JP5928928B2 - 5段階電力変換器ならびにその制御方法および制御装置 - Google Patents
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- H02M7/487—Neutral point clamped inverters
Description
1002 インバータ制御モジュール
1101 第1の整流器制御ユニット
1102 第2の整流器制御ユニット
1103 第3の整流器制御ユニット
1104 第4の整流器制御ユニット
1201 第5の整流器制御ユニット
1202 第6の整流器制御ユニット
1203 第7の整流器制御ユニット
1204 第8の整流器制御ユニット
1301 第1のインバータ制御ユニット
1302 第2のインバータ制御ユニット
1303 第3のインバータ制御ユニット
1304 第4のインバータ制御ユニット
1305 第5のインバータ制御ユニット
1306 第6のインバータ制御ユニット
1307 第7のインバータ制御ユニット
1308 第8のインバータ制御ユニット
Claims (16)
- インバータと少なくとも1つの整流器とを備えた5段階電力変換器であって、
前記整流器は、整流器制御回路、並列に接続された第1のキャパシタおよび第2のキャパシタ、ならびに並列に接続された第3のキャパシタおよび第4のキャパシタを備え、前記第1のキャパシタの第1の端点、前記第2のキャパシタの第1の端点、前記第3のキャパシタの第1の端点、および前記第4のキャパシタの第1の端点は接地され、
前記整流器制御回路は、前記第1のキャパシタの第2の端点、前記第2のキャパシタの第2の端点、前記第3のキャパシタの第2の端点、および前記第4のキャパシタの第2の端点に電流を入力するように構成され、前記第1のキャパシタの前記第2の端点および前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第1のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量よりも大きく、前記第3のキャパシタの前記第2の端点および前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第3のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量より大きく、前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は前記第3のキャパシタと前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性と反対であり、
前記インバータは、放電制御回路、および直列に接続された第1のインダクタ・ユニットと第1の負荷を備え、前記第1のインダクタ・ユニットの第1の端点は前記第1の負荷の第1の端点に接続され、前記第1の負荷の第2の端点は接地され、
前記放電制御回路は、前記整流器の前記第2のキャパシタの前記第2の端点、前記第1のキャパシタの前記第2の端点、前記第3のキャパシタの前記第2の端点、および前記第4のキャパシタの前記第2の端点から連続的に放電するように構成され、放電電流は直列に接続された前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って流れ、前記第1のキャパシタ、前記第2のキャパシタ、前記第3のキャパシタ、および前記第4のキャパシタの何れかの充電と放電は交互に行われ、
前記整流器制御回路は、第2のインダクタ・ユニット、第1のスイッチング回路、第1の制御回路、および第2の制御回路を備え、前記第2のインダクタ・ユニットの第1の端点は外部入力電源に接続され、
前記第1の制御回路は、第3のダイオード、第4のダイオード、および第3のスイッチ・トランジスタを備え、前記第3のダイオードは前記第1のキャパシタの前記第2の端点と前記第2のインダクタ・ユニットの第2の端点の間との回路において直列に接続され、前記第3のダイオードのアノードは前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点に接続され、前記第3のダイオードのカソードは前記第1のキャパシタの前記第2の端点に接続され、前記第4のダイオードと前記第3のスイッチ・トランジスタは前記第2のキャパシタの前記第2の端点と前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点との間の回路において直列に接続され、前記第4のダイオードのアノードは前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点に接続され、
前記第2の制御回路は、第5のダイオード、第6のダイオード、および第4のスイッチ・トランジスタを備え、前記第5のダイオードは、前記第4のキャパシタの前記第2の端点と前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点との間の回路において直列に接続され、前記第5のダイオードのアノードは前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点に接続され、前記第5のダイオードのカソードは前記第4のキャパシタの前記第2の端点に接続され、前記第6のダイオードと前記第4のスイッチ・トランジスタは前記第3のキャパシタの前記第2の端点と前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点との間の回路において直列に接続され、前記第6のダイオードのアノードは前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点に接続され、
前記第1のスイッチング回路は、前記外部入力電源により提供されたエネルギ蓄電電流の流れを、前記第2のインダクタ・ユニットの前記第1の端点から前記第2の端点へと、または、前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点から前記第1の端点へと切り替えるように構成された、
5段階電力変換器。 - 前記第1のスイッチング回路は直列に接続された第1のスイッチ・トランジスタと第2のスイッチ・トランジスタ、および直列に接続された第1のダイオードと第2のダイオードを備え、前記第1のダイオードと前記第2のダイオードの極性は反対に設定され、前記第1のスイッチ・トランジスタと前記第2のスイッチ・トランジスタの間の点は前記第1のダイオードと前記第2のダイオードの間の点と連通する、請求項1に記載の5段階電力変換器。
- 前記外部入力電源は、外部交流入力電源およびバッテリ群を備え、前記外部交流入力電源は、交流スイッチ要素を用いることによって前記第2のインダクタ・ユニットの前記第1の端点に接続され、
前記バッテリ群は第1のバッテリ・ユニットと第2のバッテリ・ユニットを備え、前記第1のバッテリ・ユニットのアノードは、直流スイッチ要素を用いることにより前記整流器制御回路内の第2のインダクタ・ユニットの第1の端点に接続され、前記第1のバッテリ・ユニットのカソードは接地され、前記第2のバッテリ・ユニットのカソードは、直流スイッチ要素を用いることにより前記整流器制御回路内の前記第2のインダクタ・ユニットの前記第1の端点に接続され、前記第2のバッテリ・ユニットのアノードは接地される、請求項1に記載の5段階電力変換器。 - 前記5段階電力変換器は、2つの前記整流器を備え、
前記外部入力電源は、外部交流入力電源およびバッテリ群を備え、前記外部交流入力電源は、交流スイッチ要素を用いることによって、前記2つの整流器のそれぞれの前記第2のインダクタ・ユニットの前記第1の端点に接続され、
前記バッテリ群は第3のバッテリ・ユニットおよび第4のバッテリ・ユニットを備え、前記第3のバッテリ・ユニットのアノードは、直流スイッチ要素を用いることにより前記2つの整流器のうちの第1の整流器の前記第2のインダクタ・ユニットの前記第1の端点に接続され、前記第3のバッテリ・ユニットのカソードは接地され、前記第4のバッテリ・ユニットのカソードは、直流スイッチ要素を用いることにより前記2つの整流器のうちの第2の整流器の前記第2のインダクタ・ユニットの前記第1の端点に接続され、前記第4のバッテリ・ユニットのアノードは接地される、請求項1に記載の5段階電力変換器。 - 前記第1のインダクタ・ユニットまたは前記第2のインダクタ・ユニットは、単一インダクタ要素、または並列に接続された複数インダクタ要素、または直列に接続された複数インダクタ要素により形成される、請求項1から4の何れか一項に記載の5段階電力変換器。
- インバータと少なくとも1つの整流器とを備えた5段階電力変換器であって、
前記整流器は、整流器制御回路、並列に接続された第1のキャパシタおよび第2のキャパシタ、ならびに並列に接続された第3のキャパシタおよび第4のキャパシタを備え、前記第1のキャパシタの第1の端点、前記第2のキャパシタの第1の端点、前記第3のキャパシタの第1の端点、および前記第4のキャパシタの第1の端点は接地され、
前記整流器制御回路は、前記第1のキャパシタの第2の端点、前記第2のキャパシタの第2の端点、前記第3のキャパシタの第2の端点、および前記第4のキャパシタの第2の端点に電流を入力するように構成され、前記第1のキャパシタの前記第2の端点および前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第1のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量よりも大きく、前記第3のキャパシタの前記第2の端点および前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第3のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量より大きく、前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は前記第3のキャパシタと前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性と反対であり、
前記インバータは、放電制御回路、および直列に接続された第1のインダクタ・ユニットと第1の負荷を備え、前記第1のインダクタ・ユニットの第1の端点は前記第1の負荷の第1の端点に接続され、前記第1の負荷の第2の端点は接地され、
前記放電制御回路は、前記整流器の前記第2のキャパシタの前記第2の端点、前記第1のキャパシタの前記第2の端点、前記第3のキャパシタの前記第2の端点、および前記第4のキャパシタの前記第2の端点から連続的に放電するように構成され、放電電流は直列に接続された前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って流れ、前記第1のキャパシタ、前記第2のキャパシタ、前記第3のキャパシタ、および前記第4のキャパシタの何れかの充電と放電は交互に行われ、
前記整流器制御回路は、第3のインダクタ・ユニット、第4のインダクタ・ユニット、第2のスイッチング回路、第3の制御回路、および第4の制御回路を備え、前記第3のインダクタ・ユニットの第1の端点と前記第4のインダクタ・ユニットの第1の端点とは外部入力電源に接続され、
前記第3の制御回路は、第7のダイオード、第8のダイオード、および第5のスイッチ・トランジスタを備え、前記第7のダイオードは前記第1のキャパシタの前記第2の端点と前記第3のインダクタ・ユニットの第2の端点との間の回路において直列に接続され、前記第7のダイオードのアノードは前記第3のインダクタ・ユニットの前記第2の端点に接続され、前記第7のダイオードのカソードは前記第1のキャパシタの前記第2の端点に接続され、前記第8のダイオードと前記第5のスイッチ・トランジスタは前記第2のキャパシタの前記第2の端点と前記第3のインダクタ・ユニットの前記第2の端点との間の回路において直列に接続され、前記第8のダイオードのアノードは前記第3のインダクタ・ユニットの前記第2の端点に接続され、
前記第4の制御回路は、第9のダイオード、第10のダイオード、および第6のスイッチ・トランジスタを備え、前記第9のダイオードは前記第4のキャパシタの前記第2の端点と前記第4のインダクタ・ユニットの第2の端点との間の回路において直列に接続され、前記第9のダイオードのアノードは前記第4のインダクタ・ユニットの前記第2の端点に接続され、前記第9のダイオードのカソードは前記第4のキャパシタの前記第2の端点に接続され、前記第10のダイオードと前記第6のスイッチ・トランジスタは前記第3のキャパシタの前記第2の端点と前記第4のインダクタ・ユニットの前記第2の端点との間の回路において直列に接続され、前記第10のダイオードのアノードは前記第4のインダクタ・ユニットの前記第2の端点に接続され、
前記第2のスイッチング回路は、前記外部入力電源により提供されたエネルギ蓄電電流の流れを、前記第3のインダクタ・ユニットの前記第1の端点から前記第2の端点へと、または、前記第4のインダクタ・ユニットの前記第2の端点から前記第1の端点へと切り替えるように構成される、
5段階電力変換器。 - 前記第2のスイッチング回路は、第7のスイッチ・トランジスタおよび第8のスイッチ・トランジスタを備え、前記第7のスイッチ・トランジスタの1端は前記第3のインダクタ・ユニットの前記第2の端点に接続され、前記第7のスイッチ・トランジスタの他端は接地され、前記第8のスイッチ・トランジスタの1端は前記第4のインダクタ・ユニットの前記第2の端点に接続され、前記第8のスイッチ・トランジスタの他端は接地される、請求項6に記載の5段階電力変換器。
- 前記外部入力電源は外部交流入力電源またはバッテリ群を備え、前記外部入力電源および前記第3のインダクタ・ユニットの前記第1の端点、ならびに前記外部交流入力電源および前記第4のインダクタ・ユニットの前記第1の端点は交流スイッチ要素を用いることにより接続され、
前記バッテリ群は、第5のバッテリ・ユニットと第6のバッテリ・ユニットを備え、前記第5のバッテリ・ユニットのアノードは直流スイッチ要素を用いることにより前記第3のインダクタ・ユニットの前記第1の端点に接続され、前記第5のバッテリ・ユニットのカソードは接地され、前記第6のバッテリ・ユニットのカソードは直流スイッチ要素を用いることにより前記第4のインダクタ・ユニットの前記第1の端点に接続され、前記第6のバッテリ・ユニットのアノードは接地される、請求項6に記載の5段階電力変換器。 - 前記第3のインダクタ・ユニットまたは前記第4のインダクタ・ユニットは、単一インダクタ要素、または並列に接続された複数インダクタ要素、または直列に接続された複数インダクタ要素により形成される、請求項6から8の何れか一項に記載の5段階電力変換器。
- インバータと少なくとも1つの整流器とを備えた5段階電力変換器であって、
前記整流器は、整流器制御回路、並列に接続された第1のキャパシタおよび第2のキャパシタ、ならびに並列に接続された第3のキャパシタおよび第4のキャパシタを備え、前記第1のキャパシタの第1の端点、前記第2のキャパシタの第1の端点、前記第3のキャパシタの第1の端点、および前記第4のキャパシタの第1の端点は接地され、
前記整流器制御回路は、前記第1のキャパシタの第2の端点、前記第2のキャパシタの第2の端点、前記第3のキャパシタの第2の端点、および前記第4のキャパシタの第2の端点に電流を入力するように構成され、前記第1のキャパシタの前記第2の端点および前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第1のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量よりも大きく、前記第3のキャパシタの前記第2の端点および前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第3のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量より大きく、前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は前記第3のキャパシタと前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性と反対であり、
前記インバータは、放電制御回路、および直列に接続された第1のインダクタ・ユニットと第1の負荷を備え、前記第1のインダクタ・ユニットの第1の端点は前記第1の負荷の第1の端点に接続され、前記第1の負荷の第2の端点は接地され、
前記放電制御回路は、前記整流器の前記第2のキャパシタの前記第2の端点、前記第1のキャパシタの前記第2の端点、前記第3のキャパシタの前記第2の端点、および前記第4のキャパシタの前記第2の端点から連続的に放電するように構成され、放電電流は直列に接続された前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って流れ、前記第1のキャパシタ、前記第2のキャパシタ、前記第3のキャパシタ、および前記第4のキャパシタの何れかの充電と放電は交互に行われ、
前記放電制御回路は、第9のスイッチ・トランジスタ、第10のスイッチ・トランジスタ、第11のスイッチ・トランジスタ、第12のスイッチ・トランジスタ、第13のスイッチ・トランジスタ、第14のスイッチ・トランジスタ、および第3のスイッチング回路を備え、
前記第9のスイッチ・トランジスタの第1の端点は前記第1のキャパシタの前記第2の端点に接続され、前記第9のスイッチ・トランジスタの第2の端点は前記第10のスイッチ・トランジスタの第1の端点に接続され、前記第10のスイッチ・トランジスタの第2の端点は前記第1のインダクタ・ユニットの前記第2の端点に接続され、前記第11のスイッチ・トランジスタの第1の端点は前記第2のキャパシタの前記第2の端点に接続され、前記第11のスイッチ・トランジスタの第2の端点は前記第10のスイッチ・トランジスタの前記第1の端点に接続され、前記第14のスイッチ・トランジスタの第1の端点は前記第4のキャパシタの前記第2の端点に接続され、前記第14のスイッチ・トランジスタの第2の端点は前記第13のスイッチ・トランジスタの第1の端点に接続され、前記第13のスイッチ・トランジスタの第2の端点は前記第1のインダクタ・ユニットの前記第2の端点に接続され、前記第12のスイッチ・トランジスタの第1の端点は前記第3のキャパシタの前記第2の端点に接続され、前記第12のスイッチ・トランジスタの第2の端点は前記第14のスイッチ・トランジスタの前記第2の端点に接続され、
前記第3のスイッチング回路の第1の端点は前記第1のインダクタ・ユニットの前記第2の端点に接続され、前記第3のスイッチング回路の第2の端点は接地されて、時間による前記第3のスイッチング回路の前記第2の端点から前記第1の端点への順方向導電または前記第3のスイッチング回路の前記第1の端点から前記第2の端点への逆方向導電を実装する、
5段階電力変換器。 - 請求項1から5の何れか1項に記載の5段階電力変換器の制御方法であって、
第1のキャパシタの第2の端点、第2のキャパシタの第2の端点、第3のキャパシタの第2の端点、および第4のキャパシタの第2の端点に電流を入力するように整流器制御回路を制御するステップであって、前記第1のキャパシタの前記第2の端点および前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第1のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量よりも大きく、前記第3のキャパシタの前記第2の端点および前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第3のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量より大きく、前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は前記第3のキャパシタと前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性と反対であるステップと、
前記整流器の前記第2のキャパシタの前記第2の端点、前記第1のキャパシタの前記第2の端点、前記第3のキャパシタの前記第2の端点、および前記第4のキャパシタの前記第2の端点から連続的に放電するように放電制御回路を制御するステップであって、放電電流が直列に接続された第1のインダクタ・ユニットと第1の負荷を通って流れ、前記第1のキャパシタ、前記第2のキャパシタ、前記第3のキャパシタ、および前記第4のキャパシタのうち何れかの充電と放電が交互に行われるステップと、
を備え、
前記第1のキャパシタの第2の端点、第2のキャパシタの第2の端点、第3のキャパシタの第2の端点、および第4のキャパシタの第2の端点に電流を入力するように整流器制御回路を制御するステップは、
外部入力電源により提供されたエネルギ蓄電電流の流れを第2のインダクタ・ユニットの第1の端点から第2の端点へと切り替えて前記第2のインダクタ・ユニットに対するエネルギを蓄えるように第1のスイッチング回路を制御するステップと、
前記第1のスイッチング回路をターンオフして前記第2のインダクタ・ユニットが前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタを充電できるようにし、前記第2のキャパシタの前記第2の端点と前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点の間で直列に接続された第3のスイッチ・トランジスタのデューティ・サイクルを制御して、前記第1のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量を前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量よりも大きくするステップと、
前記外部入力電源により提供された前記エネルギ蓄電電流の流れを前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点から前記第1の端点へ切り替えて前記第2のインダクタ・ユニットに対するエネルギを蓄えるように前記第1のスイッチング回路を制御するステップと、
前記第1のスイッチング回路をターンオフして前記第2のインダクタ・ユニットが前記第3のキャパシタと前記第4のキャパシタを充電できるようにし、前記第3のキャパシタの前記第2の端点と前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点の間で直列に接続された第4のスイッチ・トランジスタのデューティ・サイクルを制御して、前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量を前記第3のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量より大きくするステップと、
を含む、制御方法。 - 請求項6から9の何れか1項に記載の5段階電力変換器の制御方法であって、
第1のキャパシタの第2の端点、第2のキャパシタの第2の端点、第3のキャパシタの第2の端点、および第4のキャパシタの第2の端点に電流を入力するように整流器制御回路を制御するステップであって、前記第1のキャパシタの前記第2の端点および前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第1のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量よりも大きく、前記第3のキャパシタの前記第2の端点および前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第3のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量より大きく、前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は前記第3のキャパシタと前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性と反対であるステップと、
前記整流器の前記第2のキャパシタの前記第2の端点、前記第1のキャパシタの前記第2の端点、前記第3のキャパシタの前記第2の端点、および前記第4のキャパシタの前記第2の端点から連続的に放電するように放電制御回路を制御するステップであって、放電電流が直列に接続された第1のインダクタ・ユニットと第1の負荷を通って流れ、前記第1のキャパシタ、前記第2のキャパシタ、前記第3のキャパシタ、および前記第4のキャパシタのうち何れかの充電と放電が交互に行われるステップと、
を備え、
前記第1のキャパシタの第2の端点、第2のキャパシタの第2の端点、第3のキャパシタの第2の端点、および第4のキャパシタの第2の端点に電流を入力するように整流器制御回路を制御するステップは、
外部入力電源により提供されたエネルギ蓄電電流の流れを第3のインダクタ・ユニットの第1の端点から第2の端点へと切り替えて前記第3のインダクタ・ユニットに対するエネルギを蓄えるように第2のスイッチング回路を制御するステップと、
前記第2のスイッチング回路をターンオフして前記第3のインダクタ・ユニットが前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタを充電できるようにし、前記第2のキャパシタの前記第2の端点および前記第3のインダクタ・ユニットの前記第2の端点の間で直列に接続された第5のスイッチ・トランジスタのデューティ・サイクルを制御して、前記第1のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量を前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量よりも大きくするステップと、
前記外部入力電源により提供された前記エネルギ蓄電電流の流れを第4のインダクタ・ユニットの第2の端点から第1の端点へと切り替えるように前記第2のスイッチング回路を制御するステップと、
前記第2のスイッチング回路をターンオフして前記第4のインダクタ・ユニットが前記第3のキャパシタと前記第4のキャパシタを充電できるようにし、前記第3のキャパシタの前記第2の端点および前記第4のインダクタ・ユニットの前記第2の端点の間で直列に接続された第6のスイッチ・トランジスタのデューティ・サイクルを制御して、前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量を前記第3のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量より大きくするステップと、
を含む、制御方法。 - 請求項10に記載の5段階電力変換器の制御方法であって、
第1のキャパシタの第2の端点、第2のキャパシタの第2の端点、第3のキャパシタの第2の端点、および第4のキャパシタの第2の端点に電流を入力するように整流器制御回路を制御するステップであって、前記第1のキャパシタの前記第2の端点および前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第1のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量よりも大きく、前記第3のキャパシタの前記第2の端点および前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第3のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量より大きく、前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は前記第3のキャパシタと前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性と反対であるステップと、
前記整流器の前記第2のキャパシタの前記第2の端点、前記第1のキャパシタの前記第2の端点、前記第3のキャパシタの前記第2の端点、および前記第4のキャパシタの前記第2の端点から連続的に放電するように放電制御回路を制御するステップであって、放電電流が直列に接続された第1のインダクタ・ユニットと第1の負荷を通って流れ、前記第1のキャパシタ、前記第2のキャパシタ、前記第3のキャパシタ、および前記第4のキャパシタのうち何れかの充電と放電が交互に行われるステップと、
を備え、
前記制御方法は、
絶えず導電するように第11のスイッチ・トランジスタを制御し、オン/オフ状態にあるように第10のスイッチ・トランジスタを制御し、ターンオフ状態にあるように第9のスイッチ・トランジスタを制御し、放電するように前記第2のキャパシタを制御するステップであって、放電電流は前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って連続的に流れるステップと、
絶えず導電するように前記第10のスイッチ・トランジスタを制御し、オン/オフ状態にあるように前記第9のスイッチ・トランジスタを制御し、絶えず導電するように前記第11のスイッチ・トランジスタを制御し、放電するように前記第1のキャパシタを制御するステップであって、放電電流は前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って連続的に流れるステップと、
絶えず導電するように前記第11のスイッチ・トランジスタを制御し、オン/オフ状態であるように前記第10のスイッチ・トランジスタを制御し、ターンオフ状態であるように前記第9のスイッチ・トランジスタを制御し、放電するように前記第2のキャパシタを制御するステップであって、放電電流は前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って連続的に流れるステップと、
第3のスイッチング回路の第2の端点から第1の端点への順方向導電に切り換えるように前記第3のスイッチング回路を制御するステップと、
絶えず導電するように第12のスイッチ・トランジスタを制御し、オン/オフ状態であるように第13のスイッチ・トランジスタを制御し、ターンオフ状態であるように第14のスイッチ・トランジスタを制御し、放電するように前記第3のキャパシタを制御するステップであって、放電電流は前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って連続的に流れるステップと、
絶えず導電するように前記第13のスイッチ・トランジスタを制御し、オン/オフ状態であるように前記第14のスイッチ・トランジスタを制御し、絶えず導電するように前記第12のスイッチ・トランジスタを制御し、放電するように前記第4のキャパシタを制御するステップであって、放電電流は前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って連続的に流れるステップと、
絶えず導電するように前記第12のスイッチ・トランジスタを制御し、オン/オフ状態であるように前記第13のスイッチ・トランジスタを制御し、ターンオフ状態であるように前記第14のスイッチ・トランジスタを制御し、放電するように前記第3のキャパシタを制御するステップであって、放電電流は前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って連続的に流れるステップと、
前記第3のスイッチング回路の前記第1の端点から前記第2の端点への逆方向導電に切り替えるように前記第3のスイッチング回路を制御するステップと、
をさらに備える、制御方法。 - 請求項1から5の何れか1項に記載の5段階電力変換器の制御装置であって、
第1のキャパシタの第2の端点、第2のキャパシタの第2の端点、第3のキャパシタの第2の端点、および第4のキャパシタの第2の端点に電流を入力するように整流器制御回路を制御するように構成された整流器制御モジュールであって、前記第1のキャパシタの前記第2の端点と前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第1のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量よりも大きく、前記第3のキャパシタの前記第2の端点と前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第3のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量より大きく、前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は前記第3のキャパシタと前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性と反対である、整流器制御モジュールと、
整流器の前記第2のキャパシタの前記第2の端点、前記第1のキャパシタの前記第2の端点、前記第3のキャパシタの前記第2の端点、および前記第4のキャパシタの前記第2の端点から連続的に放電するように放電制御回路を制御するように構成されたインバータ制御モジュールであって、放電電流は、直列に接続された第1のインダクタ・ユニットと第1の負荷を通って流れ、前記第1のキャパシタ、前記第2のキャパシタ、前記第3のキャパシタ、および前記第4のキャパシタのうち何れかの充電と放電が交互に行われる、インバータ制御モジュールと、
を備え、
前記整流器制御モジュールは、
外部入力電源により提供されたエネルギ蓄電電流の流れを第2のインダクタ・ユニットの第1の端点から第2の端点へと切り替えて前記第2のインダクタ・ユニットに対するエネルギを蓄えるように第1のスイッチング回路を制御するように構成された第1の整流器制御ユニットと、
前記第1のスイッチング回路をターンオフして、前記第2のインダクタ・ユニットが前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタを充電できるようにし、前記第2のキャパシタの前記第2の端点と前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点の間で直列に接続された第3のスイッチ・トランジスタのデューティ・サイクルを制御して、前記第1のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量が前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量よりも大きいようにするように構成された第2の整流器制御ユニットと、
前記外部入力電源により提供された前記エネルギ蓄電電流の流れを前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点から前記第1の端点へ切り替えて前記第2のインダクタ・ユニットに対するエネルギを蓄えるように前記第1のスイッチング回路を制御するように構成された第3の整流器制御ユニットと、
前記第1のスイッチング回路をターンオフして前記第2のインダクタ・ユニットが前記第3のキャパシタと前記第4のキャパシタを充電できるようにし、前記第3のキャパシタの前記第2の端点と前記第2のインダクタ・ユニットの前記第2の端点の間で直列に接続された第4のスイッチ・トランジスタのデューティ・サイクルを制御して、前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量が前記第3のキャパシタの前記第2の端点で蓄積した電気量より大きいようにするように構成された第4の整流器制御ユニットと、
を備える、制御装置。 - 請求項6から9の何れか1項に記載の5段階電力変換器の制御装置であって、
第1のキャパシタの第2の端点、第2のキャパシタの第2の端点、第3のキャパシタの第2の端点、および第4のキャパシタの第2の端点に電流を入力するように整流器制御回路を制御するように構成された整流器制御モジュールであって、前記第1のキャパシタの前記第2の端点と前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第1のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量よりも大きく、前記第3のキャパシタの前記第2の端点と前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第3のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量より大きく、前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は前記第3のキャパシタと前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性と反対である、整流器制御モジュールと、
整流器の前記第2のキャパシタの前記第2の端点、前記第1のキャパシタの前記第2の端点、前記第3のキャパシタの前記第2の端点、および前記第4のキャパシタの前記第2の端点から連続的に放電するように放電制御回路を制御するように構成されたインバータ制御モジュールであって、放電電流は、直列に接続された第1のインダクタ・ユニットと第1の負荷を通って流れ、前記第1のキャパシタ、前記第2のキャパシタ、前記第3のキャパシタ、および前記第4のキャパシタのうち何れかの充電と放電が交互に行われる、インバータ制御モジュールと、
を備え、
前記整流器制御モジュールは、
外部入力電源により提供されたエネルギ蓄電電流の流れを第3のインダクタ・ユニットの第1の端点から第2の端点へと切り替えて前記第3のインダクタ・ユニットに対するエネルギを蓄えるように第2のスイッチング回路を制御するように構成された第5の整流器制御ユニットと、
前記第2のスイッチング回路をターンオフして前記第3のインダクタ・ユニットが前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタを充電できるようにし、前記第2のキャパシタの前記第2の端点および前記第3のインダクタ・ユニットの前記第2の端点の間で直列に接続された第5のスイッチ・トランジスタのデューティ・サイクルを制御して、前記第1のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量よりも大きいようにするように構成された第6の整流器制御ユニットと、
前記外部入力電源により提供された前記エネルギ蓄電電流の流れを第4のインダクタ・ユニットを第2の端点から第1の端点へと切り替えるように前記第2のスイッチング回路を制御するように構成された第7の整流器制御ユニットと、
前記第2のスイッチング回路をターンオフして前記第4のインダクタ・ユニットが前記第3のキャパシタと前記第4のキャパシタを充電できるようにし、前記第3のキャパシタの前記第2の端点および前記第4のインダクタ・ユニットの前記第2の端点の間で直列に接続された第6のスイッチ・トランジスタのデューティ・サイクルを制御して、前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量を前記第3のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量より大きくするように構成された第8の整流器制御ユニットと、
を備える、制御装置。 - 請求項10に記載の5段階電力変換器の制御装置であって、
第1のキャパシタの第2の端点、第2のキャパシタの第2の端点、第3のキャパシタの第2の端点、および第4のキャパシタの第2の端点に電流を入力するように整流器制御回路を制御するように構成された整流器制御モジュールであって、前記第1のキャパシタの前記第2の端点と前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第1のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量よりも大きく、前記第3のキャパシタの前記第2の端点と前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は同じであり、前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量は前記第3のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電気量より大きく、前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性は前記第3のキャパシタと前記第4のキャパシタの前記第2の端点に蓄積された電荷の極性と反対である、整流器制御モジュールと、
整流器の前記第2のキャパシタの前記第2の端点、前記第1のキャパシタの前記第2の端点、前記第3のキャパシタの前記第2の端点、および前記第4のキャパシタの前記第2の端点から連続的に放電するように放電制御回路を制御するように構成されたインバータ制御モジュールであって、放電電流は、直列に接続された第1のインダクタ・ユニットと第1の負荷を通って流れ、前記第1のキャパシタ、前記第2のキャパシタ、前記第3のキャパシタ、および前記第4のキャパシタのうち何れかの充電と放電が交互に行われる、インバータ制御モジュールと、
を備え、
前記インバータ制御モジュールは、
絶えず導電するように第11のスイッチ・トランジスタを制御し、オン/オフ状態にあるように第10のスイッチ・トランジスタを制御し、ターンオフ状態にあるように第9のスイッチ・トランジスタを制御し、放電するように前記第2のキャパシタを制御するように構成された第1のインバータ制御ユニットであって、放電電流は前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って連続的に流れる第1のインバータ制御ユニットと、
絶えず導電するように前記第10のスイッチ・トランジスタを制御し、オン/オフ状態にあるように前記第9のスイッチ・トランジスタを制御し、絶えず導電するように前記第11のスイッチ・トランジスタを制御し、放電するように前記第1のキャパシタを制御するように構成された第2のインバータ制御ユニットであって、放電電流は前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って連続的に流れる第2のインバータ制御ユニットと、
絶えず導電するように前記第11のスイッチ・トランジスタを制御し、オン/オフ状態であるように前記第10のスイッチ・トランジスタを制御し、ターンオフ状態であるように前記第9のスイッチ・トランジスタを制御し、放電するように前記第2のキャパシタを制御するように構成された第3のインバータ制御ユニットであって、放電電流は前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って連続的に流れる第3のインバータ制御ユニットと、
第3のスイッチング回路の第2の端点から第1の端点への順方向導電に切り替えるように前記第3のスイッチング回路を制御するように構成された第4のインバータ制御ユニットと、
絶えず導電するように第12のスイッチ・トランジスタを制御し、オン/オフ状態であるように第13のスイッチ・トランジスタを制御し、ターンオフ状態であるように第14のスイッチ・トランジスタを制御し、放電するように前記第3のキャパシタを制御するように構成された第5のインバータ制御ユニットであって、放電電流は前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って連続的に流れる第5のインバータ制御ユニットと、
絶えず導電するように前記第13のスイッチ・トランジスタを制御し、オン/オフ状態であるように前記第14のスイッチ・トランジスタを制御し、絶えず導電するように前記第12のスイッチ・トランジスタを制御し、放電するように前記第4のキャパシタを制御するように構成された第6のインバータ制御ユニットであって、放電電流は前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って連続的に流れる第6のインバータ制御ユニットと、
絶えず導電するように前記第12のスイッチ・トランジスタを制御し、オン/オフ状態であるように前記第13のスイッチ・トランジスタを制御し、ターンオフ状態であるように前記第14のスイッチ・トランジスタを制御し、放電するように前記第3のキャパシタを制御するように構成された第7のインバータ制御ユニットであって、放電電流は前記第1のインダクタ・ユニットと前記第1の負荷を通って連続的に流れる第7のインバータ制御ユニットと、
前記第3のスイッチング回路の前記第1の端点から前記第2の端点への逆方向導電に切り替えるように前記第3のスイッチング回路を制御するように構成された第8のインバータ制御ユニットと、
を備える、制御装置。
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