、放出された電荷がなくなり始めると、Ｖ_Ｃは期間９０４の終わりに向かって１２ボルトから２ボルトまで降下するようになる。

期間９０４の後、調整信号は、約０．２５マイクロ秒の別の期間９０６を経る。それは保持ステップを行なう。期間９０６は、急激な低下９０５とほぼ同じ時間続く約５ボルトの急激なスパイク９０７で始まる。スパイク９０７の後、波形は、約２ボルトから１２ボルトまで直線的に上昇し、約０．０５５６マイクロ秒間、１２ボルトのままであり、それから、１２ボルトを越える電圧のわずかな上昇の存在が観察される点に達する。わずかな上昇は、約０．１１１マイクロ秒間続く。このわずかな上昇は、後述する期間９０８における、Ｖ_Ｃでの電圧および電流の約１％の増加を担っている。期間９０６の効果は、それが、ゲート（回路接合部２１７）に電荷を蓄積して保持するようにサイリスタ２３１を起動する、ということである。期間９０６の持続時間中、電荷がカソード（回路接合部２１４）に放出されないため、Ｖ_Ｃは２ボルトのままである。

期間９０６の後、調整信号は、約０．４１６５マイクロ秒の別の期間９０８を経る。それは放出ステップを行ない、そこでサイリスタ２３１は、ゲート（回路接合部２１７）からカソード（回路接合部２１４）まで導通するように起動される。期間９０８における放出ステップの波形は、まず、約０．０８３３マイクロ秒間、１２ボルトから２ボルトまで略直線的に降下するものの、途中に、約０．０１６７マイクロ秒続く急激な降下９０５が存在する。その後、波形は、約０．２７８マイクロ秒間、２ボルトのままであり、それから、同じく急激なスパイク９０７と、約０．０８３３マイクロ秒で２ボルトから３５ボルトまで上昇する直線状の傾斜とが続く。３５ボルトまでの急な増加は、顕著な観察事項である。期間９０８の効果は、サイリスタ２３１が、期間９０６中にゲート（回路接合部２１７）に蓄積された電荷をすべてカソード（回路接合部２１４）に放出する、ということである。これにより、カソード（回路接合部２１４）での電圧Ｖ_Ｃは、図９の点９１２で、約１２ボルトまで直線的に傾斜するようになる。期間９０６中の１２ボルトを越えるわずかな上昇のために、電流および電圧の１％の増加がある。カソード（回路接合部２１４）での電圧Ｖ_Ｃは約１２ボルトで横這い状態になり、放出された電荷がなくなり始めると、Ｖ_Ｃは期間９０８の終わりに向かって１２ボルトから２ボルトまで降下するようになる。

期間９０８の後、調整信号は、約０．１５マイクロ秒の別の期間９１０を経る。それは保持ステップを行なう。基本的に、調整信号は、期間９１０の間、３５ボルトに保持される。期間９１０の間、Ｖ_Ｃは２ボルトのままである。

期間９１０における保持ステップの後、放出ステップが再度行なわれる。この場合、調整信号は、約０．０８３３マイクロ秒間、３５ボルトから２ボルトまで略直線的に降下するものの、途中に、約０．０１６７マイクロ秒続く急激な降下９０５が存在する。この場合の放出ステップの効果は、図９の点９１５でＶ_Ｃが２ボルトから３５ボルトまで上昇し始める点で、かなり重要である。その後、Ｖ_Ｃは約３５ボルトで横這い状態になり、放出された電荷がなくなり始めると、Ｖ_Ｃは３５ボルトから２ボルトまで降下するようになる。

図９の１．２５マイクロ秒の印と１．７５マイクロ秒の印との間の期間９１１がその後、Ｖ_Ｃが約３５ボルトで横這い状態になり続けるように繰り返され、それにより、約３５ボルトの比較的安定したＤＣ電圧出力を維持する。マイクロ秒程度以内で、放出時間、すなわち、Ｖ_Ｃが３５ボルトで保たれる時間は、保持時間、すなわち、Ｖ_Ｃが２ボルトである時間よりも約６倍長く、このため、電圧ブーストにおいて高い効率が得られる、ということが考えられる。

期間９１０の発生後、Ｖ_Ｃの著しいブーストが達成される前に、期間９０６が繰り返されることが要求される場合がある、ということが理解される。

Ｖ_Ｇについては、図９の点９１４の時間相の１％の増加後、１％の増加は１．２５マイクロ秒の印まで続くであろう。その後、電圧は、ほぼ期間９１０が始まる時に、３５ボルトまでほぼ直線的に増加する。その後、Ｖ_Ｇは約３５ボルトのままである。

図３Ａは、図１のＤＣ−ＡＣ変換サブシステム３０１の回路図である。ＤＣ−ＡＣコンバータ３０１は、８つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated gate Bipolar Transistor：ＩＧＢＴ）３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７および３２８を含む。ここに説明されるＩＧＢＴはすべて、同じ設計のものである。ＩＧＢＴ３２１およびＩＧＢＴ３２３のカソードは、ＤＣ−ＤＣ変換サブシステム２００から得られたブーストされたＤＣ電圧の正端子２２３に接続されている。端子ブロック２０４での正端子２２３はまた、キャパシタ３３１の一方端に、および、パルス幅変調作動／損失補償回路３１１に結合されている。キャパシタ３３１の他方端は接地接続されている。なお、ＩＧＢＴに関する「作動する」および「トリガする」という用語は、交換可能に使用される。

ここに説明されるようなＩＧＢＴは、他の例ではフィルタリング回路と置き換えられてもよい、ということが理解される。

ＩＧＢＴ３２１およびＩＧＢＴ３２３のエミッタ端は、トランス３４０の一次巻線３４１の２つの異なる端に接続されている。ＩＧＢＴ３２１およびＩＧＢＴ３２３のエミッタ端はまた、ＩＧＢＴ３２２およびＩＧＢＴ３２４のカソードにそれぞれ結合されている。そしてＩＧＢＴ３２２およびＩＧＢＴ３２４のエミッタ端は、接地接続されている。

同様に、ＩＧＢＴ３２５およびＩＧＢＴ３２７のエミッタ端は、トランス３４０の二次巻線３４２の２つの異なる端に接続されている。ＩＧＢＴ３２５およびＩＧＢＴ３２７のエミッタ端はまた、ＩＧＢＴ３２６およびＩＧＢＴ３２８のカソードにそれぞれ結合されている。そしてＩＧＢＴ３２６およびＩＧＢＴ３２８のエミッタ端は、接地接続されている。

ＩＧＢＴ３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７および３２８の各ゲートは、パルス幅変調作動／損失補償回路３１１に結合されている。パルス幅変調作動／損失補償回路３１１は、それぞれのＩＧＢＴのトリガ電圧、パルスタイミング、およびパルス波変調（ＰＷＭ）を行なうためのシーケンスを提供する。トランス３４０の二次巻線３４２での電圧を測定することにより、ならびに、二次巻線３４２でのトランス３４０の出力信号の変調値を判断し、および／または変調値を予め規定された望ましい基準変調値と比較するアルゴリズムを実行することにより、マイクロコントローラ３１１は、二次巻線３４２でのトランス３４０の出力で、所望の周波数を有するＡＣ電圧波形（すなわち、２３０〜２４０のＡＣ電圧供給）を生成するために、トリガシーケンスを調節するであろう。マイクロコントローラ３１１はまた、測定された電圧を予め規定された基準電圧値と比較し、その比較に依存して、ＩＧＢＴのトリガを調節する。変調値とは、電圧信号のピーク間電圧値を指す。この場合、ＩＧＢＴ３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７および３２８のトリガまたは作動シーケンスは、連続的に順にループされ、すなわち、３２１→３２２→３２３→３２４→３２５→３２６→３２７→３２８→３２１などのようにループされる。

８つのＩＧＢＴ３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７および３２８の各々の各作動の後に、損失がある。パルス幅変調作動／損失補償回路３１１は、ＤＣ−ＡＣ変換プロセスが効率的であることを確実にするために、各作動をモニタリングして必要な補償を提供することによって、それらの損失を減少させるのを助ける。

図３Ｂは、図３Ａのパルス幅変調（ＰＷＭ）作動／損失補償回路３１１の回路図である。

ＰＷＭ作動／損失補償回路３１１は、２つの集積回路ＩＣ１ ３７０およびＩＣ２ ３８０を含む。ＩＣ１ ３７０およびＩＣ２ ３８０の各々は、８つのピンを有する。ＩＣ１ ３７０およびＩＣ２ ３８０はそれぞれ、ピン３７１および３８１を介してマイクロコントローラ２１１に接続されている。ＩＣ１ ３７０およびＩＣ２ ３８０は、エネルギー補償を実行し、また、８つのＩＧＢＴ３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７および３２８の作動を制御するように、マイクロコントローラ２１１からそれぞれピン３７１および３８１を介してコマンドを受信する。明らかに、ＩＧＢＴ３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７および３２８の作動は、作動によるエネルギー損失の補償と連動して生じる。

電力は、ＤＣ電圧ブースタ２０２からのブーストされたＤＣ出力を有する正端子２２３から、ＩＣ１ ３７０およびＩＣ２ ３８０の双方に、それぞれピン３７２および３８２を介して供給される。ＩＣ１ ３７０およびＩＣ２ ３８０が、動作するのに必要な所望の電力供給を受信することを確実にするために、いくつかの回路（図３Ｂに図示せず）が正端子２２３およびマイクロコントローラ２１１に接続されてもよい。

互いに接続された、ＩＧＢＴ３２１および３２２のエミッタ端は、ＩＣ１ ３７０のピン３７７によってモニタリングされる。ＩＣ１ ３７０は、ＩＧＢＴ３２１および３２２のエミッタ端で計算された抵抗値、ならびに電流値をモニタリングする。同様に、互いに接続された、ＩＧＢＴ３２３および３２４のエミッタ端は、ＩＣ１ ３７０のピン３７８によってモニタリングされる。ＩＣ１ ３７０は、ＩＧＢＴ３２１、３２２、３２３および３２４のエミッタ端で計算された抵抗値、ならびにそれらのエミッタ端での電流値をモニタリングする。モニタリングされた電流値および抵抗値は、必要に応じ、予め規定された所望の基準抵抗値および電流値との比較のために、マイクロコントローラ２１１またはＩＣ１ ３７０のメモリに保存される。所望の基準抵抗値および電流値と、ピン３７７または３７８によってモニタリングされた実際の抵抗値および電流値とに差がある場合はいつも、マイクロコントローラ２１１は、補償を行なうようにＩＣ１ ３７０に命令するコマンドを送信するであろう。または、それに代えて、ＩＣ１ ３７０は、必要な補償を自動的に実行するように構成されている。メモリは、読出し専用メモリ（Read Only Memory：ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、磁気ディスクなどであってもよい。

ＩＣ１ ３７０のピン３７３は、抵抗器Ｒ１ ３６１と第２の抵抗器Ｒ２ ３６９と可変抵抗器ＶＲ１ ３６２とを含む回路ループ３５２に接続されている。Ｒ２ ３６９はＶＲ１ ３６２と直列接続されており、Ｒ１ ３６１はＲ２ ３６９およびＶＲ１ ３６２と並列接続されている。可変抵抗器ＶＲ１ ３６２は、ピン３７７または３７８でモニタリングされた計算された抵抗値と、比較のためにマイクロコントローラ２１１またはＩＣ１ ３７０によって利用される予め規定された所望の基準抵抗値とのあらゆる差を補償するために、マイクロコントローラ２１１によって調節可能である。

ＩＣ１ ３７０のピン３７４は、キャパシタＣ１ ３６３の一方端に接続されており、キャパシタＣ１ ３６３は動作中、ＩＣ１ ３７０によって制御される。Ｃ１ ３６３の同じ端は、正端子２２３にも接続されている。Ｃ１ ３６３の他方端は、接地接続されている。Ｃ１ ３６３は、ピン３７３によって検出された電流値が、比較のためにマイクロコントローラ２１１またはＩＣ１ ３７０によって利用される予め規定された所望の基準電流値よりも低い場合に、電流を補償するように電荷を提供するために使用される。Ｃ１ ３６３は、可能ならいつでも、正端子２２３でのブーストされたＤＣ電圧によって充電される。

ＩＣ１ ３７０のピン３７５は、抵抗器Ｒ３ ３５６に接続されている。ＮＰＮトランジスタＴＲ１ ３６４のベース端は、抵抗器Ｒ３ ３５６と直列接続されている。トランジスタＴＲ１ ３６４のエミッタ端は接地接続されており、トランジスタＴＲ１ ３６４のコレクタ端は、ＩＧＢＴ３２１、３２２、３２５および３２６のゲートに接続されている。そして抵抗器Ｒ４ ３５５が、一方端でＩＧＢＴ３２１、３２２、３２５および３２６のゲートに、別の端で正端子２２３に接続されている。

抵抗器Ｒ３ ３５６は、マイクロコントローラ２１１によって利用される予め規定された所望の基準抵抗値と比較される、ピン３７７によってモニタリングされた抵抗値をさらに精緻化するために使用される。Ｒ３ ３５６によって提供されるさらなる精緻化は、ＩＧＢＴ３２１および３２２の作動によるエネルギー損失を補償するために回路ループ３５２およびキャパシタ３６３が利用される場合に、それらによって引き起こされるエネルギー損失を補償する

ＩＣ１ ３７０のピン３７６は、抵抗器Ｒ５ ３６６に接続されている。ＮＰＮトランジスタＴＲ２ ３６５のベース端は、抵抗器Ｒ５ ３６６と直列接続されている。トランジスタＴＲ２ ３６５のエミッタ端は接地接続されており、トランジスタＴＲ２ ３６５のコレクタ端は、ＩＧＢＴ３２３、３２４、３２７および３２８のゲートに接続されている。そして抵抗器Ｒ６ ３５４が、一方端でＩＧＢＴ３２３、３２４、３２７および３２８のゲートに、別の端で正端子２２３に接続されている。

抵抗器Ｒ５ ３６６は、マイクロコントローラ２１１によって利用される予め規定された所望の基準抵抗値と比較される、ピン３７８によってモニタリングされた抵抗値をさらに精緻化するために使用される。Ｒ５ ３６６によって提供されるさらなる精緻化は、ＩＧＢＴ３２３および３２４の作動によるエネルギー損失を補償するために回路ループ３５２およびキャパシタ３６３が利用される場合に、それらによって引き起こされるエネルギー損失を補償する。

トランジスタＴＲ１ ３６４およびＴＲ２ ３６５は双方とも、回路におけるそれらのそれぞれの点での過電流保護のために、特に、正端子２２３でのブーストされたＤＣ電圧によって引き起こされた過電流に対して保護するために、使用される。

ＩＣ２ ３８０のピン３８８は、二次巻線３４２の出力に接続されている。ピン３８８は、二次巻線３４２の出力で計算された電圧値をモニタリングするために使用される。モニタリングされた電圧値は、必要に応じ、予め規定された所望の基準電圧値との比較のために、マイクロコントローラ２１１またはＩＣ２ ３８０のメモリに保存される。所望の基準電圧値と、二次巻線３４２の出力でモニタリングされた実際の電圧値とに差がある場合はいつも、マイクロコントローラ２１１は、補償を行なうようにＩＣ２ ３８０に命令するコマンドを送信するであろう。または、それに代えて、ＩＣ２ ３８０は、必要な補償を自動的に実行するように構成されている。メモリは、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、磁気ディスクなどであってもよい。

ＩＣ２ ３８０のピン３８３は、キャパシタＣ３ ３５８の一方端に接続されており、キャパシタＣ３ ３５８は動作中、ＩＣ２ ３８０によって制御される。Ｃ３ ３５８の同じ端は、正端子２２３にも接続されている。Ｃ３ ３５８の他方端は、接地接続されている。Ｃ３ ３５８は、ピン３８８によって検出された電圧値が、比較のためにマイクロコントローラ２１１またはＩＣ２ ３８０によって利用される予め規定された所望の基準電圧値よりも低い場合に、電流を補償するように電荷を提供するために使用される。Ｃ３
３５８は、可能ならいつでも、正端子２２３でのブーストされたＤＣ電圧によって充電される。

同様に、ＩＣ２ ３８０のピン３８４は、キャパシタＣ２ ３５３の一方端に接続されており、キャパシタＣ２ ３５３は動作中、ＩＣ２ ３８０によって制御される。Ｃ２ ３５３の同じ端は、正端子２２３にも接続されている。Ｃ２ ３５３の他方端は、接地接続されている。Ｃ２ ３５３は、ピン３８８によって検出された電圧値が、比較のためにマイクロコントローラ２１１またはＩＣ２ ３８０によって利用される予め規定された所望の基準電圧値よりも低い場合に、電流を補償するように電荷を提供するために使用される。Ｃ２ ３５３は、可能ならいつでも、正端子２２３でのブーストされたＤＣ電圧によって充電される。

ＩＣ２ ３８０は、抵抗器Ｒ４ ３５５の一方端に接続された別のピン３８５を含む。Ｒ４ ３５５の他方端は、ＩＧＢＴ３２１、３２２、３２５および３２６のゲートに接続されている。Ｒ４ ３５５は、ピン３８８によって検出された電圧値と、比較のためにマイクロコントローラ２１１またはＩＣ２ ３８０によって利用される予め規定された所望の基準電圧値との差に基づいて、ＩＧＢＴ３２５および３２４の作動による損失を補償する。

同様に、ＩＣ２ ３８０は、抵抗器Ｒ６ ３５４の一方端に接続されたさらに別のピン３８６を含む。Ｒ６ ３５４の他方端は、ＩＧＢＴ３２３、３２４、３２７および３２８のゲートに接続されている。Ｒ６ ３５４は、ピン３８８によって検出された電圧値と、比較のためにマイクロコントローラ２１１またはＩＣ２ ３８０によって利用される予め規定された所望の基準電圧値との差に基づいて、ＩＧＢＴ３２７および３２８の作動による損失を補償する。

この例では、Ｃ２ ３５３、Ｃ３ ３５８、Ｒ４ ３５５、およびＲ６ ３５４は、互いに並列接続されている。さらに、ＩＣ２ ３８０によって必要とされるあらゆる接地の必要性を提供するために、ＩＣ２ ３８０のピン３８７が接地接続されている。

マイクロコントローラ２１１、ＩＣ１ ３７０および／またはＩＣ２ ３８０によって適用される方法ステップの詳細を、図７を参照して以下に説明する。図３Ａおよび図３Ｂの構成要素を参照する。

この例では、第４のＩＧＢＴ、すなわち３２４がトリガされた後、端子ブロック２０４の正端子２２３から受信された３５ボルトのＤＣ電圧信号は、ＡＣ信号に変化する。８つのＩＧＢＴ ３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７および３２８をトリガするかまたは作動するための動作プロセスは、条件が満たされるまでループする。条件とは、トランス３４０の二次巻線３４２で得られた出力信号を示すＶｏｕｔ値が、Ｖｏｕｔとの比較のためにマイクロコントローラ２１１によって利用される予め規定された望ましい基準電圧値（初期ルックアップ電圧値としても公知）と等しくなることである。Ｖｏｕｔとは、ＩＧＢＴのトリガに従って変化するであろう値である。Ｖｒｅｆは、図１のＤＣ−ＡＣ電力増強器システム１００の所望のＡＣ出力要件に基づいて選択され、たとえば、Ｖｒｅｆは１１０〜１２０ボルトまたは２３０〜２４０ボルト（二乗平均平方根）（すなわち、Ｖｒｍｓ）であってもよい。

ステップ７０１で、マイクロコントローラ２１１は、メモリから初期ルックアップ電圧値Ｖｒｅｆを読出すかまたは検索する。メモリは、マイクロコントローラ２１１、ＩＣ１ ３７０またはＩＣ２ ３８０内に存在していてもよく、もしくは、マイクロコントローラ２１１、ＩＣ１ ３７０またはＩＣ２ ３８０に外部接続されていてもよい。メモリは、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、磁気ディスクなどであってもよい。

ステップ７０１の後、ステップ７０２で、マイクロコントローラ２１１は、二次巻線３４２でのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号をチェックする。ＰＷＭ制御信号をチェックするステップは、ＰＷＭ制御信号のある特定の時間相で抽出された電圧読取り値であるＶｏｕｔ値を判断するためのものである。ＰＷＭ制御信号は、ＩＣ２ ３８０のピン３８８を介して検出される。Ｖｏｕｔとは、ＩＧＢＴのトリガに従って変わり得る値である。

ステップ７０２の後、ステップ７０３で、Ｖｏｕｔ値がＰＷＭ制御信号から得られ、ＩＣ２ ３８０を介してマイクロコントローラ２１１に入力される。

ステップ７０３でＶｏｕｔの値を受信すると、ステップ７０４で、マイクロコントローラ２１１は、Ｖｏｕｔの値を、予め規定された望ましい基準電圧値Ｖｒｅｆと比較する。

ステップ７０５は、ステップ７０４でマイクロコントローラ２１１によって実行された比較を行なう。マイクロコントローラ２１１はステップ７０５で、ＶｏｕｔがＶｒｅｆと等しいかどうかチェックする。

ステップ７０５でＶｏｕｔがＶｒｅｆと等しい場合、ステップ７０６で、マイクロコントローラ２１１は、Ｍ値、すなわち、Ｖｏｕｔの値に対する変調値を判断する。Ｍ値とは、ＰＷＭ制御信号のピーク間値を指す。たとえば、ＩＧＢＴの作動前にＶｏｕｔが最初３５ボルト（ＤＣ）である場合、Ｖｏｕｔ値の変調値も３５ボルトであり、それは３５ボルト（ＤＣ）のピーク間電圧である。ＩＧＢＴを作動してＡＣ電圧信号を取得した後、Ｍ値は、取得したＡＣ電圧信号のピーク間電圧に従って変化する。この例では、最終的には、取得すべき望ましい出力ＡＣ電圧信号は、２３０〜２４０または１１０〜１２０の二乗平均平方根電圧Ｖｒｍｓを有する正弦波信号である。Ｖｒｍｓは２の平方根で除算したＶｐｅａｋと等しく、ここでＶｐｅａｋは、ＡＣ電圧信号のピーク間電圧の半分である、ということが理解される。

ステップ７０５でＶｏｕｔがＶｒｅｆと等しくない場合、マイクロコントローラ２１１はステップ７１０で、８つのＩＧＢＴ３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７および３２８をすべて、そのシーケンスでトリガし、続いて、再度ステップ７０２に進むであろう。８つのＩＧＢＴのトリガによってＶｏｕｔがＶｒｅｆと等しくなるまで、ステップ７０２、７０３、７０４および７０５はループするであろう。ＶｏｕｔがＶｒｅｆと等しくなることを確実にするために好ましいのであれば、マイクロコントローラ２１１は、８つのＩＧＢＴのうちのの１つ以上を任意のシーケンスでトリガしてもよい、ということが理解される。

ステップ７０６の後、ステップ７０７で、マイクロコントローラ２１１は、メモリからルックアップ変調値を読出すかまたは検索する。ルックアップ変調値とは、ステップ７０６で判断されたＭ値との比較のためにマイクロコントローラ２１１によって利用される、予め規定された望ましい基準変調値である。ルックアップ変調値は、図１のＤＣ−ＡＣ電力増強器システム１００の所望のＡＣ出力要件に基づいて選択される。メモリは、マイクロコントローラ２１１、ＩＣ１ ３７０またはＩＣ２ ３８０内に存在していてもよく、もしくは、マイクロコントローラ２１１、ＩＣ１ ３７０またはＩＣ２ ３８０に外部接続されていてもよい。メモリは、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、磁気ディスクなどであってもよい。

ステップ７０７でルックアップ変調値を読出すかまたは検索した後、ステップ７０８で、マイクロコントローラ２１１は、ステップ７０６で判断されたＭ値が、ルックアップ変調値と等しいかどうかチェックする。

ステップ７０８で、ステップ７０６で判断されたＭ値が、ステップ７０７で読出されたルックアップ変調値と等しい場合、これは、ＤＣ−ＡＣコンバータ３０１の二次巻線３４２での出力ＡＣ波形のＭ値（すなわち、ピーク間電圧値）が、所望の変調値要件を満たした、ということを意味するであろう。そのため、何もさらに行なう必要はなく、プロセスはステップ７０９で終了する。次のプロセス、すなわち、図１のＡＣ電力ブースタ４０１によって実行されるＡＣ電力ブーストが、その後始まってもよい。

しかしながら、ステップ７０８で、ステップ７０６で判断されたＭ値が、ステップ７０７で読出されたルックアップ変調値と等しくない場合、マイクロコントローラ２１１はステップ７１０で、８つのＩＧＢＴ３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７および３２８をすべて、そのシーケンスでトリガし、続いて、再度ステップ７０２に進むであろう。ＩＧＢＴのトリガによって、ステップ７０６で判断されたＭ値がステップ７０７で読出されたルックアップ変調値と等しくなるまで、ステップ７０２〜７０８はループするであろう。

ステップ７０６〜７０８は、トランス３４０の第２の巻線３４２で所望のＡＣ出力要件を得ることができることを確実にするために含まれる追加のステップである。所望のＡＣ出力要件は、ステップ７０２〜７０５を通してすでに得られていてもよい。

ＤＣ−ＡＣ変換の段階のために、回路の電力容量、すなわち、回路がどれだけの電力を提供するかに依存して、より少ない数のＩＧＢＴが使用されてもよい、ということが理解される。使用可能なＩＧＢＴの数は２〜８であってもよい、ということが理解される。

図１１および図１２はともに、８つのＩＧＢＴ３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７および３２８の各々がそのシーケンスで作動した後に得られる、起こり得るＰＷＭ制御信号（電圧対時間のフォーマット）を示す。図１１および図１２の作動結果の場合、ＩＧＢＴ３２８のＰＷＭ制御信号が、所望のＡＣ出力である。図１１では、最初の４つのＩＧＢＴ３２１、３２２、３２３および３２４によって得られたＰＷＭ制御信号は、依然としてＤＣ信号である。図１２では、最初の４つのＩＧＢＴ３２１、３２２、３２３および３２４の作動後に、最後の４つのＩＧＢＴ３２５、３２６、３２７および３２８によって得られたＰＷＭ制御信号は、ＡＣ信号である。

図４は、図１のＡＣ電力ブースタ４０１の回路図を示す。ＡＣ電力ブースタ４０１は、２つのサイリスタ４３１および４３２と、２つの抵抗器４２２および４２３と、ダイオード４２４と、接続負荷４２０とを含む。抵抗器４２２および４２３は、１つ以上の可変または非可変抵抗器から構成されてもよいことが理解される。サイリスタ４３１は、シリコン制御整流器サイリスタ、または任意の他の同様のサイリスタであってもよい。前述の図面を参照して説明されたマイクロコントローラ２１１への接続を有する、さまざまな回路接合部４１１、４３４、４３６および４３８がある。サイリスタ４３１のゲートは、回路接合部４３８に接続されている。サイリスタ４３１のアノードは、回路接合部４１１に接続されている。サイリスタ４３１のカソードは、回路接合部４３４に接続されている。図３Ａのトランス３４０の二次巻線３４２の一方端Ｂ０ ４１０が、回路接合部４１１に接続され、トランス３４０の二次巻線３４２の他方端Ｂ１ ４１２が、回路接合部４３６に接続されている。回路接合部４３４は、回路接合部４３６に接続されている。抵抗器４２３は、ダイオード４２４と直列接続されている。ダイオード４２４のダイオードアノードは抵抗器４２３に接続され、ダイオード４２４のダイオードカソードは回路接合部４３８に接続されている。回路接合部４１１と４３６との間には、抵抗器４２２が接続されている。サイリスタ４３２のアノードは回路接合部４３４に接続され、サイリスタ４３２のゲートおよびカソードは各々、ＡＣ電力ブースタ４０１によって増強されたＡＣ信号を用いて負荷４２０を駆動するように、負荷４２０に接続されている。サイリスタ４３１のカソードでの電圧が増強される。増強された電圧をサイリスタ４３２のアノードに印加するために、電流が、サイリスタ４３１のカソードからサイリスタ４３２のアノードに導かれる。

回路接合部４１１では、マイクロコントローラ２１１の３つのピン、すなわち、調整用の「Ｒ」、比較器用の「Ｃ」、およびモニタリング用の「Μ」が、対応する回路点４１３、４１４および４１５にそれぞれ接続されている。回路点４１３はまた、Ｂ０ ４１０に接続されている。回路点４１４は抵抗器４２２に接続され、回路点４１５はサイリスタ４３１のアノードに接続されている。

回路接合部４１１では、回路点４１３に接続された「Ｒ」ピンは、回路点４１３、４１４および４１５間の電流の流れを調整するのを助ける。すなわち、それは、必要であれば、マイクロコントローラ２１１を通る回路点４１３と４１４との間の電流の流れ、およびマイクロコントローラ２１１を通る回路点４１３と４１５との間の電流の流れを伝導するのを助ける。回路点４１４に接続された「Ｃ」ピンは、回路点４１５での抵抗値と、点４１６に接続された「Μ」ピンによってモニタリングされた電圧値との比較を可能にする。点４１５での電圧値が点４１６での電圧値よりも小さい場合、回路点４１３と４１４との間の電流の流れが生じるであろう。その他の場合、回路点４１３と４１５との間の電流の流れが生じるであろう。回路点４１５に接続された「Ｍ」ピンは、点４１５の電圧値をモニタリングし、それを、「Ｃ」ピンによる比較のためにマイクロコントローラ２１１のキャッシュメモリに格納する。

回路接合部４３６では、マイクロコントローラ２１１の３つのピン、すなわち、調整用の「Ｒ」、比較器用の「Ｃ」、およびモニタリング用の「Μ」が、対応する回路点４０３、４０２および４０４にそれぞれ接続されている。回路点４０３はまた、Ｂ１ ４１２に接続されている。回路点４０２は抵抗器４２２に接続され、回路点４０４は抵抗器４２３に接続されている。

回路接合部４３６では、点４０２に接続された「Ｃ」ピンは、点４０２での電流および電圧に基づいて計算された第１の抵抗値と、第１の予め規定された抵抗値との比較を可能にする。点４０３に接続された「Ｒ」ピンは、第１の抵抗値が第１の予め規定された抵抗値よりも小さい場合、電流を点４０２からマイクロコントローラ２１１を通して点４０４に流すことが可能にされている。その他の場合、点４０３に接続された「Ｒ」ピンは、電流を点４０３と点４０２との間でマイクロコントローラ２１１を通して流すことが可能にされている。第１の抵抗値が第１の予め規定された抵抗値よりも小さい場合、「Ｍ」ピン４０４は、点４０２で計算された第１の抵抗値に関連付けられた電流を出力する。第１の予め規定された抵抗値は、サイリスタ４３１のカソードでの電圧増強に寄与するように、それに応じて選択される、ということが理解される。

回路接合部４３４では、マイクロコントローラ２１１の３つのピン、すなわち、調整用の「Ｒ」、比較器用の「Ｃ」、およびモニタリング用の「Μ」が、以下のように接続されている。「Ｒ」ピンおよび「Ｍ」ピンは、回路点４１６に接続されている。「Ｃ」ピンは、回路点４１７に接続されている。回路点４１６はまた、サイリスタ４３１のカソードに接続されている。回路点４１７は、回路点４１８に接続されている。回路点４１８はまた、回路点４０３およびＢ１ ４１２に接続されている。

回路点４３４では、点４１７に接続された「Ｃ」ピンは、（点４１６に接続された「Ｍ」ピンによって）点４１６でモニタリングされた電流および電圧に基づいて計算された第２の抵抗値と、第２の予め規定された抵抗値との比較に基づいて反応する。電流は常に、サイリスタ４３１のカソードとサイリスタ４３２のアノードとの間を流れる。しかしながら、計算された第２の抵抗値が第２の予め規定された抵抗値よりも小さい場合、点４１６に接続された「Ｒ」ピンは、電流を点４１６と点４１７との間でマイクロコントローラ２１１を通して流すことが可能にされている。点４１６に接続された「Ｍ」ピンは、点４１６での電流および電圧をモニタリングし、それらの値を、第２の抵抗値の計算のためにメモリに保存する。第２の予め規定された抵抗値は、サイリスタ４３１のカソードでの電圧増強に寄与するように、それに応じて選択される、ということが理解される。

回路点４１８および４０３は、マイクロコントローラ２１１の２つのピン、すなわち、「Ｍ」（モニタリング）ピンおよび「Ｒ」（調整）ピンにそれぞれ接続されている。

点４１８に接続された「Ｍ」ピンは、点４１８での第３の抵抗値の計算のために、点４１８での電流および電圧をモニタリングする。点４０３および４１８に接続された「Ｒ」ピンは、第３の抵抗値が第３の予め規定された抵抗値よりも大きい場合、点４０３と４１８との間の電流の流れを可能にする。第３の予め規定された抵抗値は、サイリスタ４３１のカソードでの電圧増強に寄与するように、それに応じて選択される、ということが理解される。

第１、第２および第３の予め規定された抵抗値の各々は、ＡＣ電力ブースタ４０１の電力容量に依存して変化してもよく、１〜１００オームに及んでいてもよい。たとえば、ＡＣ電力ブースタ４０１が１２００ワットの電力供給容量を提供するには、第１、第２および第３の予め規定された抵抗値の各々は、約１０オームであってもよい。

回路接合部４３８では、マイクロコントローラ２１１の４つのピン、すなわち、モニタリング用の「Ｍ」、放出用の「ＲＥＬ」、保持用の「Ｈ」、および調整用の「Ｒ」がすべて、１つの回路点４０５に接続されている。回路点４０５は、ダイオード４２４のダイオードカソード端と、サイリスタ４３１のゲートとに接続されている。

回路接合部４３８では、点４０５に接続された「Ｒ」ピンは、サイリスタ４３１を、そのアノードとカソードとの間の、およびそのゲートとカソードとの間の電流の流れのために起動するために、調整信号を送信するように構成されている。

点４０５に接続された「Ｍ」ピンは、回路点４０５での電圧値および電流値をモニタリングするために構成されている。

点４０５に接続された「Ｈ」ピンは、サイリスタ４３１のゲート（すなわち回路接合部４３８）での電荷の蓄積を可能にするように構成されている。点４０５に接続された「Ｈ」ピンは、この例では一定の５ボルト信号であり得る保持信号を、点４０５に接続された「Ｒ」ピンの調整信号と連動して働くように送信して、たとえば０．００１〜２マイクロ秒を含むマイクロ秒程度でサイリスタ４３１を起動し、第１の時間範囲の間、サイリスタ４３１のアノードでモニタリングされた電流および電圧に基づいて計算された抵抗値Ｒ_Ａが、サイリスタ４３１のゲートでモニタリングされた電流および電圧に基づいて計算された抵抗値Ｒ_Ｇと同様になるように、サイリスタ４３１のアノードからゲートまで電流を伝導してもよい。保持信号の期間中、サイリスタ４３１のカソードでの電圧Ｖ_Ｃは、増強されないであろう。

「ＲＥＬ」ピンは、サイリスタ４３１がサイリスタ４３１のゲートからサイリスタ４３１のカソードに電流を伝導するために起動された場合、サイリスタ４３１のゲートでの蓄積された電荷の放出を可能にするように構成されている。「ＲＥＬ」ピンは、この例では一定の２ボルト信号であり得る放出信号を、「Ｒ」ピンの調整信号と連動して働くように送信して、たとえば０．００１〜２マイクロ秒を含むマイクロ秒程度でサイリスタ４３１を起動し、第２の時間範囲の間、サイリスタ４３１のゲートでモニタリングされた電流および電圧に基づいて計算された抵抗値Ｒ_Ｇが、サイリスタ４３１のカソードでモニタリングされた電流および電圧に基づいて計算された抵抗値Ｒ_Ｃと同様になるように、サイリスタ４３１のゲートからサイリスタ４３１のカソードまで電流を伝導してもよい。放出信号の期間中、Ｒ_Ｃは、最初は上昇し、しばらくＲ_Ｇの値に従ってから、降下する。放出信号の期間中、カソードでの電圧Ｖ_Ｃは、負荷４２０をサポートするために十分な電力出力または駆動を提供するように増強されるであろう。

観察から、Ｒ_ＧがＲ_Ｃと同様である第２の時間範囲は、Ｒ_ＡがＲ_Ｇと同様である第１の時間範囲よりも長い。それが長いほど、サイリスタ４３１のカソードでの電圧増強はより良好である。

この例では、全部で、マイクロコントローラ２１１の１５個のピンが、すべての４つの回路接合部４１１、４３４、４３６および４３８で利用されており、各ピンは他のピンとは異なっている。マイクロコントローラ２１１によって実行されるアルゴリズムを調節することにより、１つのピンが２つ以上の回路点で使用され得る、ということが可能である。

回路接合部４１１については、（点４１５に接続された）「Ｍ」ピンは、（点４１３に接続された）「Ｒ」ピンまたは（点４１４に接続された）「Ｃ」ピンからサイリスタ４３１のアノードに適時に信号を出力するために構成されている。同様に、回路接合部４３６の点４０３に接続された「Ｍ」ピンは、（点４０４に接続された）「Ｒ」ピンまたは（点４０２に接続された）「Ｃ」ピンから適時に信号を出力するために構成されている。

交流電流がＡＣ電力ブースタ４０１を通って流れると、電流の流れは回路接合部４１１で２つの経路へと分割する。第１の経路は、サイリスタ４３１のアノードにつながり、第２の経路は、抵抗器４２２および４２３ならびにダイオード４２４につながっている。抵抗器４２２および４２３は、負荷４２０のための所望の電力出力を達成するために抵抗値を精緻化するのを助ける。電力は、電圧、電流および抵抗の関数である、ということが理解される。抵抗を調節することは、電力も同様に調節するのを助ける。

図２Ａおよび図２ＢのＤＣ電圧ブースタ２０２のサイリスタ２３１で採用されたのと同様の方法を使用することによって、サイリスタ４３１のカソードでの電力出力を増強するために電流を精緻化することができる。より詳細には、ダイオード４２４は、第２の経路における電流の流れを、サイリスタ４３１のゲートの方へ向ける。マイクロコントローラ２１１から、「Ｒ」ピンからの適切な調整信号を、点４０５に接続された「Ｈ」ピンまたは「ＲＥＬ」ピンからの信号と連動して送信することによって、サイリスタ４３１は、第１の相（すなわち保持ステップ）においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするように起動され得る。マイクロコントローラ２１１から、「Ｒ」ピンからの別の適切な調整信号を、点４０５に接続された「Ｈ」ピンまたは「ＲＥＬ」ピンからの信号と連動して送信することによって、サイリスタ４３１は、第２の相（すなわち放出ステップ）においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするように起動され得る。その結果、電流ひいては電圧の増強がカソードで提供され、カソードでの増強された電圧は、アノードでの電圧の増強である。サイリスタ４３１のカソードで得られた精緻化された電流値および抵抗値により、増強された電力出力を有する所望のＡＣ出力信号も、サイリスタ４３１のカソードで得られる。所望のＡＣ出力信号はその後、通常のサイリスタとして動作している他のサイリスタ４３２に渡され、そして負荷４２０に送信される。

抵抗値または電流値は、さまざまなモニタリング点で、たとえば点４０５および４１６でモニタリングされている。第１の相と第２の相との間の時差は、保持時間を示す。保持時間中、さまざまなモニタリング点で、たとえば点４０５および４１６でモニタリングされた抵抗値または電流値が、マイクロコントローラ２１１によって利用される予め規定された望ましい基準抵抗値または電流値と比較された後で、所望の電力出力を提供するには不十分である場合、保持時間は、ゲートでより多くの電荷を保持するために遅延される。しかしながら、遅延は、サイリスタ４３１のゲートで集められた電荷によってサイリスタ４３１がその限界、すなわちゲートでのブレークダウン電圧に達するようになるほど、長くなってはならない。

ＡＣ電力ブースタ４０１によって実行されるＡＣブーストプロセスの詳細を、図８を参照して以下に説明する。図４の構成要素を参照する。

ステップ８０１で、図３Ａのトランス３４０の二次巻線３４２からのＡＣ信号が、回路接合部４１１で受信される。より特定的には、ＡＣ信号は、点４１３に接続された「Ｒ」ピンによって受信される。ＡＣ信号の入力電圧は、Ｖａｃと呼ばれる。

その後、ステップ８０２で、ＡＣ信号は回路接合部４１１で前述の２つの経路へと分割され、第１の経路はサイリスタ４３１へとつながり、第２の経路は抵抗器４２２および４２３へとつながっている。

ステップ８０４で、ステップ８０２で分割されたＡＣ信号は、抵抗器４２２および４２３に流れている。電流が制御された状態で、電力に影響を与えるように抵抗を調節することができる。よって、抵抗器４２２および４２３の目的は、抵抗を調節すること、この場合高めることを助け、プロセスで必要とされる所望の電力を増加させるかまたは維持することである。

続いて、ステップ８０４で抵抗器４２２および４２３に流れている電流は、ステップ８０６でダイオード４２４に流れるであろう。

ステップ８０６でダイオード４２４に流れた後、マイクロコントローラ２１１はステップ８０８で、入来ＡＣ信号の計算された抵抗値Ｒが、この場合１０オームであるように選択された、マイクロコントローラ２１１によって利用される予め規定された基準抵抗値であるかどうかチェックする。１０オームはこの例にとって有用であることが、発見されている。

この例では、予め規定された基準抵抗値は、２００オームまでの範囲から選択可能である、ということが理解される。

Ｒ値は、点４１５、４１６および４０４に接続された「Ｍ」ピンから得られた電圧値および電流値から計算される。Ｉ値は、点４１５、４１６および４０４に接続された「Ｍ」ピンから得られる。

ステップ８０８で、マイクロコントローラ２１１の点４０４に接続された「Ｍ」ピンを介して読出された電圧値および電流値から計算された抵抗値が１０オームである場合、マイクロコントローラ２１１は、ステップ８１０で、サイリスタ４３１のゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタ４３１を起動し、続いてステップ８０３に進むであろう。

ステップ８０３で、ステップ８０２で分割されたＡＣ信号は、サイリスタ４３１に流れている。

ステップ８０５で、サイリスタ４３１は、第１の相においてサイリスタ４３１のアノードとゲートとの間の、および第２の相においてサイリスタ４３１のゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするように、マイクロコントローラによって起動される。第１の相と第２の相との間の保持時間は、たとえば１マイクロ秒遅延され、それから、サイリスタのゲートでの電荷の増強された電力が、最も効率的な抵抗値Ｒおよび電流値Ｉで、サイリスタ４３１のカソードに放出される。

最も効率的なＲ値およびＩ値は、点４１５、４１６および４０４に接続された「Ｍ」ピンから得られた計算されたＲ値およびその対応するＩ値との比較のために、マイクロコントローラ２１１によって利用される、予め規定された望ましい基準抵抗値または電流値である。

点４１４、４０２および４１７に接続された「Ｃ」ピンは、Ｒ値およびＩ値が最も効率的なＲ値およびＩ値に達した場合、または、Ｒ値およびＩ値が最も効率的なＲ値およびＩ値にまだ達していない場合の双方において、それに応じて電流の流れを向けるために用いられる。

ステップ８０７で、ステップ８０５で得られた増強された電力出力が、回路接合部４３４でのマイクロコントローラ２１１の制御を介して、第２のサイリスタ４２３に向けられる。増強された電力出力は次に、第２のサイリスタ４２３から、負荷４２０を駆動するために向けられる。

ステップ８０７の後、ＡＣ電力ブースタ４０１によって実行されたＡＣ電力ブーストのプロセスは、終了する。

図１０は、ＡＣ電力ブースタ４０１で行なわれるＡＣ電力ブーストの一例を示す。特に、第１の相において発生する保持ステップと、第２の相において発生する放出ステップとが説明される。結果は観察から得られる。なお、たとえば０．００１〜２マイクロ秒を含むマイクロ秒程度の特定のタイミングが提供されるが、それらは単なる推定値として見なされるべきであり、それらは商業的に入手可能な１つの標準シリコン制御整流器（ＳＣＲ）サイリスタに関する。タイミングは、使用中のサイリスタの構成および設計に依存して変化してもよい。サイリスタのカソードでの電圧が要望通り増強される程度まで、タイミングをより長く、またはより短くすることが可能である。

図４を参照して、図１０では、サイリスタ４３１のアノード（回路接合部４１１）の電圧Ｖ_Ａでの読取り値は、２３０〜２４０の正弦波ＡＣ電圧信号（すなわち、二乗平均平方根電圧）であると仮定される。目標は、２３０〜２４０Ｖｒｍｓの増強された電力出力を達成するために、サイリスタ４３１のカソード（回路接合部４３４）でのＡＣ電圧信号Ｖ_Ｃを増強することである。この場合では、ゲート（回路接合部４３８）の電圧Ｖ_Ｇは、アノード（回路接合部４１１）の電圧Ｖ_Ａのそれに正確に従っている。カソード（回路接合部４３４）での電圧Ｖ_Ｃは、ゲートでの電圧Ｖ_Ｇ、およびアノードでの電圧Ｖ_Ａとは、位相が約１８０度ずれている。便宜上、以下の文章の一部では、前述の保持ステップおよび放出ステップの言及に従って、対応する保持信号または放出信号が調整信号に伴うであろう、ということが理解される。図１０の波形の上昇および降下のすべての相は、正弦波の形状に従っている。

最初に、マイクロコントローラ２１１は、約０．１２５マイクロ秒の期間１００２の間、調整信号を送信する。期間１００２内で、調整信号は、約０．０６マイクロ秒続くパルス波１００３で始まり、それは第１の期間であり、約０．０２マイクロ秒の間隔で２ボルトと５ボルトとの間を脈動する。その後、調整信号は、約０．０６２５マイクロ秒間、２ボルトから２３０ボルトまで傾斜し、それは第２の期間である。期間１００２のパルス波１００３は、アノード（回路接合部４１１）とゲート（回路接合部４３８）との間の電流の流れを可能にするように、サイリスタ４３１を起動することを担っている。パルス波１００３は１つ以上のパルスを含んでいてもよい、ということが理解される。パルス波１００３はまた、スパイクと見なされてもよく、また、必ずしも図１０に示すように方形である必要はない。アノード（回路接合部４１１）とゲート（回路接合部４３８）との間の電流の流れが確立されるにつれて、１００２の期間において、ゲート（回路接合部４３８）での電圧Ｖ_Ｇが、アノード（回路接合部４１１）での電圧Ｖ_Ａとほぼ同期して、２ボルトから２３０ボルトまで上昇し始める。ゲート（回路接合部４３４）での電圧Ｖ_Ｃは、期間１００２の間、２３０ボルトから−２３０ボルトまで降下する。期間１００２の間、Ｖ_Ｃは増強されないと考えられる。

期間１００２の後、調整信号は、約０．３７５マイクロ秒の期間１００４を経る。それは放出ステップを行ない、そこでサイリスタ４３１は、ゲート（回路接合部４３８）からカソード（回路接合部４３４）まで導通するように起動される。期間１００４における放出ステップの波形は、まず、第３の期間において約０．１２５マイクロ秒間、２３０ボルトから０ボルトまで概して降下するものの、途中に、０．１６８マイクロ秒の印のあたりで、約０．０４マイクロ秒続く降下１００５（すなわち、第４の期間）が存在する。その後、波形は、約０．１２５マイクロ秒間、−２３０ボルトまで降下し続ける。期間１００４の効果は、サイリスタ４３１が、期間１００２中にゲート（回路接合部４３８）に蓄積された電荷をすべてカソード（回路接合部４３４）に放出する、ということである。期間１００４の間、カソード（回路接合部４３４）の電圧Ｖ_Ｃは、それが−２３０ボルトから２３０ボルトまで傾斜するにつれて増強される。Ｖ_Ｃが０ボルトから２３０ボルトまで傾斜し続けるにつれて、放出される電荷はなくなると考えられる。

期間１００４の後、調整信号は、約０．２５マイクロ秒の別の期間１００６を経る。それは保持ステップを行なう。期間１００６における保持ステップの波形は、まず、第５の期間において約０．１２５マイクロ秒間、−２３０ボルトから０ボルトまで概して上昇するものの、途中に、０．５１マイクロ秒の印のあたりで、約０．０４マイクロ秒続く上昇１００７（すなわち、第６の期間）が存在する。その後、波形は、約０．１２５マイクロ秒間、２３０ボルトまで上昇し続ける。期間１００６の効果は、それが、ゲート（回路接合部４３８）に電荷を蓄積して保持するようにサイリスタ４３１を起動する、ということである。期間１００６の持続時間中、電荷がカソード（回路接合部４３４）に放出されないため、Ｖ_Ｃは２３０ボルトから−２３０ボルトまで低下する。

期間１００６の後、調整信号は、所望の電圧増強をカソード（回路接合部４３４）に提供するために、期間１００４において実行された放出ステップと、期間１００６において実行された保持ステップとを連続的に順に繰り返す。

ここに述べたマイクロコントローラは、ここに述べた回路のさまざまなプロセスに対して制御を提供するためのコントローラであることが理解される。より初歩的な、またはより高度なマイクロプロセッサもしくはコンピュータといった、マイクロコントローラと同様の他のコントローラも、使用されてもよい。それは、回路のさまざまなコンポーネントに、直接、または集積回路（すなわち、同様にマイクロコントローラなどであり得るＩＣ１ ３７０およびＩＣ２ ３８０）を通して、もしくはプリント回路基板を走る導線を通して接続されている。マイクロコントローラまたは集積回路が、回路内のさまざまな点で起こるさまざまな活動をモニタリングし、命令することを可能にするように、プログラマブル統合制御（Programmable Integrated Control：ＰＩＣ）言語（すなわち、一種のアセンブリ言語）で書かれたプログラムが、マイクロコントローラにプログラミングされている。マイクロコントローラとコンポーネントとの間の通信は、導線を通過する電子波の形をしている。ここに述べる回路で使用されているマイクロコントローラは、４０個のピンを有していてもよい。各ピン、または各グループのピンは、回路の特定の点で指定された機能をモニタリングしてもよく、または命令してもよい。集積回路は各々、８本のピンを有していてもよい。ここに述べた方法ステップのステップに遅れずついていくために、ＰＩＣプログラムは約６８，３５６個のコード行を有していてもよく、マイクロ秒で測定されるコード実行時最小応答時間を有していてもよい。

ここに述べたすべての回路点は、回路における選択された対象電流伝導点を指す、ということがさらに理解される。ここに述べたすべての回路接合部は、１つ以上の回路点を含む、回路における対象領域を指す。回路接合部への接続または結合とは、回路接合部における回路点のうちの１つ以上への接続を指す。回路接合部が電流または信号を入力または出力すると、それは、その回路接合部における回路点のうちの１つ以上が、電流または信号の入力または出力に関わっている、ということを意味する。

電力出力を増強するための装置および方法には、図面とともに上述の開示についての理解を有する当業者によって、多くの修正が行なわれ得る。したがって、電力出力を増強するための装置および方法は、ここに含まれる上述の説明のみに限定されるものではない、ということが理解されるはずである。

Claims (44)

1. 電力出力を増強するための装置であって、装置は、
   アノード、カソードおよびゲートを有するサイリスタと、
   ゲート、カソードおよびアノードに接続されたコントローラとを含み、
   アノードに電圧が提供されると、コントローラは、増強された電圧をカソードに提供するために、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するために構成され、第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するために構成されており、増強された電圧は、アノードでの電圧の増強である、装置。
2. コントローラは、調整信号を通して、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動し、
   調整信号は、
   パルス波を有する第１の期間と、
   アノードでの電圧まで上昇する電圧を有する第２の期間とを含む、請求項１に記載の装置。
3. 調整信号は、
   アノードでの電圧から低電圧まで低下する電圧を有する第３の期間と、
   第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するために第４の期間続く、低電圧値への電圧の降下とを含み、第４の期間は、第３の期間に含まれる、請求項２に記載の装置。
4. 第１の相と第２の相との間の時差は、０．００１〜２マイクロ秒の範囲である、請求項１、２または３に記載の装置。
5. カソードでの電圧を補足するためにゲートに配置されたキャパシタを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 直流（ＤＣ）源と、
   スイッチとを含み、スイッチは、ＤＣ源の電圧がしきい値未満であることをコントローラが検出した場合、ＤＣ源からアノードに電流を導くようにスイッチを切替え、ＤＣ源の電圧がしきい値を上回ることをコントローラが検出した場合、カソードに接続された出力端子に電流を導くようにスイッチを切替えるためのものである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 装置は、スイッチと並列に配置された１つ以上のキャパシタを含み、
   コントローラは、ＤＣ源の電圧がしきい値未満である場合、１つ以上のキャパシタから放電された電流がスイッチに流れることを可能にするように構成されている、請求項６に記載の装置。
8. 装置は、カソードでの電圧を交流（ＡＣ）信号に変換するようにコントローラによって制御される１つ以上の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を含み、
   コントローラは、１つ以上のＩＧＢＴによって引き起こされたエネルギー損失を検出し、検出されたエネルギー損失に基づいてエネルギー損失を補償するように補償回路を調節するために構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 抵抗を調節するためにカソードとアノードとの間に配置された１つ以上の抵抗器を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. コントローラは、アノードまたはカソードでの電圧をモニタリングし、モニタリングされた電圧に基づいてそれぞれのアノードまたはカソードでの電流を１つ以上の抵抗器に導くために構成されている、請求項９に記載の装置。
11. カソードでの抵抗を調節するために、カソードとアノードとの間、およびアノードとゲートとの間に配置された１つ以上の抵抗器を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
12. コントローラは、アノード、ゲートまたはカソードでの抵抗値をモニタリングし、モニタリングされた抵抗値に基づいてそれぞれのアノード、ゲートまたはカソードでの電流を１つ以上の抵抗器に導くために構成されている、請求項１１に記載の装置。
13. コントローラは、サイリスタのアノードでの電圧をモニタリングし、モニタリングされた電圧に基づいて電流をダイオードに導くために構成されており、
    ダイオードは、サイリスタのアノードから電流を受信するためのダイオードアノードと、サイリスタのゲートに接続されたダイオードカソードとを含む、請求項１１または１２に記載の装置。
14. コントローラは、カソードでの電圧が増強された電圧へと増加する前に、調整信号を通して、カソードでの電流が１％増加することを可能にするようにサイリスタを起動する、請求項３に記載の装置。
15. 装置は、第２のサイリスタを含み、
    第２のサイリスタは、
    増強された電圧を受信するためのアノードと、
    負荷に接続するためのゲートと、
    負荷に接続するためのカソードとを含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 第１の期間の間、アノードで計算された抵抗値がゲートで計算された抵抗値と同様になるまで、コントローラは、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 第２の期間の間、アノードで計算された抵抗値がカソードで計算された抵抗値と同様になるまで、コントローラは、第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動する、請求項１６に記載の装置。
18. 第２の期間は第１の期間よりも長い、請求項１７に記載の装置。
19. 第１の期間の間、アノードでの電圧がゲートでの電圧と同様になるまで、コントローラは、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
20. 第２の期間の間、アノードでの電圧がカソードでの電圧と同様になるまで、コントローラは、第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動する、請求項１９に記載の装置。
21. 第２の期間は第１の期間よりも長い、請求項２０に記載の装置。
22. 調整信号は、
    負のピーク電圧からゼロ電圧まで上昇する電圧を有する第５の期間と、
    第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するために第６の期間続く、電圧の上昇とを含み、第６の期間は、第５の期間に含まれる、請求項３に記載の装置。
23. アノード、カソードおよびゲートを有するサイリスタを含む装置の電力出力を増強するための方法であって、アノードには電圧が提供され、方法は、増強された電圧をカソードに提供するために、
    第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップと、
    第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップとを含み、
    増強された電圧は、アノードでの電圧の増強である、方法。
24. 方法は、調整信号を通して、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップを含み、
    調整信号は、
    パルス波を有する第１の期間と、
    アノードでの電圧まで上昇する電圧を有する第２の期間とを含む、請求項２３に記載の方法。
25. 調整信号は、
    アノードでの電圧から低電圧まで低下する電圧を有する第３の期間と、
    第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するために第４の期間続く、低電圧値への電圧の降下とを含み、第４の期間は、第３の期間に含まれる、請求項２４に記載の方法。
26. 第１の相と第２の相との間の時差は、０．００１〜２マイクロ秒の範囲である、請求項２３、２４または２５に記載の方法。
27. ゲートに配置されたキャパシタから放電された電流で、カソードでの電圧を補足するステップを含む、請求項２３〜２６のいずれか１項に記載の方法。
28. ＤＣ源の電圧がしきい値未満であることをコントローラが検出した場合、ＤＣ源からアノードに電流を導くようにスイッチを切替えるステップと、
    ＤＣ源の電圧がしきい値を上回ることをコントローラが検出した場合、カソードに接続された出力端子に電流を導くようにスイッチを切替えるステップとを含む、請求項２３〜２７のいずれか１項に記載の方法。
29. ＤＣ源の電圧がしきい値未満である場合、スイッチと並列に配置された１つ以上のキャパシタから放電された電流がスイッチに流れることを可能にするステップを含む、請求項２８に記載の方法。
30. コントローラによって制御される１つ以上の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を用いて、カソードでの電圧を交流（ＡＣ）信号に変換するステップと、
    １つ以上のＩＧＢＴによって引き起こされたエネルギー損失を検出するステップと、
    検出されたエネルギー損失に基づいてエネルギー損失を補償するように補償回路を調節するステップとを含む、請求項２３〜２９のいずれか１項に記載の方法。
31. カソードとアノードとの間に配置された１つ以上の抵抗器を用いて、抵抗を調節するステップを含む、請求項２３〜３０のいずれか１項に記載の方法。
32. アノードまたはカソードでそれぞれモニタリングされた電圧に基づいて、アノードまたはカソードでの電流を１つ以上の抵抗器に導くステップを含む、請求項３１に記載の方法。
33. カソードとアノードとの間、およびアノードとゲートとの間に配置された１つ以上の抵抗器を用いて、抵抗を調節するステップを含む、請求項２３〜３０のいずれか１項に記載の方法。
34. アノード、ゲートまたはカソードでそれぞれモニタリングされた抵抗値に基づいて、アノード、ゲートまたはカソードでの電流を１つ以上の抵抗器に導くステップを含む、請求項３３に記載の方法。
35. 方法は、サイリスタのアノードでの電圧をモニタリングし、モニタリングされた電圧に基づいて電流をダイオードに導くステップを含み、
    ダイオードは、サイリスタのアノードから電流を受信するためのダイオードアノードと、サイリスタのゲートに接続されたダイオードカソードとを含む、請求項３３または３４に記載の方法。
36. カソードでの電圧が増強された電圧へと増加する前に、調整信号を通して、カソードでの電流が１％増加することを可能にするようにサイリスタを起動するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
37. 方法は、増強された電圧を第２のサイリスタのアノードに印加するために、第２のサイリスタのアノードにサイリスタのカソードからの電流を導くステップを含み、
    第２のサイリスタのゲートおよびカソードは、負荷に接続されている、請求項２３〜３６のいずれか１項に記載の方法。
38. 第１の期間の間、アノードで計算された抵抗値がゲートで計算された抵抗値と同様になるまで、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップを含む、請求項２３〜３７のいずれか１項に記載の方法。
39. 第２の期間の間、アノードで計算された抵抗値がカソードで計算された抵抗値と同様になるまで、第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップを含む、請求項３８に記載の方法。
40. 第２の期間は第１の期間よりも長い、請求項３９に記載の方法。
41. 第１の期間の間、アノードでの電圧がゲートでの電圧と同様になるまで、第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップを含む、請求項２３〜３７のいずれか１項に記載の方法。
42. 第２の期間の間、アノードでの電圧がカソードでの電圧と同様になるまで、第２の相においてゲートとカソードとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するステップを含む、請求項４１に記載の方法。
43. 第２の期間は第１の期間よりも長い、請求項４２に記載の方法。
44. 調整信号は、
    負のピーク電圧からゼロ電圧まで上昇する電圧を有する第５の期間と、
    第１の相においてアノードとゲートとの間の電流の流れを可能にするようにサイリスタを起動するために第６の期間続く、電圧の上昇とを含み、第６の期間は、第５の期間に含まれる、請求項２５に記載の方法。

Images