JP6381532B2 - インタリーブ型１２パルス整流器 - Google Patents

Description

関連出願の参照
本願は、アメリカ合衆国特許仮出願第61/697,035号、発明の名称：“INTERLEAVED 12-PULSE RECTIFIER（インタリーブ型１２パルス整流器）”、出願日：２０１２年９月５日、の優先権を主張するものであり、この出願の少なくとも一部が本願に組み込まれるものとする。

整流器は、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換する電子装置である。交流は周期的に向きを反転させるので（例えば正弦波形）、整流器は、純粋な直流出力ではなく、脈動電圧及び／又は脈動電流（例えば交流リプル電圧）の特性をもつ一種の直流を出力することになる。一例を挙げると、整流器はダイオードを利用することができ、これによって電流が一方の方向で整流器に流れるのは許可するが、逆方向に流れる電流は抑制する。このようにして整流器を使用して、送電網の交流（例えば三相交流電圧）をパルス直流（例えば１２パルス直流電圧）に変換することにより、モータなどのような直流源を駆動することができる。

ここで述べる概要は、以下の詳細な説明で詳しく述べる代表的なコンセプトを、手短に紹介するために記載したものである。したがってここに記載した概要は、特許請求の範囲における記載内容の主要要素又は本質的特徴の特定を意図したものでもないし、特許請求の範囲の記載内容の権利範囲の制限に利用することを意図したものでもない。

特に本発明によれば、三相交流電圧から１２パルス直流電圧への変換に関連する１つ又は複数のシステム及び／又は技術が提供される。この場合、三相交流網に（例えば絶縁のために設けられたトランスを介して）、整流器を接続することができる。例えば整流器を、トランスにより三相交流網から形成される第１の相電圧セット（例えば第１の高電圧と第１の低電圧）、第２の相電圧セット（例えば第２の高電圧と第２の低電圧）、及び／又は第３の相電圧セット（例えば第３の高電圧及び第３の低電圧）に接続することができる。このようにしてトランスは、２つの三相電圧セットを整流器へ出力することができる（例えば全体で６相の電圧となる３つの高電圧と３つの低電圧、この場合、個々の高電圧及び低電圧は互いに６０°位相がずらされている）。

整流器は、第１のインタリーブ型相レグ（例えば図１の第１のインタリーブ型相レグ１００）と、第２のインタリーブ型相レグ（例えば図２の第２のインタリーブ型相レグ２０４）と、第３のインタリーブ型相レグ（例えば図２の第３のインタリーブ型相レグ２０６）を有する。第１のインタリーブ型相レグを、第１の相電圧セットと接続することができる。例えば、第１の正のダイオードを第１の高電圧と接続することができ（例えば図１の第１の高電圧１０２に接続された第１の正のダイオード１１０）、及び／又は、第２の正のダイオードを第１の低電圧と接続することができる（例えば図１の第１の低電圧１０４に接続された第２の正のダイオード１１２）。第１の正のダイオード及び／又は第２の正のダイオードを、正のメインダイオード（例えば図１の正のメインダイオード１０８）と接続することができる。正のメインダイオードを、負荷（例えば直流モータ）と接続可能な正の直流電圧レールに接続することができる。第１の負のダイオードを第１の高電圧と接続することができ（例えば図１の第１の負のダイオード１１６）、及び／又は、第２の負のダイオードを第１の低電圧と接続することができる（例えば図１の第２の負のダイオード１１８）。負のメインダイオード（例えば図１の負のメインダイオード１２０）を、第１の負のダイオード及び／又は第２の負のダイオードと接続することができる。負のメインダイオードを、負荷と接続可能な負の直流電圧レールに接続することができる。同様に、第２のインタリーブ型相レグを、第２の相電圧セットに接続することができ、及び／又は、第３のインタリーブ型相レグを、第３の相電圧セットに接続することができる。

整流器は、３６０°の１サイクル中、個々のインタリーブ型相レグがそれぞれ順番に１２０°導通状態のサイクルに切り替わるようして、１２パルス直流電圧を出力するように構成されている。一例を挙げると、第１のインタリーブ型相レグが１番目の１２０°導通状態中、正の電流を流すことができ（例えば第１の正のダイオードが９０°の期間にわたり通電、第２の正のダイオードが３０°の期間にわたり通電）、第２のインタリーブ型相レグが２番目の１２０°導通状態中、正の電流を流すことができ、及び／又は、第３のインタリーブ型相レグが３番目の１２０°導通状態中、正の電流を流すことができる。１つのインタリーブ型相レグが正の電流を流している間、これとは異なる１つのインタリーブ型相レグが負の電流を流す。例を挙げると、個々のインタリーブ型相レグは、１２０°導通状態期間にわたり正の電流を流すように構成された正の部分（例えば図１の第１のインタリーブ型相レグ１００の正の部分１０６）、及び／又は、１２０°導通状態期間にわたり負の電流を流すように構成された負の部分（例えば図１の第１のインタリーブ型相レグ１００の負の部分１１４）から成るようにすることができる。このようにして整流器は、個々のインタリーブ型相レグをそれぞれ順番に導通状態のサイクルに切り替えることにより、１２パルス直流電圧を出力することができる。

なお、自明のとおり、本明細書で述べるシステム及び／又は方法は、ダイオードを含む整流器に限定されるものではなく、他の逆電圧阻止デバイスを利用する整流器も含まれ、例えばサイリスタ（ＳＣＲ等）、ゲート制御型逆電圧阻止用のスイッチングデバイス、及び／又は、ダイオード及び／又はスイッチングデバイスを組み合わせた機能的に等価のデバイスを利用する整流器も含まれる。

以下の説明並びに添付の図面には、いくつかの観点及び実施形態が例示されている。それらは種々の手法のうちごく僅かなものを示したにすぎず、それらの手法において１つ又は複数の観点を採用することができる。本発明のその他の観点、利点、及び／又は新規の特徴については、以下で添付の図面を参照しながら詳しく説明することで明らかにしていく。

整流器の第１のインタリーブ型相レグの一例を示す図 第１のインタリーブ型相レグと、第２のインタリーブ型相レグと、第３のインタリーブ型相レグとから成る整流器の一例を示す図 整流器の１番目の１２０°サイクルの一例を示す図 整流器の２番目の１２０°サイクルの一例を示す図 整流器の３番目の１２０°サイクルの一例を示す図 整流器の１番目の１２０°サイクルの一例を示す図 三相交流電圧を１２パルス直流電圧へ変換する方法の一例を示すフローチャート

次に、図面を参照しながら本発明について説明する。なお、明細書全体を通じて、同様の部材を指すために一般に同様の参照符号を適用した。以下の記載では説明の目的で、本発明を完全に理解できるようにするために、数多くの特定の詳細な点が述べられている。ただし、これらの特定の詳細な点がなくても本発明を実施できることは自明である。さらに別の点として、本発明の説明を容易にする目的で、構造及びデバイスがブロック図として描かれている。

本明細書に示されているように１２パルス三相整流器を、三相交流電圧を直流負荷に供給可能な１２パルス整流電圧波形へ変換するように構成することができる。この整流器は、第１のインタリーブ型相レグと、第２のインタリーブ型相レグと、第３のインタリーブ型相レグとから成るように構成することができる。さらにこの整流器は、３６０°の１サイクル中、個々のインタリーブ型相レグがそれぞれ順番に１２０°導通状態のサイクルに切り替わるようして、１２パルス直流電圧（これは例えば１２パルス状の電流として表すことができる）を出力するように構成することができる。このようにして、整流器内部の半導体デバイス（例えばダイオード、スイッチ、サイリスタ等）は（例えば線間電圧ではなく）相電圧を阻止し、これによってこの種の半導体デバイスの逆阻止電圧の定格を軽減することができる（例えば４２．３％低い定格電圧の半導体を用いることができる）。一例を挙げると、従来の１２パルス６相整流器では２４個の半導体デバイスが使用され、規定の電圧を有効に阻止するために直列接続された２つのダイオードが必要とされていたのに対し、単に１８個の半導体デバイスを使用するだけでよい（例えばインタリーブ型相レグごとに６個の半導体デバイス）。

１２パルスダイオードブリッジなどのような慣用の整流器は、出力直流電圧によって定まる公称阻止電圧の１００％又は１００％にきわめて近い定格電圧（例えば定格阻止電圧）を有する１２個のダイオードを使用し、又は公称阻止電圧の５０％又は５０％にきわめて近い定格電圧を有する２４個のダイオード（例えばスイッチあたり直列に接続された２つのダイオード）を使用する。本明細書で呈示する１２パルス三相整流器は、１つ又は複数の相レグを使用するので、１２パルス三相整流器を、公称阻止電圧の５０％又は５０％にきわめて近い定格の１８個のダイオードだけによって構成することができる。このようにすれば、例えば比較的コストのかからない低電圧ダイオードを使用することで、１２パルス三相整流器の材料コストを削減することができる。

図１には、整流器の第１のインタリーブ型相レグ１００が例示されている。１２パルス三相整流器などのような整流器は、第１のインタリーブ型相レグ１００、第２のインタリーブ型相レグ（例えば図２の第２のインタリーブ型相レグ２０４）、及び／又は第３のインタリーブ型相レグ（例えば図３の第３のインタリーブ型相レグ２０６）を含むことができる。第１のインタリーブ型相レグ１００は、１２０°導通状態期間中、正の電流を流すように構成された正の部分１０６を有することができる。例えば正の部分１０６は、トランスにより供給される第１の高電圧１０２に対する第１の接続端子及び／又は第１の低電圧１０４に対する第２の接続端子を介するようにして、トランスから正の直流電圧レール１２２へ正の電流を流すことができる。第１のインタリーブ型相レグ１００は、１２０°導通状態期間中、負の電流を流すように構成された負の部分１１４を有することができる。例えば負の部分１１４は、第１の高電圧１０２に対する第１の接続端子及び／又は第１の低電圧１０４に対する第２の接続端子を介するようにして、負の電流を負の直流電圧レール１２４からトランスへ戻すことができる。

第１のインタリーブ型相レグ１００の正の部分１０６は、第１の高電圧１０２と接続された第１の正のダイオード１１０、及び／又は、第１の低電圧１０４と接続された第２の正のダイオード１１２を有することができる。一例を挙げると、第１の低電圧１０４を第１の高電圧よりも約６０°遅らせることができる（例えば６０°の位相のずれ）。別の例を挙げると、第１の低電圧１０４の振幅を、第１の高電圧１０２の振幅よりも相対的に小さくすることができる（例えば約２６．８％小さい振幅）。このような電圧の振幅の差及び／又は位相のずれがあることから、１２０°導通状態期間中、第１の正のダイオード１１０は約９０°の期間、電流を流すことができ（例えば第１の高電圧１０２から正のメインダイオード１０８へ９０°の期間、正の電流を流すことができ）、第２の正のダイオード１１２は約３０°の期間、電流を流すことができる（例えば第１の低電圧１０４から正のメインダイオード１０８へ正の電流を流すことができる）。第１の正のダイオード１１０及び第２の正のダイオード１１２を、正のメインダイオード１０８と接続することができる。正のメインダイオード１０８を、約１２０°の期間にわたり導通状態となるように構成することができる（これは例えば、第１の正のダイオード１１０により流される正の電流による９０°の期間、及び／又は、第２の正のダイオード１１２により流される正の電流による３０°の期間に基づき行われる）。このようにして、正のメインダイオード１０８は、正の直流電圧端子１２２へ正の電流を供給することができる。

第１のインタリーブ型相レグ１００の負の部分１１４は、第１の負のダイオード１１６及び／又は第２の負のダイオード１１８に接続された負のメインダイオード１２０を有することができる。第１の負のダイオード１１６を第１の高電圧１０２と接続することができ、第２の負のダイオード１１８を第１の低電圧１０４と接続することができる。負のメインダイオード１２０は（例えば約１２０°の期間）、負の直流電圧レール１２４から第１の負のダイオード１１６及び／又は第２の負のダイオード１１８へ、負の電流を流すように構成されている。第１の負のダイオード１１６を、負のメインダイオード１２０から第１の正の高電圧１０２へ約９０°の期間、負の電流を流すように（例えば第１の高電圧１０２に接続されたトランスへ戻すように）構成することができる。第２の負のダイオード１１８を、負のメインダイオード１２０から第１の正の低電圧へ約３０°の期間、負の電流を流すように（例えば第１の低電圧１０４に接続されたトランスへ戻すように）構成することができる。

このようにして、整流器における第１のインタリーブ型相レグ１００を、３６０°の１サイクル中、１２０°の期間にわたり導通するように（例えば１２０°導通状態期間の正の部分の間は正の通電電流を流すように、又は１２０°導通状態期間の負の部分の間は負の通電電流を流すように）構成することができる。整流器は、第２のインタリーブ型相レグ及び／又は第３のインタリーブ型レグを、それぞれ順番に１２０°導通状態のサイクルに切り替えることができ、この場合、第１のインタリーブ型相レグ１００、第２のインタリーブ型相レグ、及び／又は第３のインタリーブ型相レグのうち、少なくとも１つの相レグが正の電流を流している間、これとは異なる１つのインタリーブ型相レグが負の電流を流すようにする。整流器はこのようなサイクルに基づき、１２パルスの直流電圧及び直流電流を出力することができる。

図２には、第１のインタリーブ型相レグ２０２、第２のインタリーブ型相レグ２０４、及び／又は第３のインタリーブ型相レグ２０６を含む整流器２００の一例が示されている。第１のインタリーブ型相レグ２０２を、第１の高電圧２１２及び／又は第１の低電圧２１４から成る第１の相電圧セットと接続することができる。第１の低電圧２１４は、第１の高電圧２１２の振幅よりも相対的に小さい振幅を有することができ（例えば約２６．８％小さい振幅）、及び／又は、第１の高電圧２１２の位相よりも遅れた位相を有することができる（例えば約６０°の位相のずれ）。第２のインタリーブ型相レグ２０４を、第２の高電圧２１６及び／又は第２の低電圧２１８から成る第２の相電圧セットと接続することができる。第２の低電圧２１８は、第２の高電圧２１６の振幅よりも相対的に小さい振幅を有することができ（例えば約２６．８％小さい振幅）、及び／又は、第２の高電圧２１６の位相よりも遅れた位相を有することができる（例えば約６０°の位相のずれ）。第３のインタリーブ型相レグ２０６を、第３の高電圧２２０及び／又は第３の低電圧２２２から成る第３の相電圧セットと接続することができる。第３の低電圧２２２は、第３の高電圧２２０の振幅よりも相対的に小さい振幅を有することができ（例えば約２６．８％小さい振幅）、及び／又は、第３の高電圧２２０の位相よりも遅れた位相を有することができる（例えば約６０°の位相のずれ）。

一例を挙げると、第１の相電圧セット、第２の相電圧セット、及び／又は第３の相電圧セットを、三相電圧源と対応づけることができる。例えば、第１の相電圧セット、第２の相電圧セット、及び／又は、第３の相電圧セットを形成するために、トランス、オートトランス、及び／又は他の種類のデバイスが、１つの三相電圧を２つの三相電圧に変換することができる。このようにして２つの三相電圧が、３つの高電圧と３つの低電圧から成るようにすることができ、これにより全体で６相の電圧となり、その際、個々の高電圧及び低電圧は、互いに６０°位相のずれた状態となる。

さらに整流器２００は、３６０°の１サイクル中、個々のインタリーブ型相レグがそれぞれ順番に１２０°導通状態のサイクルに切り替わるようして、１２パルスの直流電圧及び直流電流を出力するように構成することができる。一例を挙げると、第１のインタリーブ型相レグ２０２は、１２０°導通サイクル中、例えばトランスのようなソースから正の直流電圧レール２０８へ正の電流を流すことができる（例えばその間、第２のインタリーブ型相レグ２０４及び／又は第３のインタリーブ型相レグ２０６は、負の直流電圧レール２１０からソースへ負の電流を戻す）。これが完了すると、第２のインタリーブ型相レグ２０４は、１２０°導通サイクル中、ソースから正の直流電圧レール２０８へ正の電流を流すことができる（例えばその間、第１のインタリーブ型相レグ２０２及び／又は第３のインタリーブ型相レグ２０６は、負の直流電圧レール２１０からソースへ負の電流を戻す）。これが完了すると、第３のインタリーブ型相レグ２０６は、１２０°導通サイクル中、ソースから正の直流電圧レール２０８へ正の電流を流すことができる（例えばその間、第１のインタリーブ型相レグ２０２及び／又は第２のインタリーブ型相レグ２０４は、負の直流電圧レール２１０からソースへ負の電流を戻す）。なお、個々のインタリーブ型相レグを、６相電圧の瞬時の電圧の振幅によって決まる任意の順序及び／又は組み合わせで、１２０°導通状態のサイクルに切り替えることができるのは自明である。

図３には、整流器３３６の１番目の１２０°サイクルの例３００が示されている。トランス３０２を、三相電圧（例えば第１相３０４、第２相３０６及び／又は第３相３０８）を受け取るように構成することができる。このトランスは、Δ結線のような一次巻線３１０を有することができ、これによって個々の相間に３０°の位相のずれを生じさせることができる。さらにトランス３０２は、スター結線のような二次巻線３１２を有することができ、これによって２つの三相電圧（例えば３つの高電圧及び３つの低電圧）を生じさせることができ、したがって６相の電圧を生じさせることができる。一例を挙げると、第１の相電圧セットは、（例えば約６０°の位相のずれと約２６．８％の振幅の差を伴う）第１の高電圧３１４と第１の低電圧３１６から成るようにすることができ、第２の相電圧セットは、（例えば約６０°の位相のずれと約２６．８％の振幅の差を伴う）第２の高電圧３１８と第２の低電圧３２０から成るようにすることができ、及び／又は、第３の相電圧セットは、（例えば約６０°の位相のずれと約２６．８％の振幅の差を伴う）第３の高電圧３２２と第３の低電圧３２４から成るようにすることができる。１つの実施例によれば、トランス３０２によって三相電圧源から絶縁することができる。

第１の相電圧セットの第１の高電圧３１４と第１の低電圧３１６を、（例えば第１の高電圧３１４のための第１の接続端子と第２の低電圧３１６のための第２の接続端子を介して）整流器３３６の第１のインタリーブ型相レグ３２６に接続することができる。また、第２の相電圧セットの第２の高電圧３１８と第２の低電圧３２０を、（例えば第２の高電圧３１８のための第３の接続端子と第２の低電圧３２０のための第４の接続端子を介して）整流器３３６の第２のインタリーブ型相レグ３２８に接続することができる。さらに、第３の相電圧セットの第３の高電圧３２２と第３の低電圧３２４を、（例えば第３の高電圧３２２のための第５の接続端子と第３の低電圧３２４のための第６の接続端子を介して）整流器３３６の第３のインタリーブ型相レグ３３０に接続することができる。

さらに整流器３３６は、３６０°の１サイクル中、個々のインタリーブ型相レグが順番に１２０°導通状態のサイクルに切り替わるようして、１２パルスの直流電圧及び直流電流を出力するように構成することができる。一例を挙げると、１番目の１２０°サイクル中、第１のインタリーブ型相レグ３２６は、トランス３０２から（例えば第１の高電圧３１４の第１の接続端子及び第１の低電圧３１６の第２の接続端子を介して）、負荷を接続可能な正の直流電圧レール３３８へ、正の電流３３４を流すことができる。第２のインタリーブ型相レグ３２８のような、これとは異なる１つのインタリーブ型相レグが、負の電流３３２を負荷から（例えば負の直流電圧レール３４０を介して）トランス３０２へ、（例えば第２の高電圧３１８の第３の接続端子及び第２の低電圧３２０の第４の接続端子を介して）戻すことができる。このようにして１番目の１２０°サイクル中、第１のインタリーブ型相レグ３２６は正の電流３３４を流すことができ、第２のインタリーブ型相レグ３２８は負の電流３３２を流すことができる。

図４には、整流器４３６の２番目の１２０°サイクルの例４００が示されている。トランス４０２を、三相電圧（例えば第１相４０４、第２相４０６及び／又は第３相４０８）を受け取るように構成することができる。トランス４０２は、Δ結線のような一次巻線４１０を有することができ、これによって個々の相間に３０°の位相のずれを生じさせることができる。さらにトランス４０２は、スター結線のような二次巻線４１２を有することができ、これによって２つの三相電圧（例えば３つの高電圧及び３つの低電圧）を生じさせることができ、したがって６相の電圧を生じさせることができる。一例を挙げると、第１の相電圧セットは、（例えば約６０°の位相のずれと約２６．８％の振幅の差を伴う）第１の高電圧４１４と第１の低電圧４１６から成るようにすることができ、第２の相電圧セットは、（例えば約６０°の位相のずれと約２６．８％の振幅の差を伴う）第２の高電圧４１８と第２の低電圧４２０から成るようにすることができ、及び／又は、第３の相電圧セットは、（例えば約６０°の位相のずれと約２６．８％の振幅の差を伴う）第３の高電圧４２２と第３の低電圧４２４から成るようにすることができる。１つの実施例によれば、トランス４０２によって三相電圧源から絶縁することができる。

第１の相電圧セットの第１の高電圧４１４と第１の低電圧４１６を、（例えば第１の高電圧４１４のための第１の接続端子と第１の低電圧４１６のための第２の接続端子を介して）整流器４３６の第１のインタリーブ型相レグ４２６に接続することができる。また、第２の相電圧セットの第２の高電圧４１８と第２の低電圧４２０を、（例えば第２の高電圧４１８のための第３の接続端子と第２の低電圧４２０のための第４の接続端子を介して）整流器４３６の第２のインタリーブ型相レグ４２８に接続することができる。さらに、第３の相電圧セットの第３の高電圧４２２と第３の低電圧４２４を、（例えば第３の高電圧４２２のための第５の接続端子と第３の低電圧４２４のための第６の接続端子を介して）整流器４３６の第３のインタリーブ型相レグ４３０に接続することができる。

さらに整流器４３６は、３６０°の１サイクル中、個々のインタリーブ型相レグがそれぞれ順番に１２０°導通状態のサイクルに切り替わるようして、１２パルスの直流電圧及び直流電流を出力するように構成することができる。一例を挙げると、２番目の１２０°サイクル中、第２のインタリーブ型相レグ４２８は、トランス４０２から（例えば第２の高電圧４１８の第３の接続端子及び第２の低電圧４２０の第４の接続端子を介して）、負荷を接続可能な正の直流電圧レール４３８へ、正の電流４３４を流すことができる。第３のインタリーブ型相レグ４３０のような、これとは異なる１つのインタリーブ型相レグが、負の電流４３２を負荷から（例えば負の直流電圧レール４４０を介して）トランス４０２へ、（例えば第３の高電圧４２２の第５の接続端子及び第３の低電圧４２４の第６の接続端子を介して）戻すことができる。このようにして２番目の１２０°サイクル中、第２のインタリーブ型相レグ４２８は正の電流４３４を流すことができ、第３のインタリーブ型相レグ４３０は負の電流４３２を流すことができる。

図５には、整流器５３６の３番目の１２０°サイクルの例５００が示されている。トランス５０２を、三相電圧（例えば第１相５０４、第２相５０６及び／又は第３相５０８）を受け取るように構成することができる。このトランスは、Δ結線のような一次巻線５１０を有することができ、これによって個々の相間に３０°の位相のずれを生じさせることができる。さらにトランス５０２は、スター結線のような二次巻線５１２を有することができ、これによって２つの三相電圧（例えば３つの高電圧及び３つの低電圧）を生じさせることができ、したがって６相の電圧を生じさせることができる。一例を挙げると、第１の相電圧セットは、（例えば約６０°の位相のずれと約２６．８％の振幅の差を伴う）第１の高電圧５１４と第１の低電圧５１６から成るようにすることができ、第２の相電圧セットは、（例えば約６０°の位相のずれと約２６．８％の振幅の差を伴う）第２の高電圧５１８と第２の低電圧５２０から成るようにすることができ、及び／又は、第３の相電圧セットは、（例えば約６０°の位相のずれと約２６．８％の振幅の差を伴う）第３の高電圧５２２と第３の低電圧５２４から成るようにすることができる。１つの実施例によれば、トランス５０２によって三相電圧源から絶縁することができる。

第１の相電圧セットの第１の高電圧５１４と第１の低電圧５１６を、（例えば第１の高電圧５１４のための第１の接続端子と第１の低電圧５１６のための第２の接続端子を介して）整流器５３６の第１のインタリーブ型相レグ５２６に接続することができる。また、第２の相電圧セットの第２の高電圧５１８と第２の低電圧５２０を、（例えば第２の高電圧５１８のための第３の接続端子と第２の低電圧５２０のための第４の接続端子を介して）整流器５３６の第２のインタリーブ型相レグ５２８に接続することができる。さらに、第３の相電圧セットの第３の高電圧５２２と第３の低電圧５２４を、（例えば第３の高電圧５２２のための第５の接続端子と第３の低電圧５２４のための第６の接続端子を介して）整流器５３６の第３のインタリーブ型相レグ５３０に接続することができる。

さらに整流器５３６は、３６０°の１サイクル中、個々のインタリーブ型相レグがそれぞれ順番に１２０°導通状態のサイクルに切り替わるようして、１２パルスの直流電圧及び直流電流を出力するように構成することができる。一例を挙げると、３番目の１２０°サイクル中、第３のインタリーブ型相レグ５３０は、トランス５０２から（例えば第３の高電圧５２２の第５の接続端子及び第３の低電圧５２４の第６の接続端子を介して）、負荷を接続可能な正の直流電圧レール５３８へ、正の電流５３４を流すことができる。第１のインタリーブ型相レグ５２６のような、これとは異なる１つのインタリーブ型相レグが、負の電流５３２を負荷から（例えば負の直流電圧レール５４０を介して）トランス５０２へ、（例えば第１の高電圧５１４の第１の接続端子及び第１の低電圧５１６の第２の接続端子を介して）戻すことができる。このようにして３番目の１２０°サイクル中、第３のインタリーブ型相レグ５３０は正の電流５３４を流すことができ、第１のインタリーブ型相レグ５２６は負の電流５３２を流すことができる。

図６には、整流器６３６の１番目の１２０°サイクルの例６００が示されている。２つの三相電圧を整流器６３６に供給するために、様々なトランスの構成（或いは例えばトランスではない構成）を利用できることは自明である（例えば図３のトランス３０２、オートトランス６０２、トランスではないデバイス、及び／又は他の構成）。また、インタリーブ型相レグを様々な組み合わせ及び／又は順序で、３６０°の１サイクル中、導通状態のサイクルに切り替えることができるのは自明である（例えば、図６に例示した１番目の１２０°サイクル中、第１のインタリーブ型相レグ６２６と第３のインタリーブ型相レグ６３０が導通状態になるように構成することができる一方、図３に例示した１番目の１２０°サイクル中、第１のインタリーブ型相レグ３２６と第２のインタリーブ型相レグ３２８が導通状態になるように構成することができる）。

オートトランス６０２を、三相電圧（例えば第１相６０４、第２相６０６及び／又は第３相６０８）を受け取るように構成することができる。さらにオートトランス６０２は、スター結線のような二次巻線６１２を有することができ、これによって２つの三相電圧（例えば３つの高電圧及び３つの低電圧）を生じさせることができ、したがって６相の電圧を生じさせることができる。一例を挙げると、例えば第１の相電圧セットは、（例えば約６０°の位相のずれと約２６．８％の振幅の差を伴う）第１の高電圧６１４と第１の低電圧６１６から成るようにすることができ、第２の相電圧セットは、（例えば約６０°の位相のずれと約２６．８％の振幅の差を伴う）第２の高電圧６１８と第２の低電圧６２０から成るようにすることができ、及び／又は、第３の相電圧セットは、（例えば約６０°の位相のずれと約２６．８％の振幅の差を伴う）第３の高電圧６２２と第３の低電圧６２４から成るようにすることができる。

第１の相電圧セットの第１の高電圧６１４と第１の低電圧６１６を、（例えば第１の高電圧６１４のための第１の接続端子と第１の低電圧６１６のための第２の接続端子を介して）整流器６３６の第１のインタリーブ型相レグ６２６に接続することができる。また、第２の相電圧セットの第２の高電圧６１８と第２の低電圧６２０を、（例えば第２の高電圧６１８のための第３の接続端子と第２の低電圧６２０のための第４の接続端子を介して）整流器６３６の第２のインタリーブ型相レグ６２８に接続することができる。さらに、第３の相電圧セットの第３の高電圧６２２と第３の低電圧６２４を、（例えば第３の高電圧６２２のための第５の接続端子と第３の低電圧６２４のための第６の接続端子を介して）整流器６３６の第３のインタリーブ型相レグ６３０に接続することができる。

さらに整流器６３６は、３６０°の１サイクル中、個々のインタリーブ型相レグがそれぞれ順番に１２０°導通状態のサイクルに切り替わるようして、１２パルスの直流電圧及び直流電流を出力するように構成することができる。一例を挙げると、１番目の１２０°サイクル中、第１のインタリーブ型相レグ６２６は、トランス６０２から（例えば第１の高電圧６１４の第１の接続端子及び第１の低電圧６１６の第２の接続端子を介して）、負荷を接続可能な正の直流電圧レール６３８へ、正の電流６３４を流すことができる。第３のインタリーブ型相レグ６３０のような、これとは異なる１つのインタリーブ型相レグが、負の電流６３２を負荷から（例えば負の直流電圧レール６４０を介して）トランス６０２へ、（例えば第３の高電圧６２２の第５の接続端子及び第３の低電圧６２４の第６の接続端子を介して）戻すことができる。このようにして１番目の１２０°サイクル中、第１のインタリーブ型相レグ６２６は正の電流６３４を流すことができ、第３のインタリーブ型相レグ６３０は負の電流６３２を流すことができる。

図７には方法７００の一例として、三相交流電圧を１２パルス直流電圧へ変換する１つの実施形態が示されている。この方法は、ステップ７０２においてスタートする。ステップ７０４において、３６０°の１サイクルのうち１番目の１２０°導通サイクルを実行し、（例えばトランスを介して供給される）三相交流入力に基づき整流器から負荷へ、１２パルスの直流電圧及び／又は直流電流を出力することができる。ステップ７０６において、１番目の１２０°導通サイクル中、整流器の第１のインタリーブ型相レグの正の部分を、正の１２０°導通状態のサイクルに切り替えることができる。正の電流を、第１のインタリーブ型相レグの第１の正のダイオードにより、正の１２０°導通状態のうち約９０°の期間にわたり流すことができ、さらに第１のインタリーブ型相レグの第２の正のダイオードにより、約３０°の期間にわたり流すことができる。詳しくは、第１の正のダイオードは正の電流を、（例えば第１の接続端子を介してトランスから供給される）第１の高電圧を用いて負荷へ向け流すことができる。さらに第２の正のダイオードは正の電流を、（例えば第２の接続端子を介してトランスから供給される）第２の低電圧を用いて負荷へ向け流すことができる。一例を挙げると、第１の正のダイオード及び第２の正のダイオードにより流される正の電流を、正の１２０°導通状態中、第１のインタリーブ型相レグの正のメインダイオードを介して流すことができる。このようにして正のメインダイオードは、負荷と接続された正の直流電圧レールへ正の電流を流すことができる。

ステップ７０８において、１番目の１２０°導通サイクル中、整流器の第２のインタリーブ型相レグの負の部分（例えば第１のインタリーブ型相レグとは異なる１つのインタリーブ型相レグ）を、負の１２０°導通状態のサイクルに切り替えることができる。詳しくは、負の１２０°導通状態中、負荷から（例えば負荷に接続された負の直流電圧レールを介し）、第２のインタリーブ型相レグの負の部分の負のメインダイオードを介して、第２のインタリーブ型相レグの第１の負のダイオード及び／又は第２の負のダイオードへ向けて、負の電流を流すことができる。第１の負のダイオードは、負の１２０°導通状態のうち約９０°にわたり、負のメインダイオードから（例えば第３の接続端子を介してトランスと接続された）第２の高電圧端子へ向けて、負の電流を流すことができる。第２の負のダイオードは、負の１２０°導通状態のうち約３０°にわたり、負のメインダイオードから（例えば第４の接続端子を介してトランスと接続された）第２の低電圧端子へ向けて、負の電流を流すことができる。このようにして１番目の１２０°導通サイクル中、第１のインタリーブ型相レグは正の電流を流すことができ、第２のインタリーブ型相レグは負の電流を流すことができる。

整流器における第１のインタリーブ型相レグ、第２のインタリーブ型相レグ、第３のインタリーブ型相レグを、３６０°のサイクル中、正及び／又は負の１２０°導通状態のサイクルにそれぞれ順番に切り替えることができ、これによって１２パルスの直流電圧及び／又は直流電流を出力することができる。２番目の１２０°導通サイクルの一例を挙げると、正の電流を第２のインタリーブ型相レグを通して介して流すことができる一方、負の電流を第１のインタリーブ型相レグ又は第３のインタリーブ型相レグを介して流すことができる。また、３番目の１２０°導通サイクルの一例を挙げると、正の電流を第３のインタリーブ型相レグを通して介して流すことができる一方、負の電流を第１のインタリーブ型相レグ又は第２のインタリーブ型相レグを介して流すことができる。このようにして整流器は、１２パルスの直流電圧及び／又は直流電流を出力することができる。この方法はステップ７１０において終了する。

これまで本発明について、構造的な特徴及び／又は方法の動作に固有の記述内容で説明してきたが、特許請求の範囲において規定されている本発明は、上述の特定の特徴又は動作に必ずしも限定されるものではなく、それらは特許請求の範囲の実施の形態を例示したものにすぎない。例えば、図７に示した動作の配置や順序は単なる例にすぎず、いくつかの動作を同時に実行してもよく、いくつかの動作を他の動作とは独立したものとしてもよく、及び／又は、いくつかの動作を任意に選択可能なものとしてもよく、したがって１つまたは複数の動作が欠けていても方法を実施可能である。

本明細書で用いた「又は」は、排他的な「又は」ではなく、包括的な「又は」を意図したものである。さらに本明細書では、単数形の指定が特にないかぎり、又はそのことが文脈から明確でないかぎり、不定冠詞は一般に「１つ又は複数の」という意にとってかまわない。したがって、Ａ及びＢの少なくとも一方及び／又はこれと同等の表現は一般に、Ａ又はＢ、或いは、Ａ及びＢの両方、を意味する。

さらに、これまで本願を１つ又は複数の実施形態を参照しながら図示し説明してきたが、当業者であれば、本明細書及び添付の図面を参酌し理解することで、これらと同等のものへの変更及び修正の着想が得られるようになる。本願は、このような変更及び修正すべてを包含するものである。詳しくは、上述のコンポーネント（例えば素子、リソース等）により実行される様々な機能に関して、そのようなコンポーネントについて記述するために用いた用語は、他に指定がないかぎり、それらの機能を実行する既述の構成と構造的に等価でないにしても、既述のコンポーネントの指定された機能を実行する任意のコンポーネント（例えば機能的に等価のコンポーネント）を指すことを意図している。さらに付言しておくと、本願の特定の特徴について、複数の実現形態のうちただ１つの実現形態に関して説明した場合があったかもしれないが、所定の用途又は特定の用途のために望まれる及び／又は有利であれば、そのような特徴を他の実現形態のうちの１つ又は複数と組み合わせることもできる。なお、「含む」、「有している」、「有する」、「備えた」、及び／又はこれらと同等の表現は、本明細書において用いられているかぎりにおいて、それらの表現は、「包含する」と同様の意味合いで包含を意図したものである。

Claims (20)

1. 三相交流電圧を１２パルス直流電圧に変換するシステムにおいて、
   三相交流電圧を、第１の相電圧セットと第２の相電圧セットと第３の相電圧セットとに変換するように構成されたトランスと、整流器と、が設けられており、
   前記整流器は、前記第１の相電圧セットと電気的に結合された第１の相レグと、前記第２の相電圧セットと電気的に結合された第２の相レグと、前記第３の相電圧セットと電気的に結合された第３の相レグと、を備え、
   前記整流器は、３６０°の１サイクル中、個々の相レグを１２０°導通状態のサイクルに順番に切り替えて、１２パルス直流電圧を出力するように構成されており、
   前記第１、第２および第３の相レグの各々は、正の部分および負の部分を有しており、
   前記正の部分は、第１の正のダイオードと、第２の正のダイオードと、負荷へ向けて電流を流すように構成されている正のメインダイオードと、を有しており、前記第１の正のダイオードの出力および前記第２の正のダイオードの出力は、前記正のメインダイオードの入力に電気的に結合されており、
   前記負の部分は、第１の負のダイオードと、第２の負のダイオードと、前記負荷から電流を流すように構成されている負のメインダイオードと、を有しており、前記負のメインダイオードの出力は、前記第１の負のダイオードの入力および前記第２の負のダイオードの入力に電気的に結合されており、
   １２０°導通状態の間、相レグの正の部分は、前記負荷へ向けて導通し、異なる相レグの負の部分は、前記負荷から導通している、
   システム。
2. 前記第１の正のダイオードが、前記第１の相電圧セットの第１の高電圧に結合されており、
   前記第２の正のダイオードが、前記第１の相電圧セットの第１の低電圧に結合されている、
   請求項１記載のシステム。
3. 前記正のメインダイオードは、前記第１の正のダイオードおよび前記第２の正のダイオードから前記負荷へ向けて、電流を流すように構成されている、
   請求項２記載のシステム。
4. 前記負のメインダイオードは、前記負荷から前記第１の負のダイオードおよび前記第２の負のダイオードへ向けて、電流を流すように構成されている、
   請求項１記載のシステム。
5. 前記第１の負のダイオードは、前記第１の相電圧セットの第１の高電圧に結合されており、前記第２の負のダイオードは、前記第１の相電圧セットの第１の低電圧に結合されている、
   請求項１記載のシステム。
6. 前記トランスは、互いに６０°ずつ位相がずらされた６相電圧を整流器へ出力するように構成されている、
   請求項１記載のシステム。
7. 前記第１の高電圧の大きい振幅は、前記第１の低電圧の小さい振幅よりも大きく、前記第１の低電圧の第１の位相は、前記第１の高電圧の第２の位相に対し６０°ずらされている、
   請求項２記載のシステム。
8. 前記整流器は、
   前記第１の相レグの正の部分が前記負荷に向けて導通するとともに前記第２の相レグまたは前記第３の相レグの負の部分が前記負荷から導通する第１の１２０°導通状態を実行し、
   前記第２の相レグの正の部分が前記負荷に向けて導通するとともに前記第１の相レグまたは前記第３の相レグの負の部分が前記負荷から導通する第２の１２０°導通状態を実行し、
   前記第３の相レグの正の部分が前記負荷に向けて導通するとともに前記第１の相レグまたは前記第２の相レグの負の部分が前記負荷から導通する第３の１２０°導通状態を実行する、
   ように構成されている、
   請求項１記載のシステム。
9. 前記第２の相レグは、第２の正の部分および第２の負の部分を備え、前記第２の正の部分は、第３の正のダイオード、第４の正のダイオードおよび第２の正のメインダイオードを備え、前記第２の負の部分は、第３の負のダイオード、第４の負のダイオードおよび第２の負のメインダイオードを備える、
   請求項１記載のシステム。
10. 前記整流器は、正の１２０°導通状態の間、前記トランスから前記正の部分を介して正の直流電圧レールへ向けて、電流を流すように構成されている、
    請求項１記載のシステム。
11. 前記第３の相レグは、第３の正の部分および第３の負の部分を備え、前記第３の正の部分は、第５の正のダイオード、第６の正のダイオードおよび第３の正のメインダイオードを備え、前記第３の負の部分は、第５の負のダイオード、第６の負のダイオードおよび第３の負のメインダイオードを備える、
    請求項９記載のシステム。
12. 三相交流電圧を１２パルス直流電圧に変換する方法において、
    三相交流入力に基づき整流器から負荷へ、１２パルス直流電圧を出力するために、３６０°の１サイクルを実行するステップを含み、
    前記整流器は、第１の相電圧セットと電気的に結合された第１の相レグと、第２の相電圧セットと電気的に結合された第２の相レグと、第３の相電圧セットと電気的に結合された第３の相レグと、を備え、
    前記第１、第２および第３の相レグの各々は、正の部分および負の部分を有しており、
    前記正の部分は、第１の正のダイオードと、第２の正のダイオードと、前記負荷へ向けて電流を流すように構成されている正のメインダイオードと、を有しており、前記第１の正のダイオードの出力および前記第２の正のダイオードの出力は、前記正のメインダイオードの入力に電気的に結合されており、
    前記負の部分は、第１の負のダイオードと、第２の負のダイオードと、前記負荷から電流を流すように構成されている負のメインダイオードと、を有しており、前記負のメインダイオードの出力は、前記第１の負のダイオードの入力および前記第２の負のダイオードの入力に電気的に結合されており、
    ３６０°の１サイクルを実行するステップは、
    前記第１の相レグの正の部分が前記負荷に向けて導通するとともに前記第２の相レグまたは前記第３の相レグの負の部分が前記負荷から導通する第１の１２０°導通状態を実行するステップと、
    前記第２の相レグの正の部分が前記負荷に向けて導通するとともに前記第１の相レグまたは前記第３の相レグの負の部分が前記負荷から導通する第２の１２０°導通状態を実行するステップと、
    前記第３の相レグの正の部分が前記負荷に向けて導通するとともに前記第１の相レグまたは前記第２の相レグの負の部分が前記負荷から導通する第３の１２０°導通状態を実行するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
13. 前記第１の相レグと前記第２の相レグと前記第３の相レグとを、１２０°導通状態の間順番に切り替えるステップを含む、
    請求項１２記載の方法。
14. 前記第１の正のダイオードおよび前記第２の正のダイオードから、前記正のメインダイオードを介して、前記負荷へ向けて電流を流すステップを含む、
    請求項１２記載の方法。
15. 正の１２０°導通状態の間、トランスから前記正の部分を介して正の直流電圧レールへ向けて、電流を流すステップを含む、
    請求項１２記載の方法。
16. トランスから、互いに６０°ずつ位相がずらされた６相電圧を前記整流器へ出力するステップを含む、
    請求項１２記載の方法。
17. 前記整流器の前記第１の相レグ、前記第２の相レグおよび第３の相レグを、３６０°の１サイクル中、１２０°導通状態のサイクルに順番に切り替えて、１２パルス直流電圧を出力するステップを含む、
    請求項１２記載の方法。
18. 第１の１２０°導通状態を実行するステップは、前記第２の相レグの負の部分と、前記第１の相レグおよび前記第３の相レグの負でない部分と、を用いて前記負荷から電流を流すステップを含む、
    請求項１２記載の方法。
19. 第１の１２０°導通状態を実行するステップは、前記第１の相レグの正の部分と、前記第２の相レグおよび前記第３の相レグの正でない部分と、を介して電流を流すステップを含む、
    請求項１８記載の方法。
20. 三相交流電圧を１２パルス直流電圧に変換するシステムにおいて、
    整流器が設けられており、
    前記整流器は、第１の相電圧セットと電気的に結合された第１の相レグと、第２の相電圧セットと電気的に結合された第２の相レグと、第３の相電圧セットと電気的に結合された第３の相レグと、を備え、
    前記整流器は、３６０°の１サイクル中、個々の相レグを１２０°導通状態のサイクルに順番に切り替えて、１２パルス直流電圧を出力するように構成されており、
    前記第１、第２および第３の相レグの各々は、正の部分および負の部分を有しており、
    前記正の部分は、第１の正のダイオードと、第２の正のダイオードと、負荷へ向けて電流を流すように構成されている正のメインダイオードと、を有しており、前記第１の正のダイオードの出力および前記第２の正のダイオードの出力は、前記正のメインダイオードの入力に電気的に結合されており、
    前記負の部分は、第１の負のダイオードと、第２の負のダイオードと、前記負荷から電流を流すように構成されている負のメインダイオードと、を有しており、前記負のメインダイオードの出力は、前記第１の負のダイオードの入力および前記第２の負のダイオードの入力に電気的に結合されており、
    前記整流器は、３６０°の１サイクルの間、
    前記第１の相レグの正の部分が前記負荷に向けて導通するとともに前記第２の相レグまたは前記第３の相レグの負の部分が前記負荷から導通する第１の１２０°導通状態を実行し、
    前記第２の相レグの正の部分が前記負荷に向けて導通するとともに前記第１の相レグまたは前記第３の相レグの負の部分が前記負荷から導通する第２の１２０°導通状態を実行し、
    前記第３の相レグの正の部分が前記負荷に向けて導通するとともに前記第１の相レグまたは前記第２の相レグの負の部分が前記負荷から導通する第３の１２０°導通状態を実行する、
    ように構成されている、
    ことを特徴とするシステム。

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