JPS6198157A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
- Publication number
- JPS6198157A JPS6198157A JP59217325A JP21732584A JPS6198157A JP S6198157 A JPS6198157 A JP S6198157A JP 59217325 A JP59217325 A JP 59217325A JP 21732584 A JP21732584 A JP 21732584A JP S6198157 A JPS6198157 A JP S6198157A
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- JP
- Japan
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- circuit
- snapper
- switch
- capacitor
- voltage
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/06—Circuits specially adapted for rendering non-conductive gas discharge tubes or equivalent semiconductor devices, e.g. thyratrons, thyristors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、ゲートターンオフサイリスタなどのような自
己消弧形半導体素子を使用した電力変換装置において、
その運転動車を向上させることができる電力変換装置に
関するものである。
己消弧形半導体素子を使用した電力変換装置において、
その運転動車を向上させることができる電力変換装置に
関するものである。
本発明の技術分野に属する電力変換装置としては、公知
のインバータ装置、整流装置、直流−直流変換装置、無
効電力・高調波抑制装置などがあり、これらの装置には
従来サイリスタが多く使用されていたが、近年大容量ト
ランジスタやゲートターンオフサイリスタ（以下ＧＴＯ
と称ス）、静電誘導サイリスタなどの自己消弧形半導体
素子が適用されつつある。この自己消弧形半導体素子は
小電力の制御信号で大電力の主回路電流を制御できる特
長をもっている。このため自己消弧形半導体素子を適用
した電力変換装置は強制転流回路などを必要とせず、経
済的で小形低騒音の装置が構成できる。
のインバータ装置、整流装置、直流−直流変換装置、無
効電力・高調波抑制装置などがあり、これらの装置には
従来サイリスタが多く使用されていたが、近年大容量ト
ランジスタやゲートターンオフサイリスタ（以下ＧＴＯ
と称ス）、静電誘導サイリスタなどの自己消弧形半導体
素子が適用されつつある。この自己消弧形半導体素子は
小電力の制御信号で大電力の主回路電流を制御できる特
長をもっている。このため自己消弧形半導体素子を適用
した電力変換装置は強制転流回路などを必要とせず、経
済的で小形低騒音の装置が構成できる。
他方自己消弧形半導体素子は、以下ゲートターンオフサ
イリスタ（ＧＴＯと以下称す）を例として述べる如き特
性があり、このための対策が行なわれている。
イリスタ（ＧＴＯと以下称す）を例として述べる如き特
性があり、このための対策が行なわれている。
第４図ｉこＧＴＯの応用回路例を示す。こ？図で。
１１はＧＴＯ１１２はスナ共回路、１２Ａはスナパ回路
１２のダイオード１．１２Ｂはスナパ回路１２のコン
デンサ、１２Ｃはスナパ回路１２の抵抗器である。この
第４図のＧＴＯの応用回路で直流電力をスイッチング（
導通状態より消弧）した時のＧ Ｔ Ｏ１１のアノード
電流ｉａとアノード電圧ｅＢ の波形を第５図１こ示
す。
１２のダイオード１．１２Ｂはスナパ回路１２のコン
デンサ、１２Ｃはスナパ回路１２の抵抗器である。この
第４図のＧＴＯの応用回路で直流電力をスイッチング（
導通状態より消弧）した時のＧ Ｔ Ｏ１１のアノード
電流ｉａとアノード電圧ｅＢ の波形を第５図１こ示
す。
第５図において、時刻ｔ、にＧＴＯｌｌｉこゲートタ
゛−ンオフ信号を与えると、アノード電流ｉａは減少
を始め、時刻ｔ、までにアノード電流ｉ５１は大幅に減
少する。時刻ｔ、より時刻１１まではＧＴｏｌｌが物性
的１こ安定状態に入る期間でこの時１こ微少のアノード
電４ｊａが図示の如く流れる。またＧ Ｔ ０１１のア
ノード電圧ｅａも図示の如く急変する。このよりなＧ
Ｔ ０１１のターンオフ動作時にスナパ回路１２は、（
１） アノード電圧ｅａの過電圧を抑制する。
゛−ンオフ信号を与えると、アノード電流ｉａは減少
を始め、時刻ｔ、までにアノード電流ｉ５１は大幅に減
少する。時刻ｔ、より時刻１１まではＧＴｏｌｌが物性
的１こ安定状態に入る期間でこの時１こ微少のアノード
電４ｊａが図示の如く流れる。またＧ Ｔ ０１１のア
ノード電圧ｅａも図示の如く急変する。このよりなＧ
Ｔ ０１１のターンオフ動作時にスナパ回路１２は、（
１） アノード電圧ｅａの過電圧を抑制する。
（２） ターンオフできるピークターンオフ電流を増加
させる。
させる。
（３） ターンオフ時１こ発生するスイッチング損（
ア、）、−ド電流ｉＢとアノード磁圧ｅａの積）を減少
さ″せる。
ア、）、−ド電流ｉＢとアノード磁圧ｅａの積）を減少
さ″せる。
などの作用がある。このためスナパ回路１２は通常のサ
イリスタに比較して非常、１こ大きくなる。例えｈ′Ｇ
Ｔ０１１カＤＣ６００ｖ回路テ１００〜８００人ノアノ
ート電流をしゃ断するためには、コンデンサ１２．は２
μＦ以上程度が必要であり、この結果スナパ回蕗１２の
電力損失は運転周波数が１１０（ｚ程度で約８００ｗ５
ｉ′履なる。
イリスタに比較して非常、１こ大きくなる。例えｈ′Ｇ
Ｔ０１１カＤＣ６００ｖ回路テ１００〜８００人ノアノ
ート電流をしゃ断するためには、コンデンサ１２．は２
μＦ以上程度が必要であり、この結果スナパ回蕗１２の
電力損失は運転周波数が１１０（ｚ程度で約８００ｗ５
ｉ′履なる。
即ち、Ｇで０１１など自己消弧形半導体素子を使用する
とスナパ回路１２のコンデンサ１２Ｂの容量が増加し、
こ゛の結果ダイオニード１２人や抵抗器１２Ｃの容量も
増加して、電力変換装置の運転効率が低下する゛欠点が
あった。
とスナパ回路１２のコンデンサ１２Ｂの容量が増加し、
こ゛の結果ダイオニード１２人や抵抗器１２Ｃの容量も
増加して、電力変換装置の運転効率が低下する゛欠点が
あった。
またＧ Ｔ Ｏｌｌを直列接続して使用すると、直列接
続されたＧＴＯｌｌの電圧分担を均一にするために、ス
ナパ回路１２のコンデンサ容量を増大する必要があり、
自己消弧形半導体素子を使用した゛電力変換装置では益
々前記の欠点が拡大する傾向にあつた。 ・ 〔発明の目的〕 ・、本発
明は前記の従尾の欠点に鑑みてなされたもので、スナパ
回路の□損失を減少させ、運転効率を向上さ・せること
かできる電力変換装置を・提供するこ、とを目としてい
る。
続されたＧＴＯｌｌの電圧分担を均一にするために、ス
ナパ回路１２のコンデンサ容量を増大する必要があり、
自己消弧形半導体素子を使用した゛電力変換装置では益
々前記の欠点が拡大する傾向にあつた。 ・ 〔発明の目的〕 ・、本発
明は前記の従尾の欠点に鑑みてなされたもので、スナパ
回路の□損失を減少させ、運転効率を向上さ・せること
かできる電力変換装置を・提供するこ、とを目としてい
る。
〔発明の概要〕 。
本発明ではスナパ回路の定数は、自己消弧形半導体素子
１こ印加される電圧、自己消弧する電流などと密接な関
連がある点に注目し、これらＩこ関連した電気信号によ
って、スナパ回路を構成する少なくともコンデンサを可
変容量としたこと、憂こより電力変換装置の出力容量の
減少に対応してスナパ回路損失も減少させることができ
、これによって電力変換装置の運転効率も向上させるこ
とができる。・ し発明の実施例〕 第１図Ｉこ本発明の一実施例を示す。この図は第４図の
Ｇ Ｔ Ｏ１１の応用回路を直列接続した構成例で、第
４図と同一番号を付した回路構成素子は同一機能の素子
である。また１３はａ ’ｒ ｏ １１の直列回路に共
通に設けられたスナパ回路、１３人はダイオニード、１
３Ｂはコンデンサ、１３Ｃは抵抗器、１３Ｄはスイッチ
、１４は電流検出器、１５はスイッチ制御回路である。
１こ印加される電圧、自己消弧する電流などと密接な関
連がある点に注目し、これらＩこ関連した電気信号によ
って、スナパ回路を構成する少なくともコンデンサを可
変容量としたこと、憂こより電力変換装置の出力容量の
減少に対応してスナパ回路損失も減少させることができ
、これによって電力変換装置の運転効率も向上させるこ
とができる。・ し発明の実施例〕 第１図Ｉこ本発明の一実施例を示す。この図は第４図の
Ｇ Ｔ Ｏ１１の応用回路を直列接続した構成例で、第
４図と同一番号を付した回路構成素子は同一機能の素子
である。また１３はａ ’ｒ ｏ １１の直列回路に共
通に設けられたスナパ回路、１３人はダイオニード、１
３Ｂはコンデンサ、１３Ｃは抵抗器、１３Ｄはスイッチ
、１４は電流検出器、１５はスイッチ制御回路である。
。
第１図のスナパ回路１３は、個々のＧＴＯｌｌｌこ設け
られたスナパ回路１２の一部を複数個のＧＴｏ・１１、
用として一括したもので、従来の第４図のスナノミ回路
１２の容量１こ比較して、第１図のスナパ回路１２の容
量を減少させたものである。またスナパ回路１３はスイ
ッチ１３Ｄによって開閉できる。
られたスナパ回路１２の一部を複数個のＧＴｏ・１１、
用として一括したもので、従来の第４図のスナノミ回路
１２の容量１こ比較して、第１図のスナパ回路１２の容
量を減少させたものである。またスナパ回路１３はスイ
ッチ１３Ｄによって開閉できる。
第１図でＧ Ｔ Ｏ１１に流れる゛磁流を電流検出器１
４で検出し、この検出電流レベルが所定値になったかど
う、かをスイッチ制御回路１５で判断し、前記検出電流
レベル以下ではスイッチ１３４を開略し、所定値以上で
はスイッチ１３４を閉路する。第１図の ゛如くＧＴ
Ｏｌｌを直列接続した時には、ｏ’ｒｏ１１の・スイッ
チング時の電圧分担を均一化するため１こ、スナパ回路
容量を増加させる必要があり、本質的 ゛にスナパ回
路損失が増加する傾向にあるが、前記検出題流レベルが
小さい時は、ＧＴｏｌｌのスイッチング損失も小さくピ
ークターンオフ電流も増加させる必要がないから、スナ
パ回路１２のみで良い。
４で検出し、この検出電流レベルが所定値になったかど
う、かをスイッチ制御回路１５で判断し、前記検出電流
レベル以下ではスイッチ１３４を開略し、所定値以上で
はスイッチ１３４を閉路する。第１図の ゛如くＧＴ
Ｏｌｌを直列接続した時には、ｏ’ｒｏ１１の・スイッ
チング時の電圧分担を均一化するため１こ、スナパ回路
容量を増加させる必要があり、本質的 ゛にスナパ回
路損失が増加する傾向にあるが、前記検出題流レベルが
小さい時は、ＧＴｏｌｌのスイッチング損失も小さくピ
ークターンオフ電流も増加させる必要がないから、スナ
パ回路１２のみで良い。
しかし前記検出電流レベルが大きい時にはアノード電圧
ｅａの過電圧の抑制や、ピークターンオフ電流の増加や
スイッチング損失の減少の必要性があるから、スナパ回
路１３を追加して、ＧＴＯｌｌの直列回路を動作させ、
運転の信頼性を向上させる。
ｅａの過電圧の抑制や、ピークターンオフ電流の増加や
スイッチング損失の減少の必要性があるから、スナパ回
路１３を追加して、ＧＴＯｌｌの直列回路を動作させ、
運転の信頼性を向上させる。
以上説明のようＩこ、スナパ回路１３を前記検出電流レ
ベルに対応して開閉すると、スナパ回路１２゜１３の損
失和を可変できる。従ってＧ Ｔ ０１１の直列回路の
出力容量が少ない時には、スナパ回路１２゜１３の損失
和も少なくできる。従って本発明ｊこよれば、電力変換
装置の運転効率を向上させることができる。
ベルに対応して開閉すると、スナパ回路１２゜１３の損
失和を可変できる。従ってＧ Ｔ ０１１の直列回路の
出力容量が少ない時には、スナパ回路１２゜１３の損失
和も少なくできる。従って本発明ｊこよれば、電力変換
装置の運転効率を向上させることができる。
本発明の他の実施例を第２図に示す。第１図のスナパ回
路１３０回路構成を第２図の如くすることもできる。こ
の図で１１３は抵抗器で、コンデンサ１３ Ｂに並列１
こ接続し、スイッチ１３ Ｄが開路している時コンデン
サ１３ Ｂの充電電荷の１部を放電させる。第２図１こ
スナパ回路１３の他の回路構成例を示すごとく、本発明
ではスナパ回路１３の構成例を特に限定するものではな
い。
路１３０回路構成を第２図の如くすることもできる。こ
の図で１１３は抵抗器で、コンデンサ１３ Ｂに並列１
こ接続し、スイッチ１３ Ｄが開路している時コンデン
サ１３ Ｂの充電電荷の１部を放電させる。第２図１こ
スナパ回路１３の他の回路構成例を示すごとく、本発明
ではスナパ回路１３の構成例を特に限定するものではな
い。
また本発明では開閉するスナパ回路１３をＧＴＯｌｌの
直列回路に対して１組設けることに限定するものではな
く、複数個設けても良く、あるいはＧ Ｔ ０１１の直
列回路ごとに設けられたスナパ回路の１部を開閉するス
ナパ回路１３としても良い。スイッチ１３ Ｄの構成を
特に限定するものではない。
直列回路に対して１組設けることに限定するものではな
く、複数個設けても良く、あるいはＧ Ｔ ０１１の直
列回路ごとに設けられたスナパ回路の１部を開閉するス
ナパ回路１３としても良い。スイッチ１３ Ｄの構成を
特に限定するものではない。
開閉するスナパ回路を複数個設けると、ＧＴＯの出力容
量の変化に対応して、よりきめ細かくスナパ回路損失を
調整でき、運転効率を向上させることができる。
量の変化に対応して、よりきめ細かくスナパ回路損失を
調整でき、運転効率を向上させることができる。
本発明の他の実施例を第３図に示す。この図で第４図ま
たは第１図と同一番号を付した回路構成素子は同一機能
の素子である。１６は直流可変嘔源、１７Ａと１７Ｂは
スイッチ、１８はダイオード、１９は負荷、２０はスイ
ッチ制−回路である。この第３図は □本発明を
公知の単相インバータ回路１こ実施した場合の回路構成
例である。従って単相インバータの動作は公知のため、
ここでは本発明の作用効果を説明する。この単相インバ
ータ回路より負荷１９１こ可変電圧可変周波数の交流電
力を供給するため、直流可変電圧源１６で直流電圧を可
変する。スイッチ制卸回路２０は、この直流電圧の変化
を検出し、所定の直流電圧以上では、スイッチ１７人と
１７Ｂを閉する。また所定の直流電圧以下ではスイッチ
１７人と１７Ｂを開路する。このよう１こスイッチ１７
Ａと１７Ｂを開閉すると、第１図で説明したのと同様に
単相インバータの運転効率を向上させることができる。
たは第１図と同一番号を付した回路構成素子は同一機能
の素子である。１６は直流可変嘔源、１７Ａと１７Ｂは
スイッチ、１８はダイオード、１９は負荷、２０はスイ
ッチ制−回路である。この第３図は □本発明を
公知の単相インバータ回路１こ実施した場合の回路構成
例である。従って単相インバータの動作は公知のため、
ここでは本発明の作用効果を説明する。この単相インバ
ータ回路より負荷１９１こ可変電圧可変周波数の交流電
力を供給するため、直流可変電圧源１６で直流電圧を可
変する。スイッチ制卸回路２０は、この直流電圧の変化
を検出し、所定の直流電圧以上では、スイッチ１７人と
１７Ｂを閉する。また所定の直流電圧以下ではスイッチ
１７人と１７Ｂを開路する。このよう１こスイッチ１７
Ａと１７Ｂを開閉すると、第１図で説明したのと同様に
単相インバータの運転効率を向上させることができる。
本発明では個々のａ ’ｒ ｏ １１の直列回路１こス
イッチを設けてスナパ回路を開閉することに限定するも
のではなく、第３図１こ示す如く、複数個のＧＴＯｌｌ
の直列回路ｌこ共通ｌζスイッチ１７Ａまたは１７Ｂを
設けても良く、単相インバータを例にしたが電力変換装
置でスナパ回路が可変できる手段であれば、その構成を
限定するものではない。
イッチを設けてスナパ回路を開閉することに限定するも
のではなく、第３図１こ示す如く、複数個のＧＴＯｌｌ
の直列回路ｌこ共通ｌζスイッチ１７Ａまたは１７Ｂを
設けても良く、単相インバータを例にしたが電力変換装
置でスナパ回路が可変できる手段であれば、その構成を
限定するものではない。
またスナパ回路乞可変するための検出信号は、第１図に
示す如く電流検出信号や、第３図に示す如く電圧検出信
号、あるいは出力周波数など゛電力変換装置の出力に関
連した電気信号の何れか、またはこれら電気信号を組合
せた磁気信号が使用できる。
示す如く電流検出信号や、第３図に示す如く電圧検出信
号、あるいは出力周波数など゛電力変換装置の出力に関
連した電気信号の何れか、またはこれら電気信号を組合
せた磁気信号が使用できる。
本発明で述べる自己消弧形半導体素子は、その形式を特
に限定するものではない。
に限定するものではない。
その他車発明の要旨を変更しない範囲において、種々の
変形例を構成できることが明らかである。
変形例を構成できることが明らかである。
本発明を自己消弧形半導体素子を複数個直列接続した電
力変換装置に適用すれば、自己消弧形半導体素子が要求
する特性である次の、 ■ 印加電圧が大きい時ｌこはアノード電圧ｅａの過−
王を抑制できる。
力変換装置に適用すれば、自己消弧形半導体素子が要求
する特性である次の、 ■ 印加電圧が大きい時ｌこはアノード電圧ｅａの過−
王を抑制できる。
■ 自己消弧できるピーク電流を出力′電流が大きい特
大きくできる。またスイッチング損失も越少できる。
大きくできる。またスイッチング損失も越少できる。
■ 直列接続しても電圧分担を均一化できる。
特性を満足でき、軽負荷時にはスナパ回路損失と減少さ
せることができる。依って本発明１こよって、信頼性が
高く運転効率が向上した自己消弧形半導体素子の直列回
路を使用した電力変換装置を提供できる。
せることができる。依って本発明１こよって、信頼性が
高く運転効率が向上した自己消弧形半導体素子の直列回
路を使用した電力変換装置を提供できる。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の要部のみを示す他の実施例の構成図、第３図は本発
明の更に他の実施例を示す構成図、第４図は自己消弧形
半導体素子とそのスナパ回路を示す従来の回路図、第５
図は第４図の自己消弧形半導体素子のターンオフ特性図
である。 １１・・・自己消弧形半導体素子 １２．１３・・・スナパ回路 １２Ａ・・・ダイオー
ド１２Ｂ・・・コンデンサ １２Ｃ・・・抵抗器１
３、Ａ・・・ダイオード １３Ｂ・・・コンデンサ
１３Ｃ・・・抵抗器 １３Ｄ・・・スイッチ１３
Ｅ・・・抵抗器 １４ ・・・電流検出器１５
・・・スイッチ制卸回路 １６ ・・・直流可変電圧
源１７Ａ、１７Ｂ・・・スイッチ １８ ・・・ダイ
オード１９・・・負荷 ２０ ・・・スイ
ッチ制卸回路第１図 第２図 第４図 １ 、 第５図 ｔｔ１２ ＣＪ 。
明の要部のみを示す他の実施例の構成図、第３図は本発
明の更に他の実施例を示す構成図、第４図は自己消弧形
半導体素子とそのスナパ回路を示す従来の回路図、第５
図は第４図の自己消弧形半導体素子のターンオフ特性図
である。 １１・・・自己消弧形半導体素子 １２．１３・・・スナパ回路 １２Ａ・・・ダイオー
ド１２Ｂ・・・コンデンサ １２Ｃ・・・抵抗器１
３、Ａ・・・ダイオード １３Ｂ・・・コンデンサ
１３Ｃ・・・抵抗器 １３Ｄ・・・スイッチ１３
Ｅ・・・抵抗器 １４ ・・・電流検出器１５
・・・スイッチ制卸回路 １６ ・・・直流可変電圧
源１７Ａ、１７Ｂ・・・スイッチ １８ ・・・ダイ
オード１９・・・負荷 ２０ ・・・スイ
ッチ制卸回路第１図 第２図 第４図 １ 、 第５図 ｔｔ１２ ＣＪ 。
Claims (2)
- （１）自己消弧形半導体素子を複数個直列接続したもの
を１組のスイッチ要素として使用した電力変換装置にお
いて、各自己消弧形半導体素子にそれぞれスナパ回路を
設けると共に、直列接続された自己消弧形半導体素子の
少なくとも２個に共通のスナパ回路を設け、当該スナパ
回路のコンデンサを、前記電力変換装置の電流、電圧、
または出力周波数など出力に関連した電気信号に対応し
て開閉する手段を具備した電力変換装置。 - （２）前記共通のスナパ回路のコンデンサは少なくとも
２分割され、その一方を前記開閉手段により開閉するこ
とを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の電力変換装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217325A JPS6198157A (ja) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217325A JPS6198157A (ja) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | 電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6198157A true JPS6198157A (ja) | 1986-05-16 |
Family
ID=16702404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59217325A Pending JPS6198157A (ja) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6198157A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0251363A (ja) * | 1988-08-12 | 1990-02-21 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| JP2008022624A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Toyota Motor Corp | 電動機駆動システムの制御装置および制御方法 |
-
1984
- 1984-10-18 JP JP59217325A patent/JPS6198157A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0251363A (ja) * | 1988-08-12 | 1990-02-21 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| JP2008022624A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Toyota Motor Corp | 電動機駆動システムの制御装置および制御方法 |
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