JP2017017997A - エネルギー変換装置、およびそれに用いられる分配方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 少なくとも2つのコンバータは、リング(29)の少なくとも2つの区画に対応しており、各区画は、対応する各コンバータ(1)のあらかじめ定められた変換電力値に比例したサイズを有し、これらの少なくとも2つの区画の組み合わせによって、リングの全体が形成されている。エネルギー変換装置の総変換電力は、リングの周に沿って移動可能である第1のスライダ(31)の位置と、第2のスライダ(33)の位置との間の、リングの円弧部分に対応している。コンバータ間への総変換電力の分配は、第1および第2のスライダの位置によって決定される。
【選択図】図7
Description
コンバータは、負荷がかけられていないときには動作を停止し、負荷がかけられているときには作動し、
コンバータの変換電力の和は、エネルギー変換装置の総変換電力であり、
エネルギー変換装置は、第1の電気的ユニットと第2の電気的ユニットとの間で、エネルギーを変換するようになっており、
− nを、エネルギー変換装置中のコンバータの数であるとしたときに、各コンバータは、周期nの周期配列の1つの項に対応し、
− 上述の少なくとも2つのコンバータの変換電力を、時間平均においてバランスさせるために、各コンバータは、この周期配列にしたがって順次に切り替えて使用されるようになっていることを特徴としている。
− エネルギー変換装置の総変換電力を増加させるときに、作動しているコンバータのうちで最後に作動したコンバータの変換電力が、あらかじめ定められた第1の電力閾値以上である場合には、総変換電力の増加は、周期配列中の次のコンバータによって担われ、
− エネルギー変換装置の総変換電力を減少させるときには、総変換電力の減少は、作動しているコンバータのうちで最初に作動したコンバータによって担われる。
エネルギー変換装置の総変換電力は、リングの周に沿って移動可能である第1のスライダの位置と第2のスライダの位置との間の、リングの円弧部分に対応し、
コンバータ間への総変換電力の分配は、リングの周に沿って移動可能である第1のスライダおよび第2のスライダの位置によって決定されるようになっている。
コンバータの変換電力の和が、エネルギー変換装置の総変換電力であり、
エネルギー変換装置は、第1の電気的ユニットと第2の電気的ユニットとの間で、エネルギーを変換する。
これらの少なくとも2つのコンバータは、幾何学的なリングを構成している少なくとも2つの区画に対応しており、各区画は、対応する各コンバータのあらかじめ定められた変換電力値に比例したサイズを有しており、これらの少なくとも2つの区画の組み合わせによって、リングの全体が形成されており、
エネルギー変換装置の総変換電力は、リングの周に沿って移動可能である第1のスライダの位置と第2のスライダの位置との間の、リングの円弧部分に対応し、
コンバータ間への総変換電力の分配は、リングの周に沿って移動可能である第1のスライダおよび第2のスライダの位置によって決定される。
− エネルギー変換装置の総変換電力を増加させるときに、移動可能である第1のスライダは、総変換電力の増加分に比例して、あらかじめ定められた向きに、リングの周に沿って移動し、
− エネルギー変換装置の総変換電力を減少させるときに、移動可能である第2のスライダは、総変換電力の減少分に比例して、あらかじめ定められた向きに、リングの周に沿って移動する。
− 幾何学的なリングを表わすモデルを組み込んでいるモジュールであって、上述の少なくとも2つのコンバータは、このリングの少なくとも2つの区画に対応しており、各区画は、対応する各コンバータのあらかじめ定められた変換電力値に比例したサイズを有しており、これらの少なくとも2つの区画の組み合わせによって、リングの全体が形成されているモジュールと、
− リングの周にそって移動可能である第1のスライダおよび第2のスライダの位置を記憶するメモリであって、エネルギー変換装置の総変換電力は、リングの周に沿って移動可能である第1のスライダの位置と第2のスライダの位置との間の、リングの円弧部分に対応するメモリと、
− コンバータ間への総変換電力の分配を、リングの周に沿って移動可能である第1のスライダおよび第2のスライダの位置によって決定するモジュール。
− 直列接続された2つのスイッチを有するステージの第1の端に接続されている第1の入力端子と、この第1の入力端子に接続されている第1の出力端子と、
− 誘導性素子を介して、このステージの中間点に接続されている第2の入力端子と、ステージの第2の端に接続されている第2の出力端子。
上述の少なくとも2つのコンバータの第1の入力端子同士が互いに接続されており、第2の入力端子同士が互いに接続されており、第1の出力端子同士が互いに接続されており、第2の出力端子同士は互いに接続されている。
− 第1に、ループ1−2−3(ループ2−3−1および3−1−2)である配列と、
− 第2に、ループ1−3−2(ループ3−2−1および2−1−3)である配列。
− 直列に接続された2つのスイッチ9を有するステージ7の第1の端5に接続されている第1の入力端子3と、第1の入力端子3に接続されている第1の出力端子11。
− 誘導性素子17を介して、ステージ7の中間点15(2つのスイッチ9の間に位置する点である)に接続されている第2の入力端子13と、ステージ7の第2の端19に接続されている第2の出力端子21。
− 第1の入力端子3同士の接続。
− 第2の入力端子13同士の接続。
− 第1の出力端子11同士の接続。
− 第2の出力端子21同士の接続。
− 「負の」総変換電力を、絶対値において増加させる場合、すなわち、エネルギー変換装置の総変換電力の負の度合いを上げる場合に、第2のスライダ33は、あらかじめ定められた上述の向きに移動し、
− 「負の」総変換電力を、絶対値において減少させる場合、すなわち、エネルギー変換装置の総変換電力の負の度合いを下げる場合に、第1のスライダ31は、あらかじめ定められた上述の向きに移動する。
− 単一のコンバータしか作動していない場合には、その作動しているコンバータから、周期配列中の次のコンバータへの変換電力の移転が行われる(この条件を適用することによって、この、次のコンバータは、その後に次の条件が適用されるように作動する)。
− いくつかのコンバータが作動している場合には、作動中のコンバータのうちで最初に作動したコンバータから、最後に作動したコンバータへの変換電力の移転が行われる。
− 総合変換効率が、あらかじめ定められた第1の総合変換効率値より低い場合に、あらかじめ定められた第1の速度値を有している、連続的に進行する切り替えの速度が上昇し、
− 総合変換効率が、あらかじめ定められた第2の総合変換効率値より高い場合に、あらかじめ定められた第2の速度値を有している、連続的に進行する切り替えの速度が低下する。
2 変換電力
3、13 入力端子
5 第1の端
7 ステージ
9 スイッチ
11、21 出力端子
15 中間点
17 誘導性素子
19 第2の端
23 トランジスタ
25 ダイオード
27 エネルギー変換装置
29 リング
31 第1のスライダ
33 第2のスライダ
100 円弧部分
C 変換電力
C1〜C4 コンバータ
L1〜L5 電力レベル
P0〜P6 位置
R 変換効率
S1〜S4 電力閾値
t、t0〜t6 時刻
T、Tm、Tn 温度
Z1 低変換電力ゾーン
Z2 定格変換電力ゾーン
Z3 高変換電力ゾーン
β 横軸
Δ 縦軸
Claims (24)
- エネルギー変換装置の総変換電力を、該エネルギー変換装置の少なくとも2つのコンバータの間に分配する分配方法であって、
前記コンバータは、負荷がかけられていないときには動作を停止し、負荷がかけられているときには作動し、
前記コンバータの変換電力の和が、前記エネルギー変換装置の総変換電力であり、
前記エネルギー変換装置は、第1の電気的ユニットと第2の電気的ユニットとの間で、エネルギーを変換する分配方法において、
nを、前記エネルギー変換装置中の前記コンバータの数であるとしたときに、前記各コンバータは、周期nの周期配列の1つの期間に対応し、
前記少なくとも2つのコンバータの前記変換電力を、時間平均においてバランスさせるために、前記各コンバータは、前記周期配列にしたがって順次に切り替えて使用される、ことを特徴とする分配方法。 - 前記周期配列にしたがって、前記コンバータを切り替えて用いる操作には、次のステップが含まれる、
前記エネルギー変換装置の前記総変換電力を増加させるときに、作動している前記コンバータのうちで最後に作動した前記コンバータの前記変換電力が、あらかじめ定められた第1の電力閾値以上である場合には、前記総変換電力の増加は、前記周期配列中の次の前記コンバータによって担われ、
前記エネルギー変換装置の前記総変換電力を減少させるときには、前記総変換電力の減少は、作動している前記コンバータのうちで最初に作動した前記コンバータによって担われる、請求項1に記載の分配方法。 - 前記あらかじめ定められた前記第1の電力閾値は、前記コンバータの最大変換電力である、請求項2に記載の分配方法。
- 単一の前記コンバータしか作動しておらず、該コンバータの作動開始以来の前記期間にわたって累積された前記変換電力が、あらかじめ定められた第2の電力閾値に達すると、前記周期配列中の次のコンバータが作動する、請求項1に記載の分配方法。
- 前記コンバータは可逆的であり、エネルギー変換を、第1に、前記第1の電気的ユニットから前記第2の電気的ユニットへ、第2に、前記第2の電気的ユニットから前記第1の電気的ユニットへ行うことができる、請求項1に記載の分配方法。
- 前記第1の電気的ユニットは電圧源であり、前記第2の電気的ユニットはモータに電力を供給するために用いられる装置である、請求項1に記載の分配方法。
- 前記エネルギー変換装置は、4つの前記コンバータを備えている、請求項1に記載の分配方法。
- 前記コンバータへの前記変換電力の分配は、前記コンバータの前記変換効率特性の関数として行われる、請求項1に記載の分配方法。
- 前記コンバータの作動の連続的に進行する切り替えは、前記周期配列にしたがって制御される、請求項1に記載の分配方法。
- 前記連続的に進行する切り替えの速度は、前記コンバータの熱時定数の関数として決定される、請求項9に記載の分配方法。
- 前記エネルギー変換装置の変換効率が、あらかじめ定められた第1の変換効率値未満である場合には、前記連続的に進行する切り替えの速度は、あらかじめ定められた第1の速度値で上昇する、請求項9に記載の分配方法。
- 前記エネルギー変換装置の変換効率が、あらかじめ定められた第2の変換効率値を超過している場合には、前記連続的に進行する切り替えの速度は、あらかじめ定められた第2の速度値で減少する、請求項9に記載の分配方法。
- 前記少なくとも2つのコンバータは、幾何学的なリングを構成している少なくとも2つの区画に対応しており、前記各区画は、対応する前記各コンバータのあらかじめ定められた変換電力値に比例したサイズを有しており、前記少なくとも2つの区画の組み合わせによって、前記リングの全体が形成されており、
前記エネルギー変換装置の前記総変換電力は、前記リングの周に沿って移動可能である第1のスライダの位置と第2のスライダの位置との間の、前記リングの円弧部分に対応し、
前記コンバータ間への前記変換電力の分配は、前記リングの周に沿って移動可能である前記第1のスライダおよび前記第2のスライダの位置によって決定される、請求項1に記載の分配方法。 - 移動可能である前記第1のスライダの位置および前記第2のスライダの位置は、
前記エネルギー変換装置の前記総変換電力を増加させるときに、移動可能である前記第1のスライダは、前記変換電力の増加分に比例して、あらかじめ定められた向きに、前記リングの周に沿って移動し、
前記エネルギー変換装置の前記総変換電力を減少させるときに、移動可能である前記第2のスライダは、前記変換電力の減少分に比例して、あらかじめ定められた向きに、前記リングの周に沿って移動するようにして調整される、請求項13に記載の分配方法。 - 前記リングの区画の位置は、前記リングの中心のまわりに回転するように移動可能であり、前記リングの区画の移動は、前記各コンバータ間への前記変換電力の分配の変更に対応している、請求項13に記載の分配方法。
- 前記区画の回転移動は、前記コンバータの変換効率特性の関数である、請求項15に記載の分配方法。
- 前記区画は、連続的に回転移動する、請求項15に記載の分配方法。
- 前記区画の回転移動の速度は、前記コンバータの熱時定数の関数である、請求項17に記載の分配方法。
- 前記エネルギー変換装置の前記変換効率が、あらかじめ定められた第1の変換効率値未満である場合に、前記区画の回転移動の速度は、あらかじめ定められた第1の速度値だけ上昇する、請求項15に記載の分配方法。
- 前記エネルギー変換装置の前記変換効率が、あらかじめ定められた第2の変換効率値を超過している場合に、前記区画の回転移動の速度は、あらかじめ定められた第2の速度値だけ低下する、請求項15に記載の分配方法。
- 第1の電気的ユニットと第2の電気的ユニットとの間でエネルギーを変換するために、少なくとも2つのコンバータを備えているエネルギー変換装置であって、該エネルギー変換装置は、さらに、請求項1〜20のいずれか1項に記載の分配方法を実行するように構成された処理ユニットを備えている、エネルギー変換装置。
- 前記処理ユニットは、
幾何学的なリングを表わすモデルを組み込んでいるモジュールであって、前記少なくとも2つのコンバータは、前記リングの少なくとも2つの区画に対応しており、前記各区画は、対応する前記各コンバータのあらかじめ定められた変換電力値に比例したサイズを有しており、前記少なくとも2つの区画の組み合わせによって、前記リングの全体が形成されているモジュールと、
前記リングの周に沿って移動可能である第1のスライダおよび第2のスライダの位置を記憶するメモリであって、前記エネルギー変換装置の総変換電力が、前記リングの周に沿って移動可能である前記第1のスライダの位置と前記第2のスライダの位置との間の、前記リングの円弧部分に対応するメモリと、
前記リングの周に沿って移動可能である前記第1のスライダおよび前記第2のスライダの位置によって決定される前記変換電力を、前記コンバータ間へ分配するモジュールとを備えている、請求項21に記載のエネルギー変換装置。 - 前記少なくとも2つのコンバータは、
まず、直列接続された2つのスイッチを有するステージの第1の端に接続され、次に、第1の出力端子に接続されている、第1の入力端子と、
誘導性素子を介して、前記ステージの中間点に接続されている第2の入力端子とを備え、前記ステージの第2の端が第2の出力端子であり、
前記少なくとも2つのコンバータの、前記第1の入力端子同士が互いに接続されており、前記第2の入力端子同士が互いに接続されており、前記第1の出力端子同士が互いに接続されており、前記第2の出力端子同士も互いに接続されている、請求項21に記載のエネルギー変換装置。 - 前記コンバータの前記各々のスイッチは、ダイオードを並列接続されたトランジスタを有している、請求項23に記載のエネルギー変換装置。
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