JP2013243911A - 変圧器タップ切替え回路およびそれを作製する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】大電流をＤＣ負荷に提供するためのコスト効率の良い、信頼できる装置を提供する。
【解決手段】変圧器タップ切替え回路10は、電流がエネルギー源から一次巻線14を通過するとき一次巻線14に誘導結合するように構成された二次巻線16を含む変圧器12と、二次巻線16に結合されかつ二次巻線16からの第１のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧に整流するように構成された第１の整流器26と、二次巻線に結合されかつ二次巻線からの第２のＡＣ電圧を第２のＤＣ電圧に整流するように構成された第２の整流器28とを含む装置を備える。本装置はまた、第１の整流器26および第２の整流器28に結合されかつ第１および第２のＤＣ電圧をそれらから受け取るように構成されたＤＣバス60も含み、第１のＡＣ電圧は、第２のＡＣ電圧よりも高く、第１のＤＣ電圧は、第２のＤＣ電圧よりも高い。
【選択図】図１
【解決手段】変圧器タップ切替え回路10は、電流がエネルギー源から一次巻線14を通過するとき一次巻線14に誘導結合するように構成された二次巻線16を含む変圧器12と、二次巻線16に結合されかつ二次巻線16からの第１のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧に整流するように構成された第１の整流器26と、二次巻線に結合されかつ二次巻線からの第２のＡＣ電圧を第２のＤＣ電圧に整流するように構成された第２の整流器28とを含む装置を備える。本装置はまた、第１の整流器26および第２の整流器28に結合されかつ第１および第２のＤＣ電圧をそれらから受け取るように構成されたＤＣバス60も含み、第１のＡＣ電圧は、第２のＡＣ電圧よりも高く、第１のＤＣ電圧は、第２のＤＣ電圧よりも高い。
【選択図】図１
Description
本発明の実施形態は一般に、変圧器に関し、より詳細にはその出力エネルギーを変更するために変圧器巻数比を切り替えるように設計されたタップ切替え回路に関する。
非常に高い電荷電流を受け入れることができ、それ故に比較的速く充電できる新しい電池技術が現れつつある。これらの電池は、例えば電気およびハイブリッド自動車けん引用途（例えば、乗用車、バス、輸送車両、オンロードおよびオフロード車、ゴルフカー、近隣用電気自動車、フォークリフト、小型トラック、ならびに他のより高い電力貯蔵用途）で使用されることもある。ハイブリッド電気自動車は、内燃エンジンと、けん引用電池などのエネルギー貯蔵デバイスが電力を供給する電気モーターとを組み合わせて自動車を推進させることができる。そのような組合せは、内燃エンジンおよび電気モーターがそれぞれの効率が高くなる範囲でそれぞれ動作できるようにすることによって全体の燃料効率を高めることができる。例えば電気モーターは、停止状態からの発車から加速するときに効率が良いことがあり得、一方燃焼エンジンは、幹線道路運転などでの、一定エンジン動作の持続時間中に効率が良いことがあり得る。初期加速を後押しするための電気モーターを有することで、ハイブリッド自動車の燃焼エンジンをより小さく、より燃料効率を良くすることができる。
純然たる電気自動車は、貯蔵電気エネルギーを使用して電気モーターに電力を供給し、その電気モーターが、自動車を推進させ、また補助駆動装置を動作させることもある。純然たる電気自動車は、１つまたは複数の貯蔵電気エネルギー源を使用することもある。例えば、第１の貯蔵電気エネルギー源は、より長く続くエネルギーを供給するために使用されることもあり、一方、第２の貯蔵電気エネルギー源は、例えば加速のためのより高出力のエネルギーを供給するために使用されることもある。
プラグイン電気自動車は、ハイブリッド電気式または純然たる電気式にかかわらず、外部電源からの電気エネルギーを使用してけん引用電池を再充電するように構成されている。これらの自動車は、非車載固定電池充電器かまたは車載電池充電器を使用して、電気エネルギーを電力系統または再生可能エネルギー源から自動車の車載けん引用電池に移送することができる。
従来のタップ切替え回路は、一次変圧器巻線タップをＡＣ電源に接続するために使用されるバックツーバック（ｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋ）のサイリスタまたはスイッチ対を含むスイッチアレイに結合される変圧器の一次巻線を含む。このことは、電池充電中に必要に応じて出力電圧および電流を変更するために変圧器巻数比を切り替える効果をもたらす。電流は、変圧器インピーダンス（すなわち、漏れインダクタンス）によって制限される。変圧器は、１５から２０％のインピーダンスを有するように設計できる。電池電圧が増加するとともに、電流が下がると、変圧器タップは、電流を増やしてより高いレベルに戻すように切り替えることができる。しかしながら、そのような従来のタップ切替え回路の構成部品は、しばしば高価であり、複雑な制御技術を用いる。従って、大電流をＤＣ負荷に提供するためのコスト効率の良い、信頼できる装置を提供することが望ましいことになる。
本発明の態様によれば、装置は、電流がエネルギー源から一次巻線を通過するとき一次巻線に誘導結合するように構成された二次巻線を含む変圧器と、二次巻線に結合されかつ二次巻線からの第１のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧に整流するように構成された第１の整流器と、二次巻線に結合されかつ二次巻線からの第２のＡＣ電圧を第２のＤＣ電圧に整流するように構成された第２の整流器とを備える。本装置はまた、第１および第２の整流器に結合されかつ第１および第２のＤＣ電圧をそれらから受け取るように構成されたＤＣバスも含み、第１のＡＣ電圧は、第２のＡＣ電圧よりも高く、第１のＤＣ電圧は、第２のＤＣ電圧よりも高い。
本発明の別の態様によれば、変圧器タップ切替え回路を作製する方法は、変圧器の二次巻線を第１の整流器および第２の整流器に結合するステップと、第１および第２の整流器をＤＣバスに結合するステップとを含む。二次巻線は、エネルギー源からの電流が一次巻線を通過するとき変圧器の一次巻線に誘導結合するように構成され、第１の整流器は、二次巻線からの第１のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧に整流するように構成されている。第２の整流器は、二次巻線からの第１のＡＣ電圧よりも低い第２のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧よりも低い第２のＤＣ電圧に整流するように構成され、ＤＣバスは、第１および第２のＤＣ電圧を第１および第２の整流器から受け取るように構成されている。
本発明のなお別の態様によれば、システムは、ＤＣバスと、ＤＣバスに結合される可変ＤＣ負荷と、電流がエネルギー源から一次巻線を通過するとき一次巻線に誘導結合するように構成された一組の二次巻線を含む変圧器とを含む。本システムはまた、二次巻線に結合されかつ二次巻線からの第１のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧に整流するように構成された第１の整流器と、二次巻線に結合されかつ二次巻線からの第１のＡＣ電圧よりも低い第２のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧よりも低い第２のＤＣ電圧に整流するように構成された第２の整流器と、第１のＤＣ電圧をＤＣバスに供給させるように構成されたコントローラとを含みもする。
様々な他の特徴および利点は、次の詳細な説明および図面から明らかにされることになる。
図面は、本発明を実行するために現在考えられる実施形態を例示する。
図１は、本発明の実施形態による変圧器タップ切替え回路１０の概略図である。変圧器１２は、一次変圧器巻線１４および二次変圧器巻線１６を含む。一次変圧器巻線１４は、ＡＣ電源に結合可能であり、例として、電力系統１８の３つの位相に接続されているように示される。二次変圧器巻線１６は、ＡＣ負荷に結合可能な３つの巻線２０、２２、２４を含む。一実施形態では、変圧器１２は、高インピーダンス変圧器である。一次および二次変圧器巻線１４、１６は、従来の積層鋼心を通じて誘導結合されるか、または実施形態による積層鉄心に空隙を加えた組合せを通じて結合されると想定される。
図示するように、ＡＣ負荷は、一対の電圧インバータまたは整流器２６、２８を含む。この実施形態では、整流器２６、２８は、電圧整流デバイスとして、サイリスタまたはシリコン制御整流器（ＳＣＲ）３０、３２をそれぞれ用いる。整流器２６および／または２８は、単一のＡＣ／ＤＣコンバーターアセンブリの一部であってもよい。
整流器２６に関しては、ＳＣＲ３０の第１の対３４は、巻線２０の端部３６に結合され、ＳＣＲ３０の第２の対３８は、巻線２２の端部４０に結合され、ＳＣＲ３０の第３の対４２は、巻線２４の端部４４に結合される。
整流器２８に関しては、ＳＣＲ３２の第１の対４６は、巻線２０のタップ４８に結合され、ＳＣＲ３２の第２の対５０は、巻線２２のタップ５２に結合され、ＳＣＲ３２の第３の対５４は、巻線２４のタップ５６に結合される。タップ４８、５２、５６は、それらのそれぞれの端部３６、４０、４４よりも低い電圧および電流を提供する場所で巻線２０〜２４に結合される。整流器２６、２８を二次変圧器巻線１６にこのように結合することによって、整流器２６は、整流器２８よりも高い量の電圧および電流を二次変圧器巻線１６から整流のために受け取るように構成されている。加えて、整流器２８は、タップ切替えおよび整流を単一デバイスで行うことを可能にする。
回路１０はまた、ＡＣ電源１８からのＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換してＤＣリンクまたはバス６０に供給することが望まれるときの電圧整流動作モード中に、ＳＣＲ３０、３２を制御するためのコントローラ５８も含む。一実施形態では、電力系統１８からのＡＣ電圧を電池６２などのＤＣ負荷を充電するのに適したＤＣ電圧に変換することが望ましいこともある。変換されたＤＣ電圧は、使用される整流器に応じて電池６２に供給されるより高いまたはより低い電流を有することができる。
電圧整流モード中は、コントローラ５８は、位相制御手法および非位相制御手法に従って整流器２６、２８を制御してもよい。非位相制御手法では、コントローラ５８は最初に、初期限定電流で電池６２を再充電するために、整流器２６のＳＣＲ３０をそれらがオフの状態であるままにしながら、整流器２８のＳＣＲ３２をそれらがオンの状態であるように制御して、二次変圧器巻線１６が供給するタップ電圧を整流することから始めてもよい。しかしながら、タップ４８、５２、５６に基づく電圧および電流を使用する電池６２のこの初期再充電は、必要とされず、本発明の実施形態は、整流器２６のアクティブ制御から始めることを考える。ある期間の後または所定のしきいが満たされた後、コントローラ５８は、ＳＣＲ３２を制御することを中止してもよく、整流器２６のＳＣＲ３０をオン状態に制御することを始めてもよく、それ故に電池６２に供給するためにより高い電圧をより高い電流で整流する。電池６２が再充電された後、コントローラ５８は、ＳＣＲ３０を制御することを中止して電池６２への電流の流れを止めてもよい。一実施形態では、電池６２が、その最大充電状態（ＳＯＣ）に近づくにつれて、電池６２に流れ込む電流を再び制限するために、コントローラ５８が整流器２８のＳＣＲ３２のアクティブ制御に切り替わって戻ることが望ましいこともある。
位相制御手法では、コントローラ５８は、各巻線２０〜２４に誘起される電圧の位相に基づいてそれぞれのＳＣＲ３０、３２を作動させることによって電池６２に流れ込む電圧および電流の制御を最適化してもよい。このようにして、コントローラ５８は、例えばその電池寿命を改善するために、電池６２に流れ込む電圧および電流をより完全に制御し、調節することができることもある。コントローラ５８は、位相制御および非位相制御手法のどちらかまたは両方を用いてもよい。一例では、コントローラ５８は、最初に非位相制御手法を用い、続いて充電の終わり近くに位相制御手法を用いて、電池電圧を精密に調節してもよい。
本明細書で例示する本発明の実施形態は、２つの整流器２６、２８が巻線２０〜２４に沿って２つのそれぞれの電圧位置（端部３６、４０、４４およびタップ４８、５２、５６）に接続することを示すが、本発明の実施形態は、巻線２０〜２４上のより多くの数の電圧タップを使用することも考える。すなわち、巻線２０〜２４上の追加のタップ（図示せず）が、対応する整流器とともに含まれてもよい。さらに、三相ＡＣ電圧源に関して論じるが、本発明の実施形態は、より少ないまたはより多い数の位相を有するＡＣ電圧源に対応するために、より少ないまたはより多い位相を有する変圧器および整流器を含んでもよい。さらに、電力系統へのインターフェースとなる代替変圧器構成が考えられ得ることも予想される。例えば、変圧器構成部品ハードウェアの絶縁ならびにサイズ、重量およびコストの低減を提供するために高周波電力電子回路を使用する変圧器構成が、使用されてもよい。また、従来の鋼心および／または鋼心（複数可）に空心（複数可）を加えた組合せを通じての誘導結合の様々な形態を使用する変圧器も、想定される。
図２〜４は、本発明の他の実施形態による変圧器タップ切替え回路の概略図を示す。共通する要素および構成部品は、同じ参照番号に関連して適切に論じられることになる。
図２は、図１で例示するようなＳＣＲよりはむしろダイオード６６を整流器２８に組み込む変圧器タップ切替え回路６４を示す。ダイオード６６の使用は、ＤＣバス６０への電圧の供給についてタップ切替え回路１０よりも低い制御性をもたらす。しかしながら、ゲートドライバーおよびＳＣＲ３０は一般に、ダイオード６６よりも高価であるので、回路６４は、部品コストの低減を可能にする。
図２はまた、整流器２６または整流器２８の出力を受け取るためにＤＣバス６０に結合される可変ＤＣ負荷６８も示す。可変ＤＣ負荷６８は、例えば電池、ウルトラキャパシタ、電気機械的もしくはＤＣ機、ＤＣ電力システム、または同様のものであってもよい。
可変ＤＣ負荷６８が電圧貯蔵容量を有さないまたはそのような容量がタップ４８、５２、５６からＤＣリンクもしくはバス６０に供給される電圧よりも低い実施形態では、電圧が二次変圧器巻線１６の巻線２０〜２４上に存在するときはいつでも、電圧は常に、ＤＣバス６０上に存在する。それ故に、コントローラ５８は、必要に応じて、整流器２８が提供する電圧を越えてＤＣバス６０上の電圧を増加させるように整流器２６を制御してもよい。ＳＣＲ３０は、それらがオン状態に制御されるとき、ダイオード６６よりも高い電圧をＤＣバス６０に供給し、それ故にダイオード６６が電圧をＤＣバス６０に供給するのを中止させる。加えて、タップ切替え回路６４は、再充電が完了するときまたは別の理由で可変ＤＣ負荷６８をＤＣバス６０から切り離すために、接触器または他のスイッチデバイス７０を含む、１つまたは複数の制御可能結合デバイスを組み込んでもよい。それに応じて、結合デバイス７０は、選択的に可変ＤＣ負荷６８をＤＣバス６０に結合し、ＤＣバス６０から切り離す。
一実施形態では、可変ＤＣ負荷６８の電圧が、整流器２８が供給する電圧よりも大きい場合、可変ＤＣ負荷６８の電圧が、整流器２８が供給する電圧よりも大きいときおよびＳＣＲ３０がそのオフ状態にあるとき、電流は、ＤＣバス６０上に存在しない。それ故に、可変ＤＣ負荷６８の初期再充電中は整流器２８がより低い電流および電圧を可変ＤＣ負荷６８に供給することを可能とし、追加の再充電のためにＳＣＲ３０をそれらがオン状態であるように制御することができる。この実施形態では、可変ＤＣ負荷６８が、完全に充電されるまたは所望の電圧レベルのしきい内であり、ＳＣＲ３０が、そのオフ状態になることが可能なとき、可変ＤＣ負荷６８の電圧は、整流器２８が電圧をＤＣバス６０に供給するのを防止する。
本発明の実施形態によれば、変圧器１２は、配送されるＤＣ電流を制限する電流制限インピーダンスを提供するように設計される。このインピーダンスは、変圧器の漏れインダクタンスを使用して実施されてもよい。典型的な値は、変圧器の定格に基づいて数％から２０％と同じ程度のインピーダンスであってもよい。この漏れインダクタンスは、図１から５のすべてで電流を制限するまたは部分的に制限することができる。図３で示すように、所望の電流制限インピーダンスを本質的に満たさない変圧器７４を有する変圧器タップ切替え回路７２の別の実施形態では、インダクタアレイ７６が、巻線２０〜２４に結合されてもよい。インダクタアレイ７６は、電流制限インピーダンスを提供するために三相インダクタまたは３つの単相インダクタを含んでもよい。例えば既存の設計に基づく変圧器を使用するときに、この電流制限インピーダンスを変圧器自体の中へ設計しないことが望ましいならば、個別のインダクタアレイ７６が使用されてもよい。
図４は、本発明の実施形態による変圧器タップ切替え回路７８を示す。図２および３で示す回路６４と同様に、ダイオード６６が、整流器２８に組み込まれる。しかしながら、加えて、整流器２６もまた、ダイオード８０を組み込む。整流器２６は、他の実施形態で例示するＳＣＲなどの制御可能デバイスよりはむしろダイオード８０を組み組むので、整流器２６が整流器２８をオフ状態のままにするのを防止するために、タップ切替え回路７８は、整流器２６と２８との間に結合されかつコントローラ５８によって制御可能な一対のスイッチ８２、８４を含む。このようにして、スイッチ８２、８４は、選択的に整流器２６を整流器２８およびＤＣバス６０に結合し、整流器２８およびＤＣバス６０から切り離す。
一実施形態では、スイッチ８２、８４は、上で述べたものなどのＳＣＲである。電池６２の初期再充電中は、接触器７０は、閉じられ、ＳＣＲスイッチ８２、８４は、オフ状態のままにされ、二次変圧器巻線１６からの電圧は、整流器２８で整流され、ＤＣバス６０に供給される。二次変圧器巻線１６からのより高い電圧および電流が望まれるときは、コントローラ５８は、ＳＣＲスイッチ８２、８４をオン状態に制御し、整流器２６が整流したより高い電圧は、整流器２８をオフにさせ、それ故に整流器２６からの整流電圧をＤＣバス６０に供給することを可能にする。ＳＣＲスイッチ８２、８４は、いったんそれらがオン状態に制御されると、それらを通って流れる電流が、接触器７０が開くまたは二次変圧器巻線１６からの電流が除去されるなどのときにそれらの保持電流しきいより低くなるまで、この構成でオフになることができない。
別の実施形態では、スイッチ８２、８４は、そのゲートリード線８８によってオンおよびオフにできるゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）スイッチ８６であってもよい。このようにして、ＳＣＲスイッチ８２、８４に関して上で述べたそれに反して、いったんそれらがオン状態に制御されると（例えば、正極性のゲート信号をゲートリード線８８に印加することによって）、ＧＴＯスイッチ８２、８４はまた、負極性のゲート信号をゲートリード線８８に印加することによってオフ状態にアクティブ制御することもできる。別法として、またはそれに加えて、コントローラ５８は、上で述べたのと同様に、それを通って流れる保持電流を低減することによってＧＴＯスイッチ８２、８４をオフにするために、接触器７０を開くまたは二次変圧器巻線１６からの電流を止めてもよい。
なお他の実施形態では、スイッチ８２、８４は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、絶縁ゲート制御サイリスタ（ＩＧＣＴ）および同様のものなどの他の適切な電力スイッチであってもよい。
図４でもまた例示するように、整流器２６のダイオード８０は、図１〜３で示すような端部３６、４０、４４よりはむしろタップ９０に結合される。このように、タップ９０での電圧が、タップ４８、５２、５６からより低い電圧整流器（例えば、整流器２８）に提供される電圧よりも高い限りは、本発明の実施形態は、より高い電圧整流器（例えば、整流器２６）を端部３６、４０、４４以外の場所で巻線２０〜２４に沿ったタップ位置に結合することを想定する。
図５は、本発明の実施形態によるけん引システム９２の概略図である。けん引システム９２は、第１のエネルギー貯蔵デバイス９４を含む。一実施形態では、第１のエネルギー貯蔵デバイス９４は、高電圧エネルギー貯蔵デバイスであり、電池、フライホイールシステム、燃料電池、ウルトラキャパシタ、または同様のものであってもよい。第１のエネルギー貯蔵デバイス９４は、接触器またはスイッチ９８、１００、１０２のアレイを介してＤＣリンクまたはバス９６に結合可能である。以下で述べるように、スイッチ９８〜１０２は、自動車運転モードおよび再充電モードでのけん引システム９２の動作中に制御される。
１０４でさらに詳細に示すような一実施形態では、スイッチ１０２は、第１のエネルギー貯蔵デバイス９４とＤＣバス９６との間に結合されるスイッチアレイ１０６を含んでもよい。スイッチアレイ１０６は、プリチャージ抵抗１１０と直列に結合される第１のスイッチ１０８を含む。第２のスイッチ１１２は、第１のスイッチ１０８およびプリチャージ抵抗１１０と並列に結合される。スイッチ１０８が閉じ、スイッチ１１２が開いていると、スイッチ１０８を通って流れる電流は、プリチャージ抵抗１１０を通って流れるように向けられる。スイッチ１１２が閉じ、スイッチ１０８が開いていると、スイッチ１１２を通って流れる電流は、プリチャージ抵抗１１０を迂回するように向けられる。スイッチ９８、１００もまた、１０４で詳細に示したものを含んでもよい。
けん引システム９２は、スイッチ９８〜１０２および１つまたは複数の制御回路１１６に結合される１つまたは複数の抵抗を有する抵抗バンク１１４を含み、その制御回路１１６は、回生制動事象中は第１のエネルギー貯蔵デバイス９４またはけん引システム９２の他のエネルギー貯蔵デバイスを再充電するために使用されないＤＣバス９６上のエネルギーを消散するように制御可能である。抵抗バンク１１４および制御回路１１６は、回生制動消散回路を形成する。それぞれのエネルギー貯蔵デバイス９４またはけん引システム９２の他のエネルギー貯蔵デバイスが、ＤＣリンクに印加されている回生エネルギーをすべて受け入れることができない場合に、抵抗バンク１１４および制御回路の動作中の回生制動機能は、ＤＣリンクおよび関連する構成部品の過電圧の保護を提供する。ＤＣバス９６に結合されるＤＣリンクフィルターコンデンサ１１８は、平滑化機能をＤＣバス９６に提供し、ＤＣバス９６上の高周波電流をフィルターにかける。
双方向電圧変更アセンブリ１２０は、ＤＣバス９６に結合され、スイッチ９８〜１０２を介して第１のエネルギー貯蔵デバイス９４に結合されてもよい。一実施形態では、双方向電圧変更アセンブリ１２０は、双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータである。双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ１２０は、３つの位相１３４、１３６、および１３８を形成するように対を成す６つの半位相モジュール１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、および１３２を含む。各位相１３４、１３６、１３８は、ＤＣバス９６の一対の導体１４０、１４２に結合される。電気機械デバイスまたはモーター１４４は、複数の接触器またはスイッチ１４６、１４８、１５０を介して双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ１２０に結合される。一実施形態では、電気機械デバイス１４４は、車両（図示せず）またはクレーン、エレベーター、もしくはリフトを含む他の電気装置の１つもしくは複数の駆動輪または駆動軸１５２に機械的に結合されるけん引モーターである。電気機械デバイス１４４は、双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ１２０のそれぞれの位相１３４、１３６、１３８に結合される複数の導体１６０を有する複数の巻線１５４、１５６、および１５８を含む。巻線１５４〜１５８はまた、共通または中性ノード１６４を形成するように一緒に結合される複数の導体１６２も有する。
けん引システム９２は、制御線１６８を介して半位相モジュール１２２〜１３２に結合される車両システムコントローラ１６６を含む。自動車運転モードでは、コントローラ１６６は、第１のエネルギー貯蔵装置９４からのエネルギーがＤＣバス９６に移送されるように、制御線１７０を介してスイッチ９８、１０２を閉じた状態にかつスイッチ１００を開いた状態に制御する。半位相モジュール１２２〜１３２の適切な制御を通じて、コントローラ１６６は、双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ１２０を制御して、ＤＣバス９６上のＤＣ電圧または電流を、導体１６０を介して巻線１５４〜１５８に供給するためのＡＣ電圧または電流に変換するように構成されている。それに応じて、第１のエネルギー貯蔵デバイス９４からのＤＣ電圧または電流は、ＤＣバス９６に移送され、ＡＣ電圧または電流に変換され、車輪１５２を駆動するためにモーター１４４に配送されてもよい。他の非車両推進システムでは、駆動輪１５２は、ポンプ、ファン、ウインチ、クレーン、または他のモーター駆動負荷を含む、別の種類の負荷（図示せず）であってもよい。回生制動モードでは、電気機械デバイス１４４は、車輪１５２にブレーキをかけるため、および第１のエネルギー貯蔵デバイス９４を再充電するのに適しているＤＣバス９６上のＤＣ電圧または電流に反転するために双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ１２０にＡＣ電圧または電流を供給するための発電機として動作してもよい。
けん引システム９２を組み込んだ車両または装置が、駐車しているまたは使用されていないときは、車両を例えば電力系統または再生可能エネルギー源につないで、エネルギー貯蔵デバイス９４をリフレッシュするまたは再充電することが望ましいこともある。それに応じて、図５は、エネルギー貯蔵デバイス９４の再充電のためにけん引システム９２に結合される外部電子タップ切替え器回路１７２を含む本発明の実施形態を示す。
回路１７２は、複数の一次および二次巻線１７６、１７８を有する高インピーダンス変圧器１７４（または外部電流制限インダクタンスを備える従来の変圧器）を含む。高インピーダンス変圧器１７４は、３つの位相を有する多相電力システムとして図示されるが、高インピーダンス変圧器多相電源は、代わりに１つ、２つ、６つ、または任意の他の数の位相を有することもあり得ると考えられる。一次巻線１７６は、電力系統１８などのＡＣ電源に結合される電気自動車サービス機器（ＥＶＳＥ）インターフェース１８０に結合される。ＥＶＳＥインターフェース１８０は、複数の回路遮断器１８２、ヒューズ１８４、および接触器１８６を含む。コンデンサアレイ１８８は、一次巻線１７６と並列に結合され、力率補正を加える。
二次巻線１７８は、一実施形態では複数のＳＣＲ１９２を有する整流器１９０に結合される。整流器１９０は、接点１９６、１９８を有するレセプタクルまたはプラグ１９４に結合される。プラグ１９４は、接点２０２、２０４を有するけん引システム９２のプラグ２００と対合するように構成されている。プラグ２００は、充電システム１７２がそれに取り付けられていないときはけん引システム９２からのエネルギーをプラグ２００から切り離すことを可能にする一対の接触器またはスイッチ２０６、２０８を介してＤＣバス９６に結合可能である。
二次巻線１７８はまた、それに結合される複数のタップ２１０も有し、それはまた、接点２１４、２１６、２１８を有するレセプタクルまたはプラグ２１２に結合されもする。プラグ１９４は、接点２２２、２２４、２２６を有するけん引システム９２のプラグ２２０と対合するように構成されている。プラグ２２０は、充電システム１７２がそれに取り付けられていないときはけん引システム９２からのエネルギーをプラグ２２０から切り離すことを可能にする複数の接触器またはスイッチ２２８、２３０、２３２を介して双方向電圧変更アセンブリ１２０に結合可能である。
充電または再充電の動作モードでは、電子タップ切替え器回路１７２からの電流または電圧などの充電エネルギーは、第１のエネルギー貯蔵デバイス９４を再充電するために使用される。電力系統１８からのエネルギーがけん引システム９２に入ることを可能にするためにスイッチ２０６、２０８を閉じるより前に、コントローラ１６６は、ＥＶＳＥインターフェース１８０と標準的ハンドシェーキングを行って、故障が存在しないまたはＥＶＳＥインターフェース１８０によって示されないことを確認し、接触器１８６を閉じることによって電力系統１８を変圧器１７４に結合する。コントローラ１６６は、さらにスイッチ１００、１０２を閉じさせて、第１のエネルギー貯蔵デバイス９４からの電圧にフィルターコンデンサ１１８をプリチャージさせてもよい。一実施形態では、フィルターコンデンサ１１８のプリチャージはまた、第１のエネルギー貯蔵デバイス９４からの電圧がスイッチ１０２のプリチャージ抵抗１１０および抵抗バンク１１４の１つまたは複数の抵抗の両方を通過するように、スイッチ１０２の第１のスイッチ１０８を閉じることを含んでもよい。
フィルターコンデンサ１１８がプリチャージされ、故障が存在しないことをハンドシェーキングが示した後、コントローラ１６６は、再充電動作の第１の段階中は、制御線２３４を介してスイッチ２２８〜２３２を閉じ、スイッチ１４６〜１５０を開いて、二次巻線１７８からのタップエネルギーがけん引システム９２に入ることを可能にする。それぞれの半位相モジュール１２２〜１３２のダイオード２３６〜２４６は、上で述べたような整流器２８のダイオード６６と同様にタップ二次巻線１７８からのＡＣエネルギーを整流する。整流された充電電圧は、ＤＣバス９６に移送される。スイッチ１４６〜１５０が開状態であることに起因してモーターシャフトの動きはないことに留意されたい。
再充電動作の第１の段階中は、ＤＣバス９６からの充電エネルギーは、抵抗バンク１１４を通じて初期低充電状態（ＳＯＣ）を有する第１のエネルギー貯蔵デバイス９４に供給される。スイッチ１００、１０２は、もしそれらが上で述べたようにフィルターコンデンサ１１８をプリチャージするためにもう閉じていないならば、閉じられる。もし存在するならば、スイッチ１０２の第２のスイッチ１１２を閉じ、第１のスイッチ１０８を開いて、充電エネルギーがプリチャージ抵抗１１０を通って流れるのを防止してもよい。ＤＣバス９６からの充電エネルギーは、抵抗バンク１１４の１つまたは複数の抵抗を通って、第１のエネルギー貯蔵デバイス９４に流れ込む。充電エネルギーは、少なくとも高インピーダンス電圧源１７４のインピーダンス、タップ２１０でのタップ電圧、および抵抗バンク１１４の１つまたは複数の抵抗によって制限される。
一実施形態では、コントローラ１６６は、ある期間にわたって再充電する第１の段階を維持するようにプログラムされる。その期間は、あらかじめ決定されてもよく、例えば第１のエネルギー貯蔵デバイス９４が最小ＳＯＣに基づく第１のしきい値まで充電されるのにかかる時間量に基づいてもよい。別法として、その期間は、再充電動作モードが始まるときの第１のエネルギー貯蔵デバイス９４の現在のＳＯＣに動的に基づいてもよい。例えば、コントローラ１６６は、再充電の第２の段階が始まることを可能にできるＳＯＣに第１のエネルギー貯蔵デバイス９４が達するのにかかることになる時間を決定するために、それに結合される電圧センサ２４８を用いて第１のエネルギー貯蔵デバイス９４のＳＯＣを決定してもよい。別法として、エネルギー貯蔵デバイスのＳＯＣは、エネルギー貯蔵デバイス９４内に含有されることもあり得る専用の電池管理インターフェース（ＢＭＩ）ユニット（図示せず）を通じてコントローラ１６６に伝えられてもよい。加えて、初期再充電時に決定された第１のエネルギー貯蔵デバイス９４のＳＯＣに基づいて、コントローラ１６６は、第１のエネルギー貯蔵デバイス９４のＳＯＣがすでに第１のしきい値よりも上であり、それ故に再充電の第１の段階を完全に除去できると決定してもよい。
第１の段階のための期間が、経過したときは、コントローラ１６６は、再充電動作モードの第２の段階中は、スイッチ９８（すなわち、もし存在するならスイッチ９８の第２のスイッチ１１２）を閉じ、スイッチ１００を開いて、充電エネルギーがＤＣバス９６から第１のエネルギー貯蔵デバイス９４に直接流れ込むことを可能にし、抵抗（複数可）１１４を通じての電力損失を除去する。第２の段階中はいつでも、コントローラ１６６は、スイッチ２０６、２０８を閉じ、ＳＣＲスイッチ１９２をアクティブ制御して、二次巻線１７８が供給する全電圧を整流する。二次巻線１７８が供給する全電圧の整流電圧は、タップ２１０が供給するタップ電圧の整流電圧よりも大きいので、ダイオード２３６〜２４６は、オフになり、タップ電圧の整流は、停止する。コントローラ１６６は、ＳＣＲスイッチ１９２のアクティブ制御を中止することによってＤＣバス９６上の電圧が整流タップ電圧の値に戻ることを可能にしてもよい。別法としてまたはそれに加えて、コントローラ１６６は、スイッチ２０６、２０８を開くこともあり得る。
ＤＣバス９６からの充電エネルギーは、第１のエネルギー貯蔵デバイス９４に流れ込み、それは、一実施形態では、電子タップ切替え器回路１７２の瞬時配送能力よりも大きい瞬時受理能力を有する。充電エネルギーは、少なくとも電子タップ切替え器回路１７２のインピーダンスによって制限される。
コントローラ１６６は、電圧センサ２４８を用いて第１のエネルギー貯蔵デバイス９４の電圧を感知し、その電圧が指定レベルを超えないように第１のエネルギー貯蔵デバイス９４の充電を調節する。充電の終わり近くに、コントローラ１６６はまた、再充電電流が低レベルまで徐々に減少するようにＤＣバス９６上の再充電電圧を「フロート電圧」に調節もする。例えば、コントローラ１６６は、正確に充電を完了するためにアクティブ整流器の役割を果たすように電圧インバータ１２０をアクティブ制御してもよい。別法として、整流器１９０の位相制御手法がまた、正確に充電を完了するために使用されてもよい。
自動車運転動作モードでは、エネルギー貯蔵デバイス９４からのエネルギーは、モーター１４４に電力を供給して車輪１５２またはモーター１４４に接続された別のデバイスを回転させるために使用される。双方向電圧変更アセンブリ１２０を介してエネルギーをＤＣバス９６からモーター１４４に移送するより前に、コントローラ１６６は、もし存在するならスイッチ９８またはスイッチ１０２の第１のスイッチ１０８にもし必要ならフィルターコンデンサ１１８をプリチャージさせてもよい。エネルギーをＤＣバス９６からモーター１４４に移送するために、コントローラ１６６は、スイッチ１００が開きかつスイッチ９８、１０２（またはそれの第２のスイッチ１１２）が閉じ、スイッチ１４６〜１５０が閉じかつスイッチ２０６〜２０８および２２８〜２３２が開くことを確実にする。コントローラ１６６は次いで、ＤＣ／ＡＣインバータ１２０を動作させてＤＣバス９６上の第１のエネルギー貯蔵デバイス９４からのＤＣ電圧を、モーター１４４を動作させるためのＡＣ電圧に反転する。
回生制動動作モードでは、コントローラ１６６は、モーター１４４を回生モードで動作させるように構成されてもよく、電力またはエネルギーは、回生制動事象中にＤＣ／ＡＣインバータ１２０を通じてＤＣリンク６０に戻される。この回生制動モードでは、コントローラ１６６は、回生電力またはエネルギーをＤＣリンク６０に直接結合された第１のエネルギー貯蔵デバイス９４に部分的にまたは完全に補充させてもよい。もし高レベルの充電を受け入れる第１のエネルギー貯蔵デバイス９４の能力が存在するならば、閉じた状態のスイッチ９８および１０２は、もし所望するならば回生エネルギーをすべて第１のエネルギー貯蔵デバイス９４に供給することを可能にする。高レベルの充電を受け入れる第１のエネルギー貯蔵デバイス９４の能力が、低下すると、コントローラ１６６は、回生制動事象中のＤＣバス９６上の残りのエネルギーの一部を抵抗バンク１１４の抵抗を通じて消散できるように、抵抗バンク１１４に結合された制御回路１１６を制御してもよい。このようにして、いくらかだがすべてではないエネルギーがなお、第１のエネルギー貯蔵デバイス９４に供給される。コントローラ１６６は、第１のエネルギー貯蔵デバイス９４が完全に充電されているときは、少なくともスイッチ９８を開いてもよい。
別の実施形態では、整流器１９０は、図４で整流器２６に関して示されるようなダイオードを有するように構成されてもよい。この実施形態では、整流器１９０は、二次巻線１７８からの電圧に応答してＤＣ電圧をプラグ１９４に供給することになるので、コントローラ１６６によるスイッチ２０６、２０８の適切な制御は、整流器１９０またはダイオード２３６〜２４６からの所望のＤＣ電圧がＤＣバス９６に配送されることを確実にすることができる。
図５で例示する実施形態では、ＤＣリンクに直接結合された単一のエネルギー貯蔵デバイス（９４）が、示される。本発明の実施形態はまた、第２のエネルギー貯蔵デバイスの電圧が双方向ブーストコンバーター（図示せず）を介してＤＣリンク電圧から切り離されるところの第２のエネルギー貯蔵デバイスを含む、１つまたは複数のエネルギー貯蔵デバイスを備える構成も考える。
従って、本発明の実施形態によれば、装置は、電流がエネルギー源から一次巻線を通過するとき一次巻線に誘導結合するように構成された二次巻線を含む変圧器と、二次巻線に結合されかつ二次巻線からの第１のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧に整流するように構成された第１の整流器と、二次巻線に結合されかつ二次巻線からの第２のＡＣ電圧を第２のＤＣ電圧に整流するように構成された第２の整流器とを含む。本装置はまた、第１および第２の整流器に結合されかつ第１および第２のＤＣ電圧をそれらから受け取るように構成されたＤＣバスも含み、第１のＡＣ電圧は、第２のＡＣ電圧よりも高く、第１のＤＣ電圧は、第２のＤＣ電圧よりも高い。
本発明の別の実施形態によれば、変圧器タップ切替え回路を作製する方法は、変圧器の二次巻線を第１の整流器および第２の整流器に結合するステップと、第１および第２の整流器をＤＣバスに結合するステップとを含む。二次巻線は、エネルギー源からの電流が一次巻線を通過するとき変圧器の一次巻線に誘導結合するように構成され、第１のインバータは、二次巻線からの第１のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧に整流するように構成されている。第２の整流器は、二次巻線からの第１のＡＣ電圧よりも低い第２のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧よりも低い第２のＤＣ電圧に整流するように構成され、ＤＣバスは、第１および第２のインバータから第１および第２のＤＣ電圧を受け取るように構成されている。
本発明のなお別の実施形態によれば、システムは、ＤＣバスと、ＤＣバスに結合される可変ＤＣ負荷と、電流がエネルギー源から一次巻線を通過するとき一次巻線に誘導結合するように構成された一組の二次巻線を含む変圧器とを含む。本システムはまた、二次巻線に結合されかつ二次巻線からの第１のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧に整流するように構成された第１の整流器と、二次巻線に結合されかつ二次巻線からの第１のＡＣ電圧よりも低い第２のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧よりも低い第２のＤＣ電圧に整流するように構成された第２の整流器と、第１のＤＣ電圧をＤＣバスに供給させるように構成されたコントローラとを含みもする。
本発明は、限られた数の実施形態だけに関連して詳細に述べられたが、本発明は、そのような開示する実施形態に限定されないことを容易に理解されるはずである。それどころか、本発明は、これまで述べなかった任意の数の変形形態、改変形態、置換形態または等価な構成形態を組み込むように変更できるが、それらは、本発明の趣旨および範囲と整合している。加えて、本発明の様々な実施形態が述べられたが、本発明の態様は、述べられた実施形態の一部だけを含んでもよいと理解すべきである。それに応じて、本発明は、前述の説明によって限定されると見なすべきでなく、添付の特許請求の範囲によって限定されるだけである。
１０ 変圧器タップ切替え回路
１２ 変圧器
１４ 一次変圧器巻線
１６ 二次変圧器巻線
１８ 電力系統
２０ 巻線
２２ 巻線
２４ 巻線
２６ 整流器
２８ 整流器
３０ サイリスタまたはシリコン制御整流器（ＳＣＲ）
３２ サイリスタまたはシリコン制御整流器（ＳＣＲ）
３４ ＳＣＲの第１の対
３６ 巻線の端部
３８ ＳＣＲの第２の対
４０ 巻線の端部
４２ ＳＣＲの第３の対
４４ 巻線の端部
４６ ＳＣＲの第１の対
４８ 巻線のタップ
５０ ＳＣＲの第２の対
５２ 巻線のタップ
５４ ＳＣＲの第３の対
５６ 巻線のタップ
５８ コントローラ
６０ ＤＣリンクまたはバス
６２ 電池
６４ 変圧器タップ切替え回路
６６ ダイオード
６８ 可変ＤＣ負荷
７０ 結合デバイス、接触器、スイッチデバイス
７２ 変圧器タップ切替え回路
７４ 変圧器
７６ インダクタアレイ
７８ 変圧器タップ切替え回路
８０ ダイオード
８２ スイッチ
８４ スイッチ
８６ ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）スイッチ
８８ ゲートリード線
９０ タップ
９２ けん引システム
９４ 第１のエネルギー貯蔵デバイス
９６ ＤＣリンクまたはバス
９８ 接触器またはスイッチ
１００ 接触器またはスイッチ
１０２ 接触器またはスイッチ
１０４ スイッチの詳細
１０６ スイッチアレイ
１０８ 第１のスイッチ
１１０ プリチャージ抵抗
１１２ 第２のスイッチ
１１４ 抵抗バンク
１１６ 制御回路
１１８ ＤＣリンクフィルターコンデンサ
１２０ 双方向電圧変更アセンブリ、双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ
１２２ 半位相モジュール
１２４ 半位相モジュール
１２６ 半位相モジュール
１２８ 半位相モジュール
１３０ 半位相モジュール
１３２ 半位相モジュール
１３４ 位相
１３６ 位相
１３８ 位相
１４０ 導体
１４２ 導体
１４４ モーター、電気機械デバイス
１４６ 接触器またはスイッチ
１４８ 接触器またはスイッチ
１５０ 接触器またはスイッチ
１５２ 駆動輪または駆動軸
１５４ 巻線
１５６ 巻線
１５８ 巻線
１６０ 導体
１６２ 導体
１６４ 共通または中性ノード
１６６ 車両システムコントローラ
１６８ 制御線
１７０ 制御線
１７２ 外部電子タップ切替え器回路、充電システム
１７４ 高インピーダンス変圧器
１７６ 一次巻線
１７８ 二次巻線
１８０ 電気自動車サービス機器（ＥＶＳＥ）インターフェース
１８２ 回路遮断器
１８４ ヒューズ
１８６ 接触器
１８８ コンデンサアレイ
１９０ 整流器
１９２ ＳＣＲ
１９４ レセプタクルまたはプラグ
１９６ 接点
１９８ 接点
２００ プラグ
２０２ 接点
２０４ 接点
２０６ 接触器またはスイッチ
２０８ 接触器またはスイッチ
２１０ タップ
２１２ レセプタクルまたはプラグ
２１４ 接点
２１６ 接点
２１８ 接点
２２０ プラグ
２２２ 接点
２２４ 接点
２２６ 接点
２２８ 接触器またはスイッチ
２３０ 接触器またはスイッチ
２３２ 接触器またはスイッチ
２３４ 制御線
２３６ ダイオード
２４６ ダイオード
２４８ 電圧センサ
１２ 変圧器
１４ 一次変圧器巻線
１６ 二次変圧器巻線
１８ 電力系統
２０ 巻線
２２ 巻線
２４ 巻線
２６ 整流器
２８ 整流器
３０ サイリスタまたはシリコン制御整流器（ＳＣＲ）
３２ サイリスタまたはシリコン制御整流器（ＳＣＲ）
３４ ＳＣＲの第１の対
３６ 巻線の端部
３８ ＳＣＲの第２の対
４０ 巻線の端部
４２ ＳＣＲの第３の対
４４ 巻線の端部
４６ ＳＣＲの第１の対
４８ 巻線のタップ
５０ ＳＣＲの第２の対
５２ 巻線のタップ
５４ ＳＣＲの第３の対
５６ 巻線のタップ
５８ コントローラ
６０ ＤＣリンクまたはバス
６２ 電池
６４ 変圧器タップ切替え回路
６６ ダイオード
６８ 可変ＤＣ負荷
７０ 結合デバイス、接触器、スイッチデバイス
７２ 変圧器タップ切替え回路
７４ 変圧器
７６ インダクタアレイ
７８ 変圧器タップ切替え回路
８０ ダイオード
８２ スイッチ
８４ スイッチ
８６ ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）スイッチ
８８ ゲートリード線
９０ タップ
９２ けん引システム
９４ 第１のエネルギー貯蔵デバイス
９６ ＤＣリンクまたはバス
９８ 接触器またはスイッチ
１００ 接触器またはスイッチ
１０２ 接触器またはスイッチ
１０４ スイッチの詳細
１０６ スイッチアレイ
１０８ 第１のスイッチ
１１０ プリチャージ抵抗
１１２ 第２のスイッチ
１１４ 抵抗バンク
１１６ 制御回路
１１８ ＤＣリンクフィルターコンデンサ
１２０ 双方向電圧変更アセンブリ、双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータ
１２２ 半位相モジュール
１２４ 半位相モジュール
１２６ 半位相モジュール
１２８ 半位相モジュール
１３０ 半位相モジュール
１３２ 半位相モジュール
１３４ 位相
１３６ 位相
１３８ 位相
１４０ 導体
１４２ 導体
１４４ モーター、電気機械デバイス
１４６ 接触器またはスイッチ
１４８ 接触器またはスイッチ
１５０ 接触器またはスイッチ
１５２ 駆動輪または駆動軸
１５４ 巻線
１５６ 巻線
１５８ 巻線
１６０ 導体
１６２ 導体
１６４ 共通または中性ノード
１６６ 車両システムコントローラ
１６８ 制御線
１７０ 制御線
１７２ 外部電子タップ切替え器回路、充電システム
１７４ 高インピーダンス変圧器
１７６ 一次巻線
１７８ 二次巻線
１８０ 電気自動車サービス機器（ＥＶＳＥ）インターフェース
１８２ 回路遮断器
１８４ ヒューズ
１８６ 接触器
１８８ コンデンサアレイ
１９０ 整流器
１９２ ＳＣＲ
１９４ レセプタクルまたはプラグ
１９６ 接点
１９８ 接点
２００ プラグ
２０２ 接点
２０４ 接点
２０６ 接触器またはスイッチ
２０８ 接触器またはスイッチ
２１０ タップ
２１２ レセプタクルまたはプラグ
２１４ 接点
２１６ 接点
２１８ 接点
２２０ プラグ
２２２ 接点
２２４ 接点
２２６ 接点
２２８ 接触器またはスイッチ
２３０ 接触器またはスイッチ
２３２ 接触器またはスイッチ
２３４ 制御線
２３６ ダイオード
２４６ ダイオード
２４８ 電圧センサ
Claims (20)
- 電流がエネルギー源から一次巻線を通過するとき前記一次巻線に誘導結合するように構成された二次巻線を含む変圧器と、
前記二次巻線に結合されかつ前記二次巻線からの第１のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧に整流するように構成された第１の整流器と、
前記二次巻線に結合されかつ前記二次巻線からの第２のＡＣ電圧を第２のＤＣ電圧に整流するように構成された第２の整流器と、
前記第１および第２の整流器に結合されかつ前記第１および第２のＤＣ電圧を前記第１および第２の整流器から受け取るように構成されたＤＣバスと
を備え、
前記第１のＡＣ電圧が、前記第２のＡＣ電圧よりも高く、
前記第１のＤＣ電圧が、前記第２のＤＣ電圧よりも高い、
装置。 - 前記第１の整流器は、第１の複数の制御可能スイッチを含み、
前記装置は、前記第１の複数の制御可能スイッチを制御して、前記第１のＡＣ電圧を前記第１のＤＣ電圧に整流するように構成されたコントローラをさらに備える、
請求項１記載の装置。 - 前記第１の複数の制御可能スイッチの前記制御可能スイッチは、シリコン制御整流器を含む、請求項２記載の装置。
- 前記第２の整流器は、第２の複数の制御可能スイッチを含み、
前記コントローラはさらに、前記第２の複数の制御可能スイッチを制御して、前記第２のＡＣ電圧を前記第２のＤＣ電圧に整流するように構成されている、請求項２記載の装置。 - 前記第１および第２の複数の制御可能スイッチの前記制御可能スイッチは、シリコン制御整流器を含む、請求項４記載の装置。
- 前記第２の整流器は、前記第２のＡＣ電圧を前記第２のＤＣ電圧に整流するように構成された複数のダイオードを含む、請求項２記載の装置。
- 可変ＤＣ負荷と、
前記ＤＣバスおよび前記可変ＤＣ負荷に結合される結合デバイスとをさらに備え、前記結合デバイスは、前記可変ＤＣ負荷を前記ＤＣバスに選択的に結合するように構成されかつ接触器および電子スイッチのうちの１つを含む、
請求項６記載の装置。 - 前記第１および第２の整流器は、前記第１および第２のＡＣ電圧を前記第１および第２のＤＣ電圧にそれぞれ整流するように構成された複数のダイオードを含み、前記装置は、
前記ＤＣバスに結合されかつ前記第１の整流器を前記第２の整流器および前記ＤＣバスに結合するように構成された制御可能スイッチと、
前記第１の整流器を前記ＤＣバスに選択的に結合するように前記制御可能スイッチを制御して、前記第１のＤＣ電圧を前記ＤＣバスに移送させるように構成されたコントローラと
をさらに備える、請求項１記載の装置。 - 前記制御可能スイッチは、シリコン制御整流器およびゲートターンオフサイリスタのうちの１つを含む、請求項８記載の装置。
- 前記変圧器のインピーダンスを増加させるように構成された前記二次巻線に結合されるインダクタアレイをさらに含む、請求項１記載の装置。
- ＤＣ電圧を出力するように構成されかつ前記ＤＣバスに結合されるエネルギー貯蔵デバイスと、
前記エネルギー貯蔵デバイスおよび前記ＤＣバスに結合される双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータであって、前記第２の整流器を含む双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータと、
前記双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータに結合される電気機械デバイスと
をさらに備え、
前記コントローラはさらに、前記双方向ＤＣ／ＡＣ電圧インバータを制御して、前記エネルギー貯蔵デバイスからの前記ＤＣ電圧を前記電気機械デバイスにエネルギーを与えるのに適した第３のＡＣ電圧に反転させるように構成されている、
請求項１記載の装置。 - 変圧器の二次巻線を第１の整流器および第２の整流器に結合するステップと、
前記第１および第２の整流器をＤＣバスに結合するステップと
を含む、変圧器タップ切替え回路を作製する方法であって、
前記二次巻線が、エネルギー源からの電流が一次巻線を通過するとき前記変圧器の前記一次巻線に誘導結合するように構成され、
前記第１の整流器が、前記二次巻線からの第１のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧に整流するように構成され、
前記第２の整流器が、前記二次巻線からの前記第１のＡＣ電圧よりも低い第２のＡＣ電圧を前記第１のＤＣ電圧よりも低い第２のＤＣ電圧に整流するように構成され、
前記ＤＣバスが、前記第１および第２のＤＣ電圧を前記第１および第２の整流器から受け取るように構成されている、
方法。 - 前記第１の整流器を第１の複数の制御可能スイッチから形成するステップをさらに含み、
前記第１の複数の制御可能スイッチを制御して、前記第１のＡＣ電圧を前記第１のＤＣ電圧に整流するようにコントローラを構成するステップをさらに含む、
請求項１２記載の方法。 - 前記第２の整流器を第２の複数の制御可能スイッチから形成するステップをさらに含み、
前記第２の複数の制御可能スイッチを制御して、前記第２のＡＣ電圧を前記第２のＤＣ電圧に整流するように前記コントローラを構成するステップをさらに含む、
請求項１３記載の方法。 - 前記第１および第２の整流器を複数のダイオードから形成するステップをさらに含み、前記ダイオードは、前記第１および第２のＡＣ電圧を前記第１および第２のＤＣ電圧にそれぞれ反転させるように構成されている、請求項１２記載の方法。
- 前記第１の整流器を前記ＤＣバスに結合するステップは、
制御可能スイッチを前記第１の整流器と前記ＤＣバスとの間に結合するステップと、
前記第１の整流器を前記ＤＣバスに選択的に結合するように前記制御可能スイッチを制御して、前記第１のＤＣ電圧を前記ＤＣバスに移送させるようにコントローラを構成するステップとを含む、
請求項１２記載の方法。 - ＤＣバスと、
前記ＤＣバスに結合される可変ＤＣ負荷と、
電流がエネルギー源から一次巻線を通過するとき前記一次巻線に誘導結合するように構成された一組の二次巻線を含む変圧器と、
前記二次巻線に結合されかつ前記二次巻線からの第１のＡＣ電圧を第１のＤＣ電圧に整流するように構成された第１の整流器と、
前記二次巻線に結合されかつ前記二次巻線からの前記第１のＡＣ電圧よりも低い第２のＡＣ電圧を前記第１のＤＣ電圧よりも低い第２のＤＣ電圧に整流するように構成された第２の整流器と、
前記第１のＤＣ電圧を前記ＤＣバスに供給させるように構成されたコントローラと
を備えるシステム。 - 前記第１および第２の整流器は、複数の制御可能スイッチを含み、
前記コントローラは、前記複数の制御可能スイッチを制御して、前記第１および第２のＡＣ電圧を前記第１および第２のＤＣ電圧にそれぞれ整流するように構成されている、
請求項１７記載のシステム。 - 前記第１の整流器は、複数の制御可能スイッチを含み、
前記第２の整流器は、複数のダイオードを含み、
前記コントローラは、前記複数の制御可能スイッチを制御して、前記第１のＡＣ電圧を前記第１のＤＣ電圧に整流するように構成されている、
請求項１７記載のシステム。 - 前記第１の整流器を前記第２の整流器に結合する一対の制御可能スイッチをさらに備え、
前記第１および第２の整流器は、前記第１および第２のＡＣ電圧を前記第１および第２のＤＣ電圧にそれぞれ整流するように構成された複数のダイオードを含み、
前記コントローラは、前記制御可能スイッチを制御して、前記第１のＤＣ電圧を前記ＤＣバスに供給させるように構成されている、
請求項１７記載のシステム。
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