JP7122391B2 - インバータシステム - Google Patents

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Description

本出願は、２０１８年５月１日に出願された米国仮特許出願第６２／６６５，１６９の優先権を主張し、その開示の全体は参照によって本明細書に組み込まれる。
本明細書に開示される主題の実施形態は、一般にインバータに関係する。
インバータは、例えば直流（ＤＣ）を交流（ＡＣ）へなど、１つの電力波形を別のものに変換する。従来のインバータは、出力交流波形を作り出すために、駆動回路によって交互にオンオフに切り替えられる、複数の半導体スイッチ（例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電力ＭＯＳＦＥＴＳ、および／または同様物）を含む。電力供給されるいくつかのシステムは、電力供給されるシステムの異なる負荷に電力供給する、異なるインバータを含む。例えば、車両は、車両を駆動するトラクションモータに電力供給するインバータを含むこともあれば、あるいは、補助システムおよび／またはコンポーネントに電力供給する別のインバータを含むこともある。
ある実施形態では、インバータシステムが、スイッチを介して電流を、それぞれ導通させるように、または導通を妨げるように、閉状態と開状態との間で交替する複数のスイッチを含む。システムは、閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御する、複数のスイッチコントローラを含む。第１の動作モードでは、スイッチコントローラはスイッチの動作を制御し、直流を、スイッチの各々からの同相出力からの交流の単一の共通の位相に変換し、交流の単相で、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力供給する。第２の動作モードでは、スイッチコントローラはスイッチの動作を制御し、直流を、交流の複数の異なる位相に変換し、交流の複数の異なる位相で、電力供給されるシステムの低需要負荷に電力供給する。スイッチの各々は、複数の位相の異なる位相を出力する。
ある実施形態では、方法は、第１の動作モードでは、複数のスイッチコントローラで、スイッチに供給される直流を、スイッチの各々からの同相出力からの交流の単一の共通の位相に導通させるために、複数のスイッチを閉状態と開状態との間で交替させる工程を含む。方法はまた、異なる第２の動作モードでは、複数のスイッチコントローラで、直流を、交流の複数の異なる位相に変換するために、スイッチを閉状態と開状態との間で交替させる工程を含む。スイッチの各々は、複数の位相の異なる位相を出力する。第１の動作モードで生成される交流の単一の共通の位相は、高需要負荷としての電力供給されるシステムに供給され、また、第２の動作モードで生成される交流の複数の異なる位相は、低需要負荷としての電力供給されるシステムに供給される。
ある実施形態では、車両インバータシステムは、スイッチを介して電流を、それぞれ導通させるように、または導通を妨げるように、閉状態と開状態との間で交替する複数のスイッチを含む。システムは、閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御する、複数のスイッチコントローラを含む。第１の動作モードでは、スイッチコントローラはスイッチの動作を制御し、直流を、スイッチの各々からの同相出力からの交流の単一の共通の位相に変換し、交流の単相で、車両システムの駆動力生成負荷に電力供給する。第２の動作モードでは、スイッチコントローラはスイッチの動作を制御し、直流を、交流の複数の異なる位相に変換し、交流の複数の異なる位相で、車両システムの駆動力非生成負荷に電力供給する。スイッチの各々は、複数の位相の異なる位相を出力する。
本明細書に説明される主題のある実施形態では、インバータシステムは、スイッチを介して電流を、それぞれ導通させるように、または導通を妨げるように、閉状態と開状態との間で制御可能な複数のスイッチと、閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御するための、複数のスイッチコントローラを含む。第１の動作モードでは、スイッチコントローラはスイッチの動作を制御し、第１の直流を、スイッチの全てからの単一の共通の第１の電力出力に変換し、第１の電力で、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力供給する。第２の動作モードでは、スイッチコントローラはまたスイッチの動作を制御し、第１の直流を、複数の第２の電力出力に変換し、第２の電力出力で、電力供給されるシステムの１以上の低需要負荷に電力供給する。スイッチの各々は、第２の電力出力の異なる１つを出力し、また、第２の電気出力は、他の第２の電力出力の各々とは異なる電圧レベル、または異なる波形を有する。
ここで説明される主題は、添付の図面を参照して、非限定的な実施形態の以下の説明を読むことで、より一層理解されるであろう；
１つの実施形態に従う、電力供給されるシステムのインバータシステムの概略図である；
１つの実施形態に従う、動作の第１のモードで動作するインバータシステムの図である；
１つの実施形態に従う、動作の第２のモードで動作するインバータシステムの図である；
１つの実施形態に従う、電力供給されるシステムの複数のインバータセットの概略図である；
動作の第１のモードで動作する図４の複数のインバータセットの図である；そして、
１つの実施形態に従う、電力供給されるシステムのインバータシステムを操作する方法のフローチャートである。
本明細書で説明される発明主題は、電力供給されるシステムの１以上の負荷に電力供給するために使用され得る、インバータシステムを提供する。インバータシステムは、異なる動作モードで動作し、同じハードウェアを使用しながら、電力供給されるシステムの異なる負荷に電力供給する。インバータシステムは、複数のスイッチ、および閉状態と開状態との間でスイッチの各々の動作を制御する複数のスイッチコントローラを含む。動作の第１のモードで動作すると、インバータシステムのスイッチの各々は、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力供給するために、電源からの直流を、交流の単一の共通の位相に変換し得る。代替的に、動作の第２のモードで動作すると、同じインバータシステムの同じスイッチの各々は、電力供給されるシステムの低需要負荷に電力供給するために、直流を、交流の複数の異なる位相に変換し得る。
図面を参照し、複数の図面を通して、同様の参照番号は、同一または対応する部品を指定する。しかしながら、異なる図中の同様の要素は、与えられた実施形態が必ずそのような要素を含むこと、または発明の全ての実施形態がそのような要素を含むことを意味しない。
図１は、電力供給されるシステム（１０）の１つの実施形態の概略図である。電力供給されるシステム（１０）は、インバータシステム（１００）、およびＤＣリンクバスバー（ｂｕｓｂａｒ）（１２０）を含む。１つの実施形態では、電力供給されるシステム（１０）は、車両、または（自動車、採鉱車両、鉄道車両、船舶、または他の自力駆動の車両などの）車両動力システムかもしれず、また、インバータシステム（１００）は、トラクションモータ、補助システムまたは部品、他の負荷、あるいは同様物などの負荷に、電力供給するために使用されても良い。代替的に、電力供給されるシステム（１０）は、定常の電力発電システムであり得る。インバータシステム（１００）は、互いと電気的に結合する複数のスイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）を含む。１以上の実施形態では、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）は、並列電気接続または直列電気接続で、互いと電気的に結合しても良い。
示されている実施形態では、インバータシステム（１００）は、いくつかの位相モジュールアセンブリを備えた、多相インバータである。例えば、インバータシステム（１００）は、３つの位相モジュールアセンブリを備えた、３相のインバータであっても良い。随意に、インバータシステム（１００）は、任意の数の位相モジュールアセンブリを有していても良い。１以上の実施形態では、各スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）は、ハウジング内に一体化された、パッケージ化された絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）と逆平行のダイオード、または、別のタイプの固体半導体ベースのデバイスであっても良い。随意に、各スイッチは、パワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、サイリスタなどであっても良い。１以上の実施形態では、インバータシステムは、（例えば、全てのＩＧＢＴデバイスなどの）複数の共通のスイッチ、複数の固有のスイッチ、またはその任意の組合せを含んでいても良い。他の実施形態では、半導体ベースのデバイス（スイッチ）は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）デバイスおよび／または窒化ガリウム（ＧａＮ）デバイスであっても良い。
ＤＣリンクバスバー（１２０）は、直流（ＤＣ）の形態でＤＣリンクバスバー（１２０）に電力供給する、（例えばバッテリーなどの）電源（１１８）と動作可能に結合される。インバータシステム（１００）のスイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々は、導電性プレート、トレース、バスなどによってバスバー（１２０）と動作可能に結合される。ＤＣリンクバスバー（１２０）は、ＤＣを交流の１つの位相に変換するスイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々に、ＤＣを供給する。随意に、ＤＣリンクバスバー（１２０）はまた、インバータシステム（１００）と、電力供給されるシステム（１０）の外側にある、１以上のシステム、コンポーネント、ソースなどとの間の電気的導通を提供する。
各スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）は、スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）と動作可能に結合される。各スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）は、それぞれ対応する各スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の動作を制御する。随意に、スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）はゲートドライバを含んでも良く、あるいは、本明細書でゲートドライバと呼ばれても良い。スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）は、開状態と閉状態との間で、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の動作を制御する。例えば、開状態で動作する時はスイッチは開いており、スイッチを通る電流の伝導を妨げ、また、閉状態で動作する時はスイッチは閉じられており、スイッチを通って電流を導通させる。
スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）の各々は、マスターコントローラ（１４０）と動作可能に結合する。マスターコントローラ（１４０）は、本明細書に説明される動作をマスターコントローラと共に実行する、（例えば１以上のフィールドのプログラム可能なゲートアレイ、１以上のマイクロプロセッサ、および／または、１以上の集積回路などの）１以上のプロセッサを含む、および／または、１以上のプロセッサと接続される、ハードウェア回路を含んでも良い。マスターコントローラ（１４０）は、開状態または閉状態の間で、スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）の各々の動作を制御する。例えば、マスターコントローラ（１４０）は、各スイッチがいつ開閉するかを命令する制御信号を、１以上のスイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）へ送信しても良い。マスターコントローラ（１４０）は、電力供給されるシステム（１０）のオペレータによって手動で操作されても良く、あるいは、マスターコントローラ（１４０）は、１以上のプロセッサ、オペレーティングシステムなどによって自動で操作されても良い。随意に、インバータシステム（１００）はスイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）を含まなくても良く、そして、マスターコントローラ（１４０）がスイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々の動作を制御しても良い。随意に、インバータシステム（１００）は１以上の追加的な、あるいは代替的なコントローラによって制御されても良い。
スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）は、インバータシステム（１００）を動作の異なるモードで動作させるように、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の動作を制御する。例えば、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）は、電力供給されるシステム（１０）の１以上の負荷に電力供給するために、交流の複数の異なる位相、交流の単一の共通の位相、直流の複数の異なる位相、直流の単一の共通の位相、あるいはその組合せを提供し得る。インバータシステム（１００）の動作モードに基づいた、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々による交流または直流の出力は、より詳細に以下に説明される。
インバータシステム（１００）は、マスタースイッチ（１１０）と動作可能に結合する。例えば、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々は、各スイッチによって提供されるＡＣまたはＤＣがマスタースイッチ（１１０）を通って導かれるように、マスタースイッチ（１１０）に動作可能に結合する。マスタースイッチ（１１０）は、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々によって変換されたＡＣまたはＤＣを、高需要負荷（１２２）または低需要負荷（１２４）へ導く。例えば、高需要負荷（１２２）は、低需要負荷（１２４）と相対的に動作するために、ある量の電力を必要とするかもしれない。
インバータシステム（１００）は、高需要負荷（１２２）または低需要負荷（１２４）のどちらに電力供給する必要があるのかに基づいて、異なるモードで動作しても良い。１つの実施形態では、動作の第１のモードで動作する時、スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）は、電力供給されるシステム（１０）の高需要負荷（１２２）に電力供給するよう、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の１以上からのＡＣを提供するために、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の１以上に開および／または閉を指示しても良い。代替的に、異なる、動作の第２のモードで動作する時、スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）は、電力供給されるシステム（１０）の低需要負荷（１２４）に電力供給するよう、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の１以上からのＡＣを提供するために、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の１以上に開および／または閉を指示しても良い。マスタースイッチ（１１０）は、動作の第１のモーでまたは動作の第２のモードで動作するインバータシステム（１００）に基づき、インバータシステム（１００）からのＡＣを、高需要負荷（１２２）または低需要負荷（１２４）に導いても良い。
代替的に、１つの実施形態では、動作の第１のモードで動作する時、スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）は、電力供給されるシステム（１０）の高需要負荷（１２２）に電力供給するよう、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の１以上からの、第１の電圧レベルおよび第１の電力レベルを有する直流出力を提供するために、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の１以上に開および／または閉を指示しても良い。代替的に、異なる、動作の第２のモードで動作する時、スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１６６）は、電力供給されるシステム（１０）の低需要負荷（１２４）に電力供給するよう、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の１以上からの、複数の異なる直流出力を提供するために、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の１以上に開および／または閉を指示しても良い。複数の直流出力は、動作の第１のモードで動作するスイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の直流出力の、第１の電圧レベルより低く、かつ第１の電力レベルより低い、電圧レベルおよび／または電力レベルを有していても良い。
インバータシステム（１００）は、ある実施形態では、約１．７キロボルト（ｋＶ）から約４．５ｋＶの電圧の範囲、および、約３００アンペア（Ａ）から約６５０Ａの電流の範囲を有するように構成され得る。随意に、インバータシステム（１００）は、電圧の範囲が４．５ｋＶより大きくおよび／または１．７ｋＶ未満であり、および／または、電流の範囲が６５０Ａより大きくおよび／または３００Ａ未満であるように、異なる電力出力を有し得る。１以上の実施形態では、複数のインバータシステムが、異なる電力範囲を達成するために、共に結合されても良い。例えば、複数のインバータシステムが各々約１．７ｋＶの電圧を有するように構成されて良く、そして、結合されたインバータシステムは約３．３ｋＶおよび１８００Ａの電力出力を達成し得る。別の実施形態では、インバータシステムは、３００Ａで約５００ｋＷから約１３５０ｋＷ間を出力するように構成され得る。代替的な実施形態では、インバータシステムは、６５０Ａで約１０００ｋＷから約３０００ｋＷ間を出力するように定格付けされ得る。随意に、１以上のインバータシステムは、代替的な電力出力および／または電力出力の範囲を有していても良い。
図２は、１つの実施形態に従って動作の第１のモードで動作するインバータシステム（１００）の実例である。動作の第１のモードで動作するインバータシステム（１００）は、単一の、共通の第１の電力出力を、電力供給されるシステム（１０）の高需要負荷（１２２）に供給する。例えば、第１の電力出力は、直流出力、または単相の交流出力であるかもしれない。動作の第１のモードでは、スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）が、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の動作を制御し、ＤＣリンクバスバー（１２０）からの第１の直流を、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々からの同相出力からの第１の電力出力の、単一の共通の位相に変換し、交流の単相で高需要負荷（１２２）に電力供給する。グラフＡは、インバータシステム（１００）に供給される第１の直流を示すグラフである。グラフＢは第１のスイッチ（１０２）によって変換された交流を示し、グラフＣは第２のスイッチ（１０４）によって変換された交流を示し、また、グラフＤは第３のスイッチ（１０６）によって変換された交流を示す。グラフＡ－Ｄの各々は、時間を表す水平軸、および電圧を表す縦軸を有する。随意に、グラフＢ－Ｄは、それぞれ、第１、第２、第３のスイッチによる、直流出力コンバータを示し得る。
グラフＡに示されるように、図１のＤＣリンクバスバー（１２０）によってインバータシステム（１００）に供給された直流の経時的なバスバー電力（２２０）の、実質的に一定なラインである。グラフＢ、Ｃ、およびＤは、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々によって出力された、交流の交流波形を示す。グラフＢ、Ｃ、およびＤに示されるように、第１のスイッチ（１０２）は直流を第１のスイッチ出力（２０２）に変換し、第２のスイッチ（１０４）は直流を第２のスイッチ出力（２０４）に変換し、そして、第３のスイッチ（１０６）は直流を第３のスイッチ出力（２０６）に変換する。第１、第２、および第３のスイッチ出力（２０２）、（２０４）、（２０６）の各々は、互いに共通の位相を有する。例えば、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々から出力される交流の位相は、同相であり得る。その上、第１、第２、および第３のスイッチ出力は、（例えば時間に対する共通波形などの）共通の電圧振幅および共通の周期を有する。
グラフＥは、交流の、単一の共通の位相（２０８）への、第１、第２、および第３のスイッチ出力（２０２）、（２０４）、（２０６）の組み合わせを示す。例えば、スイッチ出力（２０２）、（２０４）、（２０６）の各々は、ＡＣの単一の共通の位相（２０８）のために、共に追加される。単一の共通の位相（２０８）は、第１、第２、または第３のスイッチ出力（２０２）、（２０４）、（２０６）の各々の電圧の３倍であり得る電圧振幅を有する。その上、単一の共通の位相（２０８）は、スイッチ出力（２０２）、（２０４）、（２０６）の各々の位相に共通する位相を有する。共通の位相（３０８）は、スイッチ出力（２０２）、（２０４）、（２０６）の各々の周期に共通する経時周期を有する波形を有する。電力供給されるシステム（１０）の高需要負荷（１２２）に電力供給するための、動作の第１のモードで動作する時、マスターコントローラ（１４０）は、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々が直流を交流の単一の共通の位相（２０８）に変換するよう、スイッチの各々が直列または並列で一緒に動作するように、制御する。例えば、動作の第１のモードで動作する時、インバータシステム（１００）は、個別のスイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々によって供給される電力のある量よりも大きい電力のある量を、供給する。個別のスイッチは積み重ねられるか、または互いに協力して電力を供給し、動作の第１のモードで動作していないインバータシステム（１００）に対して、電流の増加量を供給する。示される実施形態では、インバータシステム（１００）は、電力供給されるシステム（１０）の高需要負荷（１２２）に電力供給するために、ＤＣを、交流の単一の共通の位相（２０８）に変換する３つのスイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）を含む。随意に、インバータシステム（１００）は、直流を、電圧について任意の振幅を有する交流の単一の共通の位相に変換し得る、任意の数のスイッチを含んでいても良い。
図３は、１つの実施形態に従って動作の第２のモードで動作するインバータシステム（１００）の実例である。同じハードウェアを使用して動作の第２のモードで動作するインバータシステム（１００）は、電力供給されるシステム（１０）の低需要負荷（１２４）に複数の電力出力を供給する。例えば、電力出力は、低需要負荷（１２４）の１以上に電力供給するために、三相交流の異なる位相であっても良く、あるいは電力出力は、動作の第１のモードで動作するインバータシステム（１００）の直流出力の電圧および／または電力レベルよりも低い電圧および／または電力レベルを有する、直流出力であっても良い。
動作の第２のモードでは、スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）は、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の動作を制御し、ＤＣリンクバスバー（１２０）からの直流を、交流の複数の異なる位相に変換し、交流の複数の異なる位相で、低需要負荷（１２４）に電力供給する。グラフＡは、インバータシステム（１００）に供給される直流を示すグラフである。グラフＢは第１のスイッチ（１０２）によって変換された交流を示し、グラフＣは第２のスイッチ（１０４）によって変換された交流を示し、また、グラフＤは第３のスイッチ（１０６）によって変換された交流を示す。グラフＡ－Ｄの各々は、時間を表す水平軸、および電圧を表す縦軸を有する。随意に、グラフＢ－Ｄは、それぞれ、第１、第２、第３のスイッチによる、直流出力コンバータ示し得る。
図３のＡは、図２のグラフＡに対応する。グラフＡは、ＤＣリンクバスバー（１２０）によってインバータシステム（１００）に供給された直流の経時的なバスバー電力（２２０）の、実質的に一定なラインを示す。グラフＢ、Ｃ、およびＤは、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々によって出力された、交流の交流波形を示す。グラフＢ、Ｃ、およびＤに示されるように、第１のスイッチ（１０２）は直流を第１のスイッチ出力（３０２）に変換し、第２のスイッチ（１０４）は直流を第２のスイッチ出力（３０４）に変換し、そして、第３のスイッチ（１０６）は直流を第３のスイッチ出力（３０６）に変換する。第１、第２、および第３のスイッチ出力（３０２）、（３０４）、（３０６）は、実質的に共通の電圧振幅および共通の経時周期を有するが、異なる位相を有する。示される例では、出力の位相（３０２）、（３０４）、（３０６）は、互いから６０度ずれている。例えば、第１のスイッチ出力（３０２）は、Ｔ＝０の時間に位相を開始し、第２のスイッチ出力（３０４）は、Ｔ１の時間に位相を開始し、そして第３のスイッチ出力（３０６）は、Ｔ２の時間に位相を開始する。随意に、第１、第２、および第３番の出力（３０２）、（３０４）、（３０６）は、他の出力の各々（３０２）、（３０４）、（３０６）に対して、異なる電圧振幅および／または異なる周期を有する、交流波形を有していても良い。
グラフＥは、電力供給されるシステム（１０）の低需要負荷（１２４）に電力供給するために使用される、交流の複数の異なる位相（３０８）としての、第１、第２、および第３のスイッチ出力（３０２）、（３０４）、（３０６）の組み合わせを示す。電力供給されるシステム（１０）の低需要負荷（１２４）に電力供給するために、動作の第２のモードで動作する時、マスターコントローラ（１４０）は、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々が、直流を、交流の複数の異なる位相（３０８）に変換するよう、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）を各々が独立したスイッチとして動作するように制御する。例えば、動作の第２のモードで動作する時、インバータシステム（１００）は、個別のスイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々によって供給される電力のある量と実質的に同じである電力のある量を、供給する。示される実施形態では、インバータシステム（１００）は、電力供給されるシステム（１０）の低需要負荷（１２４）に電力供給するために、ＤＣを、交流の３つの異なる位相（３０８）に変換する、３つのスイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）を含む。随意に、インバータシステム（１００）は、直流を、交流の任意の数の異なる位相に変換し得る、任意の数のスイッチを含んでいても良い。
インバータシステム（１００）は、より高い電力の負荷に電力供給するために、単一の共通の位相を提供しても良く、また、同じハードウェアを使用しながら、より低い負荷に電力供給するために、複数の異なる単相を提供しても良い。例えば、インバータシステム（１００）は、動作の第１のモード、または動作の第２のモードで、動作の両モード用の同じハードウェアを使用して動作しても良い。マスターコントローラ（１４０）は、スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）の各々の動作を開状態と閉状態との間で制御し、インバータシステム（１００）を、（例えば、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力供給するために）動作の第１のモードで動作させるか、または、同じハードウェアを使用しながら、インバータシステム（１００）を、（例えば、電力供給されるシステムの低需要負荷に電力供給するために）動作の第２のモードで動作させる。随意に、マスターコントローラ（１４０）は、インバータシステムを任意の数の、動作の異なるモードで動作させるために、スイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）の動作を制御し得る。
１つの実施形態では、高需要負荷（１２２）は、電力供給されるシステム（１０）の車両を駆動する電力供給されるシステム（１０）の駆動力生成負荷であるかもしれない。例えば、動作の第１のモードは、本明細書で牽引インバータモードと呼ばれても良い。牽引インバータモードで動作する時、インバータシステム（１００）は、交流の単一の共通の位相を提供することができ、電力供給されるシステム（１０）に電力を供給し、電力供給されるシステム（１０）の車両を駆動する。
１つの実施形態では、低需要負荷（１２４）は電力供給されるシステム（１０）の駆動力非生成負荷であるかもしれない。例えば、動作の第２のモードは、本明細書で補助インバータモードと呼ばれても良い。補助インバータモードで動作する時、インバータシステム（１００）は、交流の複数の異なる位相（３０８）を提供することができ、電力供給されるシステム（１０）に電力を供給し、電力供給されるシステム（１０）の１以上のシステムを動作させる。例えば、インバータシステム（１００）は、牽引インバータモードで動作する時の電力の量よりも少ない、補助インバータモードで動作する時の電力の量を提供しても良い。例えば、高需要負荷（１２２）が動作するには、低需要負荷（１２４）を動作させるのに必要とされるインバータシステム（１００）からの電力の量よりも大きい、インバータシステムからの電力の量を必要とするかもしれない。高需要負荷（１２２）に電力供給するために、動作の第１のモード（例えば、牽引インバータモード）で動作するインバータシステム（１００）の共通の単相出力（２０８）は、低需要負荷（１２４）に電力供給するために、動作の第２のモード（例えば、補助インバータモード）で動作するインバータシステム（１００）の複数の異なる位相出力（３０８）の各々の電圧振幅よりも大きい電圧振幅を、有する。
１以上の実施形態では、マスターコントローラ（１４０）、またはスイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）は、動作の第１の動作モード、あるいは動作の第２の動作モードと異なる動作のモードで動作するために、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）を制御し得る。例えば、インバータシステム（１００）は、第１および第２のスイッチ（１０２）（１０４）が、直流を単相出力に変換し、また、第３のスイッチ（１０６）が、直流を第１および第２のスイッチ（１０２）、（１０４）からの位相出力と異なる位相出力に変換するような、動作の第３のモードで動作するように制御され得る。随意に、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の１以上は、ＤＣを、１以上の他のスイッチによって供給される交流に共通の、および／または固有の、位相、周期、および／または電圧振幅を有する波形を備えた交流に変換しても良い。
１以上の実施形態では、インバータシステム（１００）は、スイッチコントローラを介して制御される１以上のスイッチを含んでも良く、また、電力供給されるシステム（１０）は、ビルディングブロック（ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｂｌｏｃｋ）としての各々の他のインバータシステムと結合され得る複数の異なるインバータシステムを含んでも良い。例えば、各インバータシステムは、単一のスイッチ、およびスイッチの動作を制御するスイッチコントローラを含んでいるかもしれず、また、（例えば放熱板、外部プラグ等を備えた）ハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）、またはシャシ（ｃｈａｓｓｉｓ）で収納、保持、または収容されているかもしれない。インバータシステムは、１以上の追加的なインバータシステムと結合されても良く、また、インバータシステムの各々は、他の各々のインバータシステムと協力して動作しても良い。複数の異なるインバータシステムは、共通の容器またはラック内に保持されても良く、または、他のインバータシステムの各々からばらばらに離れていても良い。
図４は、１つの実施形態に従う、電力供給されるシステム（１０）の複数のインバータセット（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）の概略図である。インバータセット（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）の各々は、複数のスイッチ、および複数のスイッチコントローラを含む。例えば、第１のインバータセット（４００Ａ）は、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）、および、スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々の動作を制御するスイッチコントローラ（１１２）、（１１４）、（１１６）を含む。第２のインバータセット（４００Ｂ）は、スイッチ（４０２）、（４０４）、（４０６）、および、スイッチ（４０２）、（４０４）、（４０６）の各々の動作を制御するスイッチコントローラ（４１２）、（４１４）、（４１６）を含む。第３のインバータセット（４００Ｃ）は、スイッチ（５０２）、（５０４）、（５０６）、および、スイッチ（５０２）、（５０４）、（５０６）の各々の動作を制御するスイッチコントローラ（５１２）、（５１４）、（５１６）を含む。示される実施形態では、電力供給されるシステム（１０）はまた、各インバータセット（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）のスイッチコントローラの各々の動作を制御する、マスターコントローラ（４４０）を含む。随意に、インバータセット（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）の１以上は、代替的なコントローラ、方法、またはシステムによって制御されても良い。マスターコントローラ（４４０）は電力供給されるシステム（１０）のオペレータによって手動で制御されても良く、および／または、マスターコントローラ（４４０）のファームウェア、またはソフトウェアで、マスターコントローラ（４４０）等の１以上のプロセッサによって自動で制御されても良い。
動作の第１のモードで動作する時、インバータセットの各々（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）は、ＤＣリンクバスバー（１２０）からの第１の直流を、交流の単一の共通の位相に変換し、これは、他のインバータセットの各々（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）によって変換された交流の単一の共通の位相と異なる。随意に、各インバータセット（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）は、第１の直流を、直流出力に変換しても良い。図５は、動作の第１のモードで動作する図４の複数のインバータセットの各々を示す。第１のインバータセット（４００Ａ）は、直流を、第１のインバータセット（４００Ａ）のスイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々からの交流の第１の単一の共通の位相（５０２Ａ）に変換する。例えば、第１のインバータセット（４００Ａ）のスイッチの各々から出力されるＡＣの位相は、同相であり得る。スイッチ（１０２）、（１０４）、（１０６）の各々からの出力の各々は、交流の第１の単一の共通の位相（５０２Ａ）を作り出すために、共に追加される。その上、第２のインバータセット（４００Ｂ）は、第１の直流を、第２のインバータセット（４００Ｂ）のスイッチ（４０２）、（４０４）、（４０６）の各々からの交流の異なる第２の単一の共通の位相（５０２Ｂ）に変換する。例えば、第２のインバータセット（４００Ｂ）のスイッチの各々から出力されるＡＣは、同相であり得る。スイッチ（４０２）、（４０４）、（４０６）の各々からの出力の各々は、第２の単一の共通の位相（５０２Ｂ）を作り出すために、共に追加される。
第３のインバータセット（４００Ｃ）は、第１の直流を、第３のインバータセット（４００Ｃ）のスイッチ（５０２）、（５０４）、（５０６）の各々からの交流の第３の単一の共通の位相（５０２Ｃ）に変換する。第３の単一の共通の位相（５０２Ｃ）は、第１の位相（５０２Ａ）および第２の位相（５０２Ｂ）と異なる。スイッチ（５０２）、（５０４）、（５０６）の各々からの出力の各々は、第３の単一の共通の位相（５０２Ｃ）を作り出すために、共に追加される。例えば、第３のインバータセット（４００Ｃ）のスイッチの各々から出力されるＡＣの位相は、同相であり得る。共通の位相（５０２Ａ）、（５０２Ｂ）、（５０２Ｃ）の各々は、交流の異なる単相の各々（５０２Ａ）、（５０２Ｂ）、（５０２Ｃ）で、電力供給されるシステム（１０）の高需要負荷（１２２）に電力供給するために使用されても良い。
示される実施形態では、インバータセット（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）の各々は、直流を、実質的に同じ電圧振幅を有する各単一の共通の位相（５０２Ａ）、（５０２Ｂ）、（５０２Ｃ）にそれぞれ変換する、３つのスイッチを含む。例えば、単一の共通の位相の各々（５０２Ａ）、（５０２Ｂ）、（５０２Ｃ）は、各インバータセットのスイッチの各々の電圧の３倍であり得る電圧を有する。随意に、インバータセット（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）の１以上は、３より少ない、または３より多いスイッチを有していても良い。例えば、２つのスイッチを有するインバータセットは、直流を、スイッチの各々の交流の電圧の２倍の電圧を有する、交流の共通の位相に変換し得る。随意に、４つのスイッチを有するインバータセットは、直流を、スイッチの各々の交流の電圧の４倍の電圧を有する、交流の共通の位相に変換しても良い。
さらに、インバータセットの各々（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）は、直流を、異なる位相を有する交流に変換する。示される実施形態では、出力の位相（５０２Ａ）、（５０２Ｂ）、（５０２Ｃ）は、互いから６０度ずれている。例えば、第１のインバータセット（４００Ａ）は、Ｔ＝０の時間に位相を開始する第１の単一の共通の位相（５０２Ａ）を有し、第２のインバータセット（４００Ｂ）は、Ｔ１の時間に位相を開始する、異なる第２の単一の共通の位相（５０２Ｂ）を有し、そして第３のインバータセット（４００Ｃ）は、Ｔ２の時間に位相を開始する、第３の単一の共通の位相（５０２Ｃ）を有する。示される実施形態では、インバータセットの各々（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）の波形出力は、実質的に共通の電圧振幅および共通の経時周期を有するが、異なる位相を有する。随意に、第１、第２、および第３のインバータセット（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）は、インバータセットが、互いに対して共通の、および／または固有の、電圧振幅、周期、および／または位相を有する波形を出力し得るように、任意の数のスイッチを任意の構成で有していても良い。
インバータセットの各々（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）はまた、マスタースイッチ（４５０）に動作可能に結合する。例えば、セットの各々（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）は、各スイッチによって提供されるＡＣがマスタースイッチ（４５０）を通って導かれるように、マスタースイッチ（４５０）に動作可能に結合する。マスタースイッチ（４５０）は、セットの各々（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）によって変換されたＡＣの異なる単相を、電力供給されるシステム（１０）の１以上の異なる高需要負荷（図示されず）に導く。
インバータセットの各々（４００Ａ）、（４００Ｂ）、（４００Ｃ）は、より高い電力の負荷に電力供給するために、電力出力の単一の共通の位相を提供するか、または、同じハードウェアを使用しながら、より低い負荷に電力供給するために、電力出力の複数の異なる単相を提供するために、動作し得る。例えば、インバータセットの各々（４００Ａ）、（４００Ｂ）（４００Ｃ）は、動作の第１のモード、または動作の第２のモードで、動作の両モード用の同じハードウェアを使用して動作しても良い。マスターコントローラは、インバータシステムセットの各々のスイッチコントローラの各々の動作を、開状態と閉状態との間で制御しても良く、各インバータセットを、（例えば、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力供給するために）動作の第１のモードで動作させる、および／または、各インバータセットを、同じハードウェアを使用しながら（例えば、電力供給されるシステムの低需要負荷に電力供給するために）動作の第２のモードで動作させることが可能である。
１以上の実施形態では、１以上のインバータシステム（１００）は、２以上の異なる電力供給されるシステム（図示されず）と動作可能に結合され得る。例えば、第１のインバータシステムが車両編成の第１の車両と動作可能に結合されても良く、そして、第２のインバータシステムが車両編成の第２の車両と動作可能に結合されても良い。第１のインバータシステムは、第１の車両の（例えば、車両を駆動するために使用され得る駆動力生成負荷などの）高需要負荷に電力供給するために、直流を、（例えば交流または直流の）電力出力の単一の共通の位相に変換するため、動作の第１のモードで動作していても良い。第２のインバータシステムは、第２の車両の（例えば、車両の補助システムに電力供給するために使用され得る駆動力非生成負荷などの）低需要負荷に電力供給するために、直流を、（例えば交流出力または直流出力の）電力出力の複数の異なる位相に変換するため、動作の第２のモードで動作していても良い。随意に、第１および第２のインバータセットの両方は、同じ、動作の第１のモードまたは第２のモードで動作していても良い。随意に、第１および第２のインバータセットの動作は共通のマスターコントローラによって制御されても良く、または、第１および第２のインバータセットの各々は、異なるマスターコントローラによって制御されても良い。
その上、インバータシステム（１００）の各々は、他のインバータセットの各々に対して、共通の構成を有し得る。例えば、各システムは、ハウジング（図示されず）について共通の形状、サイズ、材料等を有し得る。その上、各システムは、共通の数の放熱板を有しているかもしれず、ここで各放熱板は、共通の製造型、モデル、定格、共通の位置取り、サイズ、形状等を有する。例えば、インバータシステムは、電力供給される必要のある電力供給されるシステムの異なる負荷に基づいて、電力供給されるシステムの異なる負荷に電力供給するために、互いに交換可能に使用され得る。
図６は、１つの実施形態に従う、電力供給されるシステムのインバータシステムを操作する方法のフローチャート（６００）である。（６０２）で、電力供給されるシステムの高需要負荷は電力供給される必要があるか否かが判定される。高需要負荷は、電力供給されるシステムの車両を駆動するために使用され得る、駆動力生成負荷であるかもしれない。随意に、高需要負荷は、車両または車両システムの１以上のシステムを動作させるために使用され得る、異なる負荷であっても良い。随意に、高需要負荷は、任意の電力供給されるシステムの任意の代替負荷であっても良い。高需要負荷が電力供給される必要がある場合、方法のフローは（６０４）に移る。代替的に、高需要負荷が電力供給される必要がない場合、方法のフローは（６０８）に移る。
（６０４）で、インバータシステムの複数のスイッチは、インバータシステムを動作の第１のモードで動作させるために、複数のスイッチコントローラによって制御される。随意に、動作の第１のモードは、電力供給されるシステムの駆動力生成負荷に電力を供給する、牽引インバータモードと呼ばれても良い。スイッチコントローラ、および／または、マスターコントローラは、スイッチの各々を閉状態と開状態との間で動作するように制御し、第１の直流を、スイッチの全てからの第１の電力出力の単一の共通の位相に導通させ、第１の電力出力で、高需要負荷に電力供給する。第１の電力出力は、単相交流かもしれず、または、第１の電圧および第１の電力レベルを有する直流出力であるかもしれない。例えば、動作の第１のモードで動作する時、スイッチの各々は、他のスイッチの各々からの他の出力の各々と共通の位相を有する電力を出力する。（６０６）で、スイッチ出力の各々は、電力出力の単一の共通の位相で、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力供給するための、インバータシステムの単一の共通の位相のために、ともに追加される。
（６０８）で、電力供給されるシステムの低需要負荷は電力供給される必要があるか否かが判定される。低需要負荷は、電力供給されるシステムの駆動力非生成負荷であるかもしれない。その上、低需要負荷は、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力を供給するのに必要とされる電力の量より少ない電力の量を必要とする、電力供給されるシステムの負荷であるかもしれない。低需要負荷が電力供給される必要がある場合、方法のフローは（６１０）に移る。代替的に、低需要負荷が電力供給される必要がない場合、方法のフローは（６１２）に移り、ここではアクションが取られることは無く、インバータシステムは電力供給されるシステムの負荷に電力供給するために使用されることはない。
（６１０）で、インバータシステムの複数のスイッチは、インバータシステムを動作の第２のモードで動作させるために、複数のスイッチコントローラによって制御される。随意に、動作の第２のモードは、電力供給されるシステムの駆動力非生成負荷に電力を供給する、補助インバータモードと呼ばれても良い。スイッチコントローラ、および／または、マスターコントローラは、直流を、複数の第２の電力出力に導通させるために、スイッチの各々を閉状態と開状態との間で動作するように制御する。第２の電力出力は、三相交流、または第１の電力出力の直流出力の第１の電圧レベルおよび第１の電流レベルよりも低い、または小さい、電圧レベルおよび／または電力レベルを有するそれぞれの直流の、異なる位相であり得る。例えば、動作の第２のモードで動作する時、スイッチの各々は、他のスイッチ出力の各々に対して、異なる位相を有する電力出力を出力する。（６１２）で、各スイッチからの複数の異なる（例えばＡＣ出力、またはＤＣ出力などの）電力出力は、交流の複数の異なる位相で、電力供給されるシステムの低需要負荷に電力供給するために使用される。
随意に、複数のスイッチ、および複数のスイッチコントローラは、単一のインバータセットに含まれても良く、そして電力供給されるシステムは、複数の異なるインバータセットを含んでも良い。異なるインバータセットの各々は、複数のスイッチおよび複数のスイッチコントローラを含み得る。その上、異なるインバータセットの各々は、直流を、交流の異なる単相、または直流出力に変換し得る。例えば、第１のセットは、直流を、交流の第１の単一の共通の位相に変換しても良く、また、第２のセットは、直流を、第１のセットとは異なる位相を有する、交流の異なる第２の共通の位相に変換しても良い。
本明細書に説明される主題のある実施形態では、インバータシステムが、スイッチを介して電流を、それぞれ導通させるように、または導通を妨げるように、閉状態と開状態との間で交替する複数のスイッチを含む。システムは、閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御する、複数のスイッチコントローラを含む。第１の動作モードでは、スイッチコントローラはスイッチの動作を制御し、直流を、スイッチの各々からの同相出力からの交流の単一の共通の位相に変換し、交流の単相で、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力供給する。第２の動作モードでは、スイッチコントローラはスイッチの動作を制御し、直流を、交流の複数の異なる位相に変換し、交流の複数の異なる位相で、電力供給されるシステムの低需要負荷に電力供給する。スイッチの各々は、複数の位相の異なる位相を出力する。
随意に、複数スイッチ、および複数のスイッチコントローラは、電力供給されるシステムの複数のインバータセットの単一のインバータセットに含まれる。インバータセットの各々は、交流の異なる単相で、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力供給するために、直流を、インバータセットの他の各々に対して、交流の異なる単相に変換する。
随意に、複数のインバータセットの第１のインバータセットが、直流を、第１のインバータセットのスイッチの各々からの交流の第１の単一の共通の位相に変換し、また、複数のインバータセットの第２のインバータセットが、直流を、第２のインバータセットのスイッチの各々からの交流の異なる第２の単一の共通の位相に変換する。
随意に、複数のスイッチは、並列電気接続または直列電気接続で、互いに電気的に結合される。
随意に、高需要負荷は、電力供給されるシステムの車両を駆動する駆動力生成負荷であり、低需要負荷は駆動力非生成負荷である。
随意に、インバータシステムは牽引インバータモードで動作し、この時スイッチは、直流を、スイッチの各々からの同相出力からの交流の単一の共通の位相に変換する。
随意に、インバータシステムは、補助インバータモードで動作し、この時スイッチは、直流を、交流の複数の異なる位相に変換する。
随意に、インバータシステムはまた、複数のスイッチコントローラの動作を制御するための、マスターコントローラを含む。マスターコントローラは、閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御するように、複数のスイッチコントローラに指示する。
随意に、スイッチの各々からの同相出力が、高需要負荷の単一の共通の位相のために共に追加される。
本明細書に説明される主題のある実施形態では、方法は、第１の動作モードでは、複数のスイッチコントローラで、スイッチに供給される直流を、スイッチの各々からの同相出力からの交流の単一の共通の位相に導通させるために、複数のスイッチを閉状態と開状態との間で交替させる工程を含む。方法はまた、異なる第２の動作モードでは、複数のスイッチコントローラで、直流を、交流の複数の異なる位相に変換するために、複数のスイッチを閉状態と開状態との間で交替させる工程を含む。スイッチの各々は、複数の位相の異なる位相を出力する。第１の動作モードで生成される交流の単一の共通の位相は、高需要負荷としての電力供給されるシステムに供給され、また、第２の動作モードで生成される交流の複数の異なる位相は、低需要負荷としての電力供給されるシステムに供給される。
随意に、複数のスイッチ、および複数のスイッチコントローラは、電力供給されるシステムの複数のインバータセットの単一のインバータセットに含まれる。インバータセットの各々は、交流の異なる単相で、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力供給するために、直流を、インバータセットの他の各々に対して、交流の異なる単相に変換する。
随意に、複数のインバータセットの第１のインバータセットが、直流を、第１のインバータセットのスイッチの各々からの交流の第１の単一の共通の位相に変換し、また、複数のインバータセットの第２のインバータセットが、直流を、第２のインバータセットのスイッチの各々からの交流の異なる第２の単一の共通の位相に変換する。
随意に、複数のスイッチは、並列電気接続または直列電気接続で、互いに電気的に結合される。
随意に、高需要負荷は、電力供給されるシステムの車両を駆動する駆動力生成負荷であり、低需要負荷は駆動力非生成負荷である。
随意に、方法はまた、牽引インバータモードで動作する工程を含み、この時スイッチは、直流を、スイッチの各々からの同相出力からの交流の単一の共通の位相に変換する。
随意に、方法はまた、補助インバータモードで動作する工程を含み、この時スイッチは、直流を、交流の複数の異なる位相に変換する。
随意に、方法はまた、マスターコントローラで、スイッチコントローラの動作を制御する工程を含む。マスターコントローラは、閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御するように、複数のスイッチコントローラに指示する。
随意に、スイッチの各々からの同相出力が、高需要負荷の単一の共通の位相のために共に追加される。
本明細書に説明される主題のある実施形態では、車両インバータシステムが、スイッチを介して電流を、それぞれ導通させるように、または導通を妨げるように、閉状態と開状態との間で交替する複数のスイッチを含む。システムは、閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御する、複数のスイッチコントローラを含む。第１の動作モードでは、スイッチコントローラはスイッチの動作を制御し、直流を、スイッチの各々からの同相出力からの交流の単一の共通の位相に変換し、交流の単相で、車両システムの駆動力生成負荷に電力供給する。第２の動作モードでは、スイッチコントローラはスイッチの動作を制御し、直流を、交流の複数の異なる位相に変換し、交流の複数の異なる位相で、車両システムの駆動力非生成負荷に電力供給する。スイッチの各々は、複数の位相の異なる位相を出力する。
随意に、スイッチの各々からの同相出力が、高需要負荷の単一の共通の位相のために共に追加される。
随意に、車両インバータシステムはまた、複数のスイッチコントローラの動作を制御するための、マスターコントローラを含む。マスターコントローラは、閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御するように、複数のスイッチコントローラに指示する。
本明細書に説明される主題のある実施形態では、インバータシステムは、スイッチを介して電流を、それぞれ導通させるように、または導通を妨げるように、閉状態と開状態との間で制御可能な複数のスイッチと、閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御するための、複数のスイッチコントローラを含む。第１の動作モードでは、スイッチコントローラはスイッチの動作を制御し、第１の直流を、スイッチの全てからの単一の共通の第１の電力出力に変換し、第１の電力で、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力供給する。第２の動作モードでは、スイッチコントローラはまたスイッチの動作を制御し、第１の直流を、複数の第２の電力出力に変換し、第２の電力出力で、電力供給されるシステムの１以上の低需要負荷に電力供給する。スイッチの各々は、第２の電力出力の異なる１つを出力し、また、第２の電気出力は、他の第２の電力出力の各々とは異なる電圧レベル、または異なる波形を有する。
随意に、第１の電力出力が単相交流であり、そして第２の電気出力が、１以上の低需要負荷の１つに電力供給するための三相交流の異なる位相であるか、または、第１の電力出力が第１の電圧レベルおよび第１の電力レベルを有する直流出力であり、そして第２の電力出力が、第１の電力出力の直流出力の第１の電圧レベルおよび第１の電力レベルより低い電圧レベルおよび電流レベルを有する、それぞれの直流出力である。
随意に、スイッチの全てからの単一の共通の第１の電力出力が、高需要負荷に電力供給するために、共に追加される。
随意に、スイッチの全てからの電流が、第１の電力で、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力供給するために、単一の共通の第１の電力出力のために共に追加される。
随意に、マスターコントローラは、複数のスイッチコントローラの動作を制御するように構成される。マスターコントローラは、閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御するように、複数のスイッチコントローラに指示する。
随意に、高需要負荷は、電力供給されるシステムを駆動する駆動力生成負荷であり、そして低需要負荷は駆動力非生成負荷である。
ある実施形態では、図１に示されるような電力供給されるシステムは、インバータシステム（１００）とＤＣリンクバスバー（１２０）を含む船舶であるか、そのような船舶を含む。インバータシステム（１００）は、電力をＤＣリンクバスバー（１２０）に、またはＤＣリンクバスバー（１２０）から変換するように構成される。船舶は、（例えば変換された電力などの）電力を、バスバーおよび／またはインバータシステムから受け取るように構成された、１以上の電気的負荷を含む。そのような負荷は補助モータを含み得る。そのような負荷はまた、１以上のトラクションモータを含み、それは、（船舶についての文脈では）船首に沿った駆動のために船舶を動かすように、十分大きな電力出力を有し、単独でまたは協調して配置／結合されるモータ（複数可）を意味する。例えば、１以上のトラクションモータは、プロペラ駆動システムに動作可能に結合されて良く、その結果、トラクションモータ（複数可）が（大きさおよび波形に関して）指定された電力を受け取ると、船舶の駆動のために、プロペラを（例えば、直接、またはシャフト／ドライブ／ギアシステムを介して）回転させる。他の負荷は、ポンプ、油圧アクチュエータ等を含み得る。
ある実施形態では、図１に示されるような電力供給されるシステムは、インバータシステム（１００）とＤＣリンクバスバー（１２０）を含む（例えば機関車などの）鉄道車両であるか、そのような鉄道車両を含む。インバータシステムは、電力をＤＣリンクバスバーに、またはＤＣリンクバスバーから変換するように構成される。鉄道車両は、バスバーおよび／またはインバータシステムから（例えば変換された電力などの）電力を受け取るように構成された、１以上の電気的負荷を含む。そのような負荷は補助モータを含み得る。そのような負荷はまた、１以上のトラクションモータを含み、それは、経路に沿った駆動のために鉄道車両を動かすように、十分大きな電力出力を有し、単独でまたは協調して配置／結合されるモータ（複数可）を意味する。例えば、１以上のトラクションモータは、（例えばブルギアを介して）それぞれのホイール－車軸の対に動作可能に結合しても良く、その結果、トラクションモータ（複数可）が（大きさおよび波形に関して）指定された電力を受け取ると、レールに沿った車両の動きのために、車軸と、ホイール－レールの対のホイールを回転させる。他の負荷は、ポンプ、油圧アクチュエータ、コンプレッサ等を含み得る。
上記の説明は、限定的でなく、例示的であるように意図されていることはが理解されよう。例えば、上述の実施形態（および／またはその態様）は、相互に組み合わされて使用され得る。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明主題の教示に対して、特定の状況または素材を採用するために、多くの修正がなされ得る。本明細書に記述の素材の寸法および種類は、本発明主題のパラメータを定義するように意図されているが、それらは決して限定的でなく、典型的な実施形態である。上記の説明を見直せば、他の多くの実施形態が当業者には明らかであろう。したがって、本発明主題の範囲は、節が享受する等価物の全範囲とともに、添付の節を参照して決定されるべきである。添付の節において、用語「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこで（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」は、それぞれの用語「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の平易な英語の透過物として使用される。さらに、以下の節において、「第１」、「第２」および「第３」等の用語は、単にラベルとして使用され、それらのオブジェクトに数値要件を課すことを意図しない。また、以下の節の制限は「手段プラス機能」の形式で書かれておらず、そのような節の制限が、明示的に「～のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」という句を使用し、その後にさらなる構造を伴わない機能の説明が続く場合を除き、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２（ｆ）に基づいて解釈されることを意図していない。
この書面による説明は、例を使用して、最良のモードを含む本発明主題のいくつかの実施形態を開示し、また、当業者が、任意のデバイスまたはシステムの作成と使用、および包含される方法の実施を含む本発明主題の実施形態を実践することを可能にする。本発明主題の特許可能な範囲は節によって定義され、当業者が考えつく他の例を含むことができる。そのような他の例は、それらが節の文字言語と異ならない構造的要素を有する場合、または、それらが節の文字言語と実質的に異なることの無い等価の構造的要素を含む場合、節の範囲内にあるものと意図される。
本明細書で使用される場合、単数で列挙され、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という単語が前に置かれる要素または工程は、他に明示がない限り、複数の前記要素または動作を除外しないと理解されるべきである。また、本発明の「１つの実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への言及は、同様に列挙されている特徴を含む、追加の実施形態の存在を排除すると解釈されることを意図していない。さらに、他に明示がない限り、特定の特性を有する１つの要素または複数の要素を「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」または「有する（ｈａｓ）」実施形態は、当該特性を有さない追加的なそのような要素を含み得る。

Claims (20)

  1. インバータシステムであって：
    スイッチを介して電流を、それぞれ導通させるように、または導通を妨げるように、閉状態と開状態との間で交替するように構成された複数のスイッチ；および
    前記閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御するように構成された複数のスイッチコントローラ、を含み、
    ここで、第１の動作モードでは、前記スイッチコントローラはスイッチの動作を制御するように構成され、直流を、スイッチの各々からの同相出力からの交流の単一の共通の位相に変換し、前記交流の単相で、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力供給し、また
    ここで、第２の動作モードでは、前記スイッチコントローラはまたスイッチの動作を制御するように構成され、前記直流を、前記交流の複数の異なる位相に変換し、前記交流の前記複数の異なる位相で、前記電力供給されるシステムの低需要負荷に電力供給し、ここでスイッチの各々は、複数の位相の異なる位相を出力する、
    インバータシステム。
  2. 前記複数のスイッチ、および前記複数のスイッチコントローラが、前記電力供給されるシステムの複数のインバータセットの単一のインバータセットに含まれるように構成され、ここで前記インバータセットの各々は、前記直流を、前記インバータセットの他の各々に対して、前記交流の異なる単相に変換し、前記交流の前記異なる単相で、前記電力供給されるシステムの前記高需要負荷に電力供給する、請求項１に記載のインバータシステム。
  3. 前記複数のインバータセットの第１のインバータセットが、前記直流を、前記第１のインバータセットのスイッチの各々からの前記交流の第１の単一の共通の位相に変換するように構成され、前記複数のインバータセットの第２のインバータセットが、前記直流を、前記第２のインバータセットのスイッチの各々からの前記交流の異なる第２の単一の共通の位相に変換するように構成される、請求項２に記載のインバータシステム、
  4. 前記複数のスイッチが、並列電気接続で、または直列電気接続で、互いに電気的に結合されるように構成される、請求項１に記載のインバータシステム。
  5. 前記高需要負荷が、前記電力供給されるシステムの車両を駆動する駆動力生成負荷であり、そして前記低需要負荷が駆動力非生成負荷である、請求項１に記載のインバータシステム。
  6. 前記複数のスイッチコントローラの動作を制御するように構成されたマスターコントローラをさらに含み、ここで前記マスターコントローラは、前記閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御するように前記複数のスイッチコントローラに指示を出すよう構成される、請求項１に記載のインバータシステム。
  7. スイッチの各々からの前記同相出力が、前記高需要負荷の前記単一の共通の位相のために共に追加される、請求項１に記載のインバータシステム、
  8. 方法であって；
    第１の動作モードでは、複数のスイッチコントローラで、スイッチに供給される直流を、スイッチの各々からの同相出力からの交流の単一の共通の位相に導通させるために、複数のスイッチを閉状態と開状態との間で交替させる工程；および
    異なる第２の動作モードでは、前記複数のスイッチコントローラで、前記直流を、前記交流の複数の異なる位相に変換するために、スイッチを前記閉状態と開状態との間で交替させる工程を含み、ここで、スイッチの各々は複数の位相の異なる位相を出力し；
    ここで、前記第１の動作モードで生成される前記交流の前記単一の共通の位相は、高需要負荷としての電力供給されるシステムに供給され；そして
    ここで、前記第２の動作モードで生成される前記交流の前記複数の異なる位相は、低需要負荷としての前記電力供給されるシステムに供給される、
    方法。
  9. 前記複数のスイッチ、および前記複数のスイッチコントローラが、前記電力供給されるシステムの複数のインバータセットの単一のインバータセットに含まれ、ここで前記インバータセットの各々は、前記直流を、前記インバータセットの他の各々に対して、前記交流の異なる単相に変換するように構成され、前記交流の前記異なる単相で、前記電力供給されるシステムの前記高需要負荷に電力供給する、請求項８に記載の方法。
  10. 前記複数のインバータセットの第１のインバータセットが、前記直流を、前記第１のインバータセットのスイッチの各々からの前記交流の第１の単一の共通の位相に変換するように構成され、前記複数のインバータセットの第２のインバータセットが、前記直流を、前記第２のインバータセットのスイッチの各々からの前記交流の異なる第２の単一の共通の位相に変換するように構成される、請求項９に記載の方法。
  11. 前記複数のスイッチが、並列電気接続で、または直列電気接続で、互いに電気的に結合されるように構成される、請求項８に記載の方法。
  12. 前記高需要負荷が、前記電力供給されるシステムの車両を駆動する駆動力生成負荷であり、そして前記低需要負荷が駆動力非生成負荷である、請求項８に記載の方法。
  13. マスターコントローラで前記スイッチコントローラの動作を制御する工程をさらに含み、ここで前記マスターコントローラは、前記閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御するように前記複数のスイッチコントローラに指示を出すよう構成される、請求項８に記載の方法、
  14. スイッチの各々からの前記同相出力が、前記高需要負荷の前記単一の共通の位相のために共に追加される、請求項８に記載の方法、
  15. インバータシステムであって：
    スイッチを介して電流を、それぞれ導通させるように、または導通を妨げるように、閉状態と開状態との間で制御可能な複数のスイッチ；および
    前記閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御するように構成された複数のスイッチコントローラ、を含み、
    ここで、第１の動作モードでは、前記スイッチコントローラはスイッチの動作を制御するように構成され、第１の直流を、スイッチの全てからの単一の共通の第１の電力出力に変換し、前記第１の電力で、電力供給されるシステムの高需要負荷に電力供給し、そして
    ここで、第２の動作モードでは、前記スイッチコントローラはまたスイッチの動作を制御するように構成され、前記第１の直流を、複数の第２の電力出力に変換し、前記第２の電力出力で、前記電力供給されるシステムの１以上の低需要負荷に電力供給し、ここで、スイッチの各々は前記第２の電力出力の異なる１つを出力し、また、前記第２の電力出力は、他の前記第２の電力出力の各々とは異なる電圧レベル、または異なる波形の１以上を有する、
    インバータシステム。
  16. 前記第１の電力出力は単相交流であり、また前記第２の電力出力は、１以上の低需要負荷の単一の１つに電力供給するための三相交流の異なる位相である；または、
    前記第１の電力出力は、第１の電圧レベルおよび第１の電力レベルを有する直流出力であり、また前記第２の電力出力は、前記第１の電力出力の前記直流出力の前記第１の電圧レベルおよび前記第１の電力レベルよりも低い電圧レベルおよび電力レベルを有するそれぞれの直流出力である、請求項１５に記載のインバータシステム。
  17. スイッチの全てからの前記単一の共通の第１の電力出力が、前記高需要負荷に電力供給するために共に追加される、請求項１５に記載のインバータシステム。
  18. スイッチの全てからの前記電流が、前記第１の電力で、前記電力供給されるシステムの前記高需要負荷に電力供給するために、前記単一の共通の第１の電力出力のために共に追加される、請求項１５に記載のインバータシステム。
  19. 前記複数のスイッチコントローラの動作を制御するように構成されたマスターコントローラをさらに含み、ここで前記マスターコントローラは、前記閉状態と開状態との間でスイッチの動作を制御するように前記複数のスイッチコントローラに指示を出すよう構成される、請求項１５に記載のインバータシステム。
  20. 前記高需要負荷が、前記電力供給されるシステムを駆動する駆動力生成負荷であり、そして前記低需要負荷が駆動力非生成負荷である、請求項１５に記載のインバータシステム。
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