JP5629000B2 - 波伝搬媒体を用いる電力変換装置及びその動作方法 - Google Patents

波伝搬媒体を用いる電力変換装置及びその動作方法 Download PDF

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Description

本発明は、一般に、電力変換装置及び当該電力変換装置を動作させる方法に関する。本発明は、特に、波伝搬媒体を利用する電力変換装置に関する。
供給電圧及び回路への電圧入力の双方として適切な電圧を電気回路に提供するための幾つかの異なる解決法が存在する。しばしば、電圧を固定されたレベルから別のレベルへ変換するために、例えば、逓増又は逓減させるために、直流／直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバータが用いられる。同様に、あるレベルにおいて交流電圧を直流電圧に変換するために、交流／直流（ＡＣ／ＤＣ）コンバータが用いられる。
伝送線において伝達される短パルス及び同期スイッチを用いて、ＤＣ／ＤＣ電圧変換について電気伝送線を交互に用いてＤＣ／ＤＣ電圧変換を実行することが知られている。これは、例えば特許文献１を介して知られている。
非特許文献１は、変圧器二次側で交流矩形波出力を生成するために２つのスイッチが用いられるプッシュプルコンバータを記載している。センタータップ変圧器を適当なダイナミクスを有する多重共振変圧器（multi-resonant transformer）と置換することによって、１つのスイッチ及び１次巻線を除去することが可能になる。多重共振変圧器は、単一共振のリンク又は全伝送線であってもよい。しかしながら、スイッチ除去例は、変圧器分離回路にのみ適用可能であり、基本的な非分離のバック、ブースト、又はバックブースト電力変換回路におけるスイッチ除去については用いられることができない。
マイクロ波伝送線路又は他の電気的な伝搬媒体を用いることによって、電力は変換され得る。これは、ＤＣ／ＤＣ、ＡＣ／ＤＣ、ＤＣ／ＡＣコンバータ又は増幅器、及び無線送信機システムを提供するために用いられ得る。
従来のＤＣ／ＤＣ電圧コンバータを用いることは、応答時間及びコスト検討に起因して、時には問題となり得る。高周波数アプリケーションにおいて、そのようなコンポーネントは、適切に機能するために高度に最適化される必要がある。高周波数機器の供給者側のあらゆるレベルにおけるコスト削減への需要も増加しつつある。例えば、電気通信業界において、コスト削減及び効率最適化は強力な市場のドライバである。さらに、これは、高周波数アプリケーションにおける増幅器についても当てはまる。
回路構成及びアプリケーションに依存して、上述された解決法は、時には最適ではないことがあり、別の解決法がより適していることがある。さらに、様々なタイプの電力変換タイプについての解決法が適用性を見出し得る多くのアプリケーションが高周波数アプリケーションにおいて存在する。
異なるタイプの電気／通信設定は、同じ電気回路内及び互いに相互運用される異なるモジュールにおいて複数の異なるタイプの解決用を要求し得る。異なるタイプの解決法は、常に互いに互換性があるとは限らず、異なるタイプの知識ベースを要求する。
そのようなアプリケーションにおける機能に／から電気信号／電力を伝達するための実用的な解決法を提供するために、無線周波数アプリケーションは複雑な状況をもたらす。
従来技術の別の不利点は、電力変換解決法が多数の半導体を必要とし、電気回路を大きく、複雑に及び高価にすることである。
図１ａは、従来技術によるオーバーサンプリング（ＯＶＳ：Over Sampling）を図示し、これは、スイッチ１０３のアクティブ動作状態ｔｏｎ１０１の持続時間が伝送線１０５における反射波の期間２ｔｄよりも短く定義される。アクティブ状態は、スイッチ１０３がオンにされている状態であり、即ち、当該スイッチ１０３は非アクティブ状態からアクティブ状態になる。図１ｂは、従来技術によるサブサンプリング（ＳＵＳ：Sub Sampling）を図示し、これは、スイッチ１０３のアクティブ動作状態ｔｏｎ１０１の持続時間が伝送線１０５における反射波の期間２ｔｄと等しいか大きく定義される。典型的には、１００〜１０００倍長い。ｔｄ（ｓ）は、伝送線１０５における伝搬時間である。Ｔ（ｓ）は、伝送線１０５入力における現在のステップの期間Ｔ＝２ｔｄである。
オーバーサンプリングモードを用いる場合、２つの別個のＤＣ出力電圧は、時分割多重によって同一のインダクティブなフリーホイールダイオードコンポーネントを共有し得るので、必要な半導体の数が低減される。オーバーサンプリングモードは、伝送線の終端を短絡し又は開放するように設定することによって、極性変化の実現性も可能にする。オーバーサンプリングのみを用いる場合、電力変換効率は低いであろう。
オーバーサンプリングモードにおいて動作する場合、例えば入力ＤＣ電圧から出力ＤＣ電圧への電圧降下は、伝送線に対して不適合な出力キャパシタにおいて生成される。しかしながら、このタイプの不適合な電圧変換（Γ≠１、Γ≠０、Γ≠−１）は、従来のシリーズレギュレータ、即ち、低損失レギュレータ（ＬＤＯ：Low Drop Out regulator）よりも高い電力変換効率を生み出さない。
国際公開第２００８／０５１１１９号
"Multi-resonant passive components for power conversion," by J. Phinney, Ph.D. Thesis, Dept. of Electrical Engineering and Comp. Science, Massachusetts Institute of Technology, Laboratory for Electromagnetic and Electronic Systems, 2005
従って、目的となる課題は、電力変換のための代替メカニズムを提供することである。
本発明の第１の観点によれば、目的となる課題は、電力変換装置を動作させるための方法によって解決される。電力変換装置は、少なくとも１つの電気入力インタフェースと、少なくとも第１の電気ゲート及び第２の電気ゲートと、少なくとも１つの電波伝搬媒体と、負荷に接続可能な少なくとも１つの電気出力インタフェースとを備える。電気入力インタフェースと、第１の電気ゲートと、第２の電気ゲートと、電波伝搬媒体と、電気出力インタフェースとは、共に１つの電気回路を形成する。第１のゲートを動作させてアクティブ状態に切り替えて、電気入力インタフェースから第１のゲートを介して電波伝搬媒体へ伝達される少なくとも１つの電圧パルスを提供する。少なくとも１つの電圧パルスは、電波伝搬媒体を介した波伝搬時間の２倍、即ち２ｔｄよりも短い持続時間を有する。少なくとも１つの電圧パルスは、電波伝搬媒体の一端において反射される。第１のゲートを動作させてアクティブ状態に周期的に切り替えて、少なくとも１つの反射される電波と同期する少なくとも１つの蓄積電圧パルスを提供して、電波伝搬媒体において伝達される当該反射される電波を蓄積し、蓄積サブサンプリングインターバルを通じて蓄積を実行する。第２のゲートを動作させてアクティブ状態に周期的に切り替えて、少なくとも１つの反射される電波と同期する少なくとも１つの放電電圧パルスを提供するなどし、電波伝搬媒体において伝達される電波を放電し、放電サブサンプリングインターバルを通じて放電を実行する。
本発明の第２の観点によれば、目的となる課題は、少なくとも１つの電気入力インタフェースと、少なくとも第１の電気ゲート及び第２の電気ゲートと、少なくとも１つの電波伝搬媒体と、負荷に接続可能な少なくとも１つの電気出力インタフェースとを備える電力変換装置によって解決される。電力変換装置は、第１のゲートを動作させてアクティブ状態に切り替えて、電気入力インタフェースから第１のゲートを介して電波伝搬媒体へ伝達される少なくとも１つの電圧パルスを提供するように構成される動作回路をさらに備える。少なくとも１つの電圧パルスは、電波伝搬媒体を介した波伝搬時間の２倍、即ち２ｔｄよりも短い持続時間を有する。少なくとも１つの電圧パルスは、電波伝搬媒体の一端において反射される。動作回路は、第１のゲートを動作させてアクティブ状態に周期的に切り替えて、少なくとも１つの反射される波と同期する少なくとも１つの蓄積電圧パルスを提供して、電波伝搬媒体において伝達される反射される電波を蓄積し、蓄積サブサンプリングインターバルを通じて蓄積を実行するようにさらに構成される。さらに、動作回路は、第２のゲートを動作させてアクティブ状態に周期的に切り替えて、少なくとも１つの反射される電波と同期する少なくとも１つの放電電圧パルスを提供するなどし、電波伝搬媒体において伝達される電波を放電し、放電サブサンプリングインターバルを通じて放電を実行するように構成される。電気入力インタフェースと、第１のゲートと、第２のゲートと、電波伝搬媒体と、電気出力インタフェースと、動作回路とは、共に１つの電気回路を形成する。
波伝搬媒体を利用する電力変換装置における第１及び第２のゲートの動作のおかげで、電力変換についての代替メカニズムが提供される。これは、第１のゲートを動作させてアクティブ状態に切り替えて、電気入力インタフェースから第１のゲートを介して電波伝搬媒体へ伝達される少なくとも１つの電圧パルスを提供することによって達成される。少なくとも１つの電圧パルスは、電波伝搬媒体を介した波伝搬時間の２倍、即ち２ｔｄよりも少ない持続時間を有する。少なくとも１つの電圧パルスは、電波伝搬媒体の一端において反射される。第１のゲートは、少なくとも１つの反射される波と同期する少なくとも１つの蓄積電圧パルスを提供するアクティブ状態に周期的に切り替えるように動作させられて、電波伝搬媒体において伝達される反射される電波を蓄積し、蓄積サブサンプリングインターバルを通じて蓄積を実行する。第２のゲートは、アクティブ状態に周期的に切り替えるように動作させられて、少なくとも１つの反射される波と同期する少なくとも１つの放電電圧パルスを提供するなどして、電波伝搬媒体において伝達される電波を放電し、放電サブサンプリングインターバルを通じて放電を実行する。
本技術は多くの利点を提供し、完全に網羅しているわけではないが、その利点についての例の一覧は下記の通りである：
本解決法の利点は、ＯＶＳ／ＳＵＳ混合モードにおける時分割多重化により、高効率な電力変換を維持しつつ半導体コンポーネント数が低減されることである。これは、物理的なサイズ、複雑度、及び電力変換装置のコストを低減し、装置の効率を最適化する。
本解決法の別の利点は、伝送線の終端を交互に短絡し又は開放することによって、高い電力変換効率を維持しつつ、制御可能な出力電圧極性を達成することが可能であることである。これは、電力変換装置の物理的なサイズ及びコストを低減し、装置の効率を最適化する。例えばＡＣ／ＤＣアプリケーションにおける半導体コンポーネントの数の低減は、電力変換装置の複雑度も低減する。
本解決法は、上述された特徴及び利点に限定されない。下記の詳細な説明を読めば、当業者はさらなる特徴及び利点を認識するであろう。
本解決法は、実施形態を図示する添付の図面を参照しつつ、以下の詳細な説明においてさらに詳細に説明されるであろう。添付の図面において：
オーバーサンプリングの従来技術の原理を図示するブロック図である。 サブサンプリングの従来技術の原理を図示するブロック図である。 サブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードにおいて用いられ得る本解決法に係る電力コンバータ装置の一実施形態を図示するブロック図である。 本解決法の第１の実施形態に係る、サブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードにおける電力コンバータ装置の動作を図示するタイミング及び振幅図である。 本解決法の第２の実施形態に係る、サブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードにおける電力コンバータ装置の動作を図示するタイミング及び振幅図である。 サブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードにおいて用いられ得る本解決法に係る電力コンバータ装置の一実施形態を図示するブロック図である。 本解決法の第３の実施形態に係る、サブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードにおける電力コンバータ装置の動作を図示するタイミング及び振幅図である。 本解決法の第４の実施形態に係る、サブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードにおける電力コンバータ装置の動作を図示するタイミング及び振幅図である。 サブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードにおいて動作させられるバックブーストコンバータの入力電流波形及び出力電圧波形とバックコンバータの入力電流波形及び出力電圧波形との間の差を示すグラフである。 電力変換装置における方法の実施形態を図示するフロー図である。 電力変換装置の実施形態を図示するブロック図である。
図面は、必ずしも正確な縮尺ではなく、むしろ本解決法の原理を図示することに重点が置かれている。
本解決法の基本概念は、サブサンプリング動作モードとオーバーサンプリング動作モードとを混合することによって、コンポーネントリソースの時分割多重化、及び電圧の極性の交互変化（alternation）が、高い電力変換効率を維持しつつ可能になることである。
より詳細には、本解決法は、集中伝送線、ストリップライン、マイクロストリップ、プリント回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）トラック、同軸ケーブル、人工伝送線などの、伝送（遅延）線又は同様の電気的な伝送遅延経路といった波伝搬媒体を用いる電気回路における電気エネルギーの様々な電力変換と、伝送線／経路に関するインピーダンス不整合の特性とに関する。電波が伝送線／経路において送信され、インピーダンス不整合に直面する場合、少なくとも電波の一部は反射して伝送線／経路に戻る。
サブサンプリング作用は、オーバーサンプリング技術と共に、及び適切な電気部品と共に、様々なタイプの電力変換を実行するために利用され、例えば下記において適用性を見出し得る：
・バックコンバータ
・パルス電力増幅オルタネーション
・波形発生器又はビット制御ＤＣ／ＤＣコンバータ／増幅器
・連続電力増幅器
・ブーストコンバータ
・スイッチモード生成キャリアを有する無線送信機
・少なくとも１つの半導体を共有する複数の出力電圧を有する逓減ＤＣ／ＤＣコンバータ又は逓増ＤＣ／ＤＣコンバータ
・低減された数の半導体を有するＡＣ／ＤＣコンバータ
・低減された数の半導体を有するＤＣ／ＡＣコンバータ
電力変換は、例えば、バックコンバータ、ブーストコンバータ又はバックブーストコンバータといった、本解決法に係る様々な実施形態として実装され得る。バックコンバータは、逓減コンバータとも称され、ブーストコンバータは、逓増コンバータとも称される。様々なコンバータは、サブサンプリングモード、オーバーサンプリングモード、又はサブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードといった、様々なモードにおいて動作し得る。
下記に示される逓減コンバータは、複数の独立して制御される出力電圧を有し得る。出力電圧は、同じフリーホイールダイオード及び伝送線１０５を共有しているであろう。この回路は、２つの従来のバックコンバータと比較して、必要な半導体の数を低減する結果となるであろう。従来のバックコンバータにおける半導体の数に対するＳＵＳ／ＯＶＳ混合逓減コンバータにおける半導体の数は、下記の表１に図示される。この半導体の低減は、２つ以上の従来のブーストコンバータの代替として、ＳＵＳ／ＯＶＳ混合逓増コンバータにおいても用いられ得る。
Figure 0005629000
下記の文章は、サブサンプリング／オーバーサンプリングの混合モードのみについて適用される。各出力電圧は、タイムスロットｔｄ（ｄ）に割り当てられる。このタイムスロットの期間中、インダクタ、即ち伝送線は、高い電力変換効率を維持しつつ、各出力電圧についてのエネルギーを独立して貯蔵し又はフリーホイールするために用いられ得る。これは、フリーホイールダイオードとインダクタリソースとの時分割多重化として見られてもよい。利用可能な総出力電力は、出力電圧の数が増加しても一定であることに留意すべきである。
図２は、本解決法に係るサブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードと称されるモードにおいて動作させられるバックブーストコンバータとして例示される電力コンバータ装置２００を図示する。電力コンバータ装置２００は、電圧入力インタフェースＶＩＮ２０１と、入力キャパシタンスＣＩＮ２０３と、第１の電気的ゲート、例えばスイッチＳ１ ２０５とを備え、Ｓ１は第２の電気的ゲート、例えばスイッチＳ２ ２０７に接続され、これらの共通ノードが伝送線ＴＬ１０５に接続される。伝送線ＴＬ１０５は、入力端と出力端とを有する。出力端、即ち、伝送線ＴＬ１０５の遠端はグランドに接続される。伝送線ＴＬ１０５は、特徴的なインピーダンスＺ０を有する。電圧入力インタフェースＶＩＮ２０１は、例えば１０Ｖ ＤＣのＤＣ電源によって供給され得る。伝送線ＴＬ１０５は、出力キャパシタＣＯＵＴ２０９と、電圧出力インタフェースＶＯＵＴ（Ｖ）２１１と、負荷ＲＬＯＡＤ２１３とに接続される。入力キャパシタンスＣＩＮ２０３は、伝送線ＴＬ１０５についての低インピーダンスソースとして用いられ、出力キャパシタＣＯＵＴ２０９は、伝送線からエネルギーが供給されない場合に出力電圧を保持する。負荷ＲＬＯＡＤ２１３は、出力電圧インタフェースＶＯＵＴ（Ｖ）２１１を介して出力電圧を消費する。例えばマイクロプロセッサなどのスイッチ制御回路２１５は、スイッチＳ１ ２０５及びスイッチＳ２ ２０７に接続され、２つのスイッチＳ１ ２０５及びＳ２ ２０７を制御し及び動作させるように構成される。バックブーストコンバータは、電圧入力インタフェースＶＩＮ２０１における電圧入力ソースからの入力電圧を出力電圧ＶＯＵＴ（Ｖ）２１１に逓増し又は逓減する。
本解決法の第１の実施形態に係る、サブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードにおいて動作させられるバックブーストコンバータとして例示される、この電力コンバータ装置２００の動作は、図３に図示される。図３は、装置２００の動作のスタートアップフェーズにおけるスイッチＳ１ ２０５及びＳ２ ２０７の状態、並びに伝送線ＴＬ１０５への電流（ｉＩＮＴＬ）を図示する。電力コンバータ装置２００の出力電圧ＶＯＵＴも図３に示される。出力電圧ＶＯＵＴのより詳細な説明は、図８に関連して下記に見出される。定常状態において、出力電力に損失を加えたものが入力電力に等しい場合、出力電圧ＶＯＵＴ２１１は、固定されたＤＣレベル、例えば−２０Ｖ ＤＣ前後で変動するであろう。損失は、ＣＩＮ、Ｓ１、Ｓ２、ＴＬ、ＣＯＵＴにおける損失、及び付加的なＰＣＢ損失であり得る。クロスハッチされたボックスは、電流波の振幅を表し、矢印は電流波の進行の方向を表す。一方で、電流波が示される直線は、ｙ軸においてゼロ電流レベルを表し、ｘ軸において伝送線ＴＬ１０５に沿った位置をメートルで表す。
サブサンプリング期間３０１は、図３において１０ｔｄとして例示され、蓄積サブサンプリングインターバル３０３が繰り返される期間を表す。第１のスイッチＳ１ ２０５についての蓄積サブサンプリングインターバル３０３は、伝送線ＴＬ１０５において電波が蓄積されるインターバルを表現する。第２のスイッチＳ２ ２０７についての放電サブサンプリングインターバル３１０は、蓄積される電波が第２のスイッチＳ２ ２０７を介して放電されるインターバルを表現する。オーバーサンプリング期間３０５は、２ｔｄとして図示される。オーバーサンプリングインターバル３０７は、ここではｔｄ／４の時間の長さと共に例示される。第１のスイッチＳ１ ２０５及び第２のスイッチＳ２ ２０７は、スイッチ制御ユニット２１５によって周期的に動作させられる。スイッチ２０５、２０７は、実質的に互いに時間的に分離される通電位置（conducting position）、即ちアクティブ状態にある。
スタートアップにおける動作サイクルは図３に示され、下記の文章において説明される：
ｔ＜０
伝送線ＴＬ１０５又は出力キャパシタＣＯＵＴ２０９にエネルギーは存在しない。出力電圧２１１はゼロである。入力キャパシタＣＩＮ２０３の電圧は、入力電圧インタフェース２０１への印加されるＤＣ電圧に等しい。
ｔ＝０
スイッチＳ１ ２０５は、短期間オンにされ、例えばｔｄ／４の長さを有するオーバーサンプリングインターバル３０７を形成する。クロスハッチされた正の電流波３１８及び正の電圧波は、伝送線１０５に伝搬する。このオーバーサンプリングインターバルの期間中、ＴＬ１０５への電流ｉＩＮＴＬ３１３は、電圧インタフェース２０１における入力ＤＣを伝送線ＴＬ１０５の特性インピーダンスによって除算することによって与えられる。
ｔ＝ｔｄ／２
電流波は、伝送線ＴＬ１０５の半分（half way）まで到達した。
ｔ＝ｔｄ
電流波は、伝送線ＴＬ１０５の短絡した遠端に到達する。電流波は、結果として、符号は不変のまま完全に反射されるであろう。一方で、電圧波は極性を変化させるであろう。
ｔ＝１．５ｔｄ
反射された電流波は、伝送線ＴＬ１０５の入力端に戻る半分に到達した。
ｔ＝２ｔｄ
反射された電流波は、伝送線ＴＬ１０５の入力端に到達する。スイッチＳ１ ２０５は、同じオーバーサンプリングインターバル期間中に、２度目にオンにされる。電流波は、入力キャパシタＣＩＮ２０３の低インピーダンスにおいて、ほぼ完全に反射されるであろう。ＣＩＮ２０３は大きく、反射された波が現れる周波数ｆ＝１／２ｔｄにおいて非常に低いインピーダンスを有する。電流波の符号は不変のままである一方、電圧波が極性を変化させるであろう。
同時に、スイッチＳ１ ２０５の２度目のオンは、ＤＣ電圧ソースから入力電圧インタフェース２０１へエネルギーが供給される状態で、第２の電流波を生成している。２度目に生成される電流波は、最初に生成される電流波に重畳されるであろう。これは、伝送線ＴＬ１０５の入力電流３１４の増加において、及びｔ＝２．５ｔｄにおける蓄積される合成（composite）／結果として得られる（resulting）電流波のグラフ表示（クロスハッチされている）において見られることができる。
ｔ＝２．５ｔｄ
合成電流波は、伝送線ＴＬ１０５の半分に到達した。
ｔ＝３ｔｄ
合成電流波は、伝送線ＴＬ１０５の短絡した遠端に到達する。合成電流波は、符号は不変のまま完全に反射されるであろう。一方で、電圧波は極性を変化させるであろう。
ｔ＝３．５ｔｄ
反射された合成電流波は、伝送線ＴＬ１０５の入力端に戻る半分に到達した。
ｔ＝４ｔｄ
反射された合成電流波は、伝送線ＴＬ１０５の入力端に到達する。スイッチＳ１２５は、３度目にオンされる。前述した重畳（ｔ＝２ｔｄを参照）が２度目に実行される。
ｔ＝４．２５ｔｄ
サブサンプリングインターバル３０３を蓄積するエネルギーが終了する。
ｔ＝４．５ｔｄ
合成電流波が伝送線ＴＬ１０５の半分に到達した。
ｔ＝５ｔｄ
合成電流波が伝送線ＴＬ１０５の短絡した遠端に到達する。合成電流波は符号が不変のまま完全に反射されるであろう。一方で、電圧波は極性を変化させるであろう。
ｔ＝５．５ｔｄ
反射された合成電流波が伝送線ＴＬ１０５の入力端に戻る半分に到達した。
ｔ＝６ｔｄ
スイッチＳ２ ２０７は、以前用いられたのと同じ長さを有するオーバーサンプリングインターバル３０７の期間中、短期間（３１２）オンにされる。このターンオンは、放電サブサンプリングインターバル３１０の開始を形成する。
伝送線ＴＬ１０５において蓄積されるエネルギーは、並行に結合される出力キャパシタＣＯＵＴ２０９及び負荷ＲＬＯＡＤ２１３に部分的に放電される。これら２つのコンポーネントに流れ込む電流は、３１５において示される。出力電圧ＶＯＵＴ２１１は、ゼロボルトから上昇し始める。
ｔ＝６．５ｔｄ
並列に結合される出力キャパシタＣＯＵＴ２０９及び負荷ＲＬＯＡＤ２１３において反射される合成電流波は、伝送線ＴＬ１０５の半分まで到達した。負荷ＲＬＯＡＤ２１３には、出力キャパシタＣＯＵＴ２０９からのエネルギーが供給されるであろう。出力電圧ＶＯＵＴ２１１は、結果としてゆっくりと低下するであろう。
ｔ＝７ｔｄ
合成電流波は、伝送線ＴＬ１０５の短絡した遠端に到達する。合成電流波は符号が不変のまま完全に反射されるであろう。一方で、電圧波は極性を変化させるであろう。負荷ＲＬＯＡＤ２１３には、出力キャパシタＣＯＵＴ２０９からのエネルギーが供給されるであろう。出力電圧ＶＯＵＴ２１１は、結果としてゆっくりと低下するであろう。
ｔ＝７．５ｔｄ
反射された合成電流波は、伝送線ＴＬ１０５の入力端に戻る半分に到達する。負荷ＲＬＯＡＤ２１３には、出力キャパシタＣＯＵＴ２０９からのエネルギーが供給されるであろう。出力電圧ＶＯＵＴ２１１は、結果としてゆっくりと低下するであろう。
ｔ＝８ｔｄ
第２のスイッチＳ２ ２０７は、以前に用いられたのと同じ長さを有するオーバーサンプリングインターバル３０７の期間中、２度目に短期間オンされる。伝送線ＴＬ１０５において蓄積されるエネルギーは、並列に結合される出力キャパシタＣＯＵＴ２０９及び負荷ＲＬＯＡＤ２１３に、２度目に部分的に放電される。これら２つのコンポーネントに流れ込む電流は、３１６において示される。出力電圧ＶＯＵＴ２１１は、２度目に上昇し始めるであろう。
ｔ＝８．２５ｔｄ
エネルギー放電サブサンプリングインターバル３１０が終了する。
負荷ＲＬＯＡＤ２１３には、出力キャパシタＣＯＵＴ２０９からエネルギーが供給されるであろう。出力電圧ＶＯＵＴ２１１は、次の放電サブサンプリングインターバルが開始されるまで、結果としてゆっくりと低下するであろう。
ｔ＝１０ｔｄ
最初のサブサンプリング期間３０１が終了し、新たなサブサンプリング期間３０１が始まる。
図４は、サブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合動作モードにおけるバックブーストコンバータとして例示される、本解決法の第２の実施形態に係る電力コンバータ装置２００の動作を図示する。ただし、オーバーサンプリング期間４０５は、図３に示される先のオーバーサンプリング期間２ｔｄの整数分の１、本例においてはｔｄ／２として選択される。ｔｄは、例えばＰＣＢトラックが用いられる場合はナノ秒の範囲であってよく、又は、集中ＴＬが用いられる場合はマイクロ秒の範囲であってよい。図４に例示される電力コンバータ装置２００の動作は、各２ｔｄタイムフレームの期間に手順が２度繰り返される点を除き、図３に図示されるものと同じである。従って、図４は、これ以上議論されない。電力コンバータ装置２００の出力電圧ＶＯＵＴも図４に示される。出力電圧ＶＯＵＴのより詳細な説明は、図８に関連して以下に見出される。
図５は、本解決法の別の実施形態に係るサブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードにおいて動作させられるバックコンバータ、即ち逓減コンバータとして例示される電力コンバータ装置５００を図示する。電力コンバータ装置５００は、電圧入力ＶＩＮ５０１と、入力キャパシタＣＩＮ５０３と、第１の電気的ゲート、例えばスイッチＳ１ ５０５と、第２の電気的ゲート、例えばスイッチＳ２ ５０７とを備え、スイッチＳ１ ５０５はスイッチＳ２ ５０７に接続される。電圧入力ＶＩＮ５０１は、例えば、１０Ｖ ＤＣであってよい。伝送線ＴＬ１０５は、出力キャパシタＣＯＵＴ５０９、電圧出力ＶＯＵＴ（Ｖ）５１１、及び負荷ＲＬＯＡＤ５１３に接続される。例えばマイクロプロセッサなどのスイッチ制御回路５１５は、スイッチＳ１ ５０５及びＳ２ ５０７に接続され、当該２つのスイッチを制御し及び動作させ、即ち、これらのスイッチをオンし及びオフするように構成される。
サブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードにおいて動作させられる、例示されるバックコンバータは、出力電圧の上昇の仕方が若干異なる点を除き、バックブーストコンバータについて前述されたものと同じ典型的な波形に従う。それ故に、バックブーストコンバータの動作とバックコンバータの動作との間の主な違いのみが、下記の部分において説明される。
図６は、サブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合動作モードにおけるバックコンバータとして例示される、電力コンバータ装置５００の動作を図示し、オーバーサンプリング期間６０５は第３の実施形態によれば２ｔｄである。電力コンバータ装置２００の出力電圧ＶＯＵＴも、図６に示される。出力電圧ＶＯＵＴのより詳細な説明は、図８に関連して下記に見出される。図３におけるバックブースト回路についての時間的瞬間の前述の説明を参照されたい。
図７は、サブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードにおけるバックコンバータとして例示される、電力コンバータ装置５００の動作を図示し、オーバーサンプリング期間７０５は本解決法の第４の実施形態によればｔｄ／２である。電力コンバータ装置２００の出力電圧ＶＯＵＴも、図７に示される。図４に関連するバックブースト回路についての時間的瞬間の前述の説明を参照されたい。
図８は、２ｔｄのオーバーサンプリング期間におけるサブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合モードにおいて動作させられる、バックブーストコンバータにおける波形とバックコンバータにおける波形との間の主な違いを図示する。サブサンプリングインターバル３０１の期間中、負荷ＲＬＯＡＤ２１３は、バックブーストコンバータにおける電圧入力インタフェース２０１において入力電源に直接的又は間接的に接続されていない。図３におけるｉＩＮＴＬ及び図８における８０２によれば、スタートアップ８０１において、エネルギーは伝送線ＴＬ１０５において蓄積され、電流は増加している。このサブサンプリング期間中、負荷ＲＬＯＡＤ２１３にはエネルギーが供給されない。エネルギー放電サブサンプリングインターバル３１０が始まって初めて、伝送線ＴＬ１０５はキャパシタＣＯＵＴ２０９及びＲＬＯＡＤ２１３にエネルギーを供給し、出力電圧は上昇し始めるであろう（２１１，８０３）。
蓄積サブサンプリングインターバル６０３の期間中、負荷ＲＬＯＡＤ５１３は、伝送線ＴＬ１０５を介して、バックコンバータ回路における入力電源５０１に間接的に接続される。図６におけるｉＩＮＴＬ及び図８における８０４によれば、スタートアップ８０１において、エネルギーは伝送線ＴＬ１０５において蓄積され、電流は増加している。同時に、ただしｔｄの時間遅延と共に、キャパシタＣＯＵＴ５０９及びＲＬＯＡＤ５１３には、伝送線ＴＬ１０５を介してエネルギーが供給され、これはエネルギー蓄積サブサンプリングインターバルの期間中に出力電圧を上昇させるであろう（５１１，８０５）。
上述した違いは、インダクタをエネルギー貯蔵装置として用いる従来のバックコンバータと従来のバックブーストコンバータとの比較と同様である。
上述した方法は、ここで電力変換装置２００、５００の観点から見て説明されるであろう。図９は、電力変換装置２００、５００を動作させるための本方法を説明するフローチャートである。電力変換装置２００、５００は、少なくとも１つの電気入力インタフェース２０１、５０１と、少なくとも第１の電気ゲート２０５、２０７及び第２の電気的ゲート２０７、５０７と、少なくとも１つの電波伝搬媒体１０５と、負荷２１３、５１３に接続可能な少なくとも１つの電気出力インタフェース２１１、５１１とを備える。第１の電気的ゲート２０５、５０５及び第２の電気的ゲート２０７、５０７は、実質的に互いに時間的に分離される通電位置にあってもよい。電力変換装置２００、５００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣコンバータ、電力増幅器、搬送波生成器及びミキサを有する無線送信機、又は被変調増幅器のうちの１つであってよい。第１の電気的ゲート２０５、５０５及び第２の電気的ゲート２０７、５０７は、スイッチ制御ユニット２１５、５１５を用いて動作させられ得る。
電気入力インタフェース２０１、５０１、第１のゲート２０５、５０５、第２のゲート２０７、５０７、電波伝搬媒体１０５、及び電気出力インタフェース２１１、５１１は、共に１つの電気回路を形成する。この電気回路は、例えば図５及び図２に例示されるように、様々な手法で構成され得る。
方法は、実行されるべきさらなるステップを含む：
ステップ９０１
第１のゲート２０５、５０５は、非アクティブ状態からアクティブ状態に切り替えて、電気入力インタフェース２０１、５０１から第１のゲート２０５、５０５を介して電波伝搬媒体１０５へ伝達される少なくとも１つの電圧パルス３０９、６０９を提供するように動作させられる。上記少なくとも１つの電圧パルスは、持続時間３０７、６０７を有し、当該持続時間は、電波伝搬媒体１０５を介した波伝搬時間の２倍、即ち２ｔｄ、よりも短い。換言すれば、持続時間３０７、６０７は、電波伝搬媒体１０５を介して電波伝搬媒体１０５の一端へ行き、第１のゲート２０５、５０５へ戻る波伝搬時間よりも短い。上記少なくとも１つの電圧パルスは、電波伝搬媒体１０５の一端において反射され、少なくとも１つの反射される電波を生成する。
複数の電圧パルス３０９、６０９は、パルス列（pulse train）４０９、７０９を形成し得る。
ステップ９０２
第１のゲート２０５、５０５は、少なくとも１つの反射される電波と同期する少なくとも１つの蓄積電圧パルスを提供するアクティブ状態に周期的に切り替えるように動作させられて、電波伝搬媒体１０５において伝達される反射される電波を蓄積し、蓄積サブサンプリングインターバル３０３、６０３を通じて蓄積を実行する。
複数の蓄積電圧パルス３０９、６０９は、蓄積電圧パルス列４０９、７０９を形成し得る。
ステップ９０３
第２のゲート２０７、５０７は、アクティブ状態に周期的に切り替えるように動作させられて、少なくとも１つの反射波と同期する少なくとも１つの放電電圧パルス３１２、６１２を提供するなどして、電波伝搬媒体１０５において伝達される電波を放電し、放電サブサンプリングインターバル３１０、６１０を通じて放電を実行する。
サブサンプリング期間３０１、６０１及び放電サブサンプリングインターバル３１０、６１０は、幾つかの実施形態において、順に時間と共に反復して繰り返される。
ステップ９０２において述べられた蓄積サブサンプリングインターバル３０３、６０３及び放電サブサンプリングインターバル３１０、６１０は、異なる長さ又は同じ長さであってよい。
複数の放電電圧パルス３１２、６１２は、放電電圧パルス列４１２、７１２を形成し得る。
幾つかの実施形態において、アクティブ状態に切り替える第１のゲート２０５、５０５の動作、及びアクティブ状態に切り替える第２のゲート２０７、５０７の動作により、結果として得られる複数の反射される電波が電波伝搬媒体１０５において生成される。例えば図３及び図６において見られるように、結果として得られる波の形状及び持続期間は、実質的に時間が経過しても一定であり、結果として得られる波の振幅は、時間の経過と共に変化する。しかしながら、電波伝搬媒体１０５の両端において、結果として得られる波の形状及び持続時間は、図示される波と同じではない。即ち、結果として得られる波の形状及び持続時間は、当該波が波伝搬媒体１０５の「中間（middle）」にある場合にのみ、実質的に一定である。
幾つかの実施形態において、第１のゲート２０５、５０５及び第２のゲート２０７、５０７のアクティブ状態の持続期間は、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７を形成する。アクティブ状態は、電波伝搬媒体１０５を介した波伝搬時間の２倍よりも短い持続期間を有し、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７は、一定であり、周期的に繰り返されて、オーバーサンプリング期間３０５、６０５を形成する。蓄積される反射される電波及び電気出力インタフェース２１１、５１１は、ある数のオーバーサンプリング期間３０５、６０５における蓄積サブサンプリングインターバル３０３、６０３を調整することによって制御される。
幾つかの実施形態において、第１のゲート２０５、５０５及び第２のゲート２０７、５０７のアクティブ状態は、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７を形成する。アクティブ状態は、電波伝搬媒体１０５を介した波伝搬時間の２倍よりも短い持続期間を有し、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７は、一定であり、周期的に繰り返されてオーバーサンプリング期間３０５、６０５を形成する。電気出力インタフェース２１１、５１１は、ある数のオーバーサンプリング期間３０５、６０５における放電サブサンプリングインターバル３１０、６１０を調整することによって制御される。
幾つかの実施形態において、第１のゲート２０５、５０５及び第２のゲート２０７、５０７のアクティブ状態の持続期間は、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７を形成する。アクティブ状態は、電波伝搬媒体１０５を介した波伝搬時間の２倍よりも短い持続期間を有し、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７は、一定であり、周期的に繰り返されてオーバーサンプリング期間３０５、６０５を形成する。蓄積サブサンプリングインターバル３０３、６０３及び放電サブサンプリングインターバル３１０、６１０のオーバーサンプリング期間３０５、６０５の数を調整することによって、蓄積サブサンプリングインターバル３０３、６０３と放電サブサンプリングインターバル３１０、６１０との間の関連、即ちデューティサイクルを調整することで、電気出力インタフェース２１１、５１１は制御される。
幾つかの実施形態において、第１のゲート２０５、５０５及び第２のゲート２０７、５０７のアクティブ状態の持続期間は、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７を形成する。アクティブ状態は、電波伝搬媒体１０５を介した波伝搬時間の２倍よりも短い持続期間を有し、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７は、周期的に繰り返されてオーバーサンプリング期間３０５、６０５を形成する。電気出力インタフェース２１１、５１１は、蓄積サブサンプリングインターバル３０３、６０３及び放電サブサンプリングインターバル３１０、６１０の期間中に、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７を調整することによって制御される。
幾つかの実施形態において、第１のゲート２０５、５０５をアクティブ状態に周期的に切り替える動作９０２、及び第２のゲート２０７、５０７をアクティブ状態に周期的に切り替える動作９０３により、結果として得られる複数の反射される電波が電波伝搬媒体１０５において生成される。結果として得られる波の持続期間は、時間が経過しても実質的に一定であり、当該結果として得られる波の振幅は、時間の経過と共に変化する。
電力変換装置を動作させるための、図９に示される方法ステップを実行するために、電力変換装置は、図１０に示されるような電力変換装置構成を備える。図１０における太矢印は、電力変換装置における電力フローを表す。電力変換装置は、少なくとも１つの電気入力インタフェース２０１、５０１と、少なくとも第１の電気ゲート２０５、５０５及び第２の電気ゲート２０７、５０７と、少なくとも１つの電波伝搬媒体１０５と、負荷２１３、５１３に接続可能な少なくとも１つの電気出力インタフェース２１１、５１１とを備える。第１の電気ゲート２０５、５０５及び第２の電気ゲート２０７、５０７は、実質的に互いに時間的に分離された通電位置にある。電力変換装置２００、５００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣコンバータ、電力増幅器、搬送波生成器及びミキサを有する無線送信機、又は被変調増幅器のうちの１つであってもよい。
電力変換装置２００、５００は、第１のゲート２０５、５０５を動作させてアクティブ状態に切り替えて、電気入力インタフェース２０１、５０１から第１のゲート２０５、５０５を介して電波伝搬媒体１０５に伝達される少なくとも１つの電圧パルス３０９、６０９を提供するように構成される動作回路１００１をさらに備える。上記少なくとも１つの電圧パルスは、持続時間３０７、４０７を有し、当該持続時間３０７、４０７は、電波伝搬媒体１０５を介した波伝搬時間の２倍、即ち２ｔｄよりも短い。上記少なくとも１つの電圧パルスは、電波伝搬媒体１０５の一端において反射される。動作回路１００１は、第１のゲート２０５、５０５を動作させてアクティブ状態に周期的に切り替え、少なくとも１つの反射される電波に同期する少なくとも１つの蓄積電圧パルスを提供して、電波伝搬媒体１０５において伝達される反射される電波を蓄積し、蓄積サブサンプリングインターバル３０３、６０３を通じて蓄積を実行するように、さらに構成される。動作回路１００１は、第２のゲート２０７、５０７を動作させてアクティブ状態に周期的に切り替え、少なくとも１つの反射される電波と同期する少なくとも１つの放電電圧パルス３１２、６１２を提供して、電波伝搬媒体１０５において伝達される電波を放電し、放電サブサンプリングインターバル３１０、６１０を通じて放電を実行するようにも構成される。
蓄積サブサンプリング期間３０３、６０３、及び放電サブサンプリングインターバル３１０、６１０は、幾つかの実施形態において、順に時間と共に反復して繰り返される。
動作回路１００１は、複数の電圧パルス３０９、６０９からパルス列４０９、７０９を形成するように、さらに構成される。
動作回路１００１は、複数の放電電圧パルス４１２、７１２から放電電圧パルス列を形成するように、さらに構成される。
電力変換装置２００、５００は、第１の電気ゲート２０５、５０５及び第２の電気ゲート２０７、５０７を動作させるように構成されるスイッチ制御ユニット２１５、５１５を備える。
電気入力インタフェース２０１、５０１、第１のゲート２０５、５０５、第２のゲート２０７、５０９、電波伝搬媒体１０５、電気出力インタフェース２１１、５１１、動作回路１００１、及びスイッチ制御ユニット２１５は、共に１つの電気回路を形成する。これらのコンポーネントは、例えば図５及び図２に例示されるように、様々な手法で構成され得る。
幾つかの実施形態において、第１のゲート２０５、５０５及び第２のゲート２０７、５０７のアクティブ状態の持続期間は、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７を形成する。アクティブ状態は、電波伝搬媒体１０５を介した波伝搬時間の２倍よりも短い持続期間を有し、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７は、一定であり、周期的に繰り返されてオーバーサンプリング期間３０５、６０５を形成する。蓄積される反射される電波及び電気出力インタフェース２１１、５１１は、ある数のオーバーサンプリング期間３０５、６０５における蓄積サブサンプリングインターバル３０３、６０３を調整することによって制御される。
幾つかの実施形態において、第１のゲート２０５、５０５及び第２のゲート２０７、５０７のアクティブ状態の持続期間は、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７を形成する。アクティブ状態は、電波伝搬媒体１０５を介した波伝搬時間の２倍よりも短い持続時間を有し、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７は、一定であり、周期的に繰り返されてオーバーサンプリング期間３０５、６０５を形成する。電気出力インタフェース２１１、５１１は、ある数のオーバーサンプリング期間３０５、６０５における放電サブサンプリングインターバル３１０、６１０を調整することによって制御される。
幾つかの実施形態において、第１のゲート２０５、５０５及び第２のゲート２０７、５０７のアクティブ状態の持続期間は、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７を形成する。アクティブ状態は、電波伝搬媒体１０５を介した波伝搬時間の２倍よりも短い持続期間を有し、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７は、一定であり、周期的に繰り返されてオーバーサンプリング期間３０５、６０５を形成する。電気出力インタフェース２１１、５１１は、蓄積サブサンプリングインターバル３０３、６０３及び放電サブサンプリングインターバル３１０、６１０のオーバーサンプリング期間３０５、６０５の数を調整することによって、蓄積サブサンプリングインターバル３０３、６０３と放電サブサンプリングインターバル３１０、６１０との間の関連、即ちデューティサイクルを調整することで制御される。
幾つかの実施形態において、第１のゲート２０５、５０５及び第２のゲート２０７、５０７のアクティブ状態の持続期間は、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７を形成する。アクティブ状態は、電波伝搬媒体１０５を介した波伝搬時間の２倍よりも短い持続期間を有し、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７は、周期的に繰り返されて、オーバーサンプリング期間３０５、６０５を形成する。電気出力インタフェース２１１、５１１は、蓄積サブサンプリングインターバル３０３、６０３及び放電サブサンプリングインターバル３１０、６１０の期間中に、オーバーサンプリングインターバル３０７、６０７を調整することによって制御される。
幾つかの実施形態において、第１のゲート２０５、５０５をアクティブ状態に周期的に切り替える動作９０２、及び第２のゲート２０７、５０７をアクティブ状態に周期的に切り替える動作９０３により、結果として得られる複数の反射される電波が電波伝搬媒体１０５において生成され、当該結果として得られる波の持続期間は、時間が経過しても実質的に一定であり、当該結果として得られる波の振幅は、時間の経過と共に変化する。
図２〜図７において説明されたバック回路及びバックブースト回路の他にも、前述のサブサンプリング及びオーバーサンプリングの混合動作モードが、ブースト回路、Ｃｕｋ回路、ＳＥＰＩＣ（Single-Ended Primary Inductance Converter）回路、又は他のタイプの非絶縁型電力変換回路若しくは変圧器絶縁型電力変換回路（如何なる図面にも図示せず）が用いられ得る。
電力変換装置を動作させるための本メカニズムは、本解決法の機能を実行するためのコンピュータプログラムコードと共に、図１０に示される電力変換装置におけるプロセッサ１００３などの１つ以上のプロセッサを介して実装され得る。プロセッサは、例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）プロセッサ、又はマイクロプロセッサであってもよい。上述したプログラムコードは、例えば、制御装置にロードされた場合に本解決法を実行するためのコンピュータプログラムコードを担持するデータキャリアの形で、コンピュータプログラムプロダクトとして提供されてもよい。１つのそのようなキャリアは、ＣＤ ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）ディスクの形であってもよい。ただし、メモリスティックなどの他のデータキャリアでも実現可能である。さらに、コンピュータプログラムコードは、サーバ上の純粋なプログラムコードとして提供され、制御装置にリモートでダウンロードされてもよい。
本解決法は、上述された好適な実施形態に限定されない。種々の代替案、変形例、及び均等物が用いられ得る。それ故に、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲によって定義される本解決法の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
「備える／含む」という用語は、本明細書において用いられる場合、述べられた機能、数値、ステップ又はコンポーネントの存在を特定するために解釈され、１つ以上の他の機能、数値、ステップ、コンポーネント、又はこれらのグループの存在又は付加を排除しないことが強調されるべきである。
添付の特許請求の範囲において定義される方法のステップは、本解決法から逸脱することなく、請求項において現れる順序とは別の順序で実行されてもよいことも強調されるべきである。
略称及び定義
AC Alternating Current
ASIC Application Specific Integrated Circuit
CD ROM Compact Disk Read Only Memory
DC Direct Current
DSP Digital Signal Processor
FPGA Field-programmable gate array
LDO Low Drop Out
OVS OVer Sampling
PCB Printed Circuit Board
SEPIC Single-Ended Primary Inductance Converter
SUS SUb Sampling
TL Transmission Line

Claims (15)

  1. 電力変換装置（２００，５００）を動作させるための方法であって、
    当該電力変換装置（２００，５００）は、少なくとも１つの電気入力インタフェース（２０１，５０１）と、少なくとも第１の電気ゲート（２０５，５０５）及び第２の電気ゲート（２０７，５０７）と、少なくとも１つの電波伝搬媒体（１０５）と、負荷（２１３，５１４）に接続可能な少なくとも１つの電気出力インタフェース（２１１，５１１）とを備え、
    前記電気入力インタフェース（２０１，５０１）と、前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）と、前記第２の電気ゲート（２０７，５０７）と、前記電波伝搬媒体（１０５）と、前記電気出力インタフェース（２１１，５１１）とは共に１つの電気回路を形成し、
    前記方法は、
    前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）を動作させて（９０１）アクティブ状態に切り替えて、前記電気入力インタフェース（２０１，５０１）から前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）を介して前記電波伝搬媒体（１０５）へ伝達される少なくとも１つの電圧パルス（３０９，６０９）を提供することと、前記少なくとも１つの電圧パルスは、前記電波伝搬媒体（１０５）を介した波伝搬時間の２倍よりも短い持続期間を有することと、前記少なくとも１つの電圧パルスは、前記電波伝搬媒体（１０５）の一端において反射されることと、
    前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）を動作させて（９０２）アクティブ状態に周期的に切り替えて、前記少なくとも１つの反射される電波と同期する少なくとも１つの蓄積電圧パルスを提供して、前記電波伝搬媒体（１０５）において伝達される前記反射される電波を蓄積し、蓄積サブサンプリングインターバル（３０３，６０３）を通じて蓄積を実行することと、
    前記第２の電気ゲート（２０７，５０７）を動作させて（９０３）アクティブ状態に周期的に切り替えて、前記少なくとも１つの反射される電波と同期する少なくとも１つの放電電圧パルス（３１２，６１２）を提供し、前記電波伝搬媒体（１０５）において伝達される前記電波を放電し、放電サブサンプリングインターバル（３１０，６１０）を通じて放電を実行することと、
    を含む、方法。
  2. 複数の電圧パルス（３０９，６０９）がパルス列（４０９，７０９）を形成する、請求項１に記載の方法。
  3. 複数の放電電圧パルス（３１２，６１２）が放電電圧パルス列（４１２，７１２）を形成する、請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
  4. 前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）及び前記第２の電気ゲート（２０７，５０７）は、実質的に電気的に互いに分離される位置にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）及び前記第２の電気ゲート（２０７，５０７）の前記アクティブ状態の前記持続期間は、オーバーサンプリングインターバル（３０７，６０７）を形成し、
    前記アクティブ状態は、前記電波伝搬媒体（１０５）を介した前記波伝搬時間の２倍よりも短い持続期間を有し、
    前記オーバーサンプリングインターバル（３０７，６０７）は、一定であり、周期的に繰り返されてオーバーサンプリング期間（３０５，６０５）を形成し、
    前記蓄積される反射される電波及び前記電気出力インタフェース（２１１，５１１）は、ある数のオーバーサンプリング期間（３０５，６０５）における前記蓄積サブサンプリングインターバル（３０３，６０３）を調整することによって制御される、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）及び前記第２の電気ゲート（２０７，５０７）の前記アクティブ状態の前記持続期間は、オーバーサンプリングインターバル（３０７，６０７）を形成し、前記アクティブ状態は、前記電波伝搬媒体（１０５）を介した前記波伝搬時間の２倍よりも短い持続期間を有し、前記オーバーサンプリングインターバル（３０７，６０７）は、一定であり、周期的に繰り返されてオーバーサンプリング期間（３０５，６０５）を形成し、
    前記電気出力インタフェース（２１１，５１１）は、ある数のオーバーサンプリング期間（３０５，６０５）における前記放電サブサンプリングインターバル（３１０，６１０）を調整することによって制御される、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  7. 前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）及び前記第２の電気ゲート（２０７，５０７）の前記アクティブ状態の前記持続期間は、オーバーサンプリングインターバル（３０７，６０７）を形成し、
    前記アクティブ状態は、前記電波伝搬媒体（１０５）を介した前記波伝搬時間の２倍よりも短い持続期間を有し、
    前記オーバーサンプリングインターバル（３０７，６０７）は、一定であり、周期的に繰り返されてオーバーサンプリング期間（３０５，６０５）を形成し、
    前記蓄積サブサンプリングインターバル（３０３，６０３）及び前記放電サブサンプリングインターバル（３１０，６１０）のオーバーサンプリング期間（３０５，６０５）の数を調整することによって、前記蓄積サブサンプリングインターバル（３０３，６０３）と前記放電サブサンプリングインターバル（３１０，６１０）との間の関連、即ちデューティサイクルを調整することによって、前記電気出力インタフェース（２１１，５１１）は制御される、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）及び前記第２の電気ゲート（２０７，５０７）の前記アクティブ状態の前記持続期間は、オーバーサンプリングインターバル（３０７，６０７）を形成し、
    前記アクティブ状態は、前記電波伝搬媒体（１０５）を介した前記波伝搬時間の２倍よりも短い持続期間を有し、
    前記オーバーサンプリングインターバル（３０７，６０７）は、周期的に繰り返されてオーバーサンプリング期間（３０５，６０５）を形成し、
    前記電気出力インタフェース（２１１，５１１）は、前記蓄積サブサンプリングインターバル（３０３，６０３）及び前記放電サブサンプリングインターバル（３１０，６１０）の期間中の前記オーバーサンプリングインターバル（３０７，６０７）を調整することによって制御される、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  9. 前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）を動作させて（９０２）アクティブ状態に周期的に切り替えること、及び前記第２の電気ゲート（２０７，５０７）を動作させて（９０３）アクティブ状態に周期的に切り替えることにより、結果として得られる複数の反射される電波が前記電波伝搬媒体（１０５）において生成され、当該結果として得られる波の持続期間は、時間が経過しても実質的に一定であり、当該結果として得られる波の振幅は時間の経過と共に変化する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
  10. 前記蓄積サブサンプリングインターバル（３０３，６０３）及び前記放電サブサンプリングインターバル（３１０，６１０）は、順に時間と共に反復して繰り返される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
  11. 前記電力変換装置（２００，５００）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣコンバータ、若しくは電力増幅器、のうちの１つであり、又は、搬送波生成器とミキサとを有する無線送信機若しくは被変調増幅器、のうちの１つに適用される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
  12. 前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）及び前記第２の電気ゲート（２０７，５０７）は、スイッチ制御回路（２１５，５１５）を用いて動作させられる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
  13. 少なくとも１つの電気入力インタフェース（２０１，５０１）と、
    少なくとも第１の電気ゲート（２０５，５０５）及び第２の電気ゲート（２０７，５０７）と、
    少なくとも１つの電波伝搬媒体（１０５）と、
    負荷（２１３，５１４）に接続可能な少なくとも１つの電気出力インタフェース（２１１，５１１）と、
    動作回路（１００１）と、を備え、
    当該動作回路（１００１）は、
    前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）を動作させてアクティブ状態に切り替えて、前記電気入力インタフェース（２０１，５０１）から前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）を介して前記電波伝搬媒体（１０５）へ伝達される少なくとも１つの電圧パルス（３０９，６０９）を提供し、前記少なくとも１つの電圧パルスは、前記電波伝搬媒体（１０５）を介した波伝搬時間の２倍よりも短い持続期間を有し、前記少なくとも１つの電圧パルスは、前記電波伝搬媒体（１０５）の一端において反射され、
    前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）を動作させてアクティブ状態に周期的に切り替えて、前記少なくとも１つの反射される波と同期する少なくとも１つの蓄積電圧パルスを提供して、前記電波伝搬媒体（１０５）において伝達される前記反射される電波を蓄積し、蓄積サブサンプリングインターバル（３０３，６０３）を通じて蓄積を実行し、
    前記第２の電気ゲート（２０７，５０７）を動作させてアクティブ状態に周期的に切り替えて、前記少なくとも１つの反射される電波と同期する少なくとも１つの放電電圧パルス（３１２，６１２）を提供し、前記電波伝搬媒体（１０５）において伝達される前記電波を放電し、放電サブサンプリングインターバル（３１０，６１０）を通じて放電を実行する、
    ように構成され、
    前記電気入力インタフェース（２０１，５０１）と、前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）と、前記第２の電気ゲート（２０７，５０７）と、前記電波伝搬媒体（１０５）と、前記電気出力インタフェース（２１１，５１１）と、前記動作回路（１００１）とは共に１つの電気回路を形成する、
    電力変換装置（２００，５００）。
  14. 前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）及び前記第２の電気ゲート（２０７，５０７）の前記アクティブ状態の前記持続期間は、オーバーサンプリングインターバル（３０７，６０７）を形成し、
    前記アクティブ状態は、前記電波伝搬媒体（１０５）を介した前記波伝搬時間の２倍よりも少ない持続期間を有し、
    前記オーバーサンプリングインターバル（３０７，６０７）は、一定であり、周期的に繰り返されて、オーバーサンプリング期間（３０５，６０５）を形成し、
    前記蓄積された反射される電波及び前記電気出力インタフェース（２１１，５１１）は、ある数のオーバーサンプリング期間（３０５，６０５）における前記蓄積サブサンプリングインターバル（３０３，６０３）を調整することによって制御される、
    請求項１３に記載の電力変換装置（２００，５００）。
  15. 前記第１の電気ゲート（２０５，５０５）及び前記第２の電気ゲート（２０７，５０７）を動作させるように構成されるスイッチ制御回路（２１５，５１５）、
    をさらに備える、請求項１３〜１４のいずれか１項に記載の電力変換装置（２００，５００）。
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