JP5963026B2 - 電力提供ユニットのためのｄｃ供給ユニット - Google Patents

Description

本開示は、一般に電力系統に関し、より詳細にはＤＣ供給ネットワーク環境で使用される電力提供ユニットのためのＤＣ供給ユニットに関する。

電力系統は、典型的には複数の構成要素、例えば１つまたは複数の発電源、駆動装置、およびエネルギー貯蔵モジュールを備える。これらの構成要素は、典型的には電力系統に接続された１つまたは複数の負荷へ電力を提供するために電流が流れることができる母線系統によって相互に接続されている。

ある時点で、母線系統、系統の構成要素の１つ、または負荷のいずれかにおいて、短絡などの障害が必然的に電力系統に生じる。障害がある場合、健全な部分によって通常の電力提供を継続することができるように、および健全な部分が損傷を受けるのを防ぐために、障害を系統の健全な部分から切り離すことが重要である。この目的のために、保護システムが典型的には電力系統に含まれている。

電力系統の障害に対処するように構成された保護システムは、典型的には電力系統の電流などの電気的パラメータを監視するように構成された監視装置、および監視装置によって制御される遮断器を備える。遮断器は、障害がある場合に選択的な障害の切り離しを得ることができるように電力系統内に構成される。

しかし、既存の保護システムは、一部の用途において、非常に高価であり、場所をとることがある。

直流（ＤＣ）遮断器は、交流（ＡＣ）遮断器とは反対に、ゼロ交差に依存することができないため、特に大きい。したがって、ＤＣ遮断器が適切な保護を保証するためには、より大きなエアギャップが必要である。その結果、ＤＣ遮断器は、典型的には多くの場所をとり、製造するのに費用がかかる。

上記の考察に照らして、本開示の一般的な目的は、選択的に障害に対処することができる、遮断器のないＤＣ供給ネットワークの生成が可能となるＤＣ供給ユニットを提供することである。

したがって、本開示の第１の態様によると、一方の端部でＤＣ供給ネットワークに接続されるように構成され、もう一方の端部で電力提供ユニットの内部バスに接続されるように構成されたＤＣ供給ユニットが提供され、このＤＣ供給ユニットは、電流が、第１の電流阻止デバイスを通って、ＤＣ供給ネットワークの通常動作中に電流の流れる方向である第１の方向に流れることができるように、および第１の方向とは反対の第２の方向に流れる電流を阻止するように構成された第１の電流阻止デバイスと、第１の電流阻止デバイスと逆並列接続で構成された第１の開閉ユニットであって、第１の開閉ユニットのオン状態において、選択的にＤＣ供給ネットワークの通常動作中の逆方向電流が第１の電流阻止デバイスを迂回するように第１の開閉ユニットを通って第２の方向に流れることができるように、およびオフ状態において、障害がＤＣ供給ネットワークに生じた場合に、第２の方向の電流を阻止するように、制御可能である第１の開閉ユニットとを備える。

本開示による１つまたは複数のＤＣ供給ユニットを利用することによって、遮断器を使用することなく選択的に障害に対処することができるＤＣ供給ネットワークを生成することができる。この目的のために、ＤＣ供給ネットワークから電力提供ユニットに電力を提供することができるように、電流は、ＤＣ供給ネットワークの通常動作中にＤＣ供給ユニットを通って流れることができる。さらには、通常動作中の逆方向電流も、第１の開閉ユニットがそのオン状態にあるため、第１の開閉ユニットを介してＤＣ供給ユニットを通って流れることができる。さらに、障害がＤＣ供給ネットワークに生じた場合、第１の開閉ユニットは、そのオフ状態に設定され、それによって、電流が第１の開閉ユニットを通って流れるのが阻止され、それによって電力提供ユニットが障害箇所に電流を供給できないようにする。

電力提供ユニットは、本明細書では、予備電力をエネルギー貯蔵ユニットなどのＤＣ供給ネットワークに提供するように構成されたユニット、またはＤＣ供給ネットワークに接続された電動機もしくは同様の電気装置に電力を提供するように構成された駆動ユニットなどのユニットであると定義される。

一実施形態は、ＤＣ供給ユニットをＤＣ供給ネットワークおよび電力提供ユニットに接続するための第１の導体および第２の導体を備え、第１の電流阻止デバイスおよび第１の開閉ユニットのそれぞれが第２の導体に接続されたそれぞれの入力端子および出力端子を有する。

一実施形態によると、第１の電流阻止デバイスは、パッシブな電流阻止デバイスである。

一実施形態によると、第１の電流阻止デバイスは、ダイオードである。

一実施形態は、第２の導体に接続されたインダクタを備える。それによって、障害中に逆方向に給電するように制御された電流を提供することができ、したがって、バッテリーまたはスーパーコンデンサ給電のＤＣ−ＤＣチョッパ備える電力提供ユニットの保護が可能となる。

一実施形態によると、第１の電流阻止デバイスは、第１の方向に流れる電流がインダクタを迂回するように、第１の開閉ユニットおよびインダクタと並列に接続される。

一実施形態は、第１の電流阻止デバイスと並列に接続された第２の開閉ユニットを備える。

一実施形態によると、第２の開閉ユニットは、サイリスタである。

一実施形態は、第２の開閉ユニットと並列に接続され、電流が第３の電流阻止デバイスを通って第２の方向に流れることができるように構成された第３の電流阻止デバイスを備え、第３の電流阻止デバイスが第１の方向に流れる電流を阻止するように構成される。

一実施形態によると、第２の開閉ユニットは、第１の方向に流れる電流が第３の電流阻止デバイスを迂回するように、第３の電流阻止デバイスと並列に構成される。

一実施形態によると、第１の開閉ユニットは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを備える。

一実施形態によると、電力提供ユニットは、駆動ユニットである。

一実施形態によると、電力提供ユニットは、エネルギー貯蔵ユニットである。

本開示の第２の態様によると、本明細書に提示された第１の態様によるＤＣ供給ユニットを備える電力提供ユニットが提供される。

全体に、特許請求の範囲において使用される用語はすべて、本明細書において明示的に別段の定義がされない限り、当技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈されるべきである。１つの（ａ）／１つの（ａｎ）／その（ｔｈｅ）要素、装置、構成要素、手段などへの言及はすべて、要素、装置、構成要素、手段などの少なくとも１つの事例を指すものと広く解釈されるべきである。

ここで、本発明の概念の具体的な実施形態について、添付図面を参照して、例示によって説明する。

電力提供ユニットと併せてＤＣ供給ユニットが使用されうるＤＣ供給ネットワークの概略図である。 ＤＣ供給ユニットの第１の例の概略図である。 ＤＣ供給ユニットの第２の例の概略図である。 ＤＣ供給ユニットの第３の例の概略図である。 図２ａのＤＣ供給ユニットが通常動作条件の下でどのように動作することができるかの例を示す図である。 図２ａのＤＣ供給ユニットが通常動作条件の下でどのように動作することができるかのもうひとつの例を示す図である 図２ａのＤＣ供給ユニットが、ＤＣ供給ネットワークが接続されるＤＣ供給ネットワーク中の障害条件の下でどのように動作することができるかの例を示す図である。

ここで、本発明の概念について、例示する実施形態が示されている添付図面を参照して以降でより完全に説明する。しかし、本発明の概念は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に述べる実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が綿密で完璧となるように、および本発明の概念の範囲を当業者に完全に伝えるように、例として提供されている。同様の数字は、説明の全体を通して同様の要素を指す。

図１は、本開示によるＤＣ供給ユニットが利用されうるＤＣ供給ネットワーク１の一例の概略図を示す。ＤＣ供給ネットワーク１は、ブスタイ遮断器５によって分離可能な第１の母線３−１および第２の母線３−２を有する主ＤＣバス３、第１の発電ユニットＰ１、第２の発電ユニットＰ２、第３の発電ユニットＰ３、第４の発電ユニットＰ４、エネルギー貯蔵ユニットＥ、第１の駆動ユニットＤ、第２の駆動ユニットＤ２、ならびにＤＣ供給ユニット９を備える。

第１の駆動ユニットＤ１および第２の駆動ユニットＤ２は、電動機または同様の装置に電力を供給するように構成される。そうした駆動ユニットの例は、単一の駆動装置、複数の駆動装置、または通常のＡＣ消費者に５０Ｈｚまたは６０ＨｚのＡＣ電力を供給するように意図されている静止型周波数コンバータである。

駆動ユニットＤ１、Ｄ２、およびエネルギー貯蔵ユニットＥは、本開示においてより一般的な用語で電力提供ユニットと呼ばれるものの例である。

ＤＣ供給ネットワーク１は、アイソレータスイッチ７、すなわち、発電ユニットＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を主ＤＣバス３から遮断することができる、それぞれの発電ユニットＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に関連付けられた断路器をさらに備える。それによって、各発電ユニットを例えば主ＤＣバス３上の障害から切り離すことができ、または各発電ユニットをメンテナンスのために切り離すことができる。

第１の発電ユニットＰ１は、主ＤＣバス３に給電するように構成され、アイソレータスイッチ７を介して主ＤＣバス３に接続可能である。図１の例によると、第１の発電ユニットＰ１は、第１の母線３−１に接続可能である。

第２の発電ユニットＰ２は、主ＤＣバス３に給電するように構成され、アイソレータスイッチ７を介して主ＤＣバス３に接続可能である。図１の例によると、第２の発電ユニットＰ２は、第１の母線３−１に接続可能である。

第３の発電ユニットＰ３は、主ＤＣバス３に給電するように構成され、アイソレータスイッチ７を介して主ＤＣバス３に接続可能である。図１の例によると、第３の発電ユニットＰ３は、第２の母線３−２に接続可能である。

第４の発電ユニットＰ４は、主ＤＣバス３に給電するように構成され、アイソレータスイッチ７を介して主ＤＣバス３に接続可能である。図１の例によると、第４の発電ユニットＰ１は、第２の母線３−２に接続可能である。

第１の発電ユニットＰ１は、交流を生成するように構成された発電機Ｇ１、例えば、ディーゼルエンジンで駆動される発電機、および交流を直流に変換して主ＤＣバス３に給電するように構成された整流器Ｒ１を備える。整流器Ｒ１は、整流器Ｒ１に障害がある場合に飛ぶように寸法が調整されたヒューズを備えることができる。

第２の発電ユニットＰ２、第３の発電ユニットＰ３、および第４の発電ユニットＰ４は、第１の発電ユニットＰ１と同様の設計を有してもよく、またはそれらの設計は、異なってもよく、例えば、それらは、整流器のＤＣ端子の正極のダイオード上のダイオードとともにクローバー設計を有することができる。

例示した第１の駆動ユニットＤ１および第２の駆動ユニットＤ２のそれぞれは、第１のバスＤＢ１および第２のバスＤＢ２を備える駆動ユニットバス系統ＤＢを有する。さらに、第１の駆動ユニットＤ１および第２の駆動ユニットＤ２のそれぞれは、それぞれの駆動ユニットバス系統ＤＢ、およびインバータＩ１、Ｉ２、Ｉ３の端子と駆動ユニットバス系統ＤＢとの間に構成されたヒューズＦに接続された、以下ではインバータＩ１、Ｉ２、Ｉ３によって例示される、多くのコンバータユニットを有する。適切なインバータの一例は、ＡＢＢのＡＣＳ８００インバータである。

例示したエネルギー貯蔵ユニットＥは、第１のバスＥＢ１および第２のバスＥＢ２を有するエネルギー貯蔵ユニットバス系統ＥＢを有する。エネルギー貯蔵ユニットＥは、エネルギー貯蔵ユニットバス系統ＥＢに接続されたバッテリユニットＢおよびコンデンサバンクＣなどの電力提供デバイス、エネルギー貯蔵ユニットバス系統ＥＢに接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ１５、ならびにヒューズ（Ｆ）をさらに備える。ヒューズ（Ｆ）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５の端子とエネルギー貯蔵ユニットバス系統ＥＢとの間、コンデンサバンクＣとエネルギー貯蔵ユニットバス系統ＥＢとの間、およびバッテリユニットＢとエネルギー貯蔵ユニットバス系統ＥＢとの間に構成される。

電力がエネルギー貯蔵ユニットＥからの主ＤＣバス３に提供されることになる場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５によってバッテリユニットＢの電圧レベルの出力を制御することができる。

エネルギー貯蔵ユニットＥは、数多くの電力提供デバイスおよびコンバータに関する多くの可能性のある構成の一例であることに留意されたい。例えば、エネルギー貯蔵ユニットの一部の変形形態は、コンデンサバンクを有さず、一部は、ＤＣ−ＤＣコンバータがない場合がある。

各ＤＣ供給ユニット９は、一方の端部で、主ＤＣバス３と接続されるように構成され、もう一方の端部で、駆動ユニットバス系統またはエネルギー貯蔵ユニットバス系統などの電力提供内部バスに接続されるように構成される。ＤＣ供給ユニット９は、電力提供ユニットの一部を形成してもよい。あるいは、ＤＣ供給ユニットは、電力提供ユニットに接続することができる外部の構成要素であってもよい。

ここで、ＤＣ供給ユニット９の例について、図２ａ〜ｃを参照して説明する。

図２ａは、ＤＣ供給ユニット９の第１の例の概略図を示す。ＤＣ供給ユニット９−１は、第１の導体１６−１、第２の導体１６−２、第１の電流阻止デバイス１９、および第１の開閉ユニット２１を備える。

第１の電流阻止デバイス１７は、例えば、ダイオードなどのパッシブな電流阻止デバイスであってもよい。さらに、ＤＣ供給ユニット９−１が使用されるＤＣ供給系統の電力定格に応じて、さらなる電流阻止デバイスが第１の電流阻止デバイスと並列に構成されてもよく、例えば、高電流に対処することができるように複数のダイオードが並列に接続されてもよい。

第１の開閉ユニット２１は、例えば、１つまたは複数の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）を備えることができる。

第１の電流阻止デバイス１７は、電流が第１の電流阻止デバイス１７を通って第１の方向１９に流れることができるように構成される。第１の方向１９−１は、ＤＣ供給ユニット９−１が接続されうるＤＣ供給ネットワークの通常動作中に電流が流れる方向である。この意味で、通常動作とは、障害がＤＣ供給ネットワーク内に存在しない場合のＤＣ供給ネットワークの動作状態であり、そうした障害は、ＤＣ供給ユニット９−１の外部にあり、ＤＣ供給ユニット９−１が接続されうる駆動ユニットの外部にある。典型的には、通常動作中、第１の導体１６−１は、プラス極であり、第２の導体１６−２は、マイナス極であるが、通常動作中に生じる可能性がある一部の状況において、電流は、比較的短い期間、逆転することがある。しかし、参照記号第１の方向１９−１は、本明細書では、電力がＤＣ供給ネットワークから電力提供ユニットに提供される場合であり、電力がＤＣ供給ユニットを介して負荷からＤＣ供給ネットワークに提供される場合ではない状況を意味する。この定義は、本明細書で開示するすべての例に当てはまる。

第１の電流阻止デバイス１７は、第１の方向１９−１と反対の第２の方向１９−２に流れる電流を阻止するようにさらに構成される。

第１の開閉ユニット２１は、第１の電流阻止デバイス１７と逆並列接続で構成される。第１の開閉ユニット２１は、選択的に電流が第１の電流阻止デバイス１７を迂回するように第１の開閉ユニット２１を通って第２の方向１９−２に流れることができるように、および第２の方向１９−２の電流を阻止するように、制御信号によって制御可能である。

第１の電流阻止デバイス１７は、入力端子１７−１および出力端子１７−２を有する。第１の開閉ユニット２１は、入力端子２１−１および出力端子２１−２を有する。図２ａの例によると、第１の電流阻止デバイス１７の入力端子１７−１および出力端子１７−２は、第２の導体１６−２に接続される。同様に、第１の開閉ユニット２１の入力端子２１−１および出力端子２１−２も、第２の導体１６−２に接続される。

第１の例の変形形態として、第１の電流阻止デバイスおよび第１の開閉ユニットの構成が鏡映になっている場合は、第１の電流阻止デバイスの入力端子および出力端子は、第１の導体に接続されてもよく、第１の開閉ユニットの入力端子および出力端子も、第１の導体に接続されてもよいことに留意されたい。したがって、その場合は、第１の電流阻止デバイスは、第２の方向１９−２に流れる電流が第１の電流阻止デバイスを通って流れることができように構成され、さらにまた第１の開閉ユニットは、第１の方向１９−１に流れる電流が第１の開閉ユニットを通って流れることができるように制御されうるように構成される。同じことが、本明細書に開示した第２および第３の例にも当てはまる。

ここで、図２ａに戻ると、ＤＣ供給ユニット９−１は、第１の導体１６−１と第２の導体１６−２との間に接続されるフリーホイーリングダイオード２３をさらに備えてもよい。

さらに、ＤＣ供給ユニット９−１は、一部の変形形態において、アイソレータスイッチユニット２５（すなわち、断路器）を備えることもできる。それによって、ＤＣ供給ユニット９−１、したがって、ＤＣ供給ユニットに接続された電力提供ユニットを、例えば図１に示す主ＤＣバス上の障害から切り離すことができ、またはアイソレータは、ＤＣ供給ユニット９−１に接続された障害のある電力提供ユニットを切り離すことができる。

ここで、図２ｂを参照して、ＤＣ供給ユニットの第２の例について説明する。ＤＣ供給ユニット９−２は、第１の導体１６−１、第２の導体１６−２、第１の電流阻止デバイス１７、第１の開閉ユニット２１、およびインダクタ２７を備える。

第１の電流阻止デバイス１７は、電流が第１の電流阻止デバイス１７を通って第１の方向１９−１に流れることができるように構成される。第１の電流阻止デバイス１７は、第１の方向１９−１と反対の第２の方向１９−２に流れる電流を阻止するようにさらに構成される。

本例では、第１の電流阻止デバイス１７は、例えば、ダイオードなどのパッシブな電流阻止デバイスである。さらに、ＤＣ供給ユニット９−２が使用されるＤＣ供給系統の電力定格に応じて、さらなる電流阻止デバイスが第１の電流阻止デバイスと並列に構成されてもよく、例えば、複数のダイオードがより高い電流に対処することができるように並列に接続されてもよい。第１の電流阻止デバイス１７は、第１の方向１９−１に流れる電流がインダクタ２７および第１の開閉ユニット２１を迂回するように、第１の開閉ユニット２１およびインダクタ２７と並列に２２接続されてもよい。

一変形形態によると、ＤＣ供給ユニット９−２は、第２の電流阻止デバイス２２を備えることができる。第１の開閉ユニット２１は、本実施形態によると、第２の電流阻止デバイス２２と逆並列接続で構成されてもよい。第２の電流阻止デバイス２２は、例えば、第１の開閉ユニット２１の一部に含まれる、または第１の開閉ユニット２１の一部を形成するダイオードである。

第１の開閉ユニット２１は、選択的に電流が第１の電流阻止デバイス１７および第２の電流阻止デバイス２２を迂回するように第１の開閉ユニット２１を通って第２の方向１９−２に流れることができるように、および第２の方向１９−２の電流を阻止するように、制御信号によって制御可能である。

第１の開閉ユニット２１は、例えば、ＩＧＢＴであってもよい。

インダクタ２７は、その端子が第２の導体１６−２に接続されてもよい。インダクタ２７は、第１の方向１９−１に関して、第２の電流阻止デバイス２２および第１の開閉ユニット２１の逆並列接続の下流に構成されてもよい。ミラー構成の場合には、言及した構成要素が第１の導体に接続される場合、インダクタは、第１の方向１９−１に関して、第２の電流阻止デバイス２２および第１の開閉ユニット２１の逆並列接続の上流にある。

ＤＣ供給ユニット９−２は、第１の導体１６−１と第２の導体１６−２との間に接続されるフリーホイーリングダイオード２３をさらに備えてもよい。

ＤＣ供給ユニット９−２は、一部の変形形態において、アイソレータスイッチユニット２５（すなわち、断路器）を備えることもできる。それによって、ＤＣ供給ユニット９−２、したがって、ＤＣ供給ユニットに接続された電力提供ユニットを、例えば図１に示す主ＤＣバス上の障害から切り離すことができ、またはアイソレータは、ＤＣ供給ユニット９−２に接続された障害のある電力提供ユニットを切り離すことができる。

ここで、ＤＣ供給ユニットの第３の例について、図２ｃを参照して説明する。ＤＣ供給ユニット９−３は、第１の導体１６−１、第２の導体１６−２、第１の電流阻止デバイス１７、第１の開閉ユニット２１、第２の開閉ユニット２９、および第３の電流阻止デバイス３１と呼ばれるもうひとつの電流阻止デバイスを備える。

第１の電流阻止デバイス１７および第１の開閉ユニット２１は、図２ａおよび２ｂを参照して説明したものと同様であり、したがって、より詳細には説明しない。

第２の開閉ユニット２９は、第１の電流阻止デバイス１７と並列に接続される。第２の開閉ユニット２９は、例えば、サイリスタであってもよい。

例えば、ダイオードであってもよい第３の電流阻止デバイス３１は、第２の開閉ユニット２９と並列に接続される。第３の電流阻止デバイス３１は、電流が第３の電流阻止デバイス３１を通って第２の方向１９−２に流れることができるように、および第１の方向１９−１に流れる電流を阻止するように構成される。

第２の開閉ユニット２９は、第１の方向１９−１に流れる電流が第３の電流阻止デバイス３１を迂回するように、第３の電流阻止デバイス３１と並列に構成される。

ＤＣ供給ユニット９−３の設計は、電流が通常動作中に第２の開閉ユニット２９を通って第１の方向１９−１に流れるようにすることができる。電流の方向が、例えば、モータの破壊のために、通常動作中に逆転する場合、第３の電流阻止デバイス３１によって、電流が第３の電流阻止デバイス３１を通って流れることができ、第１の開閉ユニット２１がその開状態となるように制御され、それによって電流がＤＣ供給ユニット９−３を通って流れることができる。ＤＣ供給ネットワークに障害がある場合で、電流の流れが第２の方向に流れるように逆転している間、第２のスイッチユニット２９は、第１の電流阻止デバイス１７と同様に、電流を阻止し、第１の開閉ユニット２１は、そのオフ状態に設定される。それによって、電流が、ＤＣ供給ユニット９−３に接続されうる電力提供ユニットから障害箇所へ流れるのが阻止される。

ＤＣ供給ユニット９−３は、第１の導体１６−１と第２の導体１６−２との間に接続されるフリーホイーリングダイオード２３をさらに備えることができる。

ＤＣ供給ユニット９−３は、一部の変形形態において、アイソレータスイッチユニット２５（すなわち、断路器）を備えることもできる。それによって、ＤＣ供給ユニット９−３、したがって、ＤＣ供給ユニットに接続された電力提供ユニットを、例えば図１に示す主ＤＣバス上の障害から切り離すことができ、またはアイソレータは、ＤＣ供給ユニット９−３に接続された障害のある電力提供ユニットを切り離すことができる。

ここで、図３ａ〜ｃを参照して、次に第１の例によるＤＣ供給ユニット９−１の動作について、一部の特定の状況において説明する。

図３ａにおいて、ＤＣ供給ユニット９−１は、一方の端部でＤＣ供給ネットワーク１に、およびもう一方の端部で第１の駆動ユニットＤ１に接続される。本例によると、第１の駆動ユニットＤ１は、モータＭに電力を供給するように構成される。図３ａの例では、ＤＣ供給ネットワーク１は、通常動作条件の下で動作しており、すなわち、ＤＣ供給ネットワークに障害は存在しない。

電力は、したがって第１の駆動ユニットＤ１を介してモータＭに提供され、電流ｉ_Ｎは、第１の導体１６−１を介してＤＣ供給ネットワーク１から第１の駆動ユニットＤ１およびモータＭに流れ、次いで第２の導体１６−２を介してＤＣ供給ネットワーク１へ戻る。

本例によると、電流ｉ_Ｎは、第２の導体１６−２中を第１の方向１９−１に流れる。したがって、電流ｉ_Ｎは、第１の電流阻止デバイス１７を通って流れ、ＤＣ供給ネットワーク１に戻ることができる。典型的には、第１の開閉ユニット２１は、通常動作中にそのオン状態にある。

図３ｂでは、モータＭが破壊された状況を示し、電流ｉ_Ｎは、逆転する。この場合、第２の導体１６−２中を流れる電流の方向は、第２の方向１９−２である。第１の開閉ユニット２１は、電流ｉ_Ｎが第１の開閉ユニット２１を通って流れることができるように、その開状態になるように制御される。それによって、電流は、ＤＣ供給ユニット９−１および第１の駆動ユニットＤ１を通って流れることができる。

図３ｃでは、ＤＣ供給ネットワーク１の主ＤＣバスのどこかに短絡障害３３が生じた状況を示す。この場合、主ＤＣバス上の電圧レベルは、降下し、第１の駆動ユニットＤ１の電圧レベルよりも低くなる。したがって、電流の流れる方向は、図３ａの通常動作状態の流れる方向と比較して逆転する。この状況では、第１の開閉ユニット２１は、そのオフ状態に設定され、それによって電流が第１の開閉ユニットを通って第２の方向１９−２に流れるのが阻止される。また、第１の電流阻止デバイス１７は、電流が第１の電流阻止デバイス１７を通って流れるのを阻止する。したがって、障害電流ｉ_Ｆは、フリーホイーリングダイオード２３を通ってＤＣ供給ネットワーク１に戻る。その結果、第１の駆動ユニットＤ１のコンデンサバンクから引き出される電流を制限し、それによって、保護ヒューズＦが第１の駆動ユニットＤ１内で飛ぶのを防ぐことができ、その理由は典型的にはそうしたヒューズは、第１の駆動ユニットＤ１の内部に障害がある場合のみ、または場合によっては第１の駆動ユニットＤ１の下流に障害がある場合に飛ぶように意図されているためである。

センサーは、典型的には、ＤＣ供給ネットワークの電流および電圧などの電気的パラメータを測定するように構成される。測定されたパラメータに基づいて、本明細書に提示されたいずれかの例によるＤＣ供給ユニットの開閉ユニット（複数可）に対して適正な制御を行うことができる。したがって、逆方向電流が、開閉ユニット（複数可）がオフ状態に設定される障害によるものかどうか、または、逆方向電流が、開閉ユニットがＤＣ供給ネットワークに電流を戻すことができるように制御される通常動作によるものかどうかを判定することができる。

本明細書に記載されるＤＣ供給ユニットによって提供される電流の流れ制御に加えて、任意選択のアイソレータスイッチユニット２５を使用して、例えば、メンテナンスのために、または障害がある電力提供ユニットをＤＣ供給ネットワークから遮断するために、ＤＣ供給ユニットをＤＣ供給ネットワークから遮断することができる。

本明細書に記載されたＤＣ供給ユニットは、例えば、船舶に電力を供給するために船内に搭載された電力系統において使用されてもよい。本明細書に提示されるＤＣ供給ユニットは、典型的には低電圧環境において使用されうるが、より高い電圧用途、例えば中電圧も想定される。

本発明の概念について、主にいくつかの例を参照して上で説明した。しかし、当業者には容易に理解されるように、上で開示したもの以外の実施形態が、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の概念の範囲内で等しく可能である。

Claims (15)

1. 一方の端部でＤＣ供給ネットワークに接続されるように構成され、もう一方の端部で電力提供ユニットの内部バスに接続されるように構成されたＤＣ供給ユニット（９−１；９−２；９−３）であって、
   電流が第１の電流阻止デバイス（１７）を通って、前記ＤＣ供給ネットワークの通常動作中に電流が流れる方向である第１の方向（１９−１）に流れることができるように、および前記第１の方向と反対の第２の方向（１９−２）に流れる電流を阻止するように構成された第１の電流阻止デバイス（１７）であって、前記通常動作は、障害が前記ＤＣ供給ネットワークに存在していない場合の前記ＤＣ供給ネットワークの動作状態である、第１の電流阻止デバイス（１７）と、
   前記第１の電流阻止デバイス（１７）と逆並列接続で構成される第１の開閉ユニット（２１）であって、前記第１の開閉ユニットは、選択的に、前記第１の開閉ユニット（２１）のオン状態において、前記ＤＣ供給ネットワークの通常動作中に、逆方向電流が前記第１の電流阻止デバイス（１７）を迂回するように第１の開閉ユニット（２１）を通って前記第２の方向（１９−２）に流れることができるように制御可能であり、かつ、オフ状態において、障害が前記ＤＣ供給ネットワークに生じた場合に、前記第２の方向（１９−２）の電流を阻止するように制御可能である、第１の開閉ユニット（２１）と、を備えるＤＣ供給ユニット（９−１；９−２；９−３）。
2. 前記ＤＣ供給ユニット（９−１；９−２；９−３）を前記ＤＣ供給ネットワークおよび前記電力提供ユニット（Ｄ１；Ｄ２；Ｅ）に接続するための第１の導体（１６−１）および第２の導体（１６−２）を備え、前記第１の電流阻止デバイス（１７）および前記第１の開閉ユニット（２１）のそれぞれが前記第２の導体（１６−２）に接続されるそれぞれの入力端子（１７−１、２１−１）および出力端子（１７−２、２１−２）を有する、請求項１に記載されるＤＣ供給ユニット（９−１；９−２；９−３）。
3. 前記第１の導体（１６−１）と前記第２の導体（１６−２）との間に接続される第２の電流阻止デバイス（２３）をさらに備え、前記第２の電流阻止デバイス（２３）と前記第２の導体（１６−２）の接続点は、前記ＤＣ供給ネットワークと前記第１の開閉ユニット（２１）の間に配置され、前記第２の電流阻止デバイス（２３）は、電流が前記第２の電流阻止デバイス（２３）を通って、前記第２の導体（１６−２）から前記第１の導体（１６−１）に流れることができるように、および前記第１の導体（１６−１）から前記第２の導体（１６−２）に流れる電流を阻止するように構成されている、請求項２に記載のＤＣ供給ユニット（９−１；９−２；９−３）。
4. 前記第２の導体（１６−２）に接続されたインダクタ（２７）を備える、請求項２または３に記載のＤＣ供給ユニット（９−１；９−２；９−３）。
5. 前記第１の電流阻止デバイス（１７）が、前記第１の方向に流れる電流が前記インダクタ（２７）を迂回するように前記第１の開閉ユニット（２１）および前記インダクタ（２７）と並列に接続される、請求項４に記載のＤＣ供給ユニット（９−２）。
6. 前記第１の電流阻止デバイス（１７）と並列に接続された第２の開閉ユニット（２９）を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のＤＣ供給ユニット（９−３）。
7. 前記第２の開閉ユニット（２９）がサイリスタである、請求項６に記載のＤＣ供給ユニット（９−３）。
8. 前記第２の開閉ユニット（２９）と並列に接続され、電流が第３の電流阻止デバイス（３１）を通って前記第２の方向（１９−２）に流れることができるように構成された第３の電流阻止デバイス（３１）を備え、前記第３の電流阻止デバイス（３１）が前記第１の方向（１９−１）に流れる電流を阻止するように構成された、請求項６または７に記載のＤＣ供給ユニット（９−３）。
9. 前記第２の開閉ユニット（２９）が、前記第１の方向（１９−１）に流れる電流が前記第３の電流阻止デバイス（３１）を迂回するように、前記第３の電流阻止デバイス（３１）と並列に構成された、請求項８に記載のＤＣ供給ユニット（９−３）。
10. 前記第１の開閉ユニット（２１）が絶縁ゲートバイポーラトランジスタを備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のＤＣ供給ユニット（９−１；９−２；９−３）。
11. 前記電力提供ユニット（Ｄ１；Ｄ２；Ｅ）が駆動ユニット（Ｄ１；Ｄ２）である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のＤＣ供給ユニット（９−１；９−２；９−３）。
12. 前記電力提供ユニット（Ｄ１；Ｄ２；Ｅ）がエネルギー貯蔵ユニット（Ｅ）である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のＤＣ供給ユニット（９−１；９−２；９−３）。
13. 前記第１の電流阻止デバイス（１７）がパッシブな電流阻止デバイスである、請求項１から１２のいずれか一項に記載のＤＣ供給ユニット（９−１；９−２；９−３）。
14. 前記第１の電流阻止デバイス（１７）がダイオードである、請求項１３に記載のＤＣ供給ユニット（９−１；９−２；９−３）。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載のＤＣ供給ユニット（９−１；９−２；９−３）を備える電力提供ユニット（Ｄ１；Ｄ２；Ｅ）。

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