JP4130626B2 - エネルギー変換装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、このような解決法では、不連続な調整しか可能でなく、従って不正確であり、その応答は遅い。
また上記の解決法は、更に、電圧の調整を行うために中間タップを有する変圧器を必要とする。従って装置のコストが高い。
エネルギー変換装置を作るための別の方法は、異ったコンデンサ間で電流が転流できるようにし、これにより信号の変換を可能にするコンデンサとスイッチの結合回路を使用する方法である。
このように信号を変換するために転流コンデンサを使用することは、従来のエレクトロニクス技術である。
しかしながら、フランス特許出願第0006786号において述べられている装置は、交流電圧源と交流電流源の間で変換を行えるようにするものではない。
交流電圧源と交流電流源の間の変換を理論的に行う装置は、IEE Proceedings on Electr. Power Appl.において発表された「ACチョッパの新規のトポロジー(Novel topologies of AC choppers)」(143巻第4号、323−330ページ、1996年7月)と題するD.H.Kwon、D.D.Min及びJ.H.Kimによる論文において述べられている。
しかしながら、この論文は、3つの交流電流源を有する特定の場合について純粋に理論的に述べているもので、平均的な電力及び高電力の電子回路に関する実際的な設置上の問題を無視している。
特に、この文献の電子回路は、低電力で高い過電圧の危険をもたらし、高電力、特に750kWより大きい電力では危機的な過電圧の危険をもたらすことが分かるであろう。
-各ブロックのマトリクスは、少なくとも1列の転流セルを含む少なくとも1つの行を含み、この転流セルは同一列の各行ごとに単一の転流セルという基準に基づいて配列され、各転流セルはスイッチを形成する2つの素子から成り、各行は直列に接続される2組のスイッチを規定し、転流マトリクスはそのとき2組の両端のスイッチを規定し、各転流セルは、各転流セルの2つの上記のスイッチの相同の端子間で入力交流電圧源の電圧のある割合に等しい充電電圧を維持するために必要な大きさのコンデンサに結合され、この電圧の割合は、上記の電圧源から始まるその列の関数として減少し、同じ列のコンデンサは上記の2組の両端のスイッチの間で直列に接続される。
-各転流セルの全てのスイッチは、電圧に関して一方向性であり電流に関して一方向性である電子コンポーネントによって形成される。
-各転流セルの全てのスイッチは、全て同じ電子コンポーネントによって形成され、各スイッチは直列に接続される同じ基本スイッチによって構成され、スイッチの数は、その端子間に印加することができる最大電圧の関数である。
-装置は、複数の二次基準信号を出力として供給するために基準信号を処理するための手段を備える制御手段を監視するための手段、及び装置の全てのブロックの全てのマトリクスの同じ行の転流セルの全ての上記の制御手段に上記の各二次基準信号を送信するための手段を備える。
-上記の監視手段は、複数の上記の二次同期化信号を出力として供給するために同期化信号を生成するための手段、及び装置の全てのブロックの全てのマトリクスの同じ列の転流セルの全ての上記の制御手段に各二次同期化信号を送信するための手段を備える。
-上記の抑止手段は、上記の電圧源の入力端子とニュートラル端子の間の電位差が正のときに抑止信号を供給するのに適し、転流マトリクスは、さらに、上記の転流ブロックが負の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けられる電子コンポーネントによって形成される。
-上記の抑止手段は、上記の入力端子と、上記の電圧源のニュートラル端子、負荷の出力端子または基準端子のような、全ての転流ブロックに共通の電位を有する端子との間の電位差が最も大きいブロックに対してのみ抑止信号を供給するのに適し、転流マトリクスは、さらにブロックが負の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けされる電子コンポーネントによって形成される。
-装置は、三相電気エネルギー供給回路網の3つの相を形成する3つの入力交流電圧源に接続されるのに適する。
-各転流ブロックの各マトリクスは、単一のコンデンサ及び単一の転流セルを備える。
図1は、本発明に従ったエネルギー変換装置を示す。
この装置は、例えば多相給電回路のそれぞれの相によって構成される複数の入力交流電圧源11〜1nに接続される。
入力交流電圧源11〜1nは、全て相互に位相がずれている。このように、このシステムがn個の入力交流電圧源を有する場合は、それらは2π/nずつ相互に位相がずれる。
これらの入力交流電圧源11〜1nは、各々、給電端子21〜2n及びニュートラル端子31〜3nを備え、ニュートラル端子31〜3nはアクセス可能またはアクセス不能とすることができる。交流電圧源は、エネルギー変換装置に一体化される転流ブロック61〜6nによって負荷41〜4nに対応付けられる。負荷41〜4nは、例えばインダクタと直列の抵抗器によって構成される二極性素子であり、電流源として作用する。負荷は、各々出力端子51〜5nを有する。
転流ブロック61〜6nは、さらに、各々、単一の基準端子91〜9n及び出力端子101〜10nを備える。また、それらは転流マトリクス121〜12nと、上記のブロックの入力端子7j、基準端子9j及び出力端子10jを一緒に接続して、それにより問題のブロックを抑止するのに適する付属の抑止手段131〜13nをも備える。
例えば、この電位は入力交流電圧源11〜1nに対応する給電回路のニュートラル電位である。
さらに、全ての転流ブロックク61〜6nの基準端子91〜9nは相互に接続されて、共通の基準電位を構成する。負荷41〜4nの出力端子51〜5nも、全て相互に同じ電位で接続される。
最後に、抑止手段131〜13nは、入力端子71〜7nと、基準端子91〜9n、出力端子51〜5nまたはニュートラル端子31〜3nのような、全てのブロック61〜6nに対して共通の電位を有する端子との間に存在する電圧を比較するための手段を備える。
図1においては、他の図の場合と同様に、抑止手段131〜13nは、転流ブロック61〜6nに分散化して示されている。ただし、これらの回路は、単一の比較手段を備え全てのブロック61〜6nを制御する中央抑止回路にまとめることもできる。
このとき入力端子15は、電圧源11〜1nの全てのニュートラル端子31〜3nに接続される。
シフト・ブロック14は、基準端子16及び出力端子17も備える。シフト・ブロックは、転流ブロック61〜6nのマトリクス121〜12nと同じ転流マトリクス18によって構成される。
図2、7及び8を参照して述べる通り、シフト・ブロック14は、負荷41〜4nの出力端子51〜5nの電位をシフトすることができるようにする。
これによって、変換装置を負荷41〜4nのタイプに適合させる。
転流ブロック6jは、交流電圧源1jの給電端子2jが接続される入力端子7j、出力端子10j、及び基準端子9jを備える。
転流ブロック6jは、コンデンサ20j,1,1〜20j,n,p及び転流セル22j,1,1〜22j,n,pによって構成される転流マトリクス12jを備える。
各転流セル22j,i,kは、2つのスイッチ24j,i,k及び26j,i,kによって構成され、これを監視するためにそれぞれに固有の制御手段28j,i,kに接続される。
全体としてマトリクス12jを形成するコンデンサ20j,i,k及び転流セル22j,i,kは、n個の行30j,1〜30j,n及びp個の列32j,1〜32j,pに順序付けられる。
各マトリクス12jは、随意に、単一行30j,1,1と単一列32j,1,1を含むように構成することができる。この場合、マトリクス12jは、単一の転流セル22j,1,1及び単一のコンデンサ20j,1,1によって構成される。
第一の組のスイッチは、第一の行のp個の転流セルの直列に接続される回路遮断器24j,1,1〜24j,1,pによって構成される。(n+1)番目の組のスイッチは、n番目の行のp個の転流セルの直列に接続されるスイッチ26j,n,1〜26j,n,pによって構成される。i番目の組のスイッチ(1<i<=n)は、交互に直列に接続されるi番目の行のp個の転流セルのスイッチ24j,i,1〜24j,i,p及び(i-1)番目の行のp個の転流セルのスイッチ26j,i-1,1〜26j,i-1,pによって構成される。
全ての組のスイッチは、その最後のスイッチで転流ブロック6jの出力端子10jに接続される。
2つの連続する列32j,kと32j,k+1の間で、列kのn個のコンデンサ20j,1,k〜20j,n,kが1行に1つずつ直列に接続される。このようにして、i番目の行においては、コンデンサ20j,i,kは一方でi番目の組のスイッチに接続され、他方で(i+1)番目の組のスイッチに接続される。
各コンデンサ20j,i,kは、その端子間で充電電圧を維持するために適するもので、その列kの増加関数となり、電圧源1jの部分電圧の割合を表す。
本発明に従った変換装置に使用される全ての転流ブロック61〜6n、並びにシフト・ブロック14は、図2を参照して述べた転流ブロック6jと同様に構成される。
同じ装置において、全ての転流ブロック61〜6nは、同じ数の行及び列を含み、従って同じ数の転流セルとコンデンサを含むマトリクス121〜12nをさらに備える。
転流ブロック61〜6nは、各々、抑止手段131〜13nによって課せられる2つの動作モードを有する。
第一の動作モードにおいて、転流ブロック6jは、入力信号を同じタイプの、同じ周波数を有する出力信号に変換する。
この第一の動作モードにおいては、転流ブロック61〜6nの転流セル22j,i,kは、各セルの2つのスイッチが反対の状態に維持されるように制御される。
従って、入力端子7jと基準端子9jの間の電圧は、一定の符号を有する。この符号は、マトリクス12jにおけるコンポーネントの方向付けによって決まる。
例えば、図8を参照して以下に述べるコンポーネントの与えられた方向付けによっては、入力端子7jと基準端子9jの間の電位差は常に正の電位差となる。
転流ブロックは、このとき「転流ブロック抑止」モードとして知られる第二の動作モードに切り替わり、転流ブロック6jの転流セルを形成する全てのスイッチが閉じられ、これによって、転流ブロック6jの入力端子7j、基準端子9j、及び出力端子10jを短絡する。
上に述べた転流ブロックの抑止条件により、変換装置の全ての転流ブロック61〜6nのうち同時には1つの転流ブロックのみが抑止モードで機能することができる。
この装置がシフト・ブロックを備える場合、これは、非抑止転流ブロックと同様に機能する。
入力交流電圧源11〜1nの位相が相互にずれており、転流ブロック61〜6nは各々2π/nの期間の間抑止モードに切り替わる。
Vb1〜Vbnと呼ばれるこれらの電圧は、それぞれV11〜V1nと呼ばれる電圧源11〜1nの電源電圧と直接的に関連付けられた状態にある。
常にVb1-Vb3=V11-V13の関係が検証されることが理解されよう。この関係は、円順列によって全てのブロックについて検証される。
同様に、V101〜V10jと呼ばれるブロックの結合出力電圧も正弦波電圧であり、これは負荷41〜4nにおいて、入力交流電圧源11〜1nと同じ周波数を有し相互に2π/nずつ位相がずれている正弦波電流を発生する。
この装置は、入力交流電圧源1と対応付けられる負荷4に接続され、転流ブロック6を備え、電圧源のニュートラル端子3はアクセス可能である。
転流ブロック6は、入力交流電圧源1の給電端子2に接続される入力端子7を備える。このブロックは、さらに、基準端子9、負荷4に接続される出力端子10、及び抑止手段13に対応する転流マトリクス12を備える。
この構成において、この装置は、さらに、電圧源1のニュートラル端子3と負荷4の出力端子5の間に接続される第一のコンデンサ20、及び負荷4の出力端子5と転流ブロック6の基準端子9の間に接続される第二のコンデンサ22を備える。
このようにして、転流ブロック6の基準点9と入力交流電圧源1のニュートラル端子3の間の電位差を常に維持するのに適する回路が得られる。
この電圧が与えられたある符号、即ち、例えば正の符号を有するかまたはゼロである場合、ブロック6は転流ブロックとして機能する。この電圧が反対の符号、この例においては負の符号を持つ場合は、抑止手段13は、全てのスイッチが閉じることによって、入力端子7、基準端子9及び出力端子10を短絡するように転流マトリクス12を制御し、ブロック6はそのとき抑止モードに切り替わる。
図4は、単一の入力交流電圧源1に接続される本発明に従った装置を示しており、電圧源のニュートラル端子3はアクセス可能であり、この装置はシフト・ブロック14を備える。
図3を参照して上述したように、この装置は、出力電流源として作用する負荷4と対応付けられる入力交流電圧源1に接続され、転流ブロック6を備える。
転流ブロック6は、抑止手段13に対応するマトリクス12を備える。
この装置は、さらに、電圧源1のニュートラル端子3に接続される入力端子15、負荷4の出力端子5に接続される出力端子17、及び転流ブロック6の基準端子9に接続される基準端子16を有するシフト・ブロック14を備える。
図2、7及び8を参照して述べる通り、シフト・ブロック14は、負荷4の出力端子5の電位を修正することができるようにする。
この装置が単一の入力交流電圧源1に接続され、その給電端子2及びニュートラル端子3はアクセス可能であるとき、この入力交流電圧源1は逆位相の2つの交流圧力源11及び12によって形成されると考えることができる。
従って、この装置は、図1を参照して述べたように、従来通りの2つの仮想電圧源11及び12に接続される2つの転流ブロック61及び62を備え、ニュートラル端子3は給電端子22として作用する。
転流ブロック61は負荷41と結合され、転流ブロック62は負荷42と結合される。この2つの負荷41及び42は、その出力端子51及び52において相互に接続される。
2つの負荷41及び42を、転流ブロック61と62の出力点101と102の間に接続される単一の負荷4に随意に置き換えることができる。
このような装置は、図1を参照して述べた一般的な装置と同様に機能する。
しかしながら、このような物理的構成においては、シフト・ブロックを接続することができない。
図6は、変換装置が転流ブロック61、62及び63によって3つの負荷41、42及び43と対応付けられる3つの入力交流電圧源11、12及び13に接続されるという特定のケースにおいて、本発明に従った変換装置を示す。
3つの入力交流電圧源11、12及び13は、周波数fの同じ正弦波交流信号を供給し、1/(3f)の時間間隔だけ相互に位相シフトされている。これらの電圧源は、各々、給電端子21、22及び23及びニュートラル端子31、32及び33を有し、ニュートラル端子はアクセス可能な場合もアクセス不可能な場合もある。
例えば、三相給電回路の場合、入力交流電圧源の各々は、その給電回路の1つの相を表す。
各転流ブロック61、62および63は、入力端子71、72及び73、基準端子91、92及び93及び出力端子101、102及び103を備える。入力端子71、72及び73は給電端子21、22及び23に接続され、同じ参照番号71、72及び73で示される。
特定のケースにおいては、各転流マトリクス121、122及び123は1つの行及び1つの列のみ含み、従って、単一のコンデンサに結合される1つの転流セルのみ含む。
図1を参照して規定した通り、ニュートラル端子31、32及び33は、全て相互に接続され、3つの入力交流電圧源11、12および13に共通なニュートラルを規定する。
基準端子91、92及び93は、負荷41、42及び43の出力端子51、52及び53と同様に、相互に接続される。
ブロック61のマトリクス121は、2つの行301,1及び301,2及び2つの列321,1及び321,2を含む。従って、このマトリクスは、それぞれ4つのコンデンサ201,1,1、201,1,2、201,2,1及び201,2,2に結合され、4つの制御装置281,1,1、281,1,2、281,2,1及び281,2,2によって制御される4つの転流セル221,1,1、221,1,2、221,2,1及び221,2,2を含む。
当然、各転流マトリクスがp個の列を含む場合、同期化モジュール34によって発せられる三角信号は全て1/(pF)の時間間隔だけ位相シフトされる。
これらの同期化信号は、装置の全ての転流ブロックによって使用される。
本明細書で述べる実施態様においては、周波数Fは、交流電圧源11、12及び13の周波数fより明らかに大きく、より正確には単純化のためにfの倍数を表すように選択される。
この基準信号Srは、それぞれ2つの二次基準信号Sr1及びSr2を出力として供給するために、第一及び第二の行の2つの処理モジュール42及び44によって監視信号発生器40の出力で処理される。この2つの信号Sr1及びSr2は、それぞれ第一の行の制御装置281,1,1、281,1,2及び第二の行の制御装置281,2,1、221,2,2に与えられる。
上記の二次制御信号は、装置の全ての転流ブロックによって使用される。
各制御装置281,1,1〜281,2,2は、例えば、その出力における論理状態が3つの信号の比較の結果となるコンパレータを備え、この3つの信号のうち1つは同期化モジュール34によって出力される信号であり、もう1つは監視信号発生器40によって出力される信号であり、三番目は抑止手段131によって出力される信号である。
従って、制御装置281,i,kは、出力として制御信号Sc1,i,kを供給し、その制御信号の値は転流セル221,i,kの状態を決定する。
この制御信号Sc1,i,kは、転流セルの3つの状態を区別することができる、すなわちスイッチの互に反対の転流の2つの状態と2つのスイッチが閉じられる抑止状態とを区別することができるようにするものでなければならない。
記載の実施態様においては、両端の組のスイッチは、中間の組によって持てる電圧の2倍の電圧を持つことができることが分かるであろう。
両端の組のスイッチ241,1,1、241,2,1、261,1,2及び261,2,2は、直列に配列され、常に同じ状態であるように制御される2つの同じ基本スイッチ50によって形成される。各基本スイッチ50は、逆並列状態にダイオード54と共に配列されるトランジスタ52によって形成される。このように、転流ブロックのスイッチを形成する全ての電子コンポーネントは同じである。
さらに、本発明に従った装置の全ての転流ブロックの基本スイッチ50を形成する全ての電子コンポーネントは、電流及び電圧に関して一方向性である。図8を参照して説明する例においては、入力端子71と基準端子91の間の電圧は常に正またはゼロである。
この装置の、極性を有する全ての電子コンポーネントが極性を反転すると、この電圧は負またはゼロになる。
このセルは、単一の基本スイッチ50によって形成される第一のスイッチ241,2,2及び2つの基本スイッチ50によって形成される第二のスイッチ261,2,2を備える。このセルは、制御装置281,2,2によって制御される。
この制御装置281,2,2は、制御信号Sc1,2,2を発生し、その出力で、直接第一のOR論理ゲートに接続され、またインバータをよって第二のOR論理ゲートに接続される。
上記の2つのORゲートは、さらに抑止手段131に接続され、信号In1を受け取る。
第一のORゲートは、信号Sc1,2,2とIn1の間のOR論理演算のために得られる制御信号Sc261,2,2を供給するために、その出力でスイッチ261,2,2を構成する2つの基本スイッチに接続される。
第二のORゲートは、信号Sc1,2,2とIn1の間のOR論理演算によって得られる制御信号Sc241,2,2を供給するために、その出力でスイッチ241,2,2に接続される。
信号In1が1に等しいとき、2つの制御信号Sc241,2,2及びSc261,2,2は1に等しく、これはスイッチ241,2,2及び261,2,2の閉に該当する。このとき、セル221,2,2は抑止される。
この装置の他のセルも同様に制御される。
この方法では、抑止信号In1がゼロに等しいときは、制御信号Sc1,i,kは01または00に等しい。これが01に等しい場合は、転流セル221,i,kのスイッチ241,i,kは閉じられ、同じセルのスイッチ261,i,kは開かれる。これと逆に、制御信号Sc1,i,kが00に等しいときは、転流セル221,i,kのスイッチ241,i,kは開かれ、同じセルのスイッチ261,i,kは閉じられる。
最後に、転流ブロック61が抑止される場合は、抑止信号In1は1に等しく、信号Sc1,i,kは11または10に等しく、転流セル221,1,1〜221,2,2の全てのスイッチは閉じられる。
この装置がシフト・ブロックを備える場合は、抑止信号がない場合の転流ブロックと同様に制御される。従って、全てのスイッチは互に反対の転流状態に制御される。
同じセルの2つのスイッチの同時制御については、先行技術において知られていると考えられるので、これ以上説明しない。
転流ブロック61〜63のマトリクス121〜123が3つの行を含む場合は、3つの二次制御信号を決定するのが有利である。第一の信号は、0と1/3の間では3×Srに等しく、その後は1に固定され、第二の信号は、0から1/3までは0に等しく、1/3と2/3の間では3×Srに等しく、2/3以降は1に等しく、また、第三の信号は2/3までは0に等しく2/3と1の間では3×Srに等しい。一般的に言って、n個の行を含む装置は、n個の信号Sr1〜Srnを有する。
例えば、図6から9までを参照して述べた装置においては、信号Srが0.25に等しい場合は、信号Sr1は0.5に等しく、信号Sr2はゼロである。
スイッチ241,1,1に導かれる制御信号Sc241,1,1はこの図には示されていない。
信号Sd1は、0と1の間で変化する振幅及び、この場合には20fである周波数Fを有する三角信号である。
この信号と信号Sc241,1,1は相補的であり、転流セル221,1,1のスイッチを互に反対の状態に転流させる。
信号In1が1に等しいときは、信号Sc241,1,1及び信号Sc261,1,1は1に固定され、転流セル221,1,1の全てのスイッチは閉じられる。
転流マトリクスの全てのセルは同一の抑止信号In1を受け取るので、全てのスイッチが閉じられる。このときこのブロックは抑止モードである。
In1が1に等しいとき、転流ブロック6は抑止され、信号Sc241,2,1及びSc261,2,1は1に固定され、全てのスイッチは閉じられる。
この装置の第二の列に対しては、信号Sd2は、0と1の間で変化する振幅及び周波数Fを有し、信号Sd1に対してして時間間隔1/(2F)だけ位相シフトされる三角信号である。信号Sc1,1,2及びSc1,2,2は、そのとき信号Sc1,1,1及びSc1,2,1に対して1/(2F)の時間間隔だけ位相シフトされる方形波形の信号である。
さらに、抑止信号In1はブロックの全てのセルに共通である。従って、同じ行の異った列は同じようにふるまい、時間間隔1/(2F)を有する。
電圧Vb1は、転流ブロック61の入力端子71と基準端子91の間の電位差に相当する。
ブロック61と結合される電圧源11は正弦波交流電圧源であるが、電圧Vb1は、基準端子91の電位の変動及び転流ブロック61の抑止期間のために特有の形状を有することが分かるであろう。
この電圧は、2/3fの期間にわたる二様の曲線を持つ正の部分及びブロック61の抑止期間に相当する1/3fの期間にわたるゼロ部分を有する。
電圧Vb2及びVb3は、電圧Vb1と同じ形状を有しており、一周期の3分の1だけ相互に位相シフトされる。
転流ブロック61、62及び63は、各々、入力交流電圧源11、12及び13の周波数fに相当する周期の3分の1の間抑止される。
3つの電圧源11、12及び13は、さらに、一周期の3分の1だけ相互に位相シフトされる。
これらの出力電圧Vs1、Vs2及びVs3は、転流ブロック61、62及び63の出力端子101、102及び103とその基準端子91、92及び93の間の電位差に相当する。
これらの出力電圧は、制御手段の周波数Fに変調される入力電圧Vb1、Vb2及びVb3の全体形状に対応する包絡線を有する。
図12に示すものはシンボリックに表したものであり、周波数fとFの間の比率20に従っていない。
負荷41、42及び43に現れる充電電流については図13によって示されている。
結合電圧Vs1-Vs2、Vs2-Vs3及びVs3-Vs1によって与えられる充電電流I41、I42及びI43が正弦波であり、入力交流電圧源11、12及び13と同じ周波数fを有することが分かるであろう。
これらの電流の大きさは、決定された制御信号Srによって連続的になるように固定される。
さらに、本発明に使用される電子コンポーネントは、受ける電圧に関するストレスが既存の装置の電圧ストレスより小さい。
従って、このような装置は、低コストの素子を使用し、迅速で連続的かつ信頼できる調整により、1つまたはそれ以上の入力交流電圧源と1つまたはそれ以上の交流電流源の間で平均的な電力または高電力の電気エネルギーの変換を行うことができる。
さらに、従来のフィルタが各入力交流電圧源及び各出力電流源に配置される。
Claims (21)
- 電気エネルギーを可逆的に変換するための装置であって、該装置は、少なくとも1つの入力交流電圧源(11から1n)と、出力電流源(41から4n)を形成する少なくとも1つの負荷(41から4n)と間に接続されることができ、各前記入力交流電圧源(11から1n)が給電端子(21から2n)及びニュートラル端子(31から3n)を有し、前記装置が、前記出力交流電流源(41から4n)と結合されるのに適する少なくとも1つの転流ブロック(61から6n)であって、前記入力交流電圧源(11から1n)の前記給電端子(21から2n)を接続することができる入力端子(71から7n)と、少なくとも1つの基準端子(91から9n)と、前記出力交流電流源を形成する前記負荷(41から4n)を接続することができる出力端子(101から10n)とを備える少なくとも1つの転流ブロック(61から6n)を含み、該ブロック(61から6n)が、コンデンサ(20j,i,k)及び転流セル(22j,i,k)によって形成される転流マトリクス(121から12n)をも含み、前記セルが該セルの動作を制御するための手段(28j,i,k)によって個別に制御される装置において、各前記ブロック(6 1 から6 n )の前記マトリクス(12 1 から12 n )が前記転流セル(22 j,i,k )の少なくとも1つの列(32 j,1 から32 j,p )を含む少なくとも1つの行(30 j,1 から30 j,n )を含み、前記転流セル(22 j,i,k )が同一列(32 j,1 から32 j,p )の各行(30 j,1 から30 j,n )に対して単一の転流セル(22 j,i,k )という基準で配列され、各前記転流セル(22 j,i,k )が2つのスイッチ(24 j,i,k 、26 j,i,k )で構成され、各前記行(30 j,1 から30 j,n )が、直列に接続される2組のスイッチを規定し、かつ前記転流マトリクス(12 1 から12 n )が2組の両端のスイッチを規定し、各前記転流セル(22 j,i,k )が、各該転流セル(22 j,i,k )の2つの前記スイッチ(24 j,i,k 、26 j,i,k )のそれぞれの接点に接続された端子間でコンデンサ(20 j.i.k )と接続され、同一列(32 j,1 から32 j,p )の前記コンデンサ(20 j,i,k )が前記2組の両端のスイッチの間に直列に接続されることと、各前記転流ブロック(61から6n)が前記電圧源(11から1n)の前記ニュートラル端子(31から3n)の電位とは異なる基準電位にある単一の基準端子(91から9n)を含むことと、各前記転流ブロック(61から6n)が該転流ブロック(61から6n)の前記入力端子(71から7n)と前記基準端子(91から9n)との間の電位差を一定の符号またはゼロに永続的に維持するための手段(131から13n、50)を含むこととを特徴とする電気エネルギーを可逆的に変換するための装置。
- 各前記転流セル(22j.i.k)が接続された前記コンデンサ(20 j.i.k )は、前記入力交流電圧源(11から1n)の電圧の所定の割合に等しい充電電圧を維持するための大きさのコンデンサ(20j,i,k)であり、前記の電圧の割合が前記電圧源から始まる前記マトリクス(12 1 から12 n )の列(32 j.1 から32 j.p )の関数として減少することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 各前記転流セル(22j,i,k)の全ての前記スイッチ(24j,i,k、26j,i,k)が電圧に関して一方向性であり電流に関して双方向性であることを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 各前記転流セル(22j,i,k)の全ての前記スイッチ(24j,i,k、26j,i,k)が、電圧に関して一方向性であり、かつ電流に関して一方向性である電子コンポーネント(52、54)によって形成されることを特徴とする請求項3に記載の装置。
- 各前記転流セル(22j,i,k)の全ての前記スイッチ(24j,i,k、26j,i,k)が全て同じ電子コンポーネントによって構成されることと、各前記スイッチが直列に接続される同じ基本スイッチ(50)によって構成され、該直列に接続される基本スイッチの数が前記スイッチの端子間に印加できる最大電圧の関数であることとを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置が、複数の二次基準信号(Sr1からSrn)を出力として供給するために基準信号(Sr)を処理するための手段(42、44)と、前記装置の全ての前記ブロック(61から6n)の全ての前記マトリクス(121から12n)の同じ行の前記転流セルの全ての前記制御手段(28j,i,k)に各前記二次基準信号を送信するための手段と、を含む前記制御手段(28j,i,k)を監視するための手段(34、40、42、44)を含むことを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の装置。
- 前記の処理手段(42、44)が前記基準信号(Sr)の一部によって関係付けられる関数である複数の前記二次基準信号(Sr1からSrn)を供給するために適し、1つの行(30j,k)の各前記二次基準信号(Sr1からSrn)が常に前記電圧源(11から1n)により近い行の二次基準信号の値より大きいかまたは等しい値を有することを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記監視手段(34、40、42、44)が、複数の二次同期化信号(Sd1からSdp)を供給するための同期化信号を出力として発生するための手段(34)と、前記装置の全ての前記ブロック(61から6n)の全ての前記マトリクス(121から12n)の同じ列の前記転流セルの全ての前記制御手段(28j,i,k)に各前記二次同期化信号(Sd1からSdp)を送信するための手段とを備えることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記装置が、単一の転流ブロック(6)を含み、かつ単一の入力交流電圧源(1)に接続されることができ、前記電圧源の前記ニュートラル端子(3)が接続を可能にするためにアクセス可能であり、前記電圧源が出力交流電流源を形成する単一の負荷(4)と対応付けられることと、前記装置が、さらに前記電圧源(1)の前記ニュートラル端子(3)と前記負荷(4)の出力端子(5)との間に接続することができる第一のコンデンサ(20)と、前記転流ブロック(6)の前記基準端子(9)と前記負荷(4)の前記出力端子(5)との間に接続することができる第二のコンデンサ(22)とを備えることとを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置が、単一の転流ブロック(6)を含み、かつ単一の入力交流電圧源(1)に接続されることができ、前記電圧源の前記ニュートラル端子(3)が接続を可能にするためにアクセス可能であり、前記電圧源が出力交流電流源を形成する単一の負荷(4)と対応付けられることと、前記装置が、前記電圧源(1)の前記ニュートラル端子(3)に接続されるために適する入力端子(15)と、前記転流ブロック(6)の前記基準端子(9)に接続される基準端子(16)と、前記負荷(4)の前記出力端子(5)に接続することができる出力端子(17)とを含むシフト・ブロック(14)を含み、該シフト・ブロック(14)が、前記負荷(4)の出力端子(5)に接続することができる前記シフト・ブロック(14)の出力端子(17)の電位を修正できるようにすることとを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の装置。
- 前記装置が、第一の転流ブロック(61)と第二の転流ブロック(62)とを含み、かつ単一の入力交流電圧源(1)に接続されることができ、前記電圧源の前記ニュートラル端子(3)が接続を可能にするためにアクセス可能であり、前記電圧源が出力交流電流源を形成する単一の負荷(4)に対応付けられ、前記の2つの転流ブロック(61、62)の前記基準端子が相互に接続され、前記第一の転流ブロック(61)が該第一の転流ブロックの入力端子(71)において前記電圧源(1)の前記給電端子(2)に接続されるために適し、前記第二の転流ブロック(62)が該第二の転流ブロックの入力端子(72)において前記電圧源(1)の前記ニュートラル端子(3)に接続されるために適し、前記装置が、さらに、前記2つの転流ブロックの前記出力端子(101、102)の間に前記負荷(4)を接続するために適することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の装置。
- 前記入力端子(7;71、72)と前記基準端子(9;91、92)の間の電位差を一定の符号またはゼロに永続的に維持するための前記手段が、各前記転流ブロック(6;61、62)と結合され、かつ前記入力端子(7)と前記電圧源(1)の前記ニュートラル端子(3)との間の電位差の符号を評価するための手段を含む抑止手段(13;131、132)を含み、前記の評価手段が、前記転流ブロック(6)を抑止するための信号を出力として供給するために適することと、各前記転流ブロック(6;61、62)が、前記の抑止信号が受信されるときに該転流ブロックの前記入力端子(7;71、72)と、前記基準端子(9;91、92)と、前記出力端子(10;101、102)とを一緒に接続するために適することとを特徴とする請求項9から11のいずれか1項に記載の装置。
- 前記抑止手段(13)が、前記入力端子(7)と前記電圧源(1)の前記ニュートラル端子(3)との間の前記電位差が負であるときに前記抑止信号を供給するために適し、前記転流マトリクス(12)が、さらに前記転流ブロックが正の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けされる電子コンポーネント(52、54)によって形成されることを特徴とする請求項12に記載の装置。
- 前記抑止手段(13)が、前記入力端子(7)と前記電圧源(1)の前記ニュートラル端子(3)との間の前記電位差が正のときに前記抑止信号を供給するために適し、前記転流マトリクス(12)が、さらに前記転流ブロックが負の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けされる電子コンポーネント(52、54)によって形成されることを特徴とする請求項12に記載の装置。
- 前記装置が、少なくとも2つの入力交流電圧源(11から1n)に接続されることができ、前記電圧源の前記ニュートラル端子(31から3n)が全て相互に接続され、かつ前記電圧源が出力交流電流源を形成する負荷で、前記電圧源の数と同じ数の負荷(41から4n)と対応付けられ、かつ前記負荷の出力端子(51から5n)も全て相互に接続されることと、前記装置が複数の前記転流ブロック(61から6n)を含み、前記転流ブロック(61から6n)の前記基準端子(91から9n)が全て相互に接続されることとを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の装置。
- 前記電圧源(11から1n)の前記ニュートラル端子(31から3n)が接続を可能にするためにアクセス可能であることと、前記装置が、前記ニュートラル端子(31から3n)に接続されるために適する入力端子(15)と、前記転流ブロック(61から6n)の全ての前記基準端子(91から9n)に接続される基準端子(16)と、出力交流電流源を形成する前記負荷(41から4n)の全ての前記出力端子(51から5n)に接続することができる出力端子(17)とを備えるシフト・ブロック(14)を含み、該シフト・ブロック(14)が、前記負荷(41から4n)の前記出力端子(51から5n)に接続することができる前記シフト・ブロック(14)の出力端子(17)の電位を修正できるようにすることとを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 前記入力端子(71から7n)と前記基準端子(91から9n)との間の前記電位差を一定の符号またはゼロに永続的に維持するための前記手段が、各前記転流ブロック(61から6n)と対応付けられる抑止手段であって、前記入力端子(71から7n)と、前記電圧源(11から1n)の前記ニュートラル端子(31から3n)、前記負荷(41から4n)の前記出力端子(51から5n)または前記基準端子(91から9n)のような全ての前記転流ブロック(61から6n)に共通の電位を有する端子との間の前記電位差を比較するための手段を含む抑止手段(131から13n)を含み、前記抑止手段が前記転流ブロック(61から6n)を抑止するための信号を出力として供給するために適することと、各前記転流ブロック(61から6n)が、前記抑止信号が受信されるときに該転流ブロックの前記入力端子(71から7n)と前記基準端子(91から9n)と前記出力端子(101から10n)とを一緒に接続するために適することとを特徴とする請求項15又は16に記載の装置。
- 前記抑止手段(131から13n)が、前記入力端子(71から7n)と、前記電圧源(11から1n)の前記ニュートラル端子(31から3n)、前記負荷(41から4n)の前記出力端子(51から5n)または前記基準端子(91から9n)のような全ての前記転流ブロック(61から6n)に共通の電位を有する端子との間の電位差が最も小さいブロックのみに抑止信号を供給するために適し、前記転流マトリクス(121から12n)が、さらに前記ブロック(61から6n)が正の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けられる電子コンポーネント(52、54)によって形成されることを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 前記抑止手段(131から13n)が、前記入力端子(71から7n)と、前記電圧源(11から1n)の前記ニュートラル端子(31から3n)、前記負荷(41から4n)の前記出力端子(51から5n)または前記基準端子(91から9n)のような全ての前記転流ブロック(61から6n)に共通の電位を有する端子との間の電位差が最も大きいブロックのみに抑止信号を供給するために適し、前記転流マトリクス(121から12n)が、さらに前記ブロック(61から6n)が負の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けられる電子コンポーネント(52、54)によって形成されることを特徴とする請求項18に記載の装置。
- 前記装置が、三相電気エネルギー給電回路の3つの相を形成する3つの入力交流電圧源(11から1n)に接続されるために適することを特徴とする請求項1から19のいずれか1項に記載の装置。
- 各前記転流ブロック(61、62、63)の各前記マトリクス(121、122、123)が単一のコンデンサ(20j,i,k)及び単一の転流セル(22j,i,k)を含むことを特徴とする請求項20に記載の装置。
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