JP2008289354A - パワーコンバータのパルス幅変調（ｐｗｍ）ストラテジーの同期化および移相のための制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 給電ネットワーク、ａｃブスバーなどに対し調和するのに使用することができる複数のパワーコンバータ１ａ，１ｂ，１ｃを制御するための方法を提供する。
【解決手段】 各パワーコンバータは、同一のスイッチング周期を有し、給電ネットワーク電圧に少なくとも１つの望ましくない高調波を生じさせるパルス幅変調（ＰＷＭ）ストラテジーで操作されるネットワークブリッジ１４を含む。この方法は、各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に、時間データとの関連で異なるタイムオフセットを持たせ、前記の給電ネットワーク電圧での少なくとも１つの望ましくない高調波を少なくとも部分的に解消する過程を含むことを特徴とする。タイムオフセットを提供するための２つの別の方法も記載されている。
【選択図】図１

Description

本発明はパルス幅変調（ＰＷＭ）ストラテジーで操作されるパワーコンバータの同期化を制御するための方法に関するものであり、これは可変電圧および可変周波数で操作される発電機を、名目固定電圧および周波数でパワーグリッド又は給電ネットワークに調和させるのに利用することができる。しかし、この方法は更に、可変電圧および可変周波数を必要とするモータを、名目的に固定されている電圧および周波数で給電ネットワーク（ａｃブスバー）に調和させるのに使用されるＰＷＭストラテジーで操作されるパワーコンバータの同期化のためにも使用することができる。更に、スタティック・ボルトアンペア無効電力（ＶＡＲ）補償を提供するよう構成されているＰＷＭストラテジーで操作されるパワーコンバータの同期化のためにも使用することができる。

上述の潜在的用途の最初のものに関し、発電機のローターを直接的に又はギアボックスの手段を介して駆動するための風力タービンを使用することにより風エネルギーを電気エネルギーに変化することができる。発電機のステータ端子で発生するａｃ周波数（ステータ電圧）は、ローターの回転速度に正比例する。この発電機の端子での電圧は速度の関数として変化し、発電機の具体的タイプおよびフラックスレベル（ｆｌｕｘ ｌｅｖｅｌ）にも依存する。最適なエネルギー捕捉のための風力タービンの出力シャフトの回転速度はタービン羽根を駆動する風速によって変化する。大きい風速でのエネルギー捕捉を制限するため、タービン羽根のピッチを変更することにより出力シャフトの回転速度が制御されるようになっている。給電ネットワークの名目的に固定されている電圧および周波数に対する発電機の可変電圧および可変周波数の接続は、パワーコンバータを使用することにより達成される。

パワーコンバータは一般に、発電機ブリッジを備えており、これは通常の操作において、電力をｄｃリンクへ供給するための活性整流器として操作される。この発電機ブリッジは、パルス幅変調（ＰＷＭ）ストラテジーを使用して完全に制御、規定される一連の半導体パワースイッチ装置を備えた適当なトポロジーを有するものとすることができる。

この発電機ブリッジのｄｃ出力電圧は、通常の操作において能動インバータとして稼動する発電機ブリッジのｄｃ端子に供給される。ｄｃ出力電圧のための主制御は発電機ブリッジの制御により達成されるが、その他のｄｃリンク電圧制御方法を採用することも可能である。このネットワーク（ｎｅｔｗｏｒｋ）ブリッジは、ＰＷＭストラテジーを使用して完全に制御、規定される一連の半導体パワースイッチ装置を備えた適当なトポロジーを有するものとすることができる。

このネットワークブリッジ（ｎｅｔｗｏｒｋ ｂｒｉｄｇｅ）のａｃ出力電圧はフィルタリングされ、セットアップ変圧器を介して名目的固定周波数給電ネットワークへ供給される。給電ネットワークへの確実な接続を提供するため、並びに、種々の操作上および非操作上の要請から、発電機およびコンバータシステムを給電ネットワークから分離させるために保護スイッチギアを含めることができる。

給電ネットワークへ送られる電力は、種々の基準およびグリッドコードに規定されている要件に合致しなければならない。例えば、1つの関連する基準として、スイッチング周波数の側波帯に関係する高調波電圧歪みの大きさは、基本周波数での給電ネットワークの電圧波形の電圧振幅の０．２％よりも小さく維持されなければならない。

このネットワークブリッジで使用されるＰＷＭストラテジーは一般に、所定のスイッチング周波数で操作される。パワーグリッド又は給電ネットワークの名目固定周波数と、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数との間の混合は、ネットワークブリッジのａｃ出力電圧に高調波を生じさせる。仮に、２又はそれ以上のパワーコンバータが、共通の給電ネットワーク又はパワーグリッドに接続されている場合（例えば、複数の風力タービンが並列的に給電ネットワークに接続されている風力タービン施設の場合など）、この給電ネットワークへ送られる電力中での総体的高調波電圧歪みは、共通点について規定されている要求限界を超えるものとなる。
英国特許出願０６１７３７１．０

従って、本発明は、給電ネットワークに対し調和するのに使用することができる複数のパワーコンバータを制御するための方法を提供するものである。

すなわち、この方法において、各パワーコンバータは、同一のスイッチング周期を有し、給電ネットワーク電圧に少なくとも１つの望ましくない高調波を生じさせるパルス幅変調（ＰＷＭ）ストラテジーで操作されるネットワークブリッジを含むものであり、この方法は、各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に、時間データとの関連で異なるタイムオフセットを持たせ、前記の給電ネットワーク電圧での少なくとも１つの望ましくない高調波を少なくとも部分的に解消する過程を含むことを特徴とする。

この方法の利点は、少なくとも１つの望ましくない高調波（例えば、パワーグリッド又は給電ネットワークの名目固定周波数と、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数との間の混合により発生した望ましくない高調波）を少なくとも部分的に、あるいは或る場合には、完全に解消させることができる。各パワーコンバータが発電機を給電ネットワークに調和させるのに使用される場合、この方法はネットワークブリッジ列により給電ネットワークに送られる電力を、種々の基準およびグリッドコードで規定されているハーモニックディストーションについての要件に適合させることができる。各パワーコンバータがモータを給電ネットワーク（又はブスバー）に調和させるのに使用される場合、この方法は、各ネットワークブリッジの操作から生じる給電ネットワーク電圧におけるハーモニックディストーションを減少させることができる。同様に、各パワーコンバータがスタティック・ボルトアンペア無効電力（ＶＡＲ）補償として操作される場合、この方法は、各ネットワークブリッジの操作から生じる給電ネットワーク電圧におけるハーモニックディストーションを減少させることができる。

各パワーコンバータの操作（特にＰＷＭストラテジーが関連するネットワークブリッジに適用される場合に）は電子制御装置により制御するようにしてもよい。この電子制御装置はネットワークブリッジと一体化させてもよいし、あるいは別の独立型ユニットとして提供してもよい。いずれにしても、この電子制御装置はより一般的なパワーコンバータの部材を形成するものであり、この電子制御装置あるいはネットワークブリッジについての言及はすべて関連するパワーコンバータに対し参照されているものとする（あるいはその逆も同様である）。より具体的に述べると、ここで、パワーコンバータにより提供される制御操作についての言及は適当に応じて電子制御装置又はネットワークブリッジにより行われるものである。

種々のタイムオフセットの全てに対し比較される“時間データ”は、共通時間信号のパルス又は例えば、カスケード列配列における“マスター”パワーコンバータに発生した時間信号の端（例えば、立ち上がり端又は降下端）で採られたものであることが以下の記載から容易に理解できるであろう。なお、状況およびパワーコンバータの意図する操作条件に応じて任意の適当な“時間データ”を使用することができる。

本発明の第１の態様において、この方法は更に、時間データとして作用する共通時間信号を発生する工程と、この共通時間信号を各パワーコンバータに提供する工程と、各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に共通時間信号との関連で異なるタイムオフセットを持たせ、給電ネットワーク電圧における前記の少なくとも１つの望ましくない高調波を少なくとも部分的に解消させる工程とを含む。

各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は全て名目的に同一であり、各タイムオフセットを用いて共通時間信号に対し同期化（又は“ロックされる”）される。

この方法を３つの並列接続パワーコンバータを制御するために使用する場合、第１のパワーコンバータのネットワークブリッジが、共通時間信号との関連で第１の時間周期によりオフセットされる或るスイッチング周期を有するＰＷＭストラテジーに従って操作される。第２のパワーコンバータのネットワークブリッジは、共通時間信号との関連で第２の時間周期によりオフセットされる同一の或るスイッチング周期を有するＰＷＭストラテジーに従って操作される。第３のパワーコンバータのネットワークブリッジは、共通時間信号との関連で第３の時間周期によりオフセットされる同一の或るスイッチング周期を有するＰＷＭストラテジーに従って操作される。この第１、第２および第３のタイムオフセットは全て異なり、給電ネットワーク電圧における前記の少なくとも１つの望ましくない高調波が少なくとも部分的に解消されるよう選択される。

共通時間信号との関連で１つのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期がオフセットされる時間はゼロであってもよい。

共通時間信号との関連で各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーがシフトされるタイムオフセットはＰＷＭストラテジーのスイッチング周期のパーセントで表すことができる。例えば、この方法が３つの並列接続パワーコンバータを制御するために使用される上述のような場合、第１のパワーコンバータのネットワークブリッジを、０％のスイッチング周期の第１の時間によりオフセットされる或るスイッチング周期を有するＰＷＭストラテジーに従って操作することができる（すなわち、第１のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は共通時間信号との関連でタイムオフセットを有しない）。第２のパワーコンバータのネットワークブリッジは、３３．３％のスイッチング周期の第２の時間によりオフセットされる同一の或るスイッチング周期を有するＰＷＭストラテジーに従って操作することができる。第３のパワーコンバータのネットワークブリッジは、６６．６％のスイッチング周期の第３の時間によりオフセットされる同一の或るスイッチング周期を有するＰＷＭストラテジーに従って操作することができる。

ＰＷＭストラテジーは、名目ＰＷＭ周波数を有するキャリア（搬送）波形により表すことができる。従って、各タイムオフセットは、各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのキャリア（搬送）波形の移相に等しいと考えられる。仮に、ＰＷＭ周期が３６０゜と等しく、第１、第２および第３の時間がスイッチング周期の０％、３３．３％および６６．６％である場合、各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのキャリア（搬送）波形は、それぞれ０゜、１２０゜および２４０゜で移相されることになる。

同様の原理はもちろん、並列接続された任意の数のパワーコンバータを有する配列にも適用することができる。

各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのタイムオフセットは、本発明の方法により制御されるパワーコンバータの数との関連で決定することができる。従って、１又はそれ以上のネットワークブリッジに関連するタイムオフセットは、給電ネットワークに接続されたパワーコンバータの数が変化する場合に調整することができる。この調整は、例え１又はそれ以上のパワーコンバータがオフラインになったとき、あるいはオンラインに戻ったときでも、給電ネットワーク電圧における少なくとも１つの望ましくない高調波を効果的に解消させることを確かなものにすることになる。仮に、特定のタイムオフセットを調整しなければならないときは、これを急激、不連続的ではなく、徐々に行うことが好ましい（例えば、ランプ関数（傾斜関数）を使用して）。

各パワーコンバータはステータス情報を伝達するようにしてもよい。例えば、それがオンライン（すなわち、給電ネットワークに接続し、正しく稼動している）に有るか、若しくはオフラインにあるかを知らせる。或る時間において、給電ネットワークに接続されているパワーコンバータの数についての接続情報はパワーコンバータの全てに伝達させることができる。これは定期的に、若しくはオンラインのパワーコンバータの数が変化したときに行うことができる。このステータスおよび接続情報についてのタイミングの要求は通常、共通時間信号についての場合のように厳密ではない。なぜならば、前述の少なくとも１つの望ましくない高調波は、比較的短時間について種々の基準およびグリッドコードに規定されている高調波電圧歪みについてのレベルを超えてもよいからである。ステータス情報および接続情報は、例えば無線周波数（ＲＦ）信号などの無線信号として、あるいは電線又は光ファイバーを介して伝達される電気的又は光学的信号として伝達させることができるからである。

共通時間信号は独立型タイミング制御装置により発生させることができ、ついで、全てのパワーコンバータに伝達される。その他、共通時間信号は複数のパワーコンバータの１つにより発生させることができ、ついで、残りの全てのパワーコンバータに伝達される。共通時間信号を発生させるパワーコンバータは通常、“マスター”パワーコンバータとして呼ばれ、残りのパワーコンバータは通常、“スレイブ（ｓｌａｖｅ）”パワーコンバータとして呼ばれる。“マスター”パワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は共通時間信号に対しロックされた位相を有するものでなければならず、上述のように共通時間信号との関連で適当なタイムオフセットを有するものでなければならない。共通時間信号は“マスター”パワーコンバータと一体化したタイムコントローラにより発生させることができる。

共通時間信号は固定周期を有するものでもよい。例えば、共通時間信号は汎地球測位システム（ＧＰＳ）により提供される１秒照合（ｔｉｃｋ）などのグローバル・ナビゲーション・サテライト・システム（ＧＮＳＳ）から得ることもできる。もしも、各パワーコンバータのネットワークブリッジが２．５ｋＨｚの名目スイッチング周波数を有するものとすると、これは１秒照合当り２５００回のＰＷＭストラテジーの実行に相当するものとなる。この共通時間信号の周期も更に、ＰＷＭストラテジーの名目スイッチング周期に等しいものとなる。各パワーコンバータのネットワークブリッジが４００μｓの名目スイッチング周期を有するものとすると、共通時間信号は４００μｓとなり、１秒照合当り１周期のＰＷＭストラテジーが実行されることになる。

給電ネットワークが電力グリッドである場合、共通時間信号の周期は、給電ネットワークの名目固定周波数に関連したものとなり、あるいはそこから得られるものとなる。電源全体内での電力不釣合い（もし、負荷電力が発生した電力を超えたものとなると、周波数は下がり、あるいはその逆となる）の結果として上限と、下限との間で周波数が変化すると、それらの周波数変化に追従するため共通時間信号が調整される。本出願人による英国特許出願０６１７３７１．０には、パワーコンバータの制御方法が記載されており、これは時間可変（ｔｉｍｅ−ｖａｒｙｉｎｇ）周波数で操作される給電ネットワークに対し調和（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）させるのに使用することができる。このパワーコンバータは、スイッチング周波数、名目スイッチング周波数および１周期当りのパルス数を有するＰＷＭストラテジーに従って操作されるネットワークブリッジを有している。このＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数は給電ネットワークの時間可変周波数に従って変化し、時間可変周波数の整数高調波のみ（好ましくは整数の奇数高調波のみ）を好ましくは達成する。この方法で使用される共通時間信号は従って、英国特許出願０６１７３７１．０の方法から得られるＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数（Ｆｐｗｍ）の逆数に等しい周期を有する１照合（ｔｉｃｋ）となるよう設定され、この場合、１照合当り１周期のＰＷＭストラテジーが実行されることになる。

従って、各ネットワークブリッジに適用されるＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は好ましくは、共通時間信号の周期に等しくなるように設定される。この方法は共通時間信号を遠隔的に使用して各パワーコンバータのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、付加的利益を達成する方法を提供するものである。

共通時間信号は独立型タイミングコントローラからパワーコンバータへ、若しくは、適当な手段を用いて“マスター”パワーコンバータから“スレイブ”パワーコンバータへ送信することができる。例えば、共通時間信号は無線周波数（ＲＦ）信号などの無線信号、若しくは例えば、電線又は光ファイバーを介して送信される電気信号又は光学的信号であってもよい。パワーコンバータへの共通時間信号の送信時間により主に生じるハードウエア遅延を補償することが必要であろう。これは特に、遅延がＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の可なりの割合となっている場合に必要となる。この補償には、１又はそれ以上のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に対する更なるタイムオフセットの使用が含まれる。より具体的に述べると、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は、高調波電圧歪みを解消するための主たる手段を提供するための共通時間信号との関連での第１のタイムオフセットと、共通時間信号の送信時間の遅延並びに達成した解消を更に最適化するためネットワーク供給ケーブルにおけるＰＷＭ周波数伝達遅延を補償するための共通時間信号との関連での第２のタイムオフセットとを有することができる。

本発明の第２の実施態様において、その方法は、給電ネットワークに接続されたパワーコンバータの数を決定する工程と、第１のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を決定する工程と、第１のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を第２のパワーコンバータに送信して時間データとして作用させる工程と、時間信号のパルス周期を測定する工程と、第２のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を上記時間信号の測定されたパルス周期と同一になるように設定する工程と、給電ネットワークに接続されたパワーコンバータの数で割った時間信号の測定されたパルス周期と実質的に等しい時間により、第２のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を上記時間信号との関連でオフセットし、給電ネットワーク電圧中の前記の少なくとも１つの望ましくない高調波を少なくとも部分的に解消する工程とを具備してなる。

例えば、２つのパワーコンバータが給電ネットワークに接続される最も基本的なケースにおいて、第２のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は、２で割った第１の時間信号の測定されたパルス周期と実質的に等しい時間によりオフセットされる。

上述のように、任意の数のパワーコンバータを一緒に接続しカスケード列を画成することができる。ここで“カスケードされる”とは、カスケード列内のパワーコンバータ間を時間信号が通過する過程を意味するものであり、このカスケード列内の各パワーコンバータは給電ネットワークに対して依然として並列に接続されている。各パワーコンバータは好ましくは、その関連するネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期と等しいパルス周期を有する時間信号を送信するようにする。時間信号を受理した各パワーコンバータは好ましくは、その受理した時間信号のパルス周期を測定し、そのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を、測定されたパルス周期に適合するよう設定し、その関連するネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を、給電ネットワークに接続されたパワーコンバータの数で割った受理時間信号の測定されたパルス周期と実質的に等しい時間によりオフセットする。

Ｎパワーコンバータのカスケード列に対しては、この方法は更に以下の工程を含む。すなわち、第Ｎ番目のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第Ｎ番目の時間信号を、第１のパワーコンバータに送信する工程を含む。換言すれば、好ましくは、カスケード列中の第１のパワーコンバータが時間信号をカスケード列中の最後のパワーコンバータから受理するようにする。従って、このカスケード列は“閉じループ”列となる。

給電ネットワークに接続されるパワーコンバータの数Ｎは、操作状態に関係なく、給電ネットワークに物理的に接続されたパワーコンバータの数により決定される。この場合、Ｎは例えば、特定の風力施設、海上推進用途又はボルト‐アンペア無効電力（ＶＡＲ）補償装置の構築配置に基づいて基本的に固定される。解消を目的とする場合、例え１又はそれ以上のパワーコンバータが何らかの理由でオフラインとなった場合でも給電ネットワークに接続されたパワーコンバータの数Ｎは変わることはない。これは、給電ネットワーク電圧中の前記の少なくとも１つの望ましくない高調波を解消させる効率を低下させることになるが、或る用途においては、より適当なものとなることがある。

給電ネットワークに接続されるパワーコンバータの数Ｎは、給電ネットワークに物理的に接続され、任意の時間帯においてオンラインであるパワーコンバータの数により決定される。換言すれば、Ｎは動的であり、カスケード列内のパワーコンバータの操作状態に応じて変化する。このことは、給電ネットワークに接続されるパワーコンバータの数Ｎは更新することができ、それにより給電ネットワーク電圧中の前記の少なくとも１つの望ましくない高調波をより効率的に解消させることができ、各パワーコンバータが、例えばそれがオンラインであるか、オフラインであるかについての状態情報を伝達するようにすることを意味する。任意の時間帯において給電ネットワークに接続されたパワーコンバータの数Ｎについての情報は、周期的に、又はオンラインであるパワーコンバータの数が変化した場合に、全てのパワーコンバータに伝達される。各パワーコンバータは好ましくは、関連するネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に適用されるべきオフセットを決定する際に、最新の、あるいは現在のＮ値を使用する。

時間信号は任意の手段で１つのパワーコンバータから他のパワーコンバータに送信させることができる。例えば、時間信号は、無線周波数（ＲＦ）信号などの無線信号として、あるいは電線又は光ファイバーを介して伝達される電気的又は光学的信号として伝達させることができる。

カスケード列中のパワーコンバータであって、最初にオンラインとなるパワーコンバータは“マスター”パワーコンバータとしての役割を果たすものであり、カスケード列中の第１のパワーコンバータとして位置づけられる。第１の例として、“マスター”パワーコンバータとしての役割を採るかについての決定は、そのパワーコンバータにより受理されようとしている任意の時間信号が存在しないか又は欠乏するかによりなされる。時間信号がオンラインになったときその時間信号を受理する任意のパワーコンバータが“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を採ることが好ましい。何らかの理由（すなわち、直前の先行するカスケード列中のパワーコンバータがオフラインとなったとき、あるいは時間信号が中断されたとき）で時間信号を受理するのに失敗した “スレイブ”パワーコンバータは全て、“マスター”パワーコンバータとしての役割を採ることができる。

カスケード列は、２又はそれ以上の“マスター”パワーコンバータがオンラインになった順序に応じて、これら“マスター”パワーコンバータを有することにより開始される。更に、カスケード列は、２又はそれ以上の“マスター”パワーコンバータの内の１つ又はそれ以上がオフラインになったとき、これら“マスター”パワーコンバータを有することを終了する。この場合、このカスケード列は、一連の副列に効果的に分割され、各“マスター”パワーコンバータは、その関連する副列内で第１のパワーコンバータとしての位置を採ることになる。カスケード列中の全てのパワーコンバータがオンラインになり正しく操作する場合、１個のみの“マスター”パワーコンバータが存在することが好ましい。この“マスター”パワーコンバータはカスケード列において第１のパワーコンバータとして位置づけられ、残りのパワーコンバータは“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を果たし、カスケード列内で適当な位置を採るようにすることが好ましい。

カスケード列内の隣接するパワーコンバータ相互間で伝達される時間信号は、その役割（つまり“マスター”または“スレイブ”）についての情報及び/又はその時間信号を送信するパワーコンバータがカスケード列内での位置についての情報を含むことができる。時間信号は通常、同一のパルス周期を有するものであるが、カスケード列内でのパワーコンバータの位置を示唆する異なるパルス幅を有するものでもよい。これは、カスケード列内のパワーコンバータの１つがオフラインとなったとき、又は欠陥を生じたときに有用なものとなる。カスケード列内の全てのパワーコンバータがオンラインとなり、正しく稼動している場合、カスケード列内の第１のパワーコンバータにより受理されるＮ番目の時間信号のパルス幅は、そのパワーコンバータがカスケード列内で唯一の“マスター”パワーコンバータとしての役割を果たしているか否かを確認するのに利用することができる。“マスター”パワーコンバータとしての役割を果たしているが、“マスター”パワーコンバータとしての役割を通常確認させるものとは異なるパルス幅の時間信号を受理するものは、“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を果すものとされ、カスケード列内で適当な位置を採ることになる。

例えば、カスケード列内の第１のパワーコンバータがカスケード列内の最後のパワーコンバータから時間信号を受理する３つのパワーコンバータのカスケード列の場合、各パワーコンバータは以下のように構成することができる。
（ａ）ＰＷＭストラテジーについてパルス周期を決定し（以下に詳述するような適当な方法を用いて）、もしもそれが“マスター”パワーコンバータである場合、（ｉ）カスケード列の第１のパワーコンバータとして位置決めし；（ii）決定されたパルス周期を有するＰＷＭストラテジーをそれに関連するネットワークブリッジに適用し；（iii）決定されたパルス周期に等しいパルス周期および２０μｓのパルス幅を有する時間信号を送信する;更に
（ｂ）もしもそれが“スレイブ”パワーコンバータである場合、（ｉ）受理した時間信号のパルス周期を測定し；（ii）測定されたパルス周期を有するＰＷＭストラテジーをそれに関連するネットワークブリッジに適用し；（iii）受理した時間信号のパルス幅プラス２０μｓに等しいパルス幅を有する時間信号を送信する。

これは、“マスター”パワーコンバータから時間信号を受理する第１の“スレイブ”パワーコンバータがパルス幅４０μｓの時間信号を送信し、この第１の“スレイブ”パワーコンバータから時間信号を受理する第２の“スレイブ”パワーコンバータがパルス幅６０μｓの時間信号を送信することを意味する。なお、その他のパルス幅も可能であることは容易に理解されるであろう。

各パワーコンバータも、それが時間信号を受理しない場合又はパルス幅６０μｓの時間信号を受理する場合に“マスター”パワーコンバータとして維持され、しかし、パルス幅２０μｓ又は４０μｓのパルス幅を有する時間信号を受理するとき、“マスター”パワーコンバータとしての役割から“スレイブ”パワーコンバータに切り換えられるよう構成することができる。

３カスケード型パワーコンバータを便宜上、Ａ、Ｂ、Ｃとラベルし、時間信号をＡ→Ｂ、Ｂ→Ｃ、Ｃ→Ａのシーケンスで時間信号を送信する場合、以下の実施例は、これらがどのように異なる環境下で操作されるかを説明するものである。この時間信号は、状態０および１を有する一連のデジタル時間パルスとして考えることができ、従って、パルス周期は連続する時間パルスの立ち上がりエッジ又は降下エッジ間の時間として定義され、パルス幅は状態１が適用される時間帯として定義される。以下の実施例において、常に、Ｎ＝３であると仮定されている。

１．パワーコンバータＡは最初にオンラインの状態にされ、“マスター”パワーコンバータとしての役割を果たし、カスケード列で第１の位置を採っている。これはパルス幅２０μｓおよびそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を出力する（このスイッチング周期は局所的判定に基づくものであり、例えば独立型コントローラから送信される）。パワーコンバータＡにより出力される時間信号の降下エッジは、そのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。パワーコンバータＢは次にオンラインの状態にされるものである。これはパルス幅２０μｓを有するパワーコンバータＡからの時間信号を受理する。これは“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を果たすものである。なぜならば、時間信号を受理し、カスケード列で第２の位置を採っているからである。これは受理した時間信号のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期の適合するようそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期を３で割ったものと等しいタイムオフセットを適用する。このタイムオフセットは、パワーコンバータＢのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。このパワーコンバータＢは、受理した時間信号プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、４０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅およびそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を出力する。このパワーコンバータＢによる時間信号出力の降下エッジはそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。パワーコンバータＣは最後にオンラインの状態にされるものである。これはパルス幅４０μｓを有するパワーコンバータＢからの時間信号を受理する。これは“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を果たすものである。なぜならば、時間信号を受理し、カスケード列で第３の位置を採っているからである。これは受理した時間信号のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期の適合するようそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期を３で割ったものと等しいタイムオフセットを適用する。このタイムオフセットは、そのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。このパワーコンバータＣは、受理した時間信号プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、６０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅およびそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を出力する。このパワーコンバータＣによる時間信号出力の降下エッジはそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。パワーコンバータＡは６０μｓのパルス幅を有するパワーコンバータＣから時間信号を受理し、これは“マスター”パワーコンバータとしての役割を確認するものであり、その操作は変らずに維持される。

２．このカスケード列は、パワーコンバータＡがオフラインとなり、その時間信号が中断されるまで正常に機能する。パワーコンバータＢは最早、時間信号を受理することがなく、“マスター”パワーコンバータとしての役割を採り、カスケード列で第１の位置を採る。これはそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の局所的決定を使用し、パルス幅２０μｓを有する時間信号およびそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を出力する。このパワーコンバータＢによる時間信号出力の降下エッジはそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。パワーコンバータＣは、パルス幅２０μｓを有するパワーコンバータＢからの時間信号を受理する。パワーコンバータＣは現存する“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を維持する。なぜならば、時間信号を受理し、カスケード列で第２の位置を採っているからである。これは受理した時間信号のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期の適合するようそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期を３で割ったものと等しいタイムオフセットを適用する。このタイムオフセットは、パワーコンバータＣのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。このパワーコンバータＣは、受理した時間信号プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、４０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅およびそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を出力する。このパワーコンバータＣによる時間信号出力の降下エッジはそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。パワーコンバータＡがオンラインに戻ったとき、パルス幅４０μｓを有するパワーコンバータＣからの時間信号を受理する。それは“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を果たすものである。なぜならば、時間信号を受理し、カスケード列で第３の位置を採っているからである。これは受理した時間信号のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期の適合するようそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期を３で割ったものと等しいタイムオフセットを適用する。このタイムオフセットは、そのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。このパワーコンバータＡは、受理した時間信号プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、６０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅およびそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を出力する。このパワーコンバータＡによる時間信号出力の降下エッジはそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。パワーコンバータＢはパルス幅６０μｓを有するパワーコンバータＡからの時間信号を受理し、これは“マスター”パワーコンバータとしての役割を確認するものであり、その操作は変らずに維持される。

３．パワーコンバータＡは最初にオンラインの状態にされ、“マスター”パワーコンバータとしての役割を果たし、カスケード列で第１の位置を採っている。これはパルス幅２０μｓおよびそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を出力する（このスイッチング周期は局所的判定に基づくものであり、例えば独立型コントローラから送信される）。パワーコンバータＡにより出力される時間信号の降下エッジは、そのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。パワーコンバータＣは次にオンラインの状態にされ、“マスター”パワーコンバータとしての役割を採り、カスケード列で第１の位置を採っている。これはそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の局所的判定を使用し、パルス幅２０μｓおよびそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を出力する。このパワーコンバータＣによる時間信号出力の降下エッジはそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。パワーコンバータＡは今やパルス幅２０μｓを有するパワーコンバータＣからの時間信号を受理する。従って、これは“マスター”パワーコンバータとしての役割から“スレイブ”パワーコンバータに切り換えられ、カスケード列での第２の位置を採る。これは受理した時間信号のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期の適合するようそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期を３で割ったものと等しいタイムオフセットを適用する。このタイムオフセットは、パワーコンバータＡのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。このパワーコンバータＡは、受理した時間信号プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、４０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅およびそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を出力する。このパワーコンバータＡによる時間信号出力の降下エッジはそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。パワーコンバータＢがオンラインに来たとき、パルス幅４０μｓを有するパワーコンバータＡからの時間信号を受理する。それは“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を果たすものである。なぜならば、時間信号を受理し、カスケード列で第３の位置を採っているからである。これは受理した時間信号のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期の適合するようそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期を３で割ったものと等しいタイムオフセットを適用する。このタイムオフセットは、そのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。このパワーコンバータＢは、受理した時間信号プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、６０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅およびそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を出力する。このパワーコンバータＢによる時間信号出力の降下エッジはそのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。パワーコンバータＣはパルス幅６０μｓを有するパワーコンバータＢからの時間信号を受理し、これは“マスター”パワーコンバータとしての役割を確認するものであり、その操作は変らずに維持される。

従って、カスケード列内のパワーコンバータは不規則な順でオンラインに来ることができ、パワーコンバータがオフラインに行くような状況に対し自動的に対処できるようになっている。上記実施例では、常にＮ＝３としたが、パワーコンバータがオフラインに行き、オンラインに戻るとき、Ｎを変化させることが可能なことは容易に理解できよう。例えば、パワーコンバータＡがオフラインである状況（すなわち、Ｎ＝２）において、パワーコンバータＢおよびＣは、各測定されたパルス周期を２で割ったものに等しいタイムオフセットを適用するものとなる。

“マスター”パワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期（従って、時間信号のパルス周期）は固定してもよい。例えば、ネットワークブリッジの名目スイッチング周波数が２．５ｋＨｚの場合、パルス周期を４００μｓとすることができる。従って、カスケード列内の全てのパワーコンバータは、“マスター”パワーコンバータとしての役割を採ったとき、そのネットワークブリッジに対し適用されるＰＷＭストラテジーのスイッチング周期について独自に決定することができる。パワーコンバータが“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を採ったときは、そのネットワークブリッジに対し適用されるＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は、受理した時間パルスのパルス周期を測定することにより決定される。カスケード列（又は副列）内の全てのパワーコンバータについてのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は従って、その関連する“マスター”パワーコンバータによってのみ決定されることが好ましい。

言い換えれば、幾つかの制御操作は全てのパワーコンバータにより独自に実行され、従って、同一のファームウエアの全て構成することができるが、パワーコンバータが“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を採ったとき、それらの制御操作が効果的に抑制される場合がある。例えば、給電ネットワークがパワーグリッド（電力グリッド）である場合、上述の英国特許出願０６１７３７１．０記載の方法を使用してＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を、各パワーコンバータが独自に決定することができる。しかし、ネットワークブリッジに適用されると共に、時間信号を介して“スレイブ”パワーコンバータに伝達されるべきＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定したときは、“マスター”パワーコンバータのみがその決定を使用することができる。各“スレイブ”パワーコンバータは、それ自身の独自の決定を無視し、その関連するネットワークブリッジに適用されるべきＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を、受理された時間信号の測定されたパルス周期から設定することになる。

本発明は更に、給電ネットワークに対し調和させるのに使用することができる複数のパワーコンバータを提供するものである。この場合、各パワーコンバータは、同一のスイッチング周期を有し、給電ネットワーク電圧に少なくとも１つの望ましくない高調波を生じさせるパルス幅変調（ＰＷＭ）ストラテジーで操作されるネットワークブリッジおよびコントローラを含むものであり、ここで、該コントローラは、各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に、時間データとの関連で異なるタイムオフセットを持たせ、前記の給電ネットワーク電圧での少なくとも１つの望ましくない高調波を少なくとも部分的に解消するよう配設されている。

本発明の第１の態様においては、共通時間信号を各パワーコンバータに提供し、これを時間データとして作用させ、コントローラを用いて、各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に共通時間信号との関連で異なるタイムオフセットを持たせ、給電ネットワーク電圧における前記の少なくとも１つの望ましくない高調波を少なくとも部分的に解消させるようにしている。

本発明の第２の実施態様においては、第１のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を第２のパワーコンバータに送信して時間データとして作用させる。第２のパワーコンバータのコントローラを用いて時間信号のパルス周期を測定し、第２のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を上記時間信号の測定されたパルス周期と同一になるように設定し、給電ネットワークに接続されたパワーコンバータの数で割った時間信号の測定されたパルス周期と実質的に等しい時間の時間信号により、第２のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を上記時間信号との関連でオフセットし、給電ネットワーク電圧中の前記の少なくとも１つの望ましくない高調波を少なくとも部分的に解消するようにしている。

これらのパワーコンバータはモニタリングおよび発電用途の双方に使用することができる。例えば、パワーコンバータを用いて、発電機を給電ネットワーク又は電力グリッドに調和させることができる。この場合、ネットワークブリッジは能動インバータとして正常に操作される。パワーコンバータは更に、モータを給電ネットワーク（ａｃブスバー）に調和させるのに使用することができる。この場合、ネットワークブリッジは能動整流器として正常に操作される。各パワーコンバータはスタティック・ボルトアンペア無効電力（ＶＡＲ）補償装置として操作させることができる。

共通時間信号：
共通時間信号を使用する風力タービン用のためのパワーコンバータ配置の基本的トポロジーを図１を参照して概説する。

図１の基本的トポロジーにおいて、３個の並列接続パワーコンバータ１ａ，１ｂ，１ｃが風力タービン２間の調和のために使用されている。この風力タービン２はそれぞれ可変速度ａｃ誘導発電機４および分割給電ネットワーク（ＨＶ ＮＥＴＷＯＲＫとラベルされている）を駆動するものである。各風力タービン２は一般に３つのタービン羽根（タービン羽根の数は限定されない）が回転シャフト上に装着されており、そのピッチはピッチ・アクチュエータにより制御され、発電機４への風エネルギーの捕捉の最適化及び/又は制限を行っている。ギアボックス８が回転シャフトを、各可変速度発電機４のローターに接続するのに使用されている。場合によっては、この回転シャフトは可変速度発電機のローターに直接、接続してもよい。

なお、当然のことながら、この誘導発電機４を他のタイプの発電機（例えば永久磁石発電機）などで置換えることができる。誘導発電機４およびギアボックス８の組合せは、直接駆動永久磁石発電機で置換えることもできる。

各誘導発電機４のａｃ端子は３相発電機ブリッジ１０のａｃ端子と接続されていて、これは通常の操作において、ｄｃリンク１２に電力を供給するための能動整流器として操作される。各発電機ブリッジ１０は、ＰＷＭストラテジーを使用して完全に制御、規定された一連の半導体パワースイッチ装置を備えた従来の３相２−レベルトポロジーを有するものである。しかし、実際上、この発電機ブリッジ１０は３−レベル・ニュートラルポイント・クランプド・トポロジー（ｎｅｕｔｒａｌ ｐｏｉｎｔ ｃｌａｍｐｅｄ ｔｏｐｏｌｏｇｙ）又はマルチレベル・トポロジー（例えば、Ｆｏｃｋ−Ｍａｙｎａｒｄ配置）などの適当なトポロジーを有するものであってもよい。

各発電機ブリッジ１０のｄｃ出力電圧はネットワークブリッジ１４（通常の操作ではインバータとして操作される）のｄｃ端子へ供給される。ネットワークブリッジ１４は、ＰＷＭストラテジーを使用して完全に制御、規定された一連の半導体パワースイッチ装置を備えた発電機ブリッジ１０と同様の３相２−レベルトポロジーを有する。しかし、実際上、ネットワークブリッジ１４は、発電機ブリッジ１０で述べたのと同様に、任意の適当なトポロジーを有するものであってもよい。適当なネットワークブリッジ１４の例として、ＡＬＳＰＡ ＭＶ３０００インバータ（Ｃｏｎｖｅｒｔｅａｍ社、英国、Ｂｏｕｇｈｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｒｕｇｂｙ， Ｗａｒｗｉｃｋｓｈｉｒｅ， ＣＶ２１ １ＢＵ）を挙げることができる。

各ネットワークブリッジ１４のａｃ出力電圧は、基本周波数で種々の電圧成分並びにＰＷＭストラテジーの基本周波数と名目スイッチング周波数との間のビート（ｂｅａｔ）周波数に関連する種々の望ましくない高調波を含んでいる。各ネットワークブリッジ１４のａｃ出力電圧は、フィルター１６でフィルターにかけられる。このフィルターにかけられた各ネットワークブリッジ１４のａｃ出力電圧は、ついで、ステップアップ変圧器６を介して給電ネットワークに供給される。保護スイッチギア（図示しない）を設けて、給電ネットワークに対する接続の信頼性を高め、発電機およびコンバータシステムを、種々の操作上および非操作上の要件のため給電ネットワークから隔離してもよい。分流（ｓｈｕｎｔ）フィルター（図示しない）を各フィルター１６と、ステップアップ変圧器６との間に用いてもよい。この分流フィルターは、特定のスイッチング周波数調波を減衰させるようにした簡単な容量性フィルター又は同調フィルターであってもよい。

各パワーコンバータはコントローラ１８（実際上はネットワークブリッジ１４の一部として組み込むことができる）を備え、これはネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーを制御すると共に、独立型タイミングコントローラ２２から電線を介して共通時間信号を受理するようになっている。この共通時間信号は、最小のものとして、既知のパルス間隔での単一パルスからなるものである。以下の説明では、５０ｍｓの最小マークおよび９５０ｍｓの最大マークを有し、１秒の時間および既知の正確性を有する単一パルスが各コントローラ１８に提供されるようになっている。ここで、“マーク”とは、例えば、ロジック１状態の共通時間信号の部分を指している。各ネットワークブリッジ１４で使用されるＰＷＭストラテジーの名目スイッチング周波数は２．５ｋＨｚであり、従って、各ネットワークブリッジは同一の名目スイッチング周期、４００μｓで操作される。

各ネットワークブリッジ１４で使用されるＰＷＭストラテジーの実際のスイッチング周波数は給電ネットワークの時間可変周波数に従って変化させることができ、それにより整数高調波のみ（好ましくは整数の奇数高調波のみ）を達成する。この場合、各コントローラ１８に提供される共通時間信号は、本出願人による英国特許出願０６１７３７１．０の方法から得られるＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数（Ｆｐｗｍ）の逆数に等しい周期を有する単一パルスとなり、１パルス当り１周期のＰＷＭストラテジーが実行されることになる。これについては以下に詳述する。

各ネットワークブリッジ１４についてのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は、共通時間信号のパルスの立上りエッジに照合される。しかし、各ネットワークブリッジ１４についてのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は、共通時間信号からの特定のタイムオフセットに対し照合し、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周期が共通時間信号のパルスの立上りエッジ後の設定時間でスタートするようにしてもよい。いずれの場合も、共通時間信号の各パルスの立上りエッジは時間データとして作用する。

各コントローラ１８に提供される共通時間信号が、ネットワークブリッジ１４についてのＰＷＭストラテジーの表示と共に図２に模式的に示されている。なお、図２中の垂直マーカーは、明確を目的として、１ＰＷＭサイクル中の個々のパルスを含むエンベロープの始まりと終りを表すものであることが容易に理解できよう。ＰＷＭストラテジーは適当な技法を用いて実行することができる。

固定周期を有する共通時間信号について、関連するネットワークブリッジ１４のＰＷＭストラテジーの適当な制御を行うための或るコントローラ１８により要求される最小情報は、共通時間信号の１周期の名目期間、ＰＷＭストラテジーの名目スイッチング周期およびＰＷＭストラテジーに適用される共通時間信号に関連するタイムオフセットである。３つの並列接続パワーコンバータ１ａ，１ｂ，１ｃ を有する図１の基本的トポロジーにおいて、第１のパワーコンバータ１ａに関連するネットワークブリッジ１４はＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の０％のタイムオフセットで操作することができる。第２のパワーコンバータ１ｂに関連するネットワークブリッジ１４はＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の３３．３％のタイムオフセットで操作することができる。第３のパワーコンバータ１ｃに関連するネットワークブリッジ１４はＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の６６．６％のタイムオフセットで操作することができる。ＰＷＭストラテジーの名目スイッチング周期が４００μｓであるという状況は、第２のパワーコンバータ１ｂおよび第３のパワーコンバータ１ｃについてのタイムオフセットがそれぞれ１３３μｓおよび２６６μｓであることを意味する。（このような１３３μｓおよび２６６μｓのタイムオフセットは、ＰＷＭストラテジーの名目周期、４００μｓの３３．３％および６６．６％の整数（端数を切り捨てた）を表す。余りを考慮する必要があるとすると、これらは本発明の具体的実行と考えられる）

３６０゜が４００μｓの名目スイッチング周期に相当する場合、このタイムオフセットは第１、第２および第３のパワーコンバータについての移相、０゜、１２０゜および２４０゜をそれぞれ表すものとなる。

図３は、この３つのネットワークブリッジ１４のＰＷＭストラテジーが、時間データとして機能する共通時間信号との関連でタイムオフセットを用いてどのように操作されるかを示している。より具体的に述べると、この図３から、第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４についてのＰＷＭストラテジーが、共通時間信号の各パルスに出来るだけ近づけてスタートするようタイミングされていること（すなわち、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の０％のタイムオフセット）が理解できよう。第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジ１４についてのＰＷＭストラテジーは、共通時間信号の各パルスの後の１３３μｓでスタートするようタイミングされる（すなわち、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の３３．３％のタイムオフセット）。最後に、第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジ１４についてのＰＷＭストラテジーは、共通時間信号の各パルスの後の２６６μｓでスタートするようタイミングされる（すなわち、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の６６．６％のタイムオフセット）。

同様のタイムオフセットが任意の数の並列接続パワーコンバータについても決定し得ることが理解できよう。

もし、共通時間信号がコントローラ１８の内の１つにより発生する場合は、独立型タイミングコントローラ２２を省略することができる。この所謂、“マスター” コントローラ１８（すなわち、“マスター”パワーコンバータに関連するコントローラ）は共通時間信号を発生させ、それを他の“スレイブ” コントローラに送信する。例えば、３個の並列接続パワーコンバータ１ａ，１ｂ，１ｃを備えた図１の基本的トポロジーの場合、第１のパワーコンバータ１ａのコントローラ１８が共通時間信号を第２のパワーコンバータ１ｂおよび第３のパワーコンバータ１ｃの“スレイブ” コントローラに対し提供することになる。操作上の柔軟性のため、例えば、第１のパワーコンバータ１ａの コントローラ１８が役割のため、又は欠陥の間、オフラインとなったとき、“マスター”コントローラの役割が第２のパワーコンバータ１ｂおよび第３のパワーコンバータ１ｃのコントローラによっても達成できるということは有用なことである。従って、その構成は、このような状況に対処するためダイナミックに変更され、依然としてオンラインにある残りのパワーコンバータにより正常な操作（効果的調波解消を含め）が継続されることになる。

給電ネットワーク電圧中の望ましくない高調波歪みを可及的に解消するため、各ネットワークブリッジ１４のＰＷＭストラテジーに適用されるタイムオフセットは、任意の時間においてオンラインにあり、給電ネットワークに接続されているパワーコンバータの数との関連で決定されることが好ましい。従って、各コントローラ１８は、関連するパワーコンバータがオンラインにあるか（すなわち、給電ネットワークに接続され、正常に稼動している）又は何らかの理由でオフラインにあるかについてのステータス情報を伝達する。任意の時間において給電ネットワークに接続されているパワーコンバータの数についての接続情報は、全てのコントローラ１８に対し、定期的に、あるいはオンラインのパワーコンバータの数が変化したときに伝達される。独立型コントローラ２４は、それぞれのコントローラ１８から、このステータス情報を受理し、接続情報を図１に示すようにコントローラの夫々に伝達する。図示していないが、パワーコンバータ１ａ，１ｂ，１ｃは、このステータス情報および接続情報が、“マスター” コントローラなどのコントローラ１８の１つにより受理、伝達されるよう構成される。接続情報はそれぞれのコントローラ１８により、以下の式に従って関連するネットワークブリッジ１４のＰＷＭストラテジーに適用するたの適当なタイムオフセットを決定するのに使用される。

タイムオフセット＝（ｐ−１）＊（１００％／Ｎ）
ここで、ｐはコントローラの与えられた番号（すなわち、第１のパワーコンバータ１ａについて１、第２のパワーコンバータ１ｂについて２、第３のパワーコンバータ１ｃについて３など）；Ｎは接続情報により提供された任意の時間での給電ネットワークに接続されているパワーコンバータの数である。

例えば、給電ネットワークに接続されているパワーコンバータの数が、先に給電ネットワークに接続されていなかったパワーコンバータがオンラインとなった結果、３から４に増加したとき、タイムオフセットがそれに応じて調整される。例えば、第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４のためのＰＷＭストラテジーを、共通時間信号の各パルスに出来るだけ近づけてスタートするようタイミングを継続させる（すなわち、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の０％のタイムオフセット）。第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジ１４についてのＰＷＭストラテジーを、共通時間信号の各パルスの後の１００μｓでスタートするようタイミングを継続させる（すなわち、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の２５％のタイムオフセット）。第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジ１４についてのＰＷＭストラテジーを、共通時間信号の各パルスの後の２００μｓでスタートするようタイミングを継続させる（すなわち、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の５０％のタイムオフセット）。最後に、第４のパワーコンバータ（図示しない）のネットワークブリッジ１４についてのＰＷＭストラテジーを、共通時間信号の各パルスの後の３００μｓでスタートするようタイミングを継続させる（すなわち、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の７５％のタイムオフセット）。各タイムオフセットの調整は、好ましくは段階的におこない、各ネットワークブリッジの正常なＰＷＭストラテジーが、構成変更時に不当に混乱しないようにする。例えば、第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジに適用されるタイムオフセットは、ＰＷＭストラテジーの数スイッチング周期に亘って１３３μｓから１００μｓに徐々に引き下げる。

任意の特定のパワーコンバータのネットワークブリッジ１４は、関連するコントローラ１８により以下のようにして共通時間信号に同期化させることができる。

同期化なしで、ネットワークブリッジ１４のＰＷＭストラテジーは、各コントローラ１８により独自に決定される２．５ｋＨｚの名目スイッチング周波数（Ｆｐｗｍ）（すなわち、４００μｓの名目スイッチング周期）で操作される。このスイッチング周期は２００ｎｓの特定のタイミング解像度に分割される。その他の名目スイッチング周波数およびタイミング解像も可能であり、それはネットワークブリッジ１４の稼動特性に通常、依存する。共通時間信号が各コントローラ１８によりそれ自身の内部クロックと関係して測定され、各コントローラについての特定のＰＷＭスイッチング事象がそれ自身の内部クロックと関係して決定されるから、コントローラ間のクロック周波数の誤差は自動的に解消され、高調波解消性能に悪影響が及ぶことはない。

コントローラ１８はＰＷＭタイマーを有しており、これは自動的にリセットされる前においては、０から２０００（名目条件では、２０００ｘ２００ｎｓ＝４００μｓを表す）で稼動するようセットされている。このＰＷＭタイマーはＰＷＭストラテジーについての全てのタイミング事象を決定するのに使用されるタイマーである。

コントローラ１８が共通時間信号のパルスを受理したとき、これはＰＷＭタイマーにタイムスタンプされ、その値がＡｃｔｕａｌ＿Ｐｕｌｓｅ＿Ａｒｒｉｖａｌ＿Ｔｉｍｅとラベルされる。

コントローラ１８は更に、時間タイマーを備え、これは共通時間信号の連続的パルス間（名目上、１秒間離れている）の時間を測定する。測定した時間の値は、Ｌａｓｔ＿Ｏｎｅ＿Ｓｅｃｏｎｄ＿Ｐｅｒｉｏｄとラベルされる。Ａｃｔｕａｌ＿Ｐｕｌｓｅ＿Ａｒｒｉｖａｌ＿ＴｉｍｅおよびＬａｓｔ＿Ｏｎｅ＿Ｓｅｃｏｎｄ＿Ｐｅｒｉｏｄは同一のタイミング解像度に測定される。

共通時間信号の第２のパルスがコントローラ１８により受理された後、第２のパルスが受理された実際の時間（すなわち、Ａｃｔｕａｌ＿Ｐｕｌｓｅ＿Ａｒｒｉｖａｌ＿Ｔｉｍｅとして示される）と、第２のパルスが予想された時間（Ｉｎｔｅｎｄｅｄ＿Ｐｕｌｓｅ＿Ａｒｒｉｖａｌ＿Ｔｉｍｅとして示される）との差が決定され、その結果はＰｈａｓｅ＿Ｅｒｒｏｒとラベルされる。従って、共通時間信号の連続的パルスの夫々が意図する到着時間で到着するような正常な操作においては、Ｐｈａｓｅ＿Ｅｒｒｏｒはゼロとなるであろう。

Ｉｎｔｅｎｄｅｄ＿Ｐｕｌｓｅ＿Ａｒｒｉｖａｌ＿Ｔｉｍｅの解消について以下に説明する。
共通時間信号の連続的パルス間の次の名目１秒間においてネットワークブリッジ１４に適用されるべきＰＷＭストラテジーの実際のスイッチング周期は、以下のように計算される。
Ｓｗｉｃｈｉｎｇ＿Ｐｅｒｉｏｄ＝（Ｌａｓｔ＿Ｏｎｅ＿Ｓｅｃｏｎｄ＿Ｐｅｒｉｏｄ＋Ｐｈａｓｅ＿Ｅｒｒｏｒ）／Ｆｐｗｍ

この計算は、共通時間信号のパルスの受理（すなわち、本実施例では名目１秒毎）に続くスイッチング周期で実行される。

第１、第２、第３のパワーコンバータ１ａ，１ｂ，１ｃのネットワークブリッジ１４間の必要な移相を達成するため、Ｉｎｔｅｎｄｅｄ＿Ｐｕｌｓｅ＿Ａｒｒｉｖａｌ＿Ｔｉｍｅが以下の式により計算されるタイムオフセットにより変更される。

Intended_Pulse_Arrival_Time＝（Time_Offset*Switching_Period）+ Delay_Comp
ここで、Ｔｉｍｅ＿Ｏｆｓｅｔｔは０−１００％の範囲内の値であり、本実施例では、第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４については０％；第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジについては３３．３％；第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジについては６６．６％であり；Ｄｅｌａｙ＿Ｃｏｍｐは時間調整であり、これを用いてコントローラ１８のＰＷＭストラテジーが、共通時間信号の伝達における遅延を補償するために進められ又は遅らせるようになっている。

給電ネットワークが時間可変周波数（Ｆｎｅｔ）を有する場合、ネットワークブリッジ１４に適用されたＰＷＭストラテジーの実際のスイッチング周波数（Ｆｐｗｍ）を英国特許出願０６１７３７１．０の方法を用いて変化させることが可能であり、それによりＦｎｅｔの整数高調波のみ（好ましくは整数の奇数高調波のみ）を達成することができる。従って、共通時間信号の周期をＦｐｗｍの逆数に等しくなるように設定することができ、この場合、１照合（ｔｉｃｋ）当り１周期のＰＷＭストラテジーが実行されることになる。

“整数高調波”の用語は、正確な整数高調波値である高調波並びに正確な整数高調波値の許容範囲内である高調波の双方を含むことを意図するものである。この許容範囲（一般には例えば、±５Ｈｚの領域）は通常、給電ネットワークのオペレータにより決定され、又は或る基準で定義される。

通常のＦｎｅｔからＰＷＭストラテジーの１周期当りのパルス数(Pulse_Number)を判定するための計算法であって、同時にＰＷＭストラテジーの最大スイッチング周波数(Fpwm_nom)を重んじ、かつ、ヒステリシス・ウインドウ（ｗｉｎｄｏｗ）を用いる計算法が以下に与えられている。

(Pulse_Number_hi)＝２＊ROUND［(Fpwm_nom)/(2*Fnet)］−１
(Pulse_Number_lo)＝２＊ROUND［(Fpwm_nom)/(2*（Fnet＋HYSTERESIS)］−１

ここで、ROUNDは括弧内の式の結果を最も近い整数に変換する数学的関数を表し、HYSTERESISはパルス数の変化についてのFnetのヒステリシス値を表し、以下の記載の目的においては０．２５Hzである。他のヒステリシス値を採用することも可能である。

この計算法はパルス数について２つの値（すなわち、パルス数（高）およびパルス数（低））を生じさせるものであり、従って、どの値を選択するかについて更なる決定を要する。仮に双方の値が同一である場合は、その値をパルス数として選択することができる。しかし、もし、この２つの値が異なる場合は、パルス数として選択される値は、この計算法の先の反復で選択されたパルス数と同一のものとする。

例えば、Fnetが５０．０Hzで、Fpwm_nomが２．５ｋHzである前記計算法の第１の反復の場合、パルス数（高）およびパルス数（低））の双方とも４９となる。従って、パルス数として選択される値は４９となる。ＰＷＭストラテジーの実際のスイッチング周波数（Fpwm）は以下の等式に従って決定することができる。

Ｆｐｗｍ＝パルス数＊Ｆｎｅｔ

仮に、パルス数が４９であるとすると、Ｆｐｗｍは２．４５０ｋＨｚに設定される。それにより可なりの高調波が、２．２５０ｋＨｚ、２．３５０ｋＨｚ、２．５５０ｋＨｚ、２．６５０ｋＨｚで生じることになる（すなわち、Ｆｎｅｔの４５，４７，５１および５３倍。なぜならば、ダブルエッジド変調ＰＷＭストラテジーにより生じる主高調波はＦｐｗｍ±２＊ＦｎｅｔおよびＦｐｗｍ±４＊Ｆｎｅｔ（ここで、Ｎは低い整数）であるからである）。

パルス数は、ROUND関数のため不連続ステップで変化するだけであるが、Ｆｎｅｔは典型的には徐々に又は連続的に変化する（例えば、５０Ｈｚの名目周波数からの概略的な上方又は下方“ドリフト”）。これはＦｐｗｍも連続的に変化することを意味する。従って、パルス数が同一に維持されるＦｎｅｔの範囲において、Ｆｐｗｍの徐々たる変化が生じ、パルス数が不連続に調整される場合、段階的変化がＦｎｅｔの値に生じることになる。

Ｆｎｅｔの整数高調波のみを達成するのに必要なＰＷＭストラテジーの実際のスイッチング周波数（Ｆｐｗｍ）の決定は、独立型コントローラ２２によりなされ、共通時間信号の周期は、決定したＦｐｗｍの逆数と等しくなるように設定される。共通時間信号の周期はついでコントローラ１８により測定され、パワーコンバータの操作の間に各ネットワークブリッジ１４に適用されるＰＷＭストラテジーの実際の周期を設定するのに使用される。このような決定を行うため、独立型コントローラ２２は、適当な分離および減衰装置（図示しない）を介して変圧器６の１つ又は給電ネットワークから得られるＦｎｅｔの測定を必要とする。この測定は図１の破線で示す。

特定のパワーコンバータのネットワークブリッジ１４は、以下のようにして、関連するコントローラ１８により共通時間信号に同期化することができる。

コントローラ１８は共通時間信号の周期を測定し、それが許容範囲内にあるか否かをチェックする。例えば、各ネットワークブリッジ１４の最小スイッチング周期が４００μｓの場合、コントローラ１８が、その測定された周期が４３５μｓと４００μｓとの間にあるか否かをチェックする。関連するネットワークブリッジ１４に適用されるべきＰＷＭストラテジーのスイッチング周期がついで、測定された周期に傾斜（ｒａｍｐｅｄ）づけられ、好ましくない段階的変化が回避される。言い換えれば、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は、ＰＷＭストラテジーの僅かなスイッチング周期の進行に亘って、測定された周期に到達するまで徐々に減少させる。このランプ関数は共通時間信号のノイズパルスに対するフィルターとしても作用する。

より具体的には、コントローラ１８により適用されるランプ関数は以下のようにして実行することができる。
ランプド周期（Ramped_Period）＝
最終ランプド周期（Last_Ramped_Period）＋SIGN(測定周期（Measured_Period)−最終ランプド周期（Last_Ramped_Period）)
ランプ関数の次の反復について：
最終ランプド周期＝ランプド周期

ここで、ランプド周期は、ランプ関数の出力であり、この反復のため、コントローラ１８により適用されるＰＷＭストラテジーの周期を表している；SIGNは括弧した内容の極性（ｐｏｌａｒｉｔｙ）を決定する数学的関数であり、括弧した内容がポジティブの場合、＋１の結果を、括弧した内容がネガティブの場合、−１の結果を有するものとなる；測定周期はコントローラ１８により測定された共通時間信号の周期である。

従って、ランプ関数は、ＰＷＭストラテジーの１周期当りの単一の２００nｓ時間ステップによりランプド周期を調整するものである。

第１、第２および第３のパワーコンバータ１ａ，１ｂ，１ｃのネットワークブリッジ１４間の必要な移相を達成するため、Intended_Pulse_Arrival_Timeが下記の式により計算されるタイムオフセットにより変更される。
Intended_Pulse_Arrival_Time＝（Time_Offset*Measured_Period）+ Delay_Comp

ここで、Ｔｉｍｅ＿Ｏｆｓｅｔｔは０−１００％の範囲内の値であり、本実施例では、第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４については０％；第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジについては３３．３％；第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジについては６６．６％であり；Ｄｅｌａｙ＿Ｃｏｍｐは時間調整であり、これを用いてコントローラ１８のＰＷＭストラテジーが、共通時間信号の伝達における遅延を補償するために進められ又は遅らせるようになっている。

更に、
Phase_Error＝Actual_Pulse_Arrival_Time−Intended_Pulse_Arrival_Time
ここで、Phase Errorは、±０．５ｘ（測定周期）の範囲に包含され、Actual_Pulse_Arrival_Timeは上述のように、コントローラ１８により受理された共通時間信号のパルスに与えられ、ＰＷＭタイマーに対しタイムスタンプしたラベルである。

特定の反復においてネットワークブリッジ１４に適用されるべきＰＷＭストラテジーの実際の周期は以下の式により決定される。
適用周期＝ランプド周期＋SIGN(位相エラー)

別の構成において、コントローラ１８の１つが“マスター” コントローラとして指定され、共通時間信号を残りの“スレイブ” コントローラに提供する。この場合、給電ネットワークの時間可変周波数（Ｆｎｅｔ）の整数高調波のみ（好ましくは整数の奇数高調波のみ）を達成するのに必要なＰＷＭストラテジーの実際のスイッチング周波数（Ｆｐｗｍ）の決定は、“マスター” コントローラによりなされ、共通時間信号の周期が、決定したＦｐｗｍの逆数と等しくなるように設定される。

海上推進用のためのパワーコンバータ配置の基本的トポロジーを図４を参照して概説する。

図４の基本的トポロジーにおいて、３個の並列接続パワーコンバータ１００ａ，１００ｂ，１００ｃが可変速度モータドライブ１０２と、分担acブスバー（SHIP SUPPLY NETWORKとラベルされている）との間の調和のために使用されている。任意のタイプの一連の発電機１０４がこのacブスバーに対し電力を供給するようになっている。各モータドライブ１０２のａｃ端子が３相発電機ブリッジ１０６のａｃ端子と接続されていて、これは通常の操作において、ｄｃリンク１０８から電流を供給するための能動インバータとして操作される。ネットワークブリッジ１１０のｄｃ端子がｄｃリンク１０８に接続されていて、通常の操作において、このネットワークブリッジは能動整流器として作用し、acブスバーからｄｃリンクへ電流を供給するようになっている。ネットワークブリッジ１１０のaｃ端子はフィルター１１２を介してacブスバーに接続されている。このacブスバーは他の並列接続パワーコンバータ/モータドライブ・コンビネーションにより分担される。モータブリッジ１０６およびネットワークブリッジ１１０の双方とも、ＰＷＭストラテジーを使用して完全に制御、規定された一連の半導体パワースイッチング装置を備えた従来の３相２−レベルトポロジーを有するものである。しかし、実際上、このモータブリッジ１０６およびネットワークブリッジ１１０は３−レベル・ニュートラルポイント・クランプド・トポロジー又はマルチレベル・トポロジー（例えば、Ｆｏｃｋ−Ｍａｙｎａｒｄ配置）などの適当なトポロジーを有するものであってもよい。適当なネットワークブリッジ１１０の例として、ＡＬＳＰＡ ＭＶ３０００ インバータ（Ｃｏｎｖｅｒｔｅａｍ社、英国、Ｂｏｕｇｈｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｒｕｇｂｙ， Ｗａｒｗｉｃｋｓｈｉｒｅ， ＣＶ２１ １ＢＵ）を挙げることができる。

上述の基本的トポロジーのバリエーションとしては、２又はそれ以上のモータを駆動する単一モータブリッジあるいは２又はそれ以上のモータブリッジを駆動する単一ネットワークブリッジを挙げることができる。

海上推進用において、その目的は、acブスバーに接続された複数のネットワークブリッジ１１０から生じるacブスバーに対する高調波電圧歪みを小さくすることである。各ネットワークブリッジ１１０に関係するコントローラ１１４はネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーを制御し、独立型タイミングコントローラ１１６から共通時間信号を受理するようになっている。この独立型タイミングコントローラ１１６は、共通時間信号が上述のようにコントローラ１１４の１つにより発生するものである場合には省略してもよい。各ネットワークブリッジ１１０のＰＷＭストラテジーに異なる移相が設けられる。これは各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に、共通時間信号との関連で異なるタイムオフセットを与えることによりなされる。任意の特定のパワーコンバータのネットワークブリッジ１１０を、上述のように関連するコントローラ１１４により共通時間信号と同期化させることができる。このようにして、ａｃブスバーに対する高調波電圧歪みを少なくとも部分的に解消させることができる。

図４の構成において、第１、第２および第３のパワーコンバータ１００a、１００ｂおよび１００ｃのネットワークブリッジに適用されるタイムオフセットがそれぞれＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の０％、３３．３％および６６．６％である場合に、最適な高調波解消が達成される。しかし、異なるタイムオフセットを用いても最適な高調波解消が達成される構成が他にも考えられる。例えば、第１のパワーコンバータ１００aが、第２および第３のパワーコンバータ１００ｂおよび１００ｃの規格出力の２倍である場合には、第１、第２および第３のパワーコンバータのネットワークブリッジに適用されるタイムオフセットがそれぞれＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の０％、５０％および５０％である場合でも改善された高調波解消が達成される。このような規格出力の違いは、このような利益を実現するためにリアクター１１２の電気的特性の対応する相違を必要とすることになる。

本発明は更に、スタティック・ボルトアンペア無効電力（ＶＡＲ）補償（ＳＶＣ）に適用することもできる。ＳＶＣ用のためのパワーコンバータ構造の基本的トポロジーを図５を参照して概説する。

図５の基本的トポロジーにおいて、３個の並列接続ネットワークブリッジ２００ａ，２００ｂ，２００ｃのac端子がフィルター２０２を介して分担acネットワーク（AC NETWORKとラベルされている）に接続されている。ネットワークブリッジ２００は、ＰＷＭストラテジーを使用して完全に制御、規定される一連の半導体パワースイッチ装置を備えた電圧源インバータである。ＳＶＣ用において、その目的は、acネットワークに接続された複数のネットワークブリッジ２００から生じるこのネットワークに対する高調波電圧歪みを小さくすることである。各ネットワークブリッジ２００に関係するコントローラ２０４はネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーを制御し、独立型タイミングコントローラ２０６から共通時間信号を受理するようになっている。この独立型タイミングコントローラ２０６は、共通時間信号が上述のようにコントローラ２０４の１つにより発生するものである場合には省略してもよい。各ネットワークブリッジ２００のＰＷＭストラテジーに異なる移相が設けられる。これは各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に、共通時間信号との関連で異なるタイムオフセットを与えることによりなされる。任意の特定のパワーコンバータのネットワークブリッジ２００を、上述のように関連するコントローラ２０４により共通時間信号と同期化させることができる。このようにして、acネットワークに対する高調波電圧歪みを少なくとも部分的に解消させることができる。

カスケード列：
図１に示す並列接続したパワーコンバータ１ａ，１ｂおよび１ｃの他の配置例を図６−図１１を参照して説明する。この配置では、１又はそれ以上のコントローラ１８がオフに切り換えられるようになっている。更に、コントローラ１８は同一のパラメター表示（ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｓａｔｉｏｎ）を有し、同一のファームウエアを使用して操作されるようになっている。これはコントローラの１つが永久に“マスター”コントローラとして構成され、残りのコントローラが永久に“スレイブ”コントローラとして構成される必要性を回避するものである。

これらコントローラ１８は一緒に接続されていてカスケード列を形成している。より具体的には、各コントローラ１８はこの列中の先行するコントローラから時間信号を受理するためのインプットと、この列中の後続するコントローラへ時間信号を送信するためのアウトプットとを有している。この列中の最後のコントローラ１８は時間信号をこの列中の最初のコントローラへ時間信号を送信するようになっていて接続を完全なものとし、“閉じたループ”を形成している。３つのコントローラ１８ａ，１８ｂおよび１８ｃのカスケード列およびそれに関連するネットワークブリッジ１４ａ，１４ｂおよび１４ｃが模式的に図７に示されている。各コントローラ１８のインプットおよびアウトプットは光ファイバーケーブルとし、それを通して時間信号を光信号として送信するようにしてもよい。時間信号の他の送信手段、例えば電気的又は無線（ＲＦ）送信を使用することもできる。

各コントローラ１８は同一のタイムオフセットを有する。３つの平行接続パワーコンバータを使用する図６に示す例では、コントローラ１８はＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の３３．３％のタイムオフセットを有する。このタイムオフセットは通常、この列中のコントローラ１８の数から決定される。例えば、この列中のコントローラ１８の数がＮの場合、このタイムオフセットは１００％／Ｎとなる。

独立型コントローラ２４は各コントローラ１８からステータス情報を受理し、それを図６に示すように接続情報（ＣＩ１，ＣＩ２，ＣＩ３）を各コントローラに伝達する。この接続情報には、或る時間における列中のコントローラ１８の数Ｎが含まれる。

各コントローラ１８は、状態０および１を有する一連のデジタル時間パルスからなる時間信号を送信するよう構成されている。このパルス周期（すなわち、連続する時間パルスの降下エッジ間の時間）は各コントローラ１８により測定され、時間パルスのパルス幅（すなわち、状態１が適用される間の時間）は、時間信号を発信するコントローラの列内での位置についての情報を提供するのに使用される。

各コントローラが“マスター”あるいは“スレイブ”としての役割を割り当てられる方法について以下に詳述する。しかし、列中の３つの全てのパワーコンバータ１ａ，１ｂおよび１ｃが給電ネットワークに対し連続的に接続され、正常に操作される場合においては、第１のパワーコンバータ１ａのコントローラ１８ａが“マスター”コントローラとなり、第２および第３のパワーコンバータ１ｂおよび１ｃのコントローラは“スレイブ”コントローラとなる。この例において、第１のパワーコンバータ１ａのコントローラ１８ａは、第２のパワーコンバータ１ｂのコントローラ１８ｂに対し、パルス幅２０μｓの第１の時間信号Ｓ１並びにそのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を出力する。第１の時間信号Ｓ１の降下エッジはそのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合され、時間データとして作用する。この時間データに対し、ネットワークブリッジ１４ｂおよび１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期のタイムオフセットが照合される。

第２のパワーコンバータ１ｂのコントローラ１８ｂがパルス幅２０μｓの第１の時間信号Ｓ１を受理する。そして、第１の時間信号Ｓ１のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期の適合するようそのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期の３３．３％と等しいタイムオフセットを適用する。このタイムオフセットは、第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。例えば、図８に示すように、ネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期（この場合、４００μｓ）が、第１の時間信号Ｓ１（すなわち、時間データ）の降下エッジから１３３μｓでオフセットされる。第２のパワーコンバータ１ｂのコントローラ１８ｂは第１の時間信号Ｓ１プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、４０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅およびそのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第２の時間信号Ｓ２を出力する。なお、このネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期は、第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジー周期と同一になるよう設定されている。第２の時間信号Ｓ２の降下エッジはそのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。

第３のパワーコンバータ１ｃのコントローラ１８ｃがパルス幅４０μｓの第２の時間信号Ｓ２を受理する。そして、第２の時間信号Ｓ２のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期の適合するようそのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期の３３．３％と等しいタイムオフセットを適用する。このタイムオフセットは、第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。例えば、図８に示すように、ネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期が、第２の時間信号Ｓ２の降下エッジから１３３μｓでオフセットされる。この図８から、ネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期が第１の時間信号Ｓ１（すなわち、時間データ）の降下エッジから２６６μｓでオフセットされることが容易に理解されよう。第３のパワーコンバータ１ｃのコントローラ１８ｃは第２の時間信号Ｓ２プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、６０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅およびそのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第３の時間信号Ｓ３を出力する。なお、このネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期は第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期と同一になるよう設定され、このことは、第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期と同一になるよう設定されることを意味する。第３の時間信号Ｓ３の降下エッジはそのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。

第１のパワーコンバータ１ａのコントローラ１８ａは６０μｓのパルス幅を有する第３の時間信号Ｓ３を受理し、これは“マスター”コントローラとしての役割を確認するものであり、その操作は変らずに維持される。

第１のパワーコンバータ１ａのコントローラ１８ａが“マスター”コントローラであり、第２のパワーコンバータ１ｂのコントローラ１８ｂが第１の“スレイブ” コントローラであり、第３のパワーコンバータ１ｃのコントローラ１８ｃが第２の“スレイブ” コントローラであるところの、この実施例でこれらコントローラにより送信された時間信号Ｓ１，Ｓ２およびＳ３が模式的に図８に示されている。

第２、第３のパワーコンバータ１ｂおよび１ｃのネットワークブリッジ１４ｂおよび１４ｃにそれぞれ適用されるＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は、第１のパワーコンバータ１ａの“マスター”コントローラ１８ａにより決定され、第１および第２の時間信号Ｓ１およびＳ２により“スレイブ” コントローラ１８ｂおよび１８ｃへと送信される。ＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に適用されるタイムオフセットは付加的なものであり、従って、第１、第２および第３のパワーコンバータのネットワークブリッジ１４ａ，１４ｂおよび１４ｃはＰＷＭストラテジーに従って操作される。この場合、スイッチング周期は、測定されたパルス周期の０％、３３．３％および６６．６％でそれぞれオフセットされる。

コントローラ１８は、それがいつオンラインになったかによって、“マスター”パワーコンバータとなり、若しくは“スレイブ”パワーコンバータとなるかが決定される。列中のパワーコンバータのコントローラであって、最初にオンラインになったものが好ましくは“マスター”コントローラとしての役割を採り、列中で第１のコントローラとしての位置を採る。パワーコンバータがオンラインになったときに時間信号を受理する任意のコントローラが好ましくは“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を採る。何らかの理由（すなわち、直前の先行するカスケード列中のコントローラがオフラインとなったとき、あるいは時間信号が中断されたとき）で時間信号を受理するのに失敗した “スレイブ”パワーコンバータは全て、“マスター”コントローラとしての役割を採ることができる。

カスケード列は、２又はそれ以上の“マスター”パワーコンバータがオンラインになった順序に応じて、これら“マスター”コントローラを有することにより開始される。更に、カスケード列は、２又はそれ以上のパワーコンバータの内の１つ又はそれ以上がオフラインになったとき、これら“マスター”コントローラを有することを終了する。この場合、このカスケード列は、一連の副列に効果的に分割され、各“マスター”コントローラは、その関連する副列内で第１のコントローラとしての位置を採ることになる。カスケード列中の全てのパワーコンバータがオンラインになり正しく操作する場合、１個のみの“マスター”コントローラが存在することが好ましい。

このカスケード列が効果的に一連の副列に分割される場合において、独立型コントローラ２４は接続情報を送信し、カスケード列全体としてではなく、各副列に対し高調波解消を最適化する。例えば、カスケード列が７つのパワーコンバータからなリ、第３および第７のパワーコンバータがオフラインになったとき、カスケード列は効果的に２つの副列に分割される:すなわち、第１および第２のパワーコンバータからなる第１の副列と、第４、第５および第６のパワーコンバータからなる第２の副列とである。この場合、独立型コントローラ２４は５つのコントローラ１８からステータス情報を受理することになる。従って、基本的構成において、独立型コントローラ２４がＮ＝５の接続情報を送信することができ、オンラインにあるコントローラ１８は２０％のタイムオフセットを適用することができる。この場合の問題は、副列間に時間の関係がないことである。従って、独立型コントローラ２４は好ましくは、列中のパワーコンバータの位置と、ステータスとを判定し得る（すなわち、“マッピング”能力）よう構成する。この場合、独立型コントローラ２４は、副列のレベルで高調波解消を可能にする。例えば、独立型コントローラ２４は、Ｎ＝２の第１の副列のコントローラに接続情報を伝達することできると共に、Ｎ＝３の第２の副列のコントローラに接続情報を伝達することできる．ここでも依然として、この２つの副列間に時間の関係が存在しないが、各副列内での高調波解消が最適化され、全体的改善が図られる。これは、パワーコンバータがオフラインになったとき、パフォーマンスの徐々なる劣化を生じさせるものとなる。

一般に言って、各コントローラ１８は、時間信号を受理しないときでも、あるいはＮ＊２０μｓのパルス幅を有する時間信号を受理したときでも“マスター”コントローラとして留まるよう構成すること、あるいは２０μｓのパルス幅又は（Ｎ−１）＊２０μｓ又はそれ以下のパルス幅を有する時間信号を受理する場合でも“マスター”コントローラから“スレイブ”コントローラに切換えられるよう構成することが好ましい（ここでＮは列又は副列中のパワーコンバータの数である）。

場合によっては、偽りの時間信号に対し保護を提供することが望ましい。例えば、受理した時間信号のパルス周期が所定の許容範囲（すなわち、４００μｓ≦パルス周期≦４３５μｓ）以外のとき、コントローラ１８は“マスター”コントローラとしての役割を採るか、あるいは関連するパワーコンバータをオフラインにする。

以下の実施例は図６に示した３つのコントローラのカスケード列が異なる環境下でどのように操作されるかを示している。

第１のパワーコンバータ１ａが最初にオンラインの状態にされ、そのコントローラ１８ａが“マスター”コントローラとしての役割を果たし、カスケード列で第１の位置を採っている。これは第１パワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の局所的決定を使用し、パルス幅２０μｓおよび第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第１の時間信号Ｓ１を出力する。第１の時間信号Ｓ１の降下エッジは、第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。第２のパワーコンバータ１ｂは次にオンラインの状態にされるものであり、そのコントローラ１８ｂは第１の時間信号Ｓ１を受理する。これは“スレイブ”コントローラとしての役割を果たすものである。なぜならば、時間信号を受理し、カスケード列で第２の位置を採っているからである。このコントローラ１８ｂは第１の時間信号Ｓ１のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期と適合するようそのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期をＮで割ったものと等しいタイムオフセットを適用する。ここで、Ｎは或る時間においてオンラインにあるパワーコンバータの数であり、接続情報の形で独立型コントローラ２４によりコントローラに伝達される（固定された構成において、この接続情報はコントローラ内に保存されたパラメータにより定義づけられる）。このタイムオフセットは第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。コントローラ１８ｂは、第１の時間信号Ｓ１のパルス幅プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、４０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅および第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第２の時間信号Ｓ２を出力する。この第２の時間信号Ｓ２の降下エッジは第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。第３のパワーコンバータ１ｃは最後にオンラインの状態にされるものである。そのコントローラ１８ｃは第２の時間信号Ｓ２を受理する。これは“スレイブ”コントローラとしての役割を果たすものである。なぜならば、時間信号を受理し、カスケード列で第３の位置を採っているからである。このコントローラ１８ｃは第２の時間信号Ｓ２のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期と適合するようそのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期をＮで割ったものと等しいタイムオフセットを適用する。このタイムオフセットは、第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。コントローラ１８ｃは、第２の時間信号Ｓ２のパルス幅プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、６０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅および第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第３の時間信号Ｓ３を出力する。この第３の時間信号Ｓ３の降下エッジは第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。第１のパワーコンバータ１ａのコントローラ１８ａは６０μｓのパルス幅を有する第３の時間信号Ｓ３を受理し、これは“マスター”パワーコンバータとしての役割を確認するものであり、その操作は変らずに維持される。

従って、この列は以下の順序で構成される：つまり、図７に示すように、コントローラ１８ａ→コントローラ１８ｂ；コントローラ１８ｂ→コントローラ１８ｃ；コントローラ１８ｃ→コントローラ１８ａである。

２．上述の実施例１のカスケード列は、第１のパワーコンバータ１ａがオフラインとなり、又は第１の時間信号Ｓ１が中断されるまで正常に機能する。第２のパワーコンバータ１ｂのコントローラ１８ｂは最早、時間信号を受理することがなく、“マスター”コントローラとしての役割を採り、カスケード列で第１の位置を採る。これは第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の局所的決定を使用し、パルス幅２０μｓ、および第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第１の時間信号Ｓ１を出力する。コントローラ１８ｂにより出力される第１の時間信号Ｓ１の降下エッジは、第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。第３のパワーコンバータ１ｃのコントローラ１８ｃは今や第１の時間信号Ｓ１を受理する。これは“スレイブ”コントローラとしての役割を果たすものである。なぜならば、時間信号を受理するからであるが、カスケード列で第２の位置を採っている。このコントローラ１８ｃは第１の時間信号Ｓ１のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期と適合するようそのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期をＮで割ったものと等しいタイムオフセットを適用する。このタイムオフセットは第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。コントローラ１８ｃは、第１の時間信号Ｓ１のパルス幅プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、４０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅および第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第２の時間信号Ｓ２を出力する。この第２の時間信号Ｓ２の降下エッジは第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。第１のパワーコンバータ１ａがオンラインに戻ったとき、コントローラ１８ａがパルス幅４０μｓを有する第２の時間信号を受理する。それは“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を果たすものである。なぜならば、時間信号を受理し、カスケード列で第３の位置を採っているからである。このコントローラ１８ｃは第２の時間信号Ｓ２のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期と適合するようそのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期をＮで割ったものと等しいタイムオフセットを適用する。このタイムオフセットは、第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。コントローラ１８ａは、第２の時間信号のパルス幅プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、６０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅および第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第３の時間信号Ｓ３を出力する。コントローラ１８ａからのこの第３の時間信号Ｓ３の降下エッジは第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。第２のパワーコンバータ１ｂのコントローラ１８ｂは６０μｓのパルス幅を有する第３の時間信号Ｓ３を受理し、これは“マスター”パワーコンバータとしての役割を確認するものであり、その操作は変らずに維持される。

第１の時間信号Ｓ１の中断に続いて、この列は以下の順序で再構成される：つまり、図９に示すように、コントローラ１８ｂ→コントローラ１８ｃ；コントローラ１８ｃ→コントローラ１８ａ；コントローラ１８ａ→コントローラ１８ｂである。

３．第１のパワーコンバータ１ａは最初にオンラインの状態にされ、そのコントローラ１８ａは“マスター”コントローラとしての役割を果たし、カスケード列で第１の位置を採る。これは第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の局所的決定を使用し、パルス幅２０μｓを有する第１の時間信号Ｓ１および第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を出力する。第１の時間信号Ｓ１の降下エッジは、第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。第３のパワーコンバータ１ｃは第２番目にオンラインの状態にされ、そのコントローラ１８ｃは“マスター”コントローラとしての役割を採り、カスケード列で第１の位置を採る。これは第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の局所的判定を使用し、パルス幅２０μｓおよび第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第１時間信号Ｓ１を出力する。この第１時間信号Ｓ１の降下エッジは第３のパワーコンバータ１ｃのネットワークブリッジ１４ｃのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。第１のパワーコンバータ１ａのコントローラ１８ａは今やパルス幅２０μｓを有するコントローラ１８ｃからの第１時間信号Ｓ１を受理する。従って、これは“マスター”パワーコンバータとしての役割から“スレイブ”パワーコンバータに切り換えられ、カスケード列での第２の位置を採る。コントローラ１８ａは第１の時間信号Ｓ１のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期の適合するようネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期をＮで割ったものと等しいタイムオフセットを適用する。このタイムオフセットは、第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。コントローラ１８ａは、第１時間信号Ｓ１のパルス幅プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、４０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅および第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第２の時間信号Ｓ２を出力する。この第２の時間信号Ｓ２の降下エッジは第１のパワーコンバータ１ａのネットワークブリッジ１４ａのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。

この時点において、この列は以下の順序で構成される：つまり、図１０に示すように、コントローラ１８ｃ→コントローラ１８ａ；コントローラ１８ａ→コントローラ１８ｂである。

第２のパワーコンバータ１ｂがオンラインに戻ったとき、コントローラ１８ｂがパルス幅４０μｓを有する第２の時間信号Ｓ２を受理する。それは“スレイブ”コントローラとしての役割を果たすものである。なぜならば、時間信号を受理し、カスケード列で第３の位置を採っているからである。このコントローラ１８ｂは第２の時間信号Ｓ２のパルス周期を測定し、測定されたパルス周期と適合するようそのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を設定し、測定されたパルス周期をＮで割ったものと等しいタイムオフセットを適用する。このタイムオフセットは、第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始を決定するのに使用される。コントローラ１８ｂは、第２の時間信号Ｓ２のパルス幅プラス２０μｓのパルス幅（すなわち、６０μｓのパルス幅）に等しいパルス幅および第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第３の時間信号Ｓ３を出力する。この第３の時間信号Ｓ３の降下エッジは第２のパワーコンバータ１ｂのネットワークブリッジ１４ｂのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の開始と整合される。第３のパワーコンバータ１ｃのコントローラ１８ｃは６０μｓのパルス幅を有する第３の時間信号Ｓ３を受理し、これは“マスター”パワーコンバータとしての役割を確認するものであり、その操作は変らずに維持される。

この列は従って以下の順序で構成される：つまり、図１１に示すように、コントローラ１８ｃ→コントローラ１８ａ；コントローラ１８ａ→コントローラ１８ｂ；コントローラ１８ｂ→コントローラ１８ｃである。

図６に示す構成において、列中の全てのコントローラは、“マスター” コントローラとしての役割を採る際には、関連するパワーコンバータのネットワークブリッジに適用されるべきＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の独立した局所決定を行うようにしている。ＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は固定したもの（既知の時間の外部時間信号をＰＷＭストラテジーの名目スイッチング周波数で割ったもの、若しくは例えば、４００μｓなどの固定値に基づいて）でも、可変のものでもよく、例えば、英国特許出願０６１７３７１．０の方法を用いて決定することができる。コントローラが“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を採ったときは、その関連するパワーコンバータのネットワークブリッジに適用されるべきＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は、受理した時間信号のパルス周期を測定することにより決定される。“スレイブ” コントローラに関連するネットワークブリッジに適用されるべきＰＷＭストラテジーのスイッチング周期は従って、関連する“マスター” コントローラによってのみ決定される。

図４，５に示すネットワークブリッジ１１０および２００も又、それぞれ一緒に接続して上述のようなカスケード列を形成してもよい。

高調波解消についての詳細：
図１の風力タービン用のパワーコンバータ配列により達成される高調波解消の例について以下に詳述する。

各ネットワークブリッジ１４が２．５ｋＨｚの名目スイッチング周期のＰＷＭストラテジーに従って操作され、給電ネットワークの周波数が５０Ｈｚであると仮定すると、出力電圧、並列接続６９０Ｖ（すなわち、各ステップダウン変圧器６と、給電ネットワークとの間の接続）での各パワーコンバータにより発生する主高調波は、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の第１の高調波に関係する。より具体的には、可なりの高調波を伴ったビート周波数作用の結果として複数の側波帯が２．３ｋＨｚ，２．４ｋＨｚ，２．６ｋＨｚおよび２．７ｋＨｚ（すなわち、給電ネットワークの名目固定周波数の４６，４８，５２および５４倍）で生じる。なお、基本的電圧は６９０Ｖのｒｍｓ値を有し、従って図１２−１４のグラフのｙ−軸の範囲を超えていることが分かる。

もし、ネットワークブリッジ１４の全てが同一のタイムオフセットおよび図１の共通時間信号で操作されるとすると、並列接続６９０Ｖで見られる高調波は付加的となる。これは図１２に示されている。高調波数４８および５２でのｒｍｓ電圧は約７０Ｖｒｍｓの大きさを有することを留意すべきである。更に、高調波数９９および１０１でのｒｍｓ電圧は約４０Ｖｒｍｓの大きさを有する。（これらの特別の側波帯は、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数の第２高調波と、ネットワーク周波数との間のビート周波数作用に関係する）

もしも、パワーコンバータ１ａ，１ｂおよび１ｃのネットワークブリッジ１４がＰＷＭストラテジーのスイッチング周期の０％、３３．３％および６６．６％のタイムオフセットでそれぞれ操作されるとすると、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数の第１および第２高調波およびネットワーク周波数でのビート周波数作用から生じる高調波は解消されることになる。これは図１３に示されている。特別の側波帯が、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数の第３高調波と、ネットワーク周波数との間のビート周波数作用に関係する１５０の領域の高調波数で、第１の可なりの混乱が生じることになることを留意すべきである。更に、ＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数の第４および他の後の高調波でビート周波数作用から生じる高調波数も解消される。

実際上、図１３に示す本発明の理想的なパフォーマンスが劣化することも或る。例えば、理想的なタイムオフセットが、共通時間信号送信の遅延又は同期化エラーのために達成されない事があり得る。しかし、例えパワーコンバータ１ａ，１ｂおよび１ｃのネットワークブリッジ１４が０％、３８．５％および７２．５％の理想的なタイムオフセットより小さい状態でそれぞれ操作されるとすると、図１４に見られるように、高調波数４８，５２，９９および１０１でのｒｍｓ電圧が、図１２で示す結果と比較して、１０Ｖｒｍｓ未満の減少した大きさを有するものとなる。

より高いオーダーの高調波電圧歪みも給電ネットワークに生じることがあるが、本発明の目的において有意なものとは思われず、これは、より高いオーダーの高調波電圧に応答する分流フィルター（図示しない）を用いて減少させることができる。

各コントローラ１８が３３．３％のタイムオフセットを適用することにより、図１３で示すものと同様の結果を図６に示すカスケード列について達成することができる。

図４および５の海上推進用途およびスタティック・ボルトアンペア無効電力（ＶＡＲ）補償（ＳＶＣ）用途についても、高調波解消が同様にして達成されることが理解されるであろう。

本発明に係わる複数のパワーコンバータが、可変速度発電機を駆動する風力タービンと、給電ネットワークとの間の調和にどのように使用されるかを示す模式図。 図１の各パワーコンバータに提供される共通時間信号と、図１の各パワーコンバータのネットワークブリッジのパルス幅変調（ＰＷＭ）ストラテジーを示す模式図。 図１の各パワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーが、図２の共通時間信号との関連でどのようにしてオフセットされるかを示す模式図。 本発明に係わる複数のパワーコンバータが、可変速度モータ駆動と、ａｃブスバーとの間の調和のため、海上推進用にどのように使用されるかを示す模式図。 本発明に係わる複数のパワーコンバータが、スタティック・ボルトアンペア無効電力（ＶＡＲ）補償（ＳＶＣ）用にどのように使用されるかを示す模式図。 図１に示す複数のパワーコンバータのネットワークブリッジのコントローラが、カスケード列を形成するための配置において、どのように一緒に接続されるかを示す模式図。 第１の操作モードでの図６のカスケード列を示す模式図。 第１の操作モードでの図６のカスケード列においてコントローラにより送信される時間信号を示す模式図。 第２の操作モードでの図６のカスケード列を示す模式図。 第３の操作モードでの図６のカスケード列を示す模式図。 第４の操作モードでの図６のカスケード列を示す模式図。 ｒｍｓ電圧と、３つの並列接続パワーコンバータについての高調波数との関係を示すグラフ図であって、ここでネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーＰＷＭストラテジーはゼロタイムオフセットを有している。 ｒｍｓ電圧と、３つの並列接続パワーコンバータについての高調波数との関係を示すグラフ図であって、ここでネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーＰＷＭストラテジーは０％、３３．３％および６６．６％の時間オフセットをそれぞれ有している。 ｒｍｓ電圧と、３つの並列接続パワーコンバータについての高調波数との関係を示すグラフ図であって、ここでネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーＰＷＭストラテジーは０％、３８．５％および７２．５％の時間オフセットをそれぞれ有している。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ パワーコンバータ
２ 風力タービン
４ 発電機
６ ステップアップ変圧器
８ ギアボックス
１０ 発電機ブリッジ
１２ ｄｃリンク
１４ ネットワークブリッジ
１６ フィルター
１８ コントローラ
２２ 独立型タイミングコントローラ
２４ 独立型コントローラ
１００ａ，１００ｂ，１００ｃ パワーコンバータ
１０２ 可変速度モータドライブ
１０４ 発電機
１０６ 発電機ブリッジ
１０８ ｄｃリンク
１１０ ネットワークブリッジ

Claims (49)

1. 給電ネットワークに対し調和するのに使用することができる複数のパワーコンバータを制御するための方法であって、各パワーコンバータは、同一のスイッチング周期を有し、給電ネットワーク電圧に少なくとも１つの望ましくない高調波を生じさせるパルス幅変調（ＰＷＭ）ストラテジーで操作されるネットワークブリッジを含むものであり、該方法が、各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に、時間データとの関連で異なるタイムオフセットを持たせ、前記の給電ネットワーク電圧での少なくとも１つの望ましくない高調波を少なくとも部分的に解消する過程を含むことを特徴とするもの。
   
2. 時間データとして作用する共通時間信号を発生させる工程と；
   この共通時間信号を各パワーコンバータに提供する工程と；
   各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に対し、共通時間信号との関連で異なるタイムオフセットを持たせ、給電ネットワーク電圧における前記の少なくとも１つの望ましくない高調波を少なくとも部分的に解消させる工程と；
   を更に具備してなる請求項１記載の方法。
   
3. 各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を共通時間信号の周期と等しくなるよう設定する工程を更に具備してなる請求項２記載の方法。
   
4. 共通時間信号の周期が固定されている請求項２又は３記載の方法。
   
5. 給電ネットワークが時間可変周波数で操作され、各パワーコンバータのネットワークブリッジがスイッチング周波数、名目スイッチング周波数および１周期当りのパルス数を有するＰＷＭストラテジーに従って操作され、更に、
   給電ネットワークの時間可変周波数に従って前記ＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数を変化させ、時間可変周波数の整数高調波のみを達成させる工程と；
   共通時間信号の周期を、時間可変周波数の整数高調波のみを達成させるＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数の逆数に等しくなるよう設定する工程と；
   を更に具備してなる請求項２又は３記載の方法。
   
6. 共通時間信号が独立型タイミング制御装置により発生され、各パワーコンバータに送信されるようになっている請求項２ないし５のいずれかに記載の方法。
   
7. 共通時間信号を複数のパワーコンバータの１つにより発生させ、ついで、残りの全てのパワーコンバータに伝達させるようにした請求項２ないし５のいずれかに記載の方法。
   
8. 給電ネットワークに接続されたパワーコンバータの数を決定する工程と；
   第１のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を決定する工程と；
   第１のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を第２のパワーコンバータに送信して時間データとして作用させる工程と；
   時間信号のパルス周期を測定する工程と；
   第２のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を上記時間信号の測定されたパルス周期と同一になるように設定する工程と；
   給電ネットワークに接続されたパワーコンバータの数で割った時間信号の測定されたパルス周期と実質的に等しい時間により、第２のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を上記時間信号との関連でオフセットし、給電ネットワーク電圧中の前記の少なくとも１つの望ましくない高調波を少なくとも部分的に解消する工程と；
   を更に具備してなる請求項１記載の方法。
   
9. Ｎ個のパワーコンバータを該給電ネットワークに接続させ、第１番目のパワーコンバータからＮ番目のパワーコンバータまで配列として配置する請求項８記載の方法。
   
10. 第Ｎ番目のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第Ｎ番目の時間信号を、該配列中の第１のパワーコンバータに送信する請求項９記載の方法。
    
11. Ｎ個のパワーコンバータの配列中のどのパワーコンバータが最初にオンラインになるかを判定する工程と；
    判定したパワーコンバータを“マスター”パワーコンバータとしての役割を果し、配列中での第１のパワーコンバータとしての位置を採るものと判定する工程と；
    を更に具備してなる請求項９又は１０記載の方法。
    
12. Ｎ個のパワーコンバータの配列中のどのパワーコンバータが、オンラインになった際に時間信号を受理するかを判定する工程と；
    受理したパワーコンバータを配列中で“スレイブ”パワーコンバータとしての役割を果すものと判定する工程と；
    を更に具備してなる請求項９ないし１１のいずれかに記載の方法。
    
13. Ｎ個のパワーコンバータの配列内の隣接するパワーコンバータ間で送信される時間信号が、時間信号を送信するパワーコンバータが該列における役割及び/又は位置についての情報を含むものである請求項９ないし１２のいずれかに記載の方法。
    
14. Ｎ個のパワーコンバータの配列内の隣接するパワーコンバータ間で送信される時間信号が同一のパルス周期を有している請求項９ないし１３のいずれかに記載の方法。
    
15. Ｎ個のパワーコンバータの配列内の隣接するパワーコンバータ間で送信される時間信号が、時間信号を送信するパワーコンバータが該列における位置を示唆する異なるパルス幅を有している請求項９ないし１４のいずれかに記載の方法。
    
16. Ｎ個のパワーコンバータの配列内の第１のパワーコンバータに送信されるＮ番目の時間信号のパルス幅が、第１のパワーコンバータにより、“マスター”パワーコンバータとしての役割を果たしているか否かを確認するのに利用されるようになっている請求項１５記載の方法。
    
17. 第１のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期が固定されている請求項８ないし１６のいずれかに記載の方法。
    
18. 給電ネットワークが時間可変周波数で操作され、各パワーコンバータのネットワークブリッジがスイッチング周波数、名目スイッチング周波数および１周期当りのパルス数を有するＰＷＭストラテジーに従って操作されるようになっていて、以下の工程、つまり；
    給電ネットワークの時間可変周波数に従って前記ＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数を変化させ、時間可変周波数の整数高調波のみを達成させる工程と；
    第１のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を、時間可変周波数の整数高調波のみを達成させるＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数の逆数に等しくなるよう設定する工程と；
    を具備してなる請求項８ないし１６のいずれかに記載の方法。
    
19. １又はそれ以上のネットワークブリッジに関連するタイムオフセットを、給電ネットワークに接続されたパワーコンバータの数が変化する場合に調整するようにした請求項１ないし１８のいずれかに記載の方法。
    
20. 各パワーコンバータが、それがオンラインか、若しくはオフラインにあるかのステータス情報を伝達するようになっている請求項１ないし１９のいずれかに記載の方法。
    
21. 或る時間において、給電ネットワークに接続されているパワーコンバータの数についての接続情報がパワーコンバータの全てに伝達させるようになっている請求項１ないし２０のいずれかに記載の方法。
    
22. 接続情報が定期的に送信されるようになっている請求項２１記載の方法。
    
23. オンラインにあるパワーコンバータの数が変化したときに接続情報を送信するようになっている請求項２１記載の方法。
    
24. 給電ネットワークに対し調和するのに使用することができる複数のパワーコンバータであって、各パワーコンバータが、同一のスイッチング周期を有し、給電ネットワーク電圧に少なくとも１つの望ましくない高調波を生じさせるパルス幅変調（ＰＷＭ）ストラテジーで操作されるネットワークブリッジと、コントローラとを含むものであり、該コントローラが、各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に、時間データとの関連で異なるタイムオフセットを持たせ、前記の給電ネットワーク電圧での少なくとも１つの望ましくない高調波を少なくとも部分的に解消するよう配置されていることを特徴とするもの。
    
25. 時間データとして作用する共通時間信号を各パワーコンバータに提供し、コントローラが、各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に対し、共通時間信号との関連で異なるタイムオフセットを持たせ、給電ネットワーク電圧における前記の少なくとも１つの望ましくない高調波を少なくとも部分的に解消させるようにしている請求項２４記載の複数のパワーコンバータ。
    
26. コントローラが、各ネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を共通時間信号の周期と等しくなるよう設定するようになっている請求項２５記載の複数のパワーコンバータ。
    
27. 共通時間信号の周期が固定されている請求項２５又は２６記載の複数のパワーコンバータ。
    
28. 給電ネットワークが時間可変周波数で操作され、各パワーコンバータのネットワークブリッジがスイッチング周波数、名目スイッチング周波数および１周期当りのパルス数を有するＰＷＭストラテジーに従って操作され、コントローラが、給電ネットワークの時間可変周波数に従って前記ＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数を変化させ、時間可変周波数の整数高調波のみを達成させ、共通時間信号のを周期を、時間可変周波数の整数高調波のみを達成させるＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数の逆数に等しくなるよう設定する請求項２５又は２６記載の複数のパワーコンバータ。
    
29. 共通時間信号を各パワーコンバータに送信するための独立型タイミング制御装置を更に具備してなる請求項２５ないし２８のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。
    
30. 共通時間信号が複数のパワーコンバータの１つにより発生させ、ついで、残りの全てのパワーコンバータに伝達させるようにした請求項２５ないし２８のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。
    
31. 第１のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する時間信号を第２のパワーコンバータに送信して時間データとして作用させ、第２のパワーコンバータのコントローラが：
    時間信号のパルス周期を測定し；
    第２のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を上記時間信号の測定されたパルス周期と同一になるように設定し；
    給電ネットワークに接続されたパワーコンバータの数で割った時間信号の測定されたパルス周期と実質的に等しい時間による時間信号により、第２のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期を上記時間信号との関連でオフセットし、給電ネットワーク電圧中の前記の少なくとも１つの望ましくない高調波を少なくとも部分的に解消するようにした請求項２４記載の複数のパワーコンバータ。
    
32. Ｎ個のパワーコンバータが該給電ネットワークに接続され、第１番目のパワーコンバータからＮ番目のパワーコンバータまで配列として配置されている請求項３１記載の複数のパワーコンバータ。
    
33. 配列中の第Ｎ番目のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期に等しいパルス周期を有する第Ｎ番目の時間信号を、該配列中の第１のパワーコンバータに送信するようになっている請求項３２記載の複数のパワーコンバータ。
    
34. Ｎ個のパワーコンバータの配列内の隣接するパワーコンバータ間で送信される時間信号が、時間信号を送信するパワーコンバータが該列における役割及び/又は位置についての情報を含むものである請求項３２又は３３記載の複数のパワーコンバータ。
    
35. Ｎ個のパワーコンバータの配列内の隣接するパワーコンバータ間で送信される時間信号が同一のパルス周期を有している請求項３２ないし３４のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。
    
36. Ｎ個のパワーコンバータの配列内の隣接するパワーコンバータ間で送信される時間信号が、時間信号を送信するパワーコンバータが該列における位置を示唆する異なるパルス幅を有している請求項３２ないし３５のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。
    
37. Ｎ個のパワーコンバータの配列内の第１のパワーコンバータに送信されるＮ番目の時間信号のパルス幅が、第１のパワーコンバータにより、“マスター”パワーコンバータとしての役割を果たしているか否かを確認するのに利用されるようになっている請求項３６記載の複数のパワーコンバータ。
    
38. 第１のパワーコンバータのネットワークブリッジのＰＷＭストラテジーのスイッチング周期が固定されている請求項３１ないし３７のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。
    
39. 給電ネットワークが時間可変周波数で操作され、各パワーコンバータのネットワークブリッジがスイッチング周波数、名目スイッチング周波数および１周期当りのパルス数を有するＰＷＭストラテジーに従って操作され、コントローラが、給電ネットワークの時間可変周波数に従って前記ＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数を変化させ、時間可変周波数の整数高調波のみを達成させ、共通時間信号の周期を、時間可変周波数の整数高調波のみを達成させるＰＷＭストラテジーのスイッチング周波数の逆数に等しくなるよう設定する請求項３１ないし３７のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。
    
40. １又はそれ以上のネットワークブリッジに関連するタイムオフセットを、給電ネットワークに接続されたパワーコンバータの数が変化する場合に調整するようにした請求項３１ないし３９のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。
    
41. 各パワーコンバータが、それがオンラインか、若しくはオフラインにあるかのステータス情報を伝達するようになっている請求項３１ないし４０のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。
    
42. 或る時間において、給電ネットワークに接続されているパワーコンバータの数についての接続情報がパワーコンバータの全てに伝達させるようになっている請求項３１ないし４１のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。
    
43. 接続情報が定期的に送信されるものである請求項４２記載の複数のパワーコンバータ。
    
44. オンラインにあるパワーコンバータの数が変化したときに接続情報が送信される請求項４２記載の複数のパワーコンバータ。
    
45. 各パワーコンバータが発電機を給電ネットワークに調和させるのに使用されるものである請求項２４ないし４４のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。
    
46. 各パワーコンバータがモータを給電ネットワーク（又はブスバー）に調和させるのに使用されるものである請求項２４ないし４４のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。
    
47. 各パワーコンバータがスタティック・ボルトアンペア無効電力（ＶＡＲ）補償器として操作されるものである請求項２４ないし４４のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。
    
48. 各パワーコンバータのネットワークブリッジが能動インバータである請求項２４ないし４４のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。
    
49. 各パワーコンバータのネットワークブリッジが能動整流器である請求項２４ないし４４のいずれかに記載の複数のパワーコンバータ。

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