JP2014521296A - 立ち上がりエッジもしくは立ち下がりエッジの位相カッティングを用いて交流ネットワークにおけるいくつかの負荷を動作させるための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、交流ネットワークにおいて第１の及び第２の電気的な負荷もしくは消費装置を動作させるための方法に関する。当該方法は、各負荷に対する正の半波部及び負の半波部が第１の立ち上がりエッジの位相角を用いて制御される選択的な第１の動作モードで動作される。また、第１の負荷に対して正の半波部及び負の半波部の第１の部分が、並びに第２の負荷に対して正の半波部及び負の半波部の第２の部分がそれぞれの第２の立ち上がりエッジの位相角を用いて制御される。本発明はさらに、第１の負荷及び第２の負荷に対する第１の及び第２の立ち上がりエッジの位相角制御手段を有し、当該方法を実行するためのデバイスに関する。

Description

本発明は、立ち上がりエッジもしくは立ち下がりエッジの位相カッティングもしくは位相スイッチングを用いて、交流ネットワークにおけるいくつかの負荷もしくは消費装置を動作させるためのデバイス及び方法に関する。

特に、薄膜太陽電池を生産するためのデバイスにおいて、高電力加熱処理が必要とされ、当該処理を最適化するために、比較的低い加熱電力を用いた制御範囲が許容されるべきである。この目的のために、とりわけ、立ち上がりエッジの位相角制御手段が、例えば出来るだけ均一なガラスなどから形成される基板を加熱するために使用される。

非正弦波形状の電流を考慮すると、立ち上がりエッジの位相角制御手段は有益ではない。その理由は、電流は半波部の部分だけにおいて流れるからである。必要とされる電流が少なくなればなるほど、（例えば５０％から０％に対応する９０度から１８０度などの）立ち上がりエッジの位相角はより大きくなりかつ正弦波形状からの電流の曲線形状の偏差はより大きくなる。これが供給ネットワークに対する高調波の形における反応へと導く。これらの反応は、例えば、（例えばＥＮ６１０００−３−２，ＥＮ６１０００−３−１２、ＥＮ６１０００−２−２、ＥＮ６１０００−２−４、及びＥＮ５０１６０などの）特定の規格などに従って制限されるべきである。その理由は、供給ネットワークにおける高調波電流により生じる損失が重大であるはずであるからである。

高調波を低減させるために、特許文献１では、立ち上がりエッジの位相角回路により、ＡＣ供給ネットワークに接続された電気的な消費装置の電力制御を提供するために、事前決定された所望の点弧角周辺に点弧角を変化させることが提案されている。

特許文献２では、実際の第１のスイッチング素子は点弧した後に、第１のスイッチング素子により支配された電流が流れるように、第２のスイッチング素子が事前に伝導状態へと反転される装置が提供されている。これが全体として比較的緩やかな電流増加へと導き、その結果、それ故に高調波は低減されもしくは部分的に消滅される。

特許文献３では、正の半波部及び負の半波部との間で平均して取り消される電力の平衡なしに、電力が正弦曲線状に変化するような方法における周期的なシーケンスでの交流電流の半波部当たりの点弧角を選択することが提案されている。従って、生成される高調波が平均して相互に消滅されるように当該生成される高調波を設計することが可能となる。

独国特許出願公開第１９７０５９０７号明細書 欧州特許第１５２９３３５号明細書 独国特許発明第１０２００７０５９７８９号明細書

例えばガラス基板に対する特定の均一な加熱プロファイルなどを得るために、比較的大きな電力制御範囲にわたる立ち上がりエッジの位相スイッチングにより、また比較的低負荷の場合に、負荷動作中の高調波を低減させるためのデバイス及び方法を提供することを本発明の目的とする。この目的のために、限界値を満たすための特に経済的に適した手段が上述した規格において発見されるべきである。この目的が特許請求の範囲により得られる。

本発明は、２つもしくはそれ以上の消費装置の通常の立ち上がりの位相角制御の概念から説明する。ここで、各消費装置は、両方の立ち上がりの位相角制御された半波部を使用する（第１の動作モード）。上述したように、消費装置の低負荷の場合には、ネットワークに対する外乱及び反応が大きく、それは２つの消費装置に対してスイッチオンする位相が相互に重なるとさらにいっそう大きくなる。本発明によれば、第２の動作モードがこの目的のために提供され、ここで、例えば、第１の消費装置だけに対して、後に続く特定の数の半波部が駆動され、第２の消費装置だけに対して、次に続く特定の数の部分波が駆動される。いずれの場合にも第２の立ち上がりエッジの位相角を用いる。

従って、本発明は、一般的に、選択的な第１の動作モード及び第２の動作モードを有する方法に関し、当該第１の動作モードは、各消費装置に対する正の半波部及び負の半波部が第１の立ち上がりエッジの位相角もしくは第１の立ち下がりエッジの位相角により駆動され、当該第２の動作モードは、正の半波部及び負の半波部の第１の部分が第１の消費装置（だけ）に対して制御され、正の半波部及び負の半波部の第２の部分は第２の消費装置（だけ）に対して制御される。いずれの場合にも第２の立ち上がりエッジの位相角もしくは第２の立ち下がりエッジの位相角を用いる。

例えば、半波部の第１の部分は正の半波部とすることができ、半波部の第２の部分は負の半波部とすることができる。

そのような実施態様によれば、本発明は、第１及び第２の電気的な消費装置が０％から５０％までの負荷のもとで動作されるべきであるＡＣネットワークにおける方法に関することができる。ここで、第１の消費装置に対して負の半波部がスイッチオフされ、第２の消費装置に対して正の半波部がスイッチオフされる。また、第１の消費装置に対して正の半波部がスイッチオンされ、（例えば第２の立ち上がりエッジの位相角などを用いて）第２の消費装置に対して負の半波部がスイッチオンされる。すなわち、負の半波部が一方の消費装置（だけ）に対して使用され、正の半波部が他方の消費装置（だけ）に対して使用される。

ＡＣネットワークにおける第１及び第２の電気的な消費装置を動作させるための本発明に係る方法は、第１の動作モードを提供することができる。ここで、正の半波部及び負の半波部が第１の立ち上がりエッジの位相角により各消費装置に対して駆動される。さらに、もし第１の立ち上がりエッジの位相角が少なくとも９０度であれば、第１の消費装置に対して負の半波部をスイッチオフし、第２の消費装置に対して正の半波部をスイッチオフし、第１の消費装置に対して正の半波部を駆動させ、第２の立ち上がりエッジの位相角により第２の消費装置に対して負の半波部を駆動させることにより、それは第２の動作モードに切り替えられる。

例えば、もし負荷が比較的低く、立ち上がりエッジの位相角が９０度から１８０度までの範囲におけるこの既知の概念（第１の立ち上がりエッジの位相角）、すなわち各半波部の負荷が５０％から０％の範囲内にあれば、異なる動作モードが動作状態とされる。ここで、一方の消費装置は正の半波部だけを使用し、他方の消費装置は負の半波部だけを使用する。

また、比較的低電力消費の消費装置の場合には、２つの半波部の立ち上がりエッジの位相角（＝第２の立ち上がりエッジの位相角）及び正弦波形状からの電流曲線の偏差は、（第１の立ち上がりエッジの位相角を用いた）既知の解決法と比較すると、それ故に低減され、その結果、高調波の形におけるネットワークに対する反応が低減される。

本発明はまた、ＡＣネットワークにおける第１の及び第２の電気的な消費装置を動作させるための方法に関する。当該方法は、上述した第１の動作モードだけもしくは上述した第２の動作モードだけを含む。

本実施態様によれば、２以上の消費装置数ｑに対して、正の半波部及び負の半波部の第１の部分は、（１＋ｑ×（Ｎ−１）×Ｚ）番目の全波の半波部とすることができ、正の半波部及び負の半波部の第２の部分は、（Ｚ＋１＋ｑ×（Ｎ−１）×Ｚ）番目の全波の半波部とすることができ、正の半波部及び負の半波部のｑ番目の部分は、（（ｑ−１）×Ｚ＋１＋ｑ×（Ｎ−１）×Ｚ）番目の全波の半波部とすることができる。ここで、Ｎはゼロよりも大きい整数であり、Ｚは消費装置に対する後に続く全波の数である。

例えば、正確に２つの消費装置のうちの第１の消費装置に対して、消費装置当たり１つのそれぞれのスイッチングされた全波を用いて、第１、第３、第５、第７などの全波が駆動される。ここで、第２、第４、第６、第８などの全波が第２の消費装置に対してスイッチングされる。もし正確に２つの消費装置及び２つのそれぞれの全波が存在すれば、第１及び第２，第５及び第６などの全波が第１の消費装置に対して駆動され、第２の消費装置に対しては、第３及び第４、第７及び第８などの全波が駆動される。

本発明はまた、上述した本発明の一般的な概念を実行するのに適したデバイスに関する。この場合には、当該デバイスは、第１及び第２（もしくは２を超える）消費装置に対して、特に、第１の及び第２の立ち上がりエッジの位相角制御手段（もしくは２を超える立ち上がりエッジの位相角制御手段）を備える。第１の立ち上がりエッジの位相角制御手段は、第１の消費装置に対して正の半波部及び負の半波部の第１の部分を駆動させるのに適しており、第２の立ち上がりエッジの位相角制御手段は、第２の消費装置に対して正の半波部及び負の半波部の第２の部分を駆動させるのに適する。例えば、もし第１の立ち上がりエッジの位相角もしくは第１の立ち下がりエッジの位相角が上述した動作モードに対して提供されれば、立ち上がりエッジの位相角制御手段は、第２の立ち上がりエッジの位相角もしくは第２の立ち下がりエッジの位相角を用いて半波部を駆動させるのに適する。

例えば、半波部の第１の部分は正の半波部とすることができ、半波部の第２の部分は負の半波部とすることができる。

そのような実施態様によれば、本発明はまた、少なくとも９０度の第１の立ち上がりエッジの位相角を用いてＡＣネットワークにおける電気的な消費装置を動作させるためのデバイスに関し、特に、上述定義及び／又は後述定義される方法の１つを実行するためのデバイスに関する。当該デバイスは、第１の及び第２の（電気的な）消費装置に対する第１の及び第２の立ち上がりエッジの位相角制御手段を備えることができる。ここで、第１の立ち上がりエッジの位相角制御手段は、第１の消費装置に対して負の半波部をスイッチオフするのに適し、第２の立ち上がりエッジの位相角制御手段は、第２の消費装置に対して正の半波部をスイッチオフするのに適する。さらに好ましくは、立ち上がりエッジの位相角制御手段は、第２の立ち上がりエッジの位相角を用いて、第１の消費装置に対して正の半波部を駆動させ、第２の消費装置に対して負の半波部を駆動させるのに適する。

本実施態様によれば、デバイスは２以上の消費装置数ｑ、正の半波部及び負の半波部の第２の部分としての（Ｚ＋１＋ｑ×（Ｎ−１）×Ｚ）番目の全波の半波部、及び正の半波部及び負の半波部のｑ番目の部分として、（（ｑ−１）×Ｚ＋１＋ｑ×（Ｎ−１）×Ｚ）番目の全波の半波部に対して駆動させるのに適することができる。ここで、Ｎはゼロよりも大きい整数であり、Ｚは消費装置に対する後に続く全波の数である。

本実施態様によれば、電気的な消費装置は、薄膜太陽電池を生産するための加熱処理のためのＩＲ放熱器などのランプを備える。

立ち上がりエッジの位相角制御手段は、交流電流がゼロクロスした後に制御手段が点弧パルスを受信するまで電流が消費装置に対して流れないというような方法で、ＡＣネットワークにおける電流フローを制御することができる。特定の立ち上がりエッジの位相角が割り当てられたＡＣ信号のこの位相では、接続された消費装置は次にゼロクロスするまで電流が供給されない。ゼロクロスから点弧パルスまでの期間は、立ち上がりエッジの位相スイッチングと呼ばれる。ここで、期間が増加すれば電力は低減される（例えば０％と５０％との間などでは立ち上がりエッジの位相スイッチングはより小さくなり、例えば１８０度と９０度などの立ち上がりエッジの位相角はより大きくなる）。言い換えると、もし立ち上がりエッジの位相スイッチングは１００％であれば、点弧パルスは遅延されない（０度の立ち上がりエッジの位相角）一方で、０％の立ち上がりエッジの位相スイッチングはゼロクロスする（１８０度の立ち上がりエッジの位相角）までの最大遅延に対応する。

本発明の実施態様によれば、ネットワーク電流の正の及び負の（正弦波の）半波部は、第１及び第２の消費装置に対してスイッチオフされ、後者は第２の立ち上がりエッジの位相角により駆動される。当該第２の立ち上がりエッジの位相角は、消費装置自身に対しては等しいが半波部がスイッチオフされない場合に使用される第２の立ち上がりエッジの位相角とは異なる。従って、半波部がスイッチオフされない場合に比較すると、特定の半波部がスイッチオフされるのだが、当該２つの消費装置に対して電力を維持することが可能となる。さらに、特定の半波部をスイッチオフすることにより、第１の消費装置及び第２の消費装置による負荷の構造的な重なりを防止することができる。

当該方法及び当該デバイスの実施態様によれば、（消費装置に対して正の半波部だけもしくは負の半波部だけが存在する場合の）第２の立ち上がりエッジの位相角は、（各消費装置に対して正の半波部及び負の半波部の両方を使用するときの）第１の立ち上がりエッジの位相角よりも小さい。特定の半波部をスイッチオフすることにより、第２の立ち上がりエッジの位相スイッチングは、（半波部がスイッチオフされない場合に比較すると、）同一の電力を得るための第１の立ち上がりエッジの位相スイッチングに比べると短縮される。

従って、スイッチオフされた半波部を有する電力をスイッチオフされた半波部なしの電力に対して適合させることが可能となる。特に、半波部のスイッチオフは、この方法で補償される。

当該方法及び当該デバイスの実施態様によれば、第１の立ち上がりエッジの位相スイッチングは、第２の立ち上がりエッジの位相スイッチングの大きさの２倍である。立ち上がりエッジの位相スイッチングが大きくなれば、消費装置にエネルギーが提供されるまでの遅延はより大きくなりかつ電力はより低くなる。例えば電流が流れるまでの遅延などの、半波部をスイッチオフすることにより生じる電力損失を補償するために、すなわち、立ち上がりエッジの位相スイッチングは、スイッチオフされない半波部を駆動させるために半分まで低減させることができる。

本実施態様によれば、複数の消費装置は、好ましくは上述したデバイスにより同期される。その結果、制御された正の半波部及び負の半波部は、構造的に及び／又は破壊的に重ね合わされない。従って、電流ネットワークに対する負荷振幅が部分的でさえも加算されることを防止することが可能となる。

本実施態様によれば、上述した方法ステップは、第２の動作モードを表す。ここで、一方の消費装置は正の半波部だけもしくは負の半波部だけを使用し、他方の消費装置は、（正だけのもしくは負だけのいずれかの）他方の半波部だけを使用する。またさらに、当該方法は、（特に、自動的に、）第２の動作モードから第１の動作モードに切り替えることができる。第１の動作モードでは、各消費装置は、正の半波部及び負の半波部の両方を使用する。第２の動作モードから第１の動作モードへといつでも切り替えることが可能であるが、もし第２の動作モードにおける負荷範囲においてさらなる増加が必要とされれば、それが必要となる一方で立ち上がりエッジの位相角は０度に低減される。

従って、正の半波部及び負の半波部が第１の及び第２の消費装置に対して駆動されるような方法で、電気的な消費装置は、第１の動作モードにおいて動作される。それ故に、この第２の動作モードでは、特定の半波部のスイッチオフは存在しない。その結果、増加された電力制御範囲に対して、２つの動作モードの組み合わせが提供される。

従って、本発明及びその実施態様に係る上述したデバイスはまた、この第１の動作モードを実行するように適合される。さらに、第１の動作モードと第２の動作モードと間、並びに／または第２の動作モードと第１の動作モードとの間をスイッチングするための手段が提供される。その結果、それは両方の消費装置は両方の半波部を使用し、立ち上がりエッジの位相角が１８０度から９０度までの範囲内であること、より好ましくは１８０度未満から９０度より大きい位相角までの範囲内であることが決定される第１の動作モードから、一方の消費装置が一方の半波部だけを使用し、他方の消費装置が他方の半波部だけを使用する第２の動作モードへと切り替えられる。ここで、各消費装置に対する半波部の脱落が電力補償されるように及び／又はそれが立ち上がりエッジの位相角が近似的に０度かもしくは０度に等しいかを決定する第２の動作モードから、第１の動作モードへと切り替えられるように、立ち上がりエッジの位相角はスイッチング中に低減される。また、２つの消費装置に対する半波部の加算が電力補償されるように、立ち上がりエッジの位相角はスイッチング中に増加される。

また、本実施態様によれば、２つを超える消費装置が使用される。この場合において、複数の消費装置は、ネットワーク負荷が出来るだけ等しくなるようにもしくは近似的に等しくなるように、例えば２つの消費装置グループに分割される。次に、当該２つの消費装置グループは、本発明に係る上述した２つの消費装置と同一の方法で動作される。

従って、本発明の原理はまた、立ち下がりエッジの位相制御と関連して使用され、ここで、ゼロクロス及び点弧パルス間で電流が流れる。

本発明が以下の図面を参照してより詳細に説明されるであろう。

例示的な回路の概略図を図示する。 （ａ）は３５％の第１の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた第１の消費装置によるネットワーク負荷を図示し、（ｂ）は３５％の第１の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた第２の消費装置によるネットワーク負荷を図示し、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）の２つの消費装置による全体のネットワーク負荷を図示する。 （ａ）はスイッチオフされた正の半波部による７０％の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた第１の消費装置によるネットワーク負荷を図示し、（ｂ）はスイッチオフされた正の半波部による７０％の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた第２の消費装置によるネットワーク負荷を図示し、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）の２つの消費装置による全体のネットワーク負荷を図示する。 図２（ｃ）の全体のネットワーク負荷と図３（ｃ）の全体のネットワーク負荷との比較を図示する。 ２０％の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた２つの消費装置による全体のネットワーク負荷及びそれぞれの半波部をスイッチオフすることなしの２つの消費装置による全体のネットワーク負荷を比較して、スイッチオフされた正の半波部及び負の半波部による４０％の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた２つの消費装置による全体のネットワーク負荷をそれぞれ図示する。 ４９％の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた２つの消費装置による全体のネットワーク負荷及びそれぞれの半波部をスイッチオフすることなしの２つの消費装置による全体のネットワーク負荷を比較して、スイッチオフされた正の半波部及び負の半波部による９８％の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた２つの消費装置による全体のネットワーク負荷をそれぞれ図示する。 図２（ｃ）に係る３５％の立ち上がりエッジの位相スイッチングに対する高調波の振幅の比と、フーリエ変換からの図３（ｃ）に係るスイッチオフされた半波部による７０％の立ち上がりエッジの位相スイッチングに対する高調波の振幅の比とを図示する。

図１は、２つの負荷もしくは消費装置１１，１２と、電流フロー及びＡＣネットワーク１を制御するための２つの立ち上がりエッジの位相角制御手段（アクチュエータ）２１，２２とを有するデバイスに対する例示的な回路を図示する。ＡＣ電流がゼロクロスした後に、立ち上がりエッジの位相角制御手段は電流フローを遅延させ、特定の立ち上がりエッジの位相角の場合に、それをスイッチオンする（「制御する」もしくは「駆動させる」）。その結果、次にゼロクロスするまで電流が流れる。制御回路２は、制御動作もしくは駆動動作を実行する。電流フローの遅延期間に対する（逆）測定は、立ち上がりエッジの位相スイッチングである。それは、小さい立ち上がりエッジの位相角の場合に大きく、大きい立ち上がりエッジの位相角の場合に小さい。消費装置１１，１２は、並列接続され、ＡＣネットワークにより駆動される。第１の消費装置１１は、第１の立ち上がりエッジの位相角制御手段２１により駆動される一方で、第２の立ち上がりエッジの位相角制御手段２２は、第２の消費装置１２を駆動させる。立ち上がりエッジの位相角制御手段２１，２２は、制御回路２を使用することにより、第１及び第２の消費装置１１，１２に対して、ネットワーク位相の正の半波部及び負の半波部をそれぞれスイッチオフすることができ、好ましくは、それらはそれらが同一の立ち上がりエッジの位相角を用いてスイッチオフされない半波部を駆動させるように構成される。

例えば、負荷動作中、例えば薄膜太陽電池の生産に対する加熱処理のためのＩＲ放熱器などのランプなどの消費装置１１，１２は、少なくとも９０度の第１の立ち上がりエッジの位相角を用いて駆動されるべきである。この接続において、本発明によれば、特に、例えば第１の立ち上がりエッジの位相角制御手段２１などのデバイスが第１の消費装置１１に対して負の半波部をスイッチオフし、特に第１の立ち上がりエッジの位相角の大きさの半分である第１の立ち上がりエッジの位相角よりも好ましくは小さい、異なる（第２の）立ち上がりエッジの位相角を用いて、スイッチオフされない正の半波部を制御することが提案されている。第２の消費装置１２に対して、例えば第２の立ち上がりエッジの位相角制御手段２２などのデバイスがネットワーク位相の正の半波部をスイッチオフし、特に第１の消費装置１１との接続において上述された立ち上がりエッジの位相角と同一の立ち上がりエッジの位相角である第２の立ち上がりエッジの位相角を用いて、残りのスイッチオフされない負の半波部を制御する。

従って、消費装置１１，１２によるネットワーク負荷が構造的に重ね合わされることが回避され、高調波が低減され、それ故に無効電力が次第に防止される。その理由は、等しい電力出力を用いた場合、半波部をスイッチオフするときの第２の立ち上がりエッジの位相角は、両方の消費装置に対して両方の半波部を使用するときの第１の立ち上がりエッジの位相角よりも小さいからである。

以下において、スイッチオフされた半波部を用いた特定の立ち上がりエッジの位相スイッチングとスイッチオフされない半波部なしの特定の立ち上がりエッジの位相スイッチングとの例が相互に比較される。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、半波部をスイッチオフすることなしに、３５％の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた第１及び第２の消費装置によるネットワーク負荷を図示する。図２（ｃ）は、図２（ａ）及び図２（ｂ）の曲線の重なりによって生じる、これらの２つの消費装置による全体のネットワーク負荷を図示する。従って、全体のネットワーク負荷の振幅は、２つの消費装置の曲線が構造的に重なり合わされた場合の２倍となる。

図３（ａ）は、負の半波部はスイッチオフされた７０％の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた第１の消費装置によるネットワーク負荷を図示する。図２（ａ）の曲線の形状に対応する３５％の立ち上がりエッジの位相角と比較すると、２倍の立ち上がりエッジの位相角が同一の電力を得るために制御された。

図３（ａ）と同様に、図３（ｂ）は、７０％の立ち上がりエッジの位相角を用いた第２の消費装置によるネットワーク負荷を図示する。図３（ａ）とは対称的に、複数の正の半波部（複数のＨＷ）がスイッチオフされた。その結果、図３（ａ）の２倍のパーセンテージ、すなわち７０％を用いた正の半波部（ＨＷ）だけが制御された。

図３（ａ）及び図３（ｂ）の２つの曲線の全体の負荷を見ると、２つの消費装置のネットワーク負荷が構造的に重なっていないことは明白である（図３（ｃ）参照）。

（半波部をスイッチオフすることなしの）図２（ｃ）の全体のネットワーク負荷と、（半波部をスイッチオフし、２倍の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた）図３（ｃ）の全体のネットワーク負荷との比較が図４において図示され、ここで、同一の電力を用いた場合、半波部がスイッチオフされない場合におけるネットワーク負荷振幅及び正弦波形状からの電流曲線形状の偏差は、対応する半波部がスイッチオフされた場合におけるネットワーク負荷振幅及び正弦波形状からの電流曲線形状の偏差よりも明らかに大きい。

図５は、２つの消費装置による全体のネットワーク負荷の振幅における減少のさらなる例を図示する。「アクチュエータ１＋アクチュエータ２」は、２０％の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた２つの消費装置による負荷を図示する。ここで、「アクチュエータ１＋２（両方のＨＷ）」の曲線は、スイッチオフされた負の半波部及び正の半波部並びに４０％の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた２つの消費装置による負荷を図示する。ここでまた、スイッチオフされた半波部を用いた当該振幅及び正弦波形状からの電流曲線の偏差はスイッチオフすることなしに比較するとより小さくなり、立ち上がりエッジの位相スイッチング（及び半波部がスイッチオフされない場合におけるのと同一の電力）はより大きくなる。

図６は、スイッチオフされた負の半波部及び正の半波部による９８％の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた２つの消費装置による全体のネットワーク負荷との比較において、４９％の立ち上がりエッジの位相スイッチングを用いた２つの消費装置による全体のネットワーク負荷に対する対応する結果を図示する。

図７は、フーリエ変換による高調波を図示する。図２（ｃ）に係る３５％の立ち上がりエッジの位相スイッチングと、図３（ｃ）に係るスイッチオフされた半波部による７０％の立ち上がりエッジの位相スイッチングとによれば、高調波に対する振幅の比は、実際には、スイッチオフされた負の半波部及び正の半波部の場合ではより小さくなり、立ち上がりエッジの位相スイッチングが大きくなることは明白である。

従って、立ち上がりエッジの位相スイッチングにより制御された高負荷電流を用いたシステムの場合においても供給ネットワークの負荷を低減させることが可能となる。上述した高調波における低減は無効電力を防止することができ、その結果、上述した方法及び／又は対応するデバイスを使用すれば、無効電力補償システムの実現化へと導くことができ、それ故にエネルギーコストの大幅な節約が可能となる。

Claims (15)

1. ＡＣネットワークにおける第１の電気的な消費装置（１１）と、第２の電気的な消費装置（１２）とを動作させるための方法であって、当該方法は、
   上記各消費装置（１１，１２）に対する正の半波部及び負の半波部が第１の立ち上がりエッジの位相角及び第１の立ち下がりエッジの位相角を用いて制御される選択的な第１の動作モードと、
   第２の立ち上がりエッジの位相角もしくは第２の立ち下がりエッジの位相角を用いたそれぞれの場合において、上記第１の消費装置（１１）に対して上記正の半波部及び負の半波部の第１の部分が、上記第２の消費装置に対して上記正の半波部及び負の半波部の第２の部分がそれぞれ制御される第２の動作モードとを含む方法。
2. 上記半波部の第１の部分は、上記正の半波部であり、上記半波部の第２の部分は、上記負の半波部である請求項１記載の方法。
3. ２以上の消費装置数に対して、
   上記正の半波部及び負の半波部の第１の部分は、（１＋ｑ×（Ｎ−１）×Ｚ）番目の全波の半波部であり、
   上記正の半波部及び負の半波部の第２の部分は、（Ｚ＋１＋ｑ×（Ｎ−１）×Ｚ）番目の全波の半波部であり、
   上記正の半波部及び負の半波部のｑ番目の部分は、（（ｑ−１）×Ｚ＋１＋ｑ×（Ｎ−１）×Ｚ）番目の全波の半波部であり、
   ここで、Ｎはゼロよりも大きい整数であり、Ｚは消費装置に対する後に続く全波の数である請求項１記載の方法。
4. 上記第２の立ち上がりエッジの位相角もしくは上記第２の立ち下がりエッジの位相角は各消費装置に対して等しい請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の方法。
5. 上記第２の立ち上がりエッジの位相角は、上記第１の立ち上がりエッジの位相角よりも小さく、もしくは上記第２の立ち下がりエッジの位相角は、上記第１の立ち下がりエッジの位相角よりも大きい請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の方法。
6. 上記方法は、上記制御された正の半波部及び負の半波部が構造的に及び／又は破壊的に重ね合わされないように、上記消費装置（１１，１２）を同期させることを含む請求項２〜５のうちのいずれか１つに記載の方法。
7. 上記第１の立ち上がりエッジの位相角が少なくとも９０度の場合または上記第１の立ち下がりエッジの位相角が９０度よりも小さいかもしくは９０度に等しい場合に、上記第１の動作モードから上記第２の動作モードへと切り替えることを含む請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の方法。
8. 上記第２の立ち上がりエッジの位相角が近似的に０度もしくは０度に等しい場合または上記第２の立ち下がりエッジの位相角が近似的に１８０度もしくは１８０度に等しい場合に、上記第２の動作モードから上記第１の動作モードへと切り替えることを含む請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の方法。
9. 少なくとも９０度の第１の立ち上がりエッジの位相角または９０度よりも小さいかもしくは９０度に等しい第１の立ち下がりエッジの位相角を用いてＡＣネットワークにおける電気的な消費装置を動作させるためのデバイスであって、当該デバイスは、
   第１の消費装置（１１）及び第２の消費装置（１２）に対して、第１の立ち上がりエッジの位相角制御手段（２１）及び第２の立ち上がりエッジの位相角制御手段（２２）もしくは第１の及び第２の立ち下がりエッジの位相角制御手段を備え、
   上記第１の立ち上がりエッジの位相角制御手段（２１）もしくは上記第１の立ち下がりエッジの位相角制御手段は、上記第１の消費装置（１１）に対して、正の半波部及び負の半波部の第１の部分を駆動させるのに適し、
   上記第２の立ち上がりエッジの位相角制御手段（２２）もしくは上記第１の立ち下がりエッジの位相角制御手段は、上記第２の消費装置（１１）に対して、正の半波部及び負の半波部の第２の部分を駆動させるのに適し、
   上記立ち上がりエッジの位相角制御手段（２１，２２）または立ち下がりエッジの位相角制御手段は、第２の立ち上がりエッジの位相角もしくは第２の立ち下がりエッジの位相角を用いて上記半波部を駆動させるのに適するデバイス。
10. 上記半波部の第１の部分は、上記正の半波部であり、上記半波部の第２の部分は、上記負の半波部である請求項９記載のデバイス。
11. ２以上の消費装置数に対して、
    上記正の半波部及び負の半波部の第１の部分は、（１＋ｑ×（Ｎ−１）×Ｚ）番目の全波の半波部であり、
    上記正の半波部及び負の半波部の第２の部分は、（Ｚ＋１＋ｑ×（Ｎ−１）×Ｚ）番目の全波の半波部であり、
    上記正の半波部及び負の半波部のｑ番目の部分は、（（ｑ−１）×Ｚ＋１＋ｑ×（Ｎ−１）×Ｚ）番目の全波の半波部であり、
    ここで、Ｎはゼロよりも大きい整数であり、Ｚは消費装置に対する後に続く全波の数である請求項９記載のデバイス。
12. 上記立ち上がりエッジの位相角制御手段（２１，２２）もしくは上記立ち下がりエッジの位相角制御手段は、上記同一の第２の立ち上がりエッジの位相角もしくは上記同一の第２の立ち下がりエッジの位相角を用いて、上記消費装置（１１，１２）に対して上記半波部を制御するのに適する請求項９〜１１のうちのいずれか１つに記載のデバイス。
13. 上記デバイスは、上記制御された正の半波部及び負の半波部が構造的に並びに／又は破壊的に重ね合わされないように、上記消費装置（１１，１２）を同期させるのに適する請求項９〜１２のうちのいずれか１つに記載のデバイス。
14. 上記デバイスは、上記正の半波部及び負の半波部が上記第１の消費装置（１１）及び上記第２の消費装置（１２）の両方に対して制御される動作モードで電気的な消費装置（１１，１２）を動作させるのに適する請求項９〜１３のうちのいずれか１つに記載のデバイス。
15. 上記デバイスは、上記正の半波部及び負の半波部が上記第１の消費装置（１１）及び上記第２の消費装置（１２）の両方に対して制御される第１の動作モードと、上記負の半波部が上記第１の消費装置（１１）に対してスイッチオフされ、上記正の半波部が上記第２の消費装置（１２）に対してスイッチオフされる第２の動作モードとの間を切り替えるのに適する請求項１４記載のデバイス。

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