JP2016521956A - 高電圧コンバータにおけるキャパシタ短絡 - Google Patents

Abstract

本発明は、高電圧コンバータのキャパシタ（Ｃ）のための短絡装置に関し、各キャパシタは２つの接続端子（４４、４６）を備え、当該装置は、接続端子（４４、４６）に沿って摺動接触状態で牽引されるように構成され、且つ、接地電位に接続された導電性材料（４５）を含む短絡部（ＳＣＳ）と導電性材料を含むプローブ部（ＰＳ）とを備えた、短絡ワイヤ、並びに、短絡部（ＳＣＳ）とプローブ部（ＰＳ）とに電気的に接続されて、プローブ部（ＰＳ）と短絡部（ＳＣＳ）とがそれぞれの接続端子（４４、４６）に接続されるとキャパシタにおける電圧（Ｕｃｅｌｌ）を検知し、検知された電圧に基づき、当該電圧を放電閾値と比較して短絡ワイヤを停止又は移動させるように構成された、電圧評価ユニットを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、概して、高電圧コンバータ中のキャパシタの短絡に関する。より詳細には、本発明は、高電圧コンバータのキャパシタの短絡装置、及びそのような高電圧コンバータ中のキャパシタを放電させる方法に関する。

電圧源コンバータ又は電流源コンバータなどの高電圧コンバータは、高電圧レベルまで充電されるキャパシタを装備している。

電圧源コンバータは、例えば、コンバータの２つのＤＣ出力部の間にキャパシタバンクが設けられたいわゆる２レベルコンバータであり得る。コンバータはまた、幾つかのセルからなるカスケード接続されたマルチレベルコンバータであり得、この場合は各セルがキャパシタを備え得る。

動作していないとき、これらのキャパシタが放電されることが重要である。

更に、非動作時、コンバータが位置する環境において保守がなされる必要があり得、そのような環境はいわゆるバルブホール（ｖａｌｖｅ ｈａｌｌ）と称され得る。作業員がこの環境に入ることを許容される前にキャパシタが完全に放電されているという要件が存在することがある。これが完了していることを確実にするために、キャパシタを短絡させることが必要となり得る。このことは、作業員がバルブホールに入ることを許容される前にコンバータのキャパシタを短絡するという要件が存在し得るということを意味する。

本発明は、そのような短絡を安全、高信頼、且つ高効率な方式で提供することを意図している。

本発明の目的の１つは、高電圧コンバータ中のキャパシタに、安全、高信頼、且つ高効率な短絡を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、高電圧コンバータのキャパシタのための短絡装置によってこの目的が達成され、各キャパシタは２つの接続端子を有し、当該装置は、
キャパシタの接続端子に沿って摺動接触状態で移動されるように構成された短絡ワイヤであって、
接地電位に接続された導電性材料を含む短絡部と、
導電性材料を含むプローブ部とを備えた、短絡ワイヤ、並びに
短絡部及びプローブ部に電気的に接続された電圧評価ユニットであって、プローブ部及び短絡部がキャパシタの各接続端子に接続されると、キャパシタにおける電圧を検知し、当該電圧を放電閾値と比較し、検知された電圧に基づいて短絡ワイヤの停止又は移動を可能にするように構成された、電圧評価ユニット
を備える。

本発明の第２の態様によれば、この目的は、高電圧コンバータのキャパシタを短絡させる方法によっても達成され、各キャパシタは２つの接続端子を備え、本方法は、
短絡ワイヤを、コンバータのキャパシタの接続端子に沿って摺動接触状態で移動させることであって、短絡ワイヤは、接地電位に接続された導電性材料を含む短絡部と導電性材料を含むプローブ部とを有する、移動させること、
プローブ部と短絡部とがキャパシタの各接続端子に接続されると、キャパシタの電圧を測定すること、
電圧を放電閾値と比較すること、並びに
検知された電圧に基づいて、短絡ワイヤの停止又は移動を可能にすること
を含む。

本発明の実施形態は幾つかの利点を有する。本開示の実施形態は、高電圧コンバータ中のキャパシタに安全、高信頼、且つ高効率な短絡を提供する。これにより、高電圧キャパシタが位置するエリアへ作業員が安全に入ることが可能となる。

添付の図面を参照し、本発明の実施形態を下記で説明する。

ＡＣシステムとＤＣシステムとの間に接続されたコンバータの単線結線図を概略的に示す。 カスケード接続されたマルチレベル即ちセルベースの電圧源コンバータのフェーズレグを概略的に示す。 キャパシタを短絡させるために短絡部がコンバータのキャパシタを通って引かれている短絡ワイヤを概略的に示す。 高すぎる電圧を有するキャパシタが短絡された場合の結果を示す。 第１の実施形態で用いられる短絡ワイヤを示す。 第２の実施形態による短絡で用いられる短絡ワイヤ及び抵抗器を示す。 第２の実施形態による短絡装置を幾つかのキャパシタと共に概略的に示す。 第２の実施形態による短絡装置で実施される、コンバータ中のキャパシタを短絡させる方法の幾つかの方法ステップのフロー図を示す。 第３の実施形態による短絡装置で用いられる２本のワイヤ及び抵抗器を示す。

高電圧コンバータのキャパシタのための短絡装置及び短絡方法の実施形態を下記に提供する。

高電圧コンバータは、直流（ＤＣ）システムと交流（ＡＣ）システムとの間に接続されたコンバータであり得、これらシステムの両方が送電システムであり得る。ＤＣシステムは例えば高電圧直流（ＨＶＤＣ）送電システムであり得、ＡＣシステムはフレキシブル交流伝送システム（ＦＡＣＴＳ）であり得る。しかしながら、これらのタイプのシステムはそのようなシステムの例示に過ぎない。コンバータは、例えば、ＤＣバックトゥバック（ｂａｃｋ−ｔｏ−ｂａｃｋ）システム及び配電システムにも応用可能である。

図１は、ＡＣシステムＳ１とＤＣシステムＳ２との間に接続されたコンバータ２０の単線結線図を概略的に示す。この実施例で、ＡＣシステムＳ１は三相ＡＣシステムであり、通常、３つの導体を含む。図では１つの導体１０のみを示す。一方、ＤＣシステムＳ２は、コンバータ２０を経由してＡＣシステムに結合された２つの極を含む。この実施例では２つの極が存在するので、このＤＣシステムは双極システムであり得る。本発明は単極システムにも用いられ得、単極システムは非対称又は対称の単極システムであってよいことを理解されたい。更に、ＤＣシステム及びＡＣシステムの双方が、図示されている極及び導体よりも多くの要素を含み得ることを理解されたい。しかしながら、それらは本発明の理解において中心的なものでないので省略されている。

コンバータ２０は、整流器及び／又はインバータとして機能し得る。本発明の実施例で、コンバータ２０は、後述するセルベースの電圧源コンバータ即ちカスケード接続されたマルチレベルコンバータである。しかしながら、本発明はこのタイプの電圧源コンバータに限定されないことを理解されたい。コンバータは、例えば、２レベルコンバータ又は中性点クランプ型３レベルコンバータであってもよい。実際、用いられるコンバータのタイプは電圧源コンバータに限定されず、電流源コンバータであってもよい。

高電圧コンバータ２０は、ＤＣシステムＳ２への（より詳細にはＤＣシステムの少なくとも一方の極への）接続のためのＤＣ側と、ＡＣシステムに結合されるＡＣ側とを有する。コンバータ２０は、各フェーズに１つ、幾つかのＡＣ端子をＡＣ側で有する。コンバータ２０は、各極に１つ、幾つかのＤＣ端子１２及び１４をＤＣ側で有し、第１のＤＣ端子１２が第１の極に接続され、第２のＤＣ端子１４が第２の極に接続される。図は単線結線図であるので、１つのＡＣ端子２２のみが２つのＤＣ端子１２及び１４と共に示されている。

コンバータ２０は変圧器１８を介してＡＣ網に結合され、変圧器１８は、ＡＣシステムＳ１に結合され且つプライマリ巻線を含むプライマリ側と、コンバータ２０のＡＣ側に結合され且つセカンダリ巻線を含むセカンダリ側とを有する。ここで、変圧器１８が省略される場合もあることを理解されたい。

図１で、各極に設けられた接地への選択可能なＤＣ接続（即ち、対応するＤＣ端子からグラウンドへと繋がる接続）が存在する。図１で、共通の放電抵抗器Ｒ１に直列の第１のＤＣ接地スイッチ２６、及び、共通の放電抵抗器Ｒ１に直列の第２のＤＣ接地スイッチ２８が存在する。従って、放電抵抗器Ｒ１は両方の極に共通である。コンバータ２０の平常動作時、接地スイッチはオープンである。

図２は、カスケード接続されたマルチレベルコンバータと称されることも多いセルベースの電圧源コンバータ２０の一実施例を示す概略ブロック図である。

コンバータは対称単極コンバータの形態であり、幾つかのフェーズレグを含み、各フェーズに１本のフェーズレグが存在する。従って、コンバータは、少なくとも２本、この場合には３本のフェーズレグを含む。しかしながら、図２ではそのようなフェーズレグが１本のみ示されている。

図２で見て取れるように、このコンバータ２０のフェーズレグＰＬは、カスケード接続された幾つかのセルを含み、各セルは、スイッチング素子の少なくとも１つの分岐に並列のキャパシタを含み、本実施例で各分岐は２つのスイッチング素子を備える。各スイッチング素子は、逆並列ダイオードを有するトランジスタの形態で設けられる。フェーズレグＰＬの中点に、ＡＣ端子２２が設けられる。更に、図２のコンバータで、ＡＣ端子２２の対向する側に設けられた第１のフェーズリアクトル及び第２のフェーズリアクトルが存在する。更に、フェーズレグは２つのフェーズアームに分割される。ＡＣ端子２２と第１のＤＣ端子１２との間の１つのフェーズアーム（本実施例で正のフェーズアームＰＡとして表す）、及び、ＡＣ端子２２と第２のＤＣ端子１４との間のもう１つのフェーズアーム（本実施例で負のフェーズアームＮＡとして表す）が存在する。従って、フェーズアームは、フェーズレグのセルの半分と１つのフェーズリアクトルとを含み得る。この実施例で、キャパシタバンク（本実施例では２つのキャパシタを含む）がフェーズレグＰＬに並列に存在する。ここではこのキャパシタバンクの中点が接地されている。

ここで、コンバータ２０の幾つかの変形例では、キャパシタバンクが除去され得ることを理解されたい。フェーズリアクトルの配置も変化し得る。

図２に示されたセルはハーフブリッジセルである。しかしながら、セルベースのコンバータは、フルブリッジセル及び様々なタイプの二重電圧寄与セル（ｄｏｕｂｌｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｅｌｌ）など、任意の数のセルベースのタイプであり得ることを理解されたい。しかしながら、これについては更に詳細には述べない。

様々な状況で、コンバータ２０がシャットダウンされる必要が生じ得る。サービス及び／又は保守によりシャットダウンが必要となることがある。このシャットダウンの一部として、セルのスイッチング素子がブロックされ、これはスイッチング素子のトランジスタのターンオフを含む。しかしながら、キャパシタも放電される必要がある。セルがブロックされる場合、セルキャパシタは実際には互いに直列に接続される。

放電は、ＤＣ接地スイッチ２６及び２８と、共通の放電用抵抗器Ｒ１とを用いて実施され得る。

共通の放電用抵抗器Ｒ１の使用により、セルキャパシタを素早く放電することが可能である。しかしながら、コンバータが位置する（バルブホールなどの建物であり得る）環境に作業員が入ることを許容される前に、キャパシタが完全に放電されたことを確実にする必要がある。これは、すべてのキャパシタを短絡させることによって行われ得る。従って、キャパシタを短絡させることにより、残留電荷が存在せず作業員が安全に建物内に入れる。

キャパシタを安全に短絡させる１つの方法は、接地電位に接続されたワイヤを使用することによる。これは図３に示されており、２つの接続端子を各々が備え且つカスケード接続されたｎ個のセルキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣｎが存在している。図中、２つのプーリ３２及び３４に設けられ、且つキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣｎの接続端子を通って（例えば、引かれることによって）動かされる、ワイヤ３０も示されている。ワイヤ３０は短絡ワイヤであり且つ絶縁部ＩＳ１と短絡部ＳＣＳとを有し、短絡部ＳＣＳは接地電位に接続された導電性材料で形成され、絶縁部ＩＳ１は電気絶縁材料で形成されている。本実施例で、絶縁部ＩＳ１は、ワイヤが引かれるとキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣｎをはじめに通過するワイヤ３０の第１の部分に設けられ得、短絡部ＳＣＳは、絶縁部ＩＳ１の後にキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣｎを通過するワイヤの第２の部分に設けられ得る。キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣｎの接続端子又は接続点に沿って短絡ワイヤ３０を引くか又は動かすことにより、キャパシタが次々に放電されることが見て取れよう。コンバータ中のすべてのキャパシタについてこれが実施された後に、安全にバルブホールに入ることができる。

しかしながら、はじめに述べた放電中にキャパシタのうちの一又は複数が十分に放電されておらず、従って高い残存電荷が存在し得るという問題が存在する。そのようなキャパシタが短絡又は接地されると、キャパシタの全エネルギーが導電ワイヤを通じて放電される。これにより、ワイヤとキャパシタの接続端子とが互いに溶接されることになり得る。これが図４に概略的に示されている。これが発生するとワイヤ３０は行き詰まり、未だ短絡していない後続のキャパシタの短絡がごく困難となる。従って、作業員はバルブホールへ入ることを阻止される。

本発明の実施形態は、この状況を改善することを目的とする。

短絡装置の実施形態では、専用の短絡ワイヤ３０ａが用いられる。第１の実施形態によるこの短絡ワイヤ３０ａの一部が、図５の単純化されたセル４８と共に示されている。図示されている要素が、電圧Ｕｃｅｌｌを有するキャパシタＣのみであるので、セル４８は単純化されている。セルは、第１の接続端子４４及び第２の接続端子４６も備え、第１の接続端子４４がキャパシタＣの第１の端部に接続され、第２の接続端子４６がキャパシタＣの第２の端部に接続されている。第１の端部における電位は第２の端部における電位よりも高く、従って、第１の端部が正の端部と称され第２の端部が負の端部と称されてもよい。本実施例で、接続端子４４及び４６はリング形状であり得、リング中に短絡ワイヤ３０ａが摺動接触して設けられ得る。

短絡ワイヤ３０ａは、第１の絶縁部ＩＳ１、短絡部ＳＣＳ、及びプローブ部ＰＳを備え、第１の絶縁部ＩＳ１は短絡ワイヤ３０ａの上端から長手方向に伸び、短絡部は短絡ワイヤ３０ａの下端から長手方向に伸び、プローブ部ＰＳはそれらの間に設けられる。短絡部ＳＣＳ及びプローブ部ＰＳの両方が、銅などの導電性材料を用いて設けられ得る。第１の絶縁部ＩＳ１は、固体絶縁材料で作製され得る。本実施例で、プローブ部ＰＳもまた固体の導電性材料の部であり得る。より詳細には、プローブ部４２は、短絡ワイヤ３０ａの上端から最も遠い絶縁部ＩＳ１の端部に当接し、短絡ワイヤ３０ａの内部を短絡ワイヤ３０ａの下端まで中心的且つ長手方向に伸びる内部導体４３に接続する。プローブ部ＰＳと短絡部ＳＣＳとの間に、絶縁材料の第２の部分ＩＳ２が存在し、従って、絶縁材料は内部導体４３を径方向に包囲する。その後、短絡部ＳＣＳが後続する。短絡部ＳＣＳは、短絡ワイヤ３０ａに沿って第２の絶縁部ＩＳ２から短絡ワイヤ３０ａの下端まで長手方向に伸びる又は延伸する。これにより、短絡部ＳＣＳは内部導体４３と外側導体４５とを備えるので、外側導体４５は接地電位に接続される。従って、短絡部は、接地電位に接続された導電性材料を含む。外側導体４５は、内部導体４５に並列であり且つこれと電気的に分離された短絡ワイヤ３０ａの周縁又は表面に、配置されるか又は設けられる。この分離は、絶縁材料の層によってもたらされ得る。従って、外側導体は径方向に内部導体から絶縁される。

動作時、短絡ワイヤ３０ａは（例えば、牽引によって）動かされ、これにより、はじめに第１の絶縁部Ｉｓ１が第１の接続端子４４及び第２の接続端子４６の両方と接触する。その後、プローブ部ＰＳが第２の接続端子４６と接触するが、第１の接続端子４４は依然として絶縁部ＩＳ１と接続している。短絡ワイヤ３０ａが更に少し動かされた後、プローブ部ＰＳが第１の接続端子４４に電気接続され、短絡部ＳＣＳの外側導体４５が第２の接続端子４６に電気接続される。この状態で、プローブ部と短絡部との間の電圧が検知可能である。この状態は図６に示されている。この時点で、短絡ワイヤ３０ａの牽引は停止され得、キャパシタＣの電圧Ｕｃｅｌｌが測定され得る。

従って、プローブ部４２が第１の接続端子４４に接続され、短絡部４６の外側導体４５が第２の接続端子４６に接続されるように、短絡ワイヤ３０ａが引かれるか又は動かされるので、キャパシタＣの電圧Ｕｃｅｌｌは短絡ワイヤ３０ａを用いて測定され、このとき、短絡ワイヤ３０ａの中心部の導体４３がセル電位を有し、外側導体４５が接地電位を有することが理解されよう。

これがキャパシタＣの電圧の検出に用いられ得、キャパシタ電圧のついての知見が、短絡ワイヤ３０ａの動きの停止に用いられ得る。例えば、移動は、キャパシタ電圧Ｕｃｅｌｌが放電閾値を下回るまで停止され得る。放電閾値は、キャパシタ電圧の放電が必要であることを示す閾値である。セル４８は放電用抵抗器を含み得、このことは、キャパシタ電圧が放電閾値を下回るよう、セルがセル抵抗器を介して十分に放電されるまで移動を停止することが可能であることを意味する。このことは、セル内で実施される放電によってキャパシタ電圧が放電閾値を下回るまで受動的に待機することが可能であるということを意味する。本実施例で、放電閾値は、起こり得る短絡ワイヤ３０ａの破壊に関連して設定され得る。即ち、短絡ワイヤ３０ａが溶解せずに維持されるレベルに相当するように設定され得る。この方式で、検知された電圧に基づいて、短絡ワイヤ３０ａの停止又は移動が可能となる。

電圧が放電閾値を下回る場合、移動は継続され、第１の接続端子４４及び第２の接続端子４６の双方が短絡部ＳＣＳの外側導体４５に接続されることとなる。これにより、キャパシタＣが短絡され、結果として、キャパシタＣ内に残存電荷が存在すればこれが除去される。この放電は、放電閾値を下回る電圧レベルから実施されるので、短絡ワイヤ３０ａの損傷が発生しない。

ここで、図６、７、及び８を参照して第２の実施形態を説明する。図６は、図５と同じ短絡ワイヤ３０ａ及びセル構造を示す。短絡ワイヤ３０ａの内部導体４３と外側導体４５との間に接続された第２の放電抵抗器Ｒ２が存在する点のみが異なる。従って、プローブ部ＰＳとグラウンドとの間に接続された抵抗器Ｒ２が存在する。セルが放電抵抗器を含まない場合、又はセル放電抵抗器に不具合がある場合に、これは有益である。セル内に放電抵抗器が存在する場合は、第２の放電抵抗器は放電を加速させる。

図７は、第１のプーリ３２に接続されたモータ５４による補助を通じ、第２のプーリ３４から第１のプーリ３２まで幾つかのキャパシタに沿って移動されるか又は引かれる短絡ワイヤ３０ａを含む装置を概略的に示す。図中、短絡ワイヤ３０ａのプローブ部ＰＳにおいて測定された測定値を受信する電圧評価ユニット５０も存在する。電圧評価ユニット５０は、短絡部ＳＣＳ及びプローブ部４２に電気的に接続される。図中、電圧評価ユニット５０はプローブ部ＰＳ及びグラウンドに直接的に接続されて示されている。しかしながら、実際には、内部導体４３を介してプローブ部に接続される。電圧評価ユニット５０が外側導体４５を介して短絡部ＳＣＳに接続されてもよい。電圧評価ユニット５０は、プローブ部ＰＳを放電用抵抗器Ｒ２に接続するスイッチ５２を選択的に制御する。

図８は、電圧評価ユニット５０によって実施される幾つかの方法ステップを示す。

図７で見て取れるように、短絡ワイヤ３０ａが通過する幾つかのセルが存在し、その数はｎであり得る。従って、電圧評価ユニット５０によってセルカウンタＸがまず１に設定される（ステップ５６）。次いで、電圧評価ユニット５０が、短絡ワイヤ３０ａが動くようにモータ５４を制御し、この実施形態では、セルの１つめのキャパシタ電圧を測定するために短絡ワイヤ３０ａが引かれる（ステップ５８）。このことは、プローブ部ＰＳが第１のセル内のキャパシタＣの第１の接続端子４４に電気的に接続され、短絡部ＳＣＳの外側導体４５が第２の接続端子４６に電気的に接続されることを意味する。

次いで、電圧評価ユニット５０は、第１の接続端子４４及び第２の接続端子４６を介してキャパシタ電圧Ｕｃｅｌｌを測定するか又は検知し（ステップ６０）、キャパシタ電圧Ｕｃｅｌｌを放電閾値Ｕｔｈと比較する（ステップ６２）。

セル電圧Ｕｃｅｌｌが放電閾値Ｕｔｈを上回る（ステップ６２）場合、モータ５４を停止することによって電圧評価ユニット５０は移動を停止させ（ステップ６４）、次いで、セルが放電されことが確実となる（ステップ６８）。これは、プローブ部４２を抵抗器Ｒ２と相互接続するためのスイッチ５２を制御する電圧評価ユニット５０によって行われ得る。これにより、放電用抵抗器Ｒ２がキャパシタＣに並列のグラウンドに接続され、従って、キャパシタＣが放電される。従って、短絡ワイヤ３０ａの移動が停止されたときにも放電が発生する。電圧が放電閾値を下回った（例えば、放電閾値を大幅に下回った）場合、短絡ワイヤ３０ａの移動は（例えば、移動を継続するようモータ５０を制御する電圧評価ユニット５０によって）継続される（ステップ６９）、これにより、短絡ワイヤ３０ａの牽引が継続される。ある時間の経過後、キャパシタＣの第１の接続端子４４及び第２の接続端子４６の双方が、短絡部ＳＣＳの外側導体４５に電気的に接続され、これによりキャパシタＣが短絡される（ステップ７０）。これは、第１の接続端子４４及び第２の接続端子４６の双方が短絡ワイヤ３０ａの短絡部ＳＣＳの外側導体４５に電気的に接続されるか又はガルバニック接続されるよう、短絡ワイヤ３０ａを引くようにモータ５４を制御する電圧評価ユニット５０によって行われ得る。

電圧が放電閾値Ｕｔｈを下回る場合（ステップ６４）、移動を継続するようにモータ５０を制御する電圧評価ユニット５０によって移動は継続され（ステップ６９）、これにより、短絡ワイヤ３０ａの牽引が継続される。従って、放電することなく移動が継続する。この移動により、キャパシタＣの第１の接続端子４４及び第２の接続端子４６が、短絡部ＳＣＳの外側導体４５に電気的に接続され、これによりキャパシタＣが短絡されることとなる（ステップ７０）。

従って、電圧評価ユニット５０により、放電閾値が超過される限り移動を停止することができ、電圧が放電閾値を下回ると、キャパシタの双方の接続端子に短絡部が接続されるよう、短絡ワイヤ３０ａを移動させることができることが理解されよう。

これが完了した後、電圧評価ユニット５０は、セルカウンタＸを最大セル値（この場合はｎ）と比較し、Ｘが値ｎに到達している場合（ステップ７２）、短絡が完了し動作は終了する（ステップ７６）が、到達していない場合（ステップ７２）、カウンタがインクリメントされ（ステップ７４）、次いで、電圧評価ユニット５０がモータ５４を制御して短絡ワイヤ３０ａのプローブ部ＰＳを次のセル中のキャパシタの第１の接続端子４４まで移動させる（ステップ５８）。

この方式で、短絡ワイヤの破壊が防止でき、短絡操作が向上し且つ短絡ワイヤの破壊による遅延が避けられることが理解されよう。従って、より高信頼の短絡操作が得られる。これにより、作業員が安全にバルブホールに入ることができる。

上述のように、キャパシタがセル中に設けられ得る。そのようなセルは、セル制御ユニット（即ち、トランジスタのオンオフなどのセルの動作を制御するために用いられる制御ロジック）を含み得る。セル制御ユニットは、例えば、ゲート信号をトランジスタに供給する一又は複数ゲート制御ユニットを含み得る。

セル制御ユニットへの供給として用いられる電力がセルキャパシタを通じて供給されることは珍しくない。これは、セル制御ユニットに給電するための高効率な方式である。

更に、保守中、セル制御ユニットで測定が必要とされ、且つそのような測定のためにセル制御ユニットが給電を必要とすることがある。しかしながら、本実施例で、セルは放電されているか又は放電されようとしているので、利用可能な電力が存在しない。本発明の第３の実施形態は、この状況に対処する。

この状況を図９で概略的に示す。図９は、セル４８のキャパシタＣの第１の接続端子４４及び第２の接続端子４６に接続された短絡ワイヤ３０ａが存在する点で、図７に類似する。図中、これらの接続端子４４及び４６の双方が短絡部の外側導体４５に接続されており、従って、キャパシタＣは空（ｅｍｐｔｙ）である。しかしながら、セル４８中、電力を受けるためにキャパシタＣに接続されたセル制御ユニット７８も存在する。このため、セル制御ユニット７８は、第１のダイオードＤ１を介してキャパシタＣの第１の端部に接続された正の給電入力部８４を有し、この第１のダイオードＤ１は、キャパシタＣの第１の端部から正の給電入力部８４の方への電流導電方向を有する。セル制御ユニット７８は、キャパシタＣの第２の端部に接続された負の給電入力部８６も有する。セル７８は給電端子８０も備え、これは、給電端子８０から正の給電入力部８４への電流導電方向を有する第２のダイオードＤ２を介して、正の給電入力部８４に接続される。

給電端子８０はリング形状であってよく、この端子を通じて、給電端子と摺動接触にある給電ワイヤ８２が引かれる。この給電ワイヤ８２は、例えば、電圧評価ユニットの制御下で且つ短絡ワイヤ３０ａと同期して、短絡される幾つかのセルに沿って移動され得、これにより、セルが放電される一方、セル制御ユニット７８は、様々なテストを行う機能を可能とするのに十分な電力を受ける。本実施例で、２つのダイオードＤ１及びＤ２は、セルキャパシタＣのエネルギーが給電ワイヤ８２に伝送されないこと、又は、給電ワイヤ８２の電圧がセルキャパシタＣを充電しないことを確実にするために用いられ得る。

この実施形態は、セルキャパシタの安全、高信頼、且つ高効率な短絡を提供することに加え、セル制御ユニットに電力を供給し、これにより、セル制御ユニットの測定が単純な方式でなされ得る。

本発明によってなされ得る幾つかの変形形態が、既に述べたもの以外に存在する。

放電されるキャパシタはセルキャパシタに限定されず、他のキャパシタ（例えば、２レベルコンバータ中のキャパシタ）もまた同じ技術を用いて短絡され得ることをまず述べておく。短絡は、前の放電が存在する場合でもそれと組み合わされなくてもよいことにも留意されたい。行われる唯一のキャパシタ放電が、短絡ワイヤの運動に関連した放電であり得る。モータが省略されてもよい。例えば、本明細書に記載のワイヤが手動で引かれる。放電用抵抗器が用いられる場合はこれをスイッチなしに短絡ワイヤに接続してもよい。従って、スイッチが省略されてもよい。これにより、幾つかの変形形態において、放電用抵抗器は、プローブ部と短絡部との間に常に接続されている。電圧評価ユニットが、第１の実施形態及び第２の実施形態の双方に設けられてもよい。更に、電圧評価ユニットがごく単純な機能を有することも可能である。例えば、測定された電圧が放電閾値を上回るか又は下回るという事実がユーザに提示され、次いで、短絡ワイヤが引かれるか否かをユーザが決定する。更に、ワイヤは、フェーズアームのすべてのセルに設けられるか、フェーズレグのすべてのセルに設けられるか、又は、フェーズアームもしくはフェーズレグのセルの１つのグループに設けられ得る。そのようなセルのグループは、例えば列もしくは層などの形態で互いに整列して配置され得、これにより、ワイヤは、それらの間を基本的に屈曲せずに移動され得る。従って、この場合、幾つかのグループ用に幾つかのワイヤが存在し得、これらのワイヤが１つの電圧評価ユニットを用いて制御され得る。

１つのグループは、例えば、アームのセルの２５％、３３％、又は５０％を含み得る。従って、フェーズアーム中に２つ、３つ、又は４つのグループが存在し得、グループ中のセルが短絡ワイヤを用いて次々に短絡され得る。

電圧評価ユニットは、プロセッサで実行されると所望の機能を実施するコンピュータプログラムコードを含むプログラムメモリを伴ったプロセッサの形態で実現され得る。

本発明が多くの形式で変形可能であることは、上述の記載から明白である。従って、本発明は、下記の特許請求の範囲によってのみ限定されることを理解されたい。

Claims (17)

1. 高電圧コンバータ（２０）のキャパシタ（Ｃ）のための短絡装置であって、前記キャパシタの各々が２つの接続端子（４４、４６）を備え、前記装置は、
   前記キャパシタの前記接続端子（４４、４６）に沿って摺動接触状態で移動されるように構成された短絡ワイヤ（３０ａ）であって、
   接地電位に接続された導電性材料（４５）を含む短絡部（ＳＣＳ）、及び
   導電性材料を含むプローブ部（ＰＳ）
   を備える、短絡ワイヤ（３０ａ）と、
   前記短絡部（ＳＣＳ）及び前記プローブ部（ＰＳ）に電気的に接続された電圧評価ユニット（５０）であって、更に
   前記プローブ部（ＰＳ）及び前記短絡部（ＳＣＳ）がキャパシタ（Ｃ）の各接続端子（４４、４６）に接続されると、前記キャパシタにおける電圧（Ｕｃｅｌｌ）を検知し、
   前記電圧を放電閾値（Ｕｔｈ）と比較し、
   前記検知された電圧に基づいて前記短絡ワイヤ（３０ａ）の停止又は移動を可能にするように構成された、電圧評価ユニット（５０）と
   を備える、短絡装置。
2. 前記電圧評価ユニット（５０）は、前記検知された電圧に基づいて前記短絡ワイヤ（３０ａ）の停止又は移動を可能にするように構成されている場合、前記放電閾値（Ｕｔｈ）が超過される限り前記短絡ワイヤ（３０ａ）の前記移動の停止を可能にし、前記電圧が前記放電閾値を下回る場合、前記短絡部（ＳＣＳ）が前記キャパシタ（Ｃ）の両方の接続端子（４４、４６）に接続されるよう前記短絡ワイヤ（３０ａ）の移動を可能にするように構成されている、請求項１又は２に記載の短絡装置。
3. 前記電圧評価ユニット（５０）は、前記放電閾値が超過されている場合に前記短絡ワイヤ（３０ａ）の移動を停止するように構成されている、請求項２に記載の短絡装置。
4. 前記電圧評価ユニット（５０）は、前記短絡ワイヤ（３０ａ）の移動を停止するように構成されている場合、前記キャパシタの電圧が前記放電閾値を下回るまで受動的に待機するように更に構成されている、請求項３に記載の短絡装置。
5. 前記放電閾値を下回る電圧を放電させるために前記短絡ワイヤ（３０ａ）の前記プローブ部（ＰＳ）と前記短絡部（ＳＣＳ）との間に接続された抵抗器（Ｒ２）を更に備える、請求項２又は３に記載の短絡装置。
6. 前記電圧評価ユニット（５０）は、前記キャパシタの放電を制御するために、前記短絡ワイヤの移動が停止された後、前記プローブ部と前記短絡部（ＳＣＳ）との間の前記抵抗器（Ｒ２）に接続するように更に構成されている、請求項５に記載の短絡装置。
7. 前記短絡装置が、キャパシタのグループに沿って前記短絡ワイヤ（３０ａ）を移動させるように構成されたモータ（５４）を更に備え、前記モータは、前記電圧評価ユニットに接続されて制御される、請求項１から６の何れか一項に記載の短絡装置。
8. 前記キャパシタはコンバータセル（４８）中のキャパシタであり、前記コンバータセルが更に、給電端子（８０）を有するセル制御ユニット（７８）を備え、前記装置が更に、給電電圧を供給する給電ワイヤ（８２）を備え、前記給電ワイヤ（８２）が、前記セルのキャパシタンス測定端子（４４、４６）に沿って引かれる前記短絡ワイヤ（３０ａ）と同期して、前記給電端子（７８）に沿って摺動接触状態で移動されるように構成されている、請求項１から７の何れか一項に記載の短絡装置。
9. 前記プローブ部（ＰＳ）を前記短絡部（ＳＣＳ）から分離している絶縁部（ＩＳ２）を更に備える、請求項１から８の何れか一項に記載の短絡装置。
10. 前記電圧評価ユニット（５０）が、前記短絡ワイヤ（３０ａ）を通って長手方向に伸びる内部導体（４３）を介して前記プローブ部（ＰＳ）に接続され、前記短絡部（ＳＣＳ）の前記導電性材料は、前記内部導体から電気的に分離されて前記短絡部（ＳＣＳ）の表面を伸びる外側導体（４５）として設けられている、請求項１から９の何れか一項に記載の短絡装置。
11. 前記内部導体（４３）が前記短絡部（ＳＣＳ）の内部に設けられている、請求項９に記載の短絡装置。
12. 高電圧コンバータ（２０）のキャパシタ（Ｃ）を短絡させる方法であって、前記キャパシタの各々が２つの接続端子（４４、４６）を備え、前記方法が、
    前記コンバータ（２０）の前記キャパシタ（Ｃ）の前記接続端子（４４、４６）に沿って摺動接触状態で短絡ワイヤ（３０ａ）を移動させるステップ（５８）であって、前記短絡ワイヤ（３０ａ）は接地電位に接続された導電性材料を含む短絡部（ＳＣＳ）と、導電性材料を含むプローブ部とを備える、移動させるステップ（５８）、
    前記プローブ部（ＰＳ）及び前記短絡部（ＳＣＳ）が前記キャパシタの各接続端子（４４、４６）に接続されると、前記キャパシタ（Ｃ）における電圧（Ｕｃｅｌｌ）を測定するステップ（６０）、
    前記電圧（Ｕｃｅｌｌ）を放電閾値（Ｕｔｈ）と比較するステップ（６２）、並びに
    検知された前記電圧に基づいて、前記短絡ワイヤ（３０ａ）の停止又は移動を可能にするステップ
    を含む、方法。
13. 前記検知された電圧に基づいて前記短絡ワイヤ（３０ａ）の停止又は移動を可能にするステップが、前記放電閾値が超過される限り前記移動の停止（６６）を可能にすることと、前記電圧が前記放電閾値を下回る場合に前記短絡部が前記キャパシタの両端子に接続されるよう、前記短絡ワイヤ（３０ａ）の移動（６９）を可能にすることとを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記キャパシタの電圧が前記放電閾値を下回るまで受動的に待機するステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記プローブ部と前記短絡部との間に接続された抵抗器（Ｒ２）を用いて前記キャパシタを放電させること（６８）を更に含む、請求項１３に記載の方法。
16. 前記キャパシタの電圧が前記放電閾値を下回る場合に前記キャパシタを短絡させること（７０）を更に含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記キャパシタはコンバータセル（４８）中のキャパシタであり、前記セルは更に、給電端子（８０）を有するセル制御ユニット（７８）を備え、給電電圧を供給する給電ワイヤ（８２）が前記給電端子（８０）を通って伸びており、前記方法は更に、前記短絡ワイヤ（３０ａ）が前記セルのキャパシタの前記接続端子に沿って移動することと同期して、前記給電ワイヤを前記セルの前記給電端子に沿って摺動接触状態で移動させることを含む、請求項１２から１６の何れか一項に記載の方法。

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