JP7511752B2 - 変圧器装置および電圧変換方法 - Google Patents

Description

本開示は、変圧器装置および電圧変換方法に関する。

変圧器装置は、ＡＣ－ＡＣ変換を実行する。変圧器の第１の側および第２の側において巻数が一定であるため、変換率も一定である。変換率を変化させるために、負荷時タップ切換器、略称ＯＬＴＣを使用することができる。しかしながら、ＯＬＴＣは高い製造コストをもたらし、変換率の異なる値を実現するためにしか使用できない。

米国特許出願公開第２０１３／０２０７４７１号明細書は、帰属ＤＣリンクセルベースの電力変換器を記載している。電力変換器は、第１の巻線と、４つのタップを有する第２の巻線とを有する変圧器を備える。３つのタップは、帰属ＤＣリンクセルおよび出力フィルタインダクタによって電力変換器の出力に結合される。

米国特許出願公開第２０１６／００９９６５３号明細書は、分定格のバックツーバック変換器を有する電力潮流コントローラを記載している。変圧器は、４つのタップを有する第２の巻線を有する。４つのタップのうちの２つは、変換器によって装置の出力に結合される。

変換率の自由度が高い変圧器装置および電圧変換方法を提供することを目的とする。

この目的は、独立請求項の主題によって達成される。さらなる発展形態は、従属請求項に記載されている。

第１および第２の装置側と、変圧器と、変換器と、第１および第２のフィルタ回路とを備える変圧器装置が提供される。変圧器は、第１の装置側に結合された第１の巻線と、第１、第２、第３、および第４のタップを有する第２の巻線とを備える。変換器は、第１、第２および第３のタップを第２の装置側に結合する。第１のフィルタ回路は、第１のタップを第３のタップに結合する。第２のフィルタ回路は、第３のタップを第２のタップに結合する。

有利には、変換器は、その入力側に３つの電圧を受け取り、これらの３つの電圧を使用して第２の電圧を生成することができる。第１の電圧が第１の装置側でタップされる。第２の電圧が第２の装置側でタップされる。第２の電圧は、出力電圧であってもよい。第２の電圧は、いくつかの異なる値を有することができる。変圧器装置の変換率を制御することができる。

第１の装置側は高電圧側であってもよく、第２の装置側は低電圧側であってもよく、第１の電圧は第２の電圧よりも高い。あるいは、第１の装置側が低電圧側であってもよく、第２の装置側が高電圧側であってもよく、第１の電圧は第２の電圧よりも低い。

第１の装置側はソース側であってもよく、第２の装置側は負荷側であってもよい。したがって、第１の装置側は、グリッドなどのソースに結合されてもよく、第２の装置側は、さらなるグリッドのモータなどの負荷に結合されてもよい。

あるいは、第１の装置側が負荷側であってもよく、第２の装置側がソース側であってもよい。したがって、第１の装置側は負荷に結合されてもよく、第２の装置側はソースに結合されてもよい。

変圧器装置の発展形態では、変換器は、第１の数のセルと、第１のタップに接続された第１の端子とを備える第１のアームと、第２の数のセルと、第２のタップに接続された第１の端子とを備える第２のアームと、第３の数のセルと、第３のタップに接続された第１の端子とを備える第３のアームとを備える。有利には、第１、第２、および第３のタップは各々別個のアームに接続される。３つのアームを制御することによって、ツリータップでタップされた電圧の関数として第２の電圧の生成を調整することができる。

発展形態では、変圧器装置はフィルタ回路を備える。フィルタ回路は、ローパスフィルタとして実装されてもよい。フィルタ回路は、変換器を第２の装置側に結合する。有利には、フィルタ回路は、第２の電圧の平滑化を達成する。

変圧器装置の発展形態では、第１のアームの第２の端子、第２のアームの第２の端子、および第３のアームの第２の端子は、フィルタ回路を介して第２の装置側の第１の端子に結合される。したがって、第１、第２、および第３のアームは、フィルタ回路の一方の端子に接続され、フィルタ回路の他方の端子は、第２の装置側の第１の端子に結合される。

変圧器装置の発展形態では、フィルタ回路は、第３のタップに接続された容量素子を含む。さらに、フィルタ回路は誘導素子を備える。

変圧器装置の発展形態では、第２の巻線の第４のタップは、第２の装置側に結合される。第４のタップは、第２の装置側の第２の端子に接続または結合される。

変圧器装置の発展形態では、第１のアームは、第１のＬＦ部分および第１のＨＦ部分を備える。第２のアームは、第２のＬＦ部分および第２のＨＦ部分を備える。第３のアームは、第３のＨＦ部分を備える。変換器は、第１および第２の内部フィルタを備える。第１の内部フィルタは、第１のＬＦ部分と第１のＨＦ部分との間のノードを中性点に結合する。第２の内部フィルタは、第２のＬＦ部分と第２のＨＦ部分との間のノードを中性点に結合する。一例では、第３のアームはＬＦ部分を有していなくてもよい。

変圧器装置の発展形態では、第１、第２、および第３のＨＦ部分は、第１の種類のセルを含む。第１および第２のＬＦ部分は、第２の種類のセルを含む。ＬＦは低周波または低スイッチング周波数の略称であり、ＨＦは高周波または高スイッチング周波数の略称である。第１の種類のセルは、第２の種類のセルよりも高い周波数で動作するように構成される。第１の種類のセルは、高いスイッチング周波数で動作する。第２の種類のセルは、低いスイッチング周波数で動作する。

変圧器装置の発展形態では、変換器は、第４の数のセルと、第３のタップに接続された第１の端子とを備える第４のアームを備える。第３のアームの第２の端子は、第１のアームのノードに接続される。第４のアームの第２の端子は、第２のアームのノードに接続される。第１のアームの第２の端子および第２のアームの第２の端子は、第２の装置側の第１の端子に結合される。有利には、第３および第４のアームを使用することによって、第２の電圧を高い自由度で生成することができる。

変圧器装置の発展形態では、第１のアームは第１の内部フィルタを含む。第２のアームは、第２の内部フィルタを含む。有利には、第２の装置側の第１の端子でタップされる第２の電圧は、第１および第２の内部フィルタによって平滑化される。

変圧器装置の発展形態では、第１のアームのノードは、第１のアームの第１のＬＦ部分と第１のアームの第１のＨＦ部分との間に位置する。第２のアームのノードは、第２のアームの第２のＬＦ部分と第２のアームの第２のＨＦ部分との間に配置される。

変圧器装置の発展形態では、第３の数のセルは、第１の数のセルよりも少なく、かつ第２の数のセルよりも少ない。有利には、第３のアームにわたる電圧は、第１のアームにわたる電圧および第２のアームにわたる電圧よりも低い。変換器は、第１および第２のアームと比較して、第３のアームではより少ない数のセルを使用して実現することができる。有利には、第３の数のセルが第１の数のセルよりも少なく、かつ第２の数のセルよりも少ないことによって、同じ数のセルを有する３つのアームを有する変換器と比較して、損失がより低く、コストがより低くなる。

変圧器装置の発展形態では、セルの第１の数は、セルの第２の数に等しい。有利には、第１のアームにわたる電圧の最大値と、第２のアームにわたる電圧の最大値とは等しい。

セルの第１の数は、例えば１より多い。セルの第２の数は、例えば１より多い。セルの第３の数は、例えば１より多い。セルの第４の数は、例えば１より多い。

変圧器装置の発展形態では、セルは、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（略称ＭＯＳＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、逆導通絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＲＣ－ＩＢＧＴ）、サイリスタおよびバイモード絶縁ゲートトランジスタ（ＢＩＧＴ）を含む群のうちのデバイスを備える。有利には、この群のデバイスは、セルを導通状態および非導通状態に設定することを可能にする。

変圧器装置の発展形態では、サイリスタは、位相制御サイリスタ（ＰＣＴ）、双方向制御サイリスタ（ＢＣＴ）、および統合ゲート転流サイリスタ（ＩＧＣＴ）のうちの１つであってもよい。

変圧器装置の発展形態では、第１のアームの第１の数のセルは、少なくとも第１の種類のセルと第２の種類のセルとを含む。第２のアームの第２の数のセルは、少なくとも第１の種類のセルと第２の種類のセルとを含む。第１の種類のセルは高周波数セルとして実現され、第２の種類のセルは低周波数セルとして実現される。第１の種類のセルおよび第２の種類のセルは、異なる様式で実現され、すなわち、例えば上記のように、異なるデバイスを含む。第１の種類のセルは、第２の種類のセルよりも高い周波数で動作するように構成される。一例では、低周波数セルの低スイッチング周波数または動作範囲は、２０Ｈｚ～１ｋＨｚ、または５０Ｈｚ～６００Ｈｚ、または６０Ｈｚ～５００Ｈｚであり得る。一例では、高周波数セルの高いスイッチング周波数または動作範囲は、０．４ｋＨｚ～２００ｋＨｚまたは０．６～１００ｋＨｚであり得る。これらは範囲の単なる例である。高周波数セルの範囲と低周波数セルの範囲との間に重複があってもよい。

変圧器装置の発展形態では、第１の種類のセル（ＨＦセルとも呼ばれる）は、例えば、ワイドバンドギャップデバイス（略称ＷＢＧデバイス）および／または低いスイッチング損失に最適化されたデバイスを含む。デバイスは、トランジスタまたはサイリスタのいずれかであり得る。

変圧器装置の発展形態では、第２の種類のセル（ＬＦセルとも呼ばれる）は、低い伝導損失に最適化されたデバイスを含む。デバイスは、トランジスタまたはサイリスタのいずれかであり得る。

発展形態では、変圧器装置は、第２の装置側の第１の端子を第１、第２および第３のタップを含む群のうちの１つに結合するバイパススイッチを備える。バイパススイッチは、短絡保護に用いることができる。バイパススイッチは、サイリスタまたは別のスイッチを含み得る。

発展形態では、変圧器装置は、変換器が配置されるボックスと、変圧器およびボックスが配置されるタンクとを備える。有利には、変換器および変圧器に１つの冷却システムが使用される。

発展形態では、変圧器装置は、変換器が配置されるボックスと、変圧器が配置されるタンクと、少なくとも第１、第２、および第３のタップを変換器に結合するブッシングとを備える。有利には、タンクはボックスから分離される。ボックスはタンク内にはない。これにより、変圧器のメンテナンスや交換とは別に、変換器のメンテナンスや交換を行うことができる。

電圧変換のための方法が提供され、これは、
変圧器の第１の巻線に第１の電圧を供給するステップと、
変圧器の第２の巻線の第１～第４のタップで電圧を生成するステップと、
第１、第２および第３のタップに結合された変換器によって第２の電圧を提供するステップと、
第１のタップと第３のタップとの間の電圧を第１のフィルタ回路によってフィルタリングするステップと、
第３のタップと第２のタップとの間の電圧を第２のフィルタ回路によってフィルタリングするステップと
を含む。

有利には、第１のタップと第３のタップとの間の電圧は、第１のフィルタ回路によって平滑化される。これに対応して、第３のタップと第２のタップとの間の電圧は、第２のフィルタ回路によって平滑化される。変換器を制御することにより、第２の電圧を所定の値に設定することができる。第１および第２の電圧は、交流電圧である。

変圧器装置は、電圧変換のための方法に特に適している。したがって、変圧器装置に関連して説明した特徴を方法に使用することができ、逆もまた同様である。

発展形態では、変圧器装置は、変圧器電圧調整用のＯＬＴＣとしてパワーエレクトロニックＡＣ－ＡＣ変換器を実現する。パワーエレクトロニック（パワーエレクトロニクスと呼ばれることもある）は、ＰＥと略される。変換器は、パワーエレクトロニック変換器、略称ＰＥ変換器として実装することができる。パワーエレクトロニックＡＣ－ＡＣ変換器のトポロジーは、変圧器の従来の電気機械式ＯＬＴＣを置き換えて変圧器の製造コストを削減し、機能性を改善するための負荷時電圧調整に関して利点を示す。変圧器装置は、例えば段階的または無段階の電圧制御によって、電力変圧器の電圧および／または変圧器を通る電力潮流の調整を実施する。

例または実施形態の図の以下の説明は、変圧器装置および電圧変換方法の態様をさらに例示および説明することができる。同じ構造および同じ効果を有する装置、デバイス、回路およびセルは、それぞれ、同等の参照符号で示されている。装置、デバイス、回路、およびセルが、異なる図におけるそれらの機能に関して互いに対応する限り、その説明は、以下の図の各々について繰り返されない。

変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 セルの例示的な実施形態を示す図である。 セルの例示的な実施形態を示す図である。 セルの例示的な実施形態を示す図である。 セルの例示的な実施形態を示す図である。 フィルタ回路の例示的な実施形態を示す図である。 フィルタ回路の例示的な実施形態を示す図である。 セルのモードの例を示す図である。 セルのモードの例を示す図である。 セルのモードの例を示す図である。 セルのモードの例を示す図である。 セルのモードの例を示す図である。 変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 ３相を有する変圧器装置のさらなる例示的な実施形態を示す図である。 タンクを有する変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 タンクを有する変圧器装置の例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の異なる例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の異なる例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の異なる例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の異なる例示的な実施形態を示す図である。 変圧器装置の例示的なモードを示す図である。 変圧器装置の例示的なモードを示す図である。 変圧器装置の例示的なモードを示す図である。 変圧器装置の例示的なモードを示す図である。 変圧器装置の例示的なモードを示す図である。 変圧器装置の例示的なモードを示す図である。 変圧器装置の例示的なモードを示す図である。 変圧器装置の例示的なモードを示す図である。

図１は、変圧器装置１０の例示的な実施形態を示す。変圧器装置１０は、第１および第２の装置側１１、１２と、変圧器１３とを備える。変圧器１３は、第１の巻線１４と、第２の巻線１５とを有する。第２の巻線１５は、第１～第４のタップ１７～２０を有する。変圧器装置１０は、第１～第３のタップ１７～１８に接続されたフィルタ装置２１を備える。さらに、変圧器装置１０は、変換器２２を備える。変換器２２は、パワーエレクトロニック変換器として実装されてもよい。変換器２２は、フィルタ装置２１を介して第１、第２、および第３のタップ１７～１８に結合されている。変圧器装置１０は、変換器２２と第２の装置側１２とに結合されたフィルタ回路２３を備える。第２の装置側は、第１および第２の端子２４，２５を有する。第２の装置側１２の第１の端子２４は、フィルタ回路２３、変換器２２、およびフィルタ装置２１を介して、第１、第２、第３のタップ１７～１９に結合される。第２の装置側の第２の端子２５は、第４のタップ２０に接続されている。フィルタ回路２３は、出力フィルタとも呼ぶことができる。フィルタ装置２１は、電磁干渉フィルタ、略称ＥＭＩフィルタを含み得る。フィルタ装置２１は、入力フィルタと呼ばれてもよい。

第１の装置側１１では、第１の電圧Ｖ１がタップされる。第２の装置側１２では、第２の電圧Ｖ２がタップされる。第２の電圧Ｖ２は、第１の端子２４と第２の端子２５との間でタップされる。第１の電圧Ｖ１は高電圧として実現されてもよく、第２の電圧Ｖ２は低電圧として実現されてもよい。したがって、Ｖ１＞Ｖ２である。第２の電圧Ｖ２は、負荷に供給されてもよい。第２のタップ１８と第４のタップ２０との間には、最小電圧Ｖ２ｍｉｎがタップされる。第２の装置側１２の第１の端子２４と第２のタップ１８との間には、差電圧ＤＶがタップされる。第１の電流Ｉ１は、第１の巻線１４を通って流れる。第２の電流Ｉ２は、第２の巻線１５、特に第２の端子２５を通って流れる。第２の電流Ｉ２は、負荷電流と呼ばれてもよい。

図１において、変圧器装置１０は、入力フィルタ２１および出力フィルタ２３を含む。変換器２２は、負荷時ＰＥタップ切換器を実装する。例えば最大高調波含有量の要件を含む変圧器装置１０の定格電力および設計要件に応じて、入力フィルタ２１および出力フィルタ２３が提供される。タップ切換器の各場合において、フィルタ２１、２３は、リアクトル、コンデンサ、および抵抗器を使用して設計される。入力コンデンサ２１および出力リアクトルは、タップ切換器の多くの場合において十分であり得る。

図２Ａおよび図２Ｂは、図１に示す実施形態のさらなる発展形態である変圧器装置１０の例示的な実施形態を示す。変換器２２は、第１、第２および第３のアーム３１、３２、３３を備える。第１のアーム３１の第１の端子は第１のタップ１７に接続されている。第１のアーム３１の第２の端子は第２の装置側１２の第１の端子２４に結合されている。第２のアーム３２は、第２のタップ１８に接続された第１の端子を有する。第２のアーム３２の第２の端子は第２の装置側１２の第１の端子２４に結合されている。これに対応して、第３のアーム３３は、第３のタップ１９に接続された第１の端子を有する。第３のアーム３３の第２の端子は第２の装置側１２の第１の端子２４に結合されている。変換器２２は、パワーエレクトロニック負荷時タップ切換器ＡＣ－ＡＣ変換器（略称ＰＥ ＯＬＴＣ ＡＣ－ＡＣ変換器）とも呼ぶことができる。

図２Ａに示すように、第１のアーム３１は第１の数Ｎ１のセル２９を含み、第２のアーム３２は第２の数Ｎ２のセルを含み、第３のアーム３３は第３の数Ｎ３のセルを備える。第１の数Ｎ１は、第２の数Ｎ２と等しくてもよい。第３の数Ｎ３は、第１の数Ｎ１未満かつ第２の数Ｎ２未満であってもよい。

変圧器装置１０は、第１のフィルタ回路３４および第２のフィルタ回路３５を備える。第１および第２のフィルタ回路３４，３５はフィルタ装置２１を形成する。第１および第２のフィルタ回路３４，３５は、入力フィルタと呼ばれてもよい。第１および第２のフィルタ回路３４、３５は、各々コンデンサ３６、３７を備える。

第２の電圧Ｖ２は、出力電圧、変圧器出力電圧、負荷電圧、または変圧器ＬＶ出力電圧と呼ばれてもよい。第２の電圧Ｖ２の連続的かつ迅速な調整は、図２Ａおよび図２Ｂに示す変圧器装置１０によって実施することができる。変換器２２は、設計マージン内で、従来の段階的な電気機械式ＯＬＴＣを排除し、調整巻線を排除することによって変圧器の製造コストを削減することを可能にする。調整巻線を除去することにより、変圧器の設計を改善して、材料および人件費を節約することができる。トポロジーは、変圧器設計の要件を単純化し、電気機械式ＯＬＴＣを排除して、以下の少なくとも１つを提供することを可能にする：高速連続負荷時電圧調整；電圧フリッカの緩和；第２の電圧Ｖ２の位相角制御（位相角は一定範囲内で変更可能）；修正された変換器セルは回路遮断器として機能することができる。

ＰＥ ＯＬＴＣ ＡＣ／ＡＣ変換器のトポロジーを実現する変圧器装置１０が図２Ａおよび図２Ｂに示されている。図２Ａは、（セル２９を有する）基本スキームを示し、図２Ｂは、（セル２９を有する）マトリックススキームを示す。図２Ｂでは、第１のアーム３１は、マトリックス３０（図３Ｃおよび図３Ｄで説明する）を含む。これに対応して、第２および第３のアーム３２、３３は、各々マトリックスを備える。

変換器の設計は、以下のうちの少なくとも１つに依存する。
・電圧および電流の要件、
・デバイス電圧クラスおよびデバイス電流クラス、
・設計因子およびマージン、および／または
・要求される信頼性（冗長性）。

図３Ａ～図３Ｄは、第１～第３のアーム３１～３３で使用することができるセル２９およびマトリックス３０の例示的な実施形態を示す。

図３Ａにおいて、セル２９は、第１および第２のデバイス４１、４２と、スイッチ４０（バイパススイッチと呼ばれてもよい）とを含む。第１および第２のデバイス４１，４２は直列に接続される。第１および第２のデバイス４１、４２は逆直列デバイス接続を形成する。第１および第２のデバイス４１，４２は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（略称ＩＧＢＴ）として実現できる。あるいは、第１および第２のデバイス４１，４２は金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（略称ＭＯＳＦＥＴ）として製造される。セル２９は、スナバフィルタ４３を備える。スナバフィルタ４３は、コンデンサを含む。あるいは、セル２９はスナバフィルタなしで実現される。

図３Ｂでは、セル２９はデバイス４４を含む。デバイス４４は、Ｓｉまたはワイドバンドギャップ（例えばＳｉＣ）半導体に基づく２極電圧能力および一方向電流能力を有する半導体デバイスである。デバイス４４は、例えば、位相制御サイリスタ（略称ＰＣＴ）として実装される。あるいは、図３Ｂに示すセル２９は、例えば逆並列回路で並列に接続された第１および第２のデバイスを含む。したがって、セル２９は、２つの逆並列デバイスによって実現される。

図３Ｃおよび図３Ｄでは、マトリックス３０は、直列および／または並列に接続されたセル２９を含む。セル２９は、上記または下記のように実現することができる。一般に、セル２９および／またはマトリックス３０を実現するために、ＳｉおよびＳｉＣ半導体材料ならびに絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（略称ＩＧＢＴ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（略称ＭＯＳＦＥＴ）および集積ゲート転流サイリスタ（略称ＩＧＣＴ）半導体タイプなどの異なる半導体デバイス技術を使用することができる。マトリックス３０は、例えば、並列に接続された少なくとも２つのセル２９を含む。

各アーム３１～３３は、例えば図３Ａ～図３Ｄに示すようにパワーデバイス（ＩＧＢＴおよび／またはＭＯＳＦＥＴ）の逆直列接続を含み、図４に示すように、両方の電流方向および両方の遮断電圧極性のＯＮ－ＯＦＦ条件で動作することができるスイッチを形成する。

図２Ｂおよび図３Ｃおよび図３Ｄでは、電流および／または電圧変換器の要件を増加させるため、および／またはシステムの信頼性を向上させるために、スイッチまたはセル２９の直列および／または並列接続を使用してマトリックス３０を設計する同じ概念が説明されている。マトリックス３０はまた、図４に示すように、両方の電流方向および両方の遮断電圧極性においてＯＮ－ＯＦＦスイッチとして動作する。

図３Ｃにおいて、マトリックス３０は、逆直列デバイスを有するセル３０のマトリックス配列を含む。第１、第２または第３のアーム３１～３３は、マトリックス状に配置されたスイッチの直列／並列の組み合わせである。

セル２９は、第１の種類のセル２９’または第２の種類のセル２９’’として実現されてもよい。第１の種類のセル２９’は、高周波数セルとも呼ばれ得る。第２の種類のセル２９’’は、低周波数セルと呼ばれてもよい。

セル２９は、４象限スイッチ、略称４ＱＳとして実装される。
第２の種類のセル２９’’は、低いスイッチング周波数で動作し、以下の方法で実施することができる。

Ｓｉまたはワイドバンドギャップ（例えばＳｉＣ）半導体に基づく単極電圧能力および双方向電流能力を有する半導体デバイスを使用することによって。そのようなデバイスの例は、図３Ａに示すように、ＩＧＢＴおよびＭＯＳＦＥＴである。

Ｓｉまたはワイドバンドギャップ（例えばＳｉＣ）半導体に基づく２極電圧能力および一方向電流能力を有する半導体デバイスを使用することによって。位相制御サイリスタ（ＰＣＴ）は、そのようなデバイスの一例である。

Ｓｉまたはワイドバンドギャップ（例えばＳｉＣ）半導体に基づく２極電圧および双方向電流能力を有する半導体デバイスを使用することによって。図３Ｂに示すように、双方向制御サイリスタ（略称ＢＣＴ）がそのようなデバイスの一例である。

第２の種類のセル２９’’は、以下の方法で相互接続することができる：図２Ａに示すようなセル２９’’の直列接続、または図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、そのようなセル２９’’のマトリックス３０（直列、並列、またはその両方で接続される）。

第１の種類のセル２９’は、高いスイッチング周波数（略称ＨＦ）で動作し、Ｓｉまたはワイドバンドギャップ（例えばＳｉＣ）半導体に基づく単極電圧能力および双方向電流能力を有する半導体デバイスによって実装することができる。そのようなデバイスの例は、図３Ａに示すように、ＩＧＢＴおよびＭＯＳＦＥＴである。第１の種類のセル２９’は、以下の方法で相互接続することができる：図２Ａに示すようなセル２９’の直列接続、または図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、そのようなセル２９’のマトリックス３０（直列、並列、またはその両方で接続される）。

図３Ｅおよび図３Ｆは、図２Ａおよび図２Ｂに示す実施形態のさらなる発展形態である第１のフィルタ回路３４の例示的な実施形態を示す。第２のフィルタ回路３５、スナバフィルタ４３、容量素子９１、第１および第２の内部フィルタ９７，９８、および内部フィルタ１０２（後述）は、第１のフィルタ回路３４のように実現されてもよい。図面では、第１のフィルタ回路３４と同様の容量フィルタを文字Ｆｃで示している。

第１のフィルタ回路３４は、例えば以下の方法で実装することができる容量性フィルタである。

・図３Ｅに示すように、単一のコンデンサ３６。
・並列接続されたコンデンサ。

・直列接続されたコンデンサ。
・直列－並列－接続されたコンデンサのマトリックス。

図３Ｆに示すように、第１のフィルタ回路３４は、例えば抵抗／容量フィルタである。第１のフィルタ回路３４は抵抗器４５を備える。抵抗器４５は、コンデンサ３６に直列に接続される。上記のすべては、各単一のコンデンサまたはコンデンサの任意の組み合わせ（直列、並列もしくはその両方）のいずれかに直列に接続された抵抗器４５（または抵抗器のマトリックス）と組み合わせることができる。導入された抵抗器は、コンデンサと、第１のフィルタ回路３４または他の容量性フィルタに接続された誘導素子との間の共振を減衰させるのに有用である。

図４は、上述のセル２９またはマトリックス３０のモードの例、すなわち個々の逆直列デバイスまたはセル配置の等価なＯＮ－ＯＦＦスイッチを示す。

図５Ａ～図５Ｄは、セル２９のモードの例を示す。逆直列スイッチまたはセル２９の通常動作モードを図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、および図５Ｄに示す。オン状態のスイッチおよび電流経路は、太線で強調表示されている。オフ状態のスイッチおよび無電流または小電流の接続線は、通常線で示されている。

図６は、上述の実施形態のさらなる発展形態である変圧器装置１０の例示的な実施形態を示す。両方の場合の第３のアーム３３は、変圧器の公称電流、および他の２本のアーム（すなわち第１のアーム３１および第２のアーム３２）よりも低い電圧に合わせた寸法にすることができる。通常の動作条件の間、損失は少なくなる。

図６に示すように、第２の電圧Ｖ２は、設計および図７Ａ～図７Ｃに記載の３つの異なる通常動作モードに応じて、特定の電圧範囲内で調整することができる。第２の電圧Ｖ２の所望の値に応じて、１つまたは２つのアームが導通している。ＬＶは、Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅの略である。ＨＶは、Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅの略である。

図６には、ＬＶ側の単相ＰＥ ＯＬＴＣ ＡＣ－ＡＣ変換器２２が示されている。あるいは、変換器２２はＨＶ側に接続される。入力コンデンサは、明確にするために省略されている。したがって、図６、図７Ａ～図７Ｃ、図８Ａ、図８Ｂ、図９、図１０、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２、図１３Ａおよび図１３Ｂでは、明確にするために、フィルタ装置２１、第１および第２のフィルタ回路３４、３５ならびにフィルタ回路２３が省略されている。

図７Ａ～図７Ｃは、上述の変圧器装置１０の例示的な実施形態のモードを示す。図７Ａ～図７Ｃには、提案された負荷時ＰＥタップ切換器の通常動作モードが示されている。

図７Ａ、モード１では、第１および第３のアーム３１、３３はアクティブであり、交互にスイッチングする。

Ｖ２ｎｏｍ＜Ｖ２＜Ｖ２ｍａｘ
図７Ｂ、モード２では、第２および第３のアーム３２、３３はアクティブであり、交互にスイッチングする。

Ｖ２ｍｉｎ＜Ｖ２＜Ｖ２ｎｏｍ
図７Ｃ、モード３では、第３のアーム３３がアクティブである。

Ｖ２＝Ｖ２ｎｏｍ
Ｖ２は第２の電圧である。Ｖ２ｍｉｎは、第２の電圧の最小値であり、第２のタップ１８でタップされる。Ｖ２ｍａｘは、第２の電圧の最大値であり、第１のタップ１７でタップされる。Ｖ２ｎｏｍは、第２の電圧の公称値であり、第３のタップ１９でタップされる。

図８Ａおよび図８Ｂは、変圧器装置１０の電圧の例示的な実施形態、および上記の実施形態のさらなる発展形態である変圧器装置１０の制御方式を示す。Ｎ_１は、第１の巻線１４の巻数である。Ｎ_２は、第３のタップ１９から第４のタップ２０までの第２の巻線１５の巻数であり、ｎ_ｎは比である。ｋは１未満の係数である。第３のタップ１９は、第２の巻線１５において第１のタップ１７と第２のタップ１８との間に配置される。第２の巻線１５の巻線は、第３のタップ１９を第２のタップ１８に結合する。これらの巻数は、例えば、Ｎ_２・ｋまたはＮ_２・ｋ２である（図１０に示すように）。第２の巻線１５のさらなる巻線は、第３のタップ１９を第１のタップ１７に結合する。さらなる巻数は、例えばＮ_２・ｋまたはＮ_２・ｋ１である。第２の巻線１５のさらなる巻線は、第２のタップ１８を第４のタップ２０に結合する。Ｖ_２ａは、第２のタップ１８と第４のタップ２０との間でタップされる電圧である。Ｖ_２ｂは、第３のタップ１９と第２のタップ１８との間でタップされる電圧である。Ｖ_２ｃは、第１のタップ１７と第２のタップ１８との間でタップされる電圧である。Ｖ_１ ^ｎは、第１の電圧Ｖ１の公称値である。Ｖ_２ ^ｎ（＝Ｖ２ｎｏｍ）は、第２の電圧Ｖ２の公称値である。Ｖ_２ ^ｍｉｎ（＝Ｖ２ｍｉｎ）は、第２の電圧の最小値である。Ｖ_２ ^ｍａｘ（＝Ｖ２ｍａｘ）は、第２の電圧の最大値である。

いくつかの可能な制御方式がある。第２の電圧Ｖ２の所与の所望の値Ｖ_ｒｅｆに対して動作モードおよびデューティサイクルが選択され（モード１からモード３）、δ＝ｔ_ｏｎ／Ｔ_ｓｗが以下に説明するように所望の値Ｖ_ｒｅｆを得るように、一定のスイッチング周波数ｆ_ｓｗで簡単な電圧制御を実施することができる。第２の電圧Ｖ２は、グリッド周波数の１／２周期未満で調整することができる。δはデューティサイクルである。Ｔ_ｓｗは、１周期の継続時間である時間である。ｔ_ｏｎは、アーム３１～３３のいずれかを導通させる期間である。

図９は、上述の実施形態のさらなる発展形態である変圧器装置１０のさらなる例示的な実施形態を示す。変圧器装置１０は、バイパススイッチ５０を備える。バイパススイッチ５０は、例えば、逆並列回路で接続された２つのサイリスタなどの２つのスイッチ５１、５２によって実現される。バイパススイッチ５０は、第２の装置側１２の第１の端子２４を第１のタップ１７、第２のタップ１８または第３のキャップ１９などのさらなるノードに結合する。コストおよび大型化を低減するために、変換器２２は外部短絡電流から保護される。故障中に変換器をバイパスするための逆並列サイリスタは、図９に示すように実装することができる。端末Ｘは、（設計に応じて）ノードＡ、Ｂ、またはＣに接続することができる。したがって、バイパススイッチ５０または複数のバイパススイッチは、短絡保護のために構成される（サイリスタまたは他の技術を使用することができる）。

上述したように、変圧器装置１０（ＯＬＴＣ ＰＥ ＡＣ－ＡＣ変換器２２を有する）の基本的な目的は、例えば、変圧器の迅速かつ連続的な電圧調整、および／または電圧フリッカの緩和である。

変圧器装置１０は、変圧器装置１０の定格電力、電圧およびシステム短絡電流に従って設計される。主な考慮事項は、例えば、以下のとおりである。

変換器の電圧定格は、電圧調整範囲（ΔＶ_ｍａｘ）および公称電流の要件に依存する、
ＰＥ ＡＣ－ＡＣ ＯＬＴＣ変換器２２のデバイス電流定格は、システム短絡電流に耐えるものとする、
ＩＧＢＴ、バイモード絶縁ゲートトランジスタ（略称ＢＩＧＴ）、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＣＴなど、半導体デバイスタイプの異なる組み合わせを使用することができ、半導体材料はＳｉまたはＳｉＣであり得る、
いくつかのスイッチが故障した場合に変換器の動作を可能にする冗長スイッチ（および追加の必要なデバイス）、冗長スイッチの数は、信頼性／可用性要件に依存する、
正常動作時の確実なスイッチングのための適切な制御、
調節機能に応じた外側ループコントローラ、
故障電流に対する高速応答（短絡電流（略称ＳＣＣ）のバイパス）、
電圧インパルスに対する保護（例えば、グリッド内の雷またはスイッチング過渡現象に起因する）、および／または
変換器はさらに、低コストの従来の空冷または２相冷却の概念で実施することができる（従来の液冷環境は必要ない）。

以下の図には、変圧器装置１０のさらなる変形例が示されている。
図１０は、上述の実施形態のさらなる発展形態である変圧器装置１０の例示的な実施形態を示す。要件および設計に応じて、第２の電圧Ｖ２は、最大値（Ｖ２ｍａｘ＝Ｖ２ｎｏｍ＋ＤＶ１）と最小値（Ｖ２ｍｉｎ＝Ｖ２ｎｏｍ－ＤＶ）との間で制御することができる。図１０に示すように、上限範囲と下限範囲は異なっていてもよい（ＤＶ１≠ＤＶ）。この場合、セル２９の第１の数Ｎ１と、セル２９の第２の数Ｎ２とは、異なっていてもよい。図１０において、変圧器装置１０は、ＬＶ側に接続された（ＨＶ側に接続することもできる）ＯＬＴＣとして単相ＡＣ－ＡＣ ＰＥ変換器を実現する。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、上述の実施形態のさらなる発展形態である変圧器装置１０の例示的な実施形態を示す。変圧器装置１０は、図１１Ａに説明および図示されているようにグランド５４もしくは基準電位端子に接続することができるか、または図１１Ｂに示されているように浮動状態であり得る。変圧器装置１０は、接地ＰＥ変換器または浮動ＰＥ ＯＬＴＣ ＡＣ－ＡＣ変換器を有することができる。第２の装置側１２の第１の端子２４（図１１Ａ）または第２の装置側１２の第２の端子２５（図１１Ｂ）は、グランド５４に接続されている。

図１２は、上述の実施形態のさらなる発展形態である３相を有する変圧器装置１０のさらなる例示的な実施形態を示す。変圧器装置１０は、変圧器１３に対応して実現されるさらなる変圧器５５を備える。さらなる変圧器５５は、第１および第２の巻線５６、５７を備える。第２の巻線５７は、第１～第４のタップ５８～６１を含む。さらに、変圧器装置１０は、第１、第２および第３のタップ５８～６０に結合されたさらなる変換器６２を備える。さらに、変圧器装置１０の第２の側１２は、第３の端子６３を備える。さらなる変換器６２の端子は、第２の装置側１２の第１の端子２４に接続されている。

さらに、変圧器装置１０は、第１および第２の巻線７１、７０を有する追加の変圧器７０を備える。第２の巻線７２は、第１～第４のタップ７３～７６を含む。変圧器装置１０は、第１、第２および第３のタップ７３～７５に接続された追加の変換器７７を備える。追加の変換器７７の端子は、第２の装置側１２の第１の端子２４に接続されている。第２の装置側１２の第４の端子７８は、第４のタップ７６に接続されている。したがって、第２の装置側１２では、３相ａ、ｂおよびｃを第２、第３および第４の端子２５、３６、７８でタップすることができる。中性相ｎは、第２の装置側１２の第１の端子２４でタップされてもよい。

さらなる変圧器５５の第１の巻線５６には第３の電圧Ｖ３が供給される。さらなる変換器６２は、第４の電圧Ｖ４を生成する。追加の変圧器７０の第１の巻線７１には第５の電圧Ｖ５が供給される。追加の変換器７７は、第６の電圧Ｖ６を生成する。電圧差ＤＶ４、ＤＶ６および最小電圧Ｖ４ｍｉｎ、Ｖ６ｍｉｎは、さらなる変換器６２および追加の変換器７７でタップすることができる。

単相変圧器用の変換器２２は、３相変圧器バンク、またはスターデルタＹＤ、デルタスターＤＹ、デルタデルタＤＤもしくはスタースターＹＹのいずれかの接続の３相変圧器、または他のもの、ならびにＨＶ側もしくはＬＶ側で使用することができる。図１２に見られるように、変圧装置１０の３相接続（ＹＹ）はＬＶ側で実現される。ＹＤ、ＤＹおよびＤＤとしての他の３相接続も可能である。ＨＶ側での変換器２２，５２，７７の接続も可能である。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、上述の実施形態のさらなる発展形態であるタンク８０を有する変圧器装置１０の例示的な実施形態を示す。図１３Ａに示すように、変圧器装置１０は、ボックス８０を備える。変換器２２は、ボックス１８内に挿入されている。さらに、第１および第２のフィルタ回路３４、３５ならびにフィルタ回路２３（図示せず）もボックス１８に挿入されてもよい。変圧器装置１０は、タンク８１を備える。変圧器１３は、タンク８１に挿入される。また、ボックス８０もタンク８１に挿入される。

図１３Ｂに示すように、ボックス８０はタンク８１に挿入されていない。ボックス８０は、タンク８１の外部にある。したがって、タンク８１はボックス８０から自由である。変圧器装置１０は、タンク８１をボックス８０に結合するブッシング８２～８４を備える。ブッシング８２～８４は、第１～第３のタップ１７～１８を変換器２２に結合する。

ＯＬＴＣ ＡＣ－ＡＣ ＰＥ変換器２２は、別個のユニットとして構築することができ、変電所の変圧器１３に接続することができ、変圧器タンク８１の内部に統合することもでき、または図１３Ａおよび図１３Ｂにそれぞれ示すようにモジュール式バックパック溶液として容器と呼ぶことができる外部ボックス８０内に組み立てることもできる。図１３Ａでは、変圧器１３および変換器２２は同じタンク８１に取り付けられている。図１３Ｂでは、変圧器１３および変換器２２は、バックパックモジュールの解決策で実現される。

図１４Ａ～図１４Ｄは、上記の実施形態のさらなる発展形態である変圧器装置１０の例示的な実施形態を示す。図１、図２Ａおよび図２Ｂに示すＰＥ変換器２２は、３つの変圧器タップ１７～１９を使用することによって電圧調整の基本機能を実装する１つの方法を表す。しかしながら、同じ機能は、以下の段落および図で簡単に説明する他の回路変形例によって実施することができる。例えば図３Ａ～図３Ｆに示され定義された記号は、回路の変形例を説明するために使用される。各変形例の簡単な説明をまとめると以下の通りである。

図１４Ａは、上述の実施形態のさらなる発展形態である変圧器装置１０の例示的な実施形態を示す。図１４Ａにおいて、変圧器装置１０は、図１、図２Ａ、および図２Ｂに示す初期回路の変形例を表す。図１４Ａでは、各アーム３１～３３は４ＱＳ記号（図３Ａ～図３Ｄに定義され説明されている）によって表され、フィルタ装置２１およびフィルタ回路２３が追加されている。第１および第２のフィルタ回路３４，３５は、入力フィルタとも呼ばれるフィルタ装置２１を形成する。

フィルタ装置２１は、主に容量性である。図３Ｆに示すように、フィルタ装置２１は、電気共振を減衰させるために導入される抵抗素子を含み得る。

変換器２２を変圧器装置１０の第２の側１２に結合するフィルタ回路２３は、ローパスフィルタである。フィルタ回路２３は、図２Ｅおよび図２Ｆに示すような誘導素子９０および容量素子９１を備える（フィルタ回路２３の誘導素子９０と容量素子９１との間の振動を減衰させるために抵抗素子を導入する可能性がある）。これは、潜在的なフィルタの実装の１つにすぎない。他の実装も可能である。さらに、フィルタ回路２３の容量素子９１の下側端子は、中性点ＮＰに接続される。中性点ＮＰは、第３のタップ１９に接続される。あるいは、この端子を上部補助巻線の上側端子または下部補助巻線の下側端子に接続することが可能であり、これはこの端子を第１または第２のタップ１７、１８に接続することを意味する。

図１４Ａにおいて、この回路変形例は、変換器２２のスイッチング高調波を除去するためのローパスＬＣフィルタ２３によって補完された、図２Ａに示す回路を表す。容量素子９１ならびに第１および第２のフィルタ３４、３５は、図３Ｅおよび図３Ｆならびに図３Ｅおよび図３Ｆの説明で説明された第１のフィルタ３４として実現することができ、文字Ｆｃによって示されている。第１～第３のアーム３１～３３は各々、図３Ａ～図３Ｄと共に説明し、かつ文字４ＱＳによって示すように、少なくとも四象限スイッチによって実装される。

第１のアーム３１は、セル２９（例えば図３Ａおよび図３Ｂに示すように）、セル２９の直列回路（図２Ａに示すように）、またはセル２９のマトリックス３０（図２Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように）によって実現される。第２のアーム３２および第３のアーム３３は、第１のアーム３１と同様に実現される。

図１４Ｂは、上述の実施形態のさらなる発展形態である変圧器装置１０の例示的な実施形態を示す。図１４Ｂに示す回路変形例は、図１４Ａに示すものに基づく。しかしながら、上部アームおよび下部アーム（すなわち、第１のアーム３１および第２のアーム３２）は２つの部分に分割され、特に、一方の部分９２、９４は低いスイッチング周波数（略称ＬＦ）で動作し、一方の部分９３、９５は高いスイッチング周波数（略称ＨＦ）で動作している。したがって、第１のアーム３１は、第１のＬＦ部分９２と第１のＨＦ部分９３とを備える。第２のアーム３２は、第２のＬＦ部分９４および第２のＨＦ部分９５を備える。第３のアーム３３は、第３のＨＦ部分９６を備える。第１および第２のＬＦ部分９２、９４は、第２の種類のセル２９’’を含む。さらに、第１、第２および第３のＨＦ部分９３、９５、９６は、第１の種類のセル２９’を含む。ＬＦは低周波数の略称であり、ＨＦは高周波数の略称である。ＨＦ部分は、第１の種類の部分と呼ぶことができる。ＬＦ部分は、第２の種類の部分と呼ぶことができる。１つまたは複数のＨＦ部分は、１つまたは複数のＬＦ部分とは異なるように実現される。第３のアーム３３は、例えば、ＬＦ部分を有していない。

この変形例は、第１、第２および第３のＨＦ部分９３、９５、９６が第２の電圧Ｖ２を調整し、第１および第２のＬＦ部分９２、９４が第１および第２のＨＦ部分９３、９５を補助巻線の一方にクランプするという意味で、動作に関して図２Ａに示す初期回路とは異なる。このように、第１および第２のＬＦ部分９２，９４が導通状態で連続している（オンである）間、第１、第２および第３のＨＦ部分９３，９５，９６によってすべてのスイッチング動作が実現される。一例では、第１および第２のＬＦ部分９２，９４の一方は導通状態であり、第１および第２のＬＦ部分９２，９４の他方は非導通状態である。この変圧器装置１０の動作は、図１５Ａ～図１５Ｃに簡単に説明されている。

ＨＦ部分またはＬＦ部分は、セル２９（例えば図３Ａおよび図３Ｂに示すように）、セル２９の直列回路（図２Ａに示すように）、またはセル２９のマトリックス３０（図２Ｂ、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように）によって実現される。図１４Ｂ～図１４Ｄでは、ＨＦ部分を文字４ＱＳ［ＨＦ］で示し、ＬＦ部分を文字４ＱＳ［ＬＦ］で示している。

この変形例は、ＬＦおよびＨＦ部分におけるアームの分割が、異なるデバイスを使用することによって総損失を最小限に抑える機会を提供するという意味で、図２Ａおよび図２Ｂに示す初期回路とは異なる。特に、低い伝導損失に最適化されたデバイス（例えば、ＩＧＢＴ電圧クラス４．５、６．５ｋＶ、ＢＩＧＴ、ＰＣＴ、ＢＣＴ）をＬＦ部分９２、９４に使用することができ、低いスイッチング損失に最適化されたデバイス（例えば、Ｓｉ系ＩＧＢＴ電圧クラス１．２、１．７ｋＶ、ＳｉＣ系ＩＧＢＴ、ＳｉＣ系ＭＯＳＦＥＴ）をＨＦ部分９３、９５、９６に使用する。

この変形例は、半導体デバイスの総電圧定格が同じであり、第２の電圧Ｖ２が公称電圧Ｖ２ｎｏｍに等しくなければならない場合に第３のアーム３３（中間アームと呼ばれる）が低い伝導損失を有する経路を提供する態様において、図１、図２Ａ、および図２Ｂに示す初期回路と同様である。出力Ｌ－Ｆｃフィルタと呼ばれるフィルタ回路２３は、中性点ＮＰまたは別の端子、例えば、第２のタップ１８（上部補助巻線の上側端子と呼ばれる）または第１のタップ１７（下部補助巻線の下側端子と呼ばれる）に接続することができる。

変換器２２は、第１および第２の内部フィルタ９７，９８を備える。第１および第２の内部フィルタ９７，９８は、例えば第１のフィルタ回路３４などで実現される。第１および第２の内部フィルタ９７，９８は、ローパスフィルタであってもよい。第１の内部フィルタ９７は、第１のアーム３１の第１のＬＦ部分９２と第１のＨＦ部分９３との間のノードを中性点ＮＰに接続する。これに対応して、第２の内部フィルタ９８は、第２のアーム３２の第２のＬＦ部分９４と第２のＨＦ部分９５との間のノードを中性点ＮＰに結合する。内部フィルタ９７、９８は、スイッチング動作中のＨＦ構成要素の電圧ストレスを低減するために（例えばスナバとして）導入することができる。内部フィルタ９７、９８は、図１４Ｂに破線で示すように任意である。図１４Ｂでは、変換器２２は、第１および第２のアーム３１、３２を２つの部分、すなわち、低いスイッチング周波数［ＬＦ］で動作するものと、高いスイッチング周波数［ＨＦ］で動作するものとに分割する。入力および出力コンデンサは、抵抗器と直列に接続されたコンデンサに置き換えることができる（図３Ｅおよび図３Ｆを参照）。

図１４Ｃは、上述の実施形態のさらなる発展形態である変圧器装置１０の例示的な実施形態を示す。図１４Ｃに示すように、第３のアーム３３は、第３のタップ１９を第１のアーム３１のノードに結合する。ノードは、第１のアーム３１の第１のＬＦ部分９２と第１のＨＦ部分９３との間に位置する。第１のアーム３１のセルの第１の数Ｎ１は、１よりも大きい。第１のアーム３１のノードは、少なくとも１つのセルを介して第１のアーム３１の第１の端子に結合され、少なくとも１つのセルを介して第１のアーム３１の第２の端子に結合される。第３のアーム３３は、ＬＦ部分９９を備える。変換器２２は、第３のタップ１９を第２のアーム３２のノードに結合する第４のアーム１００を備える。ノードは、第２のアーム３２の第２のＬＦ部分９４と第２のＨＦ部分９５との間に配置されている。第２のアーム３２のセルの第２の数Ｎ２は、１よりも大きい。第２のアーム３２のノードは、少なくとも１つのセルを介して第２のアーム３２の第１の端子に結合され、少なくとも１つのセルを介して第２のアーム３２の第２の端子に結合される。第４のアーム１００は、ＬＦ部分１０１を備える。

図１４Ｃに示す変圧器装置１０は、活性中性点クランプ変換器の構造に基づいている。
前の回路変形例と同様に、２種類の部分があり、１種類は低いスイッチング周波数［ＬＦ］で動作し、１種類は高いスイッチング周波数［ＨＦ］で動作する。ＨＦ部分９３、９５は電圧調整を実行しており、ＬＦ部分９２、９４、９９、１０１はＨＦ部分９３、９５を第１または第２のタップ１７、１８の一方にクランプする（補助巻線によって実現される）。これにより、ＬＦ部分９２、９４、９９、１０１が連続してＯＮである間に、すべてのスイッチング動作がＨＦ部分９３、９５によって実現される。この回路変形例の動作は、図１６Ａ～図１６Ｃに簡単に説明されている。図１６Ａ～図１６Ｃに示すように、第２の電圧Ｖ２が公称電圧Ｖ２ｎｏｍに等しくなければならない場合、２つのＬＦ－ＨＦ分岐の並列接続は、低い伝導損失を有する経路を提供することができる。変換器２２は、図３Ｅまたは図３Ｆに示す第１のフィルタ回路４３として実現することができる内部フィルタ１０２を備え得る。さらに、任意選択の内部フィルタ１０２が存在する場合、この経路の起動は、内部フィルタ１０２のコンデンサの放電による突入電流を回避するように注意して行われる（例えば、内部フィルタ１０２の両端の電圧のゼロ交差で起動を実行することができる）。

図１４Ｂの回路変形例と同様に、この変形例は、異なるデバイスを使用することによって総損失を最小限に抑える機会を提供する。例えば、低い伝導損失に最適化されたデバイス（例えば、ＩＧＢＴ電圧クラス４．５、６．５ｋＶ、ＢＩＧＴ、ＰＣＴ、ＢＣＴ）をＬＦ部分９２、９４、９９、１０１に使用することができ、低いスイッチング損失に最適化されたデバイス（例えば、Ｓｉ系ＩＧＢＴ電圧クラス１．２、１．７ｋＶ、ＳｉＣ系ＩＧＢＴ、ＳｉＣ系ＭＯＳＦＥＴ）をＨＦ部分９３、９５に使用することができる。

この回路変形例に対する半導体デバイスの総電圧定格は、図１４Ａおよび図１４Ｂの回路変形例の総電圧定格よりも高い。フィルタ回路２３（出力Ｌ－Ｆｃフィルタと呼ばれる）は、中性点ＮＰまたは別の端子、例えば、第２のタップ１８（上部補助巻線の上側端子）または第１のタップ１７（下部補助巻線の下側端子）、または上部もしくは下部のＬＦおよびＨＦ部分の中点の１つに接続することができる。任意選択の内部フィルタ１０２（図１４Ｃに破線で示す）は、スイッチング動作中のＨＦ構成要素の電圧ストレスを低減するために（例えばスナバとして）導入することができる。図１４Ｃでは、回路変形例は、活性中性点クランプ構造に基づいている。ＨＦ部分９３、９５は電圧調整を実行し、ＬＦ部分９２、９４、１９９、１０１はＨＦ部分９３、９５を電圧Δｖの２つの補助巻線のいずれかにクランプする。

図１４Ｄは、上述の実施形態のさらなる発展形態である変圧器装置１０の例示的な実施形態を示す。図１４Ｄに示す変圧器装置１０は図１４Ｃのものに基づいているが、ＨＦ部分およびＬＦ部分の配置は交換され、すなわち、ＨＦ部分はここではタップ１７～１９の近くに配置される（すなわち、補助巻線により近い）。この変化は、図１４Ｃの回路変形例と比較して、半導体デバイスの総電圧定格には何の意味もない。しかし、内部フィルタ９７、９８に影響を及ぼす。変換器２２は、第１および第２の内部フィルタ９７，９８を備える。第１の内部フィルタ９７は、第１のアーム３１の第１のＨＦ部分９３を介して第１のタップ１７に結合され、第３のアーム３３を介して第３のタップ１９に結合される。第１の内部フィルタ９７は、第１のアーム３１の第１のＬＦ部分９２を介して第２の装置側１２の第１の端子２４に結合される。第３のアーム３３は、ＨＦ部分１０３を含む。

これに対応して、第２の内部フィルタ９８は、第２のアーム３２の第２の部分９５を介して第２のタップ１８に結合され、第４のアーム１００を介して第３のタップ１９に結合される。第４のアーム１００は、ＨＦ部分１０４を備える。第２の内部フィルタ９８は、第２のアーム３３の第２のＬＦ部分９４を介して第２の装置側１２の第１の端子２４に結合される。第１および第２の内部フィルタ９７、９８は各々、誘導素子９０、９０’および容量素子９１、９１’を含む。第１および第２の内部フィルタ９７、９８は、ＨＦ部分９３、９５、１０３、１０４の高調波をフィルタリングするために、ＨＦ部分９３、９５、１０３、１０４の近くに配置される。第１および第２の内部フィルタ９７、９８は、フィルタ回路２３または出力Ｌ－Ｆｃフィルタに取って代わる。

第１の内部フィルタ９７の一方の端子は、点Ｂに接続されている。第２の内部フィルタ９８の一方の端子は、点Ａに接続されている。これらの点Ａ、Ｂの電位は、中性相ＮＰに対して浮動していてもよく、一例ではΔｖに等しくなってもよい。したがって、図１４Ｃの回路変形例と比較して、より大きな入力容量が必要とされ得る。さらに、点Ａおよび点Ｂに接続されたＬ－Ｆｃフィルタの上述の端子は、代替的に、第１および第２のタップ１７、１８（下部補助巻線の下側端子および上部補助巻線の上側端子）のいずれかに、または中性点もしくは中性相ＮＰの両方に接続することができる。

第１のフィルタ回路３４は、点Ｂを介して互いに直列接続された第１および第２のフィルタ素子１０６、１０７を備える。第２のフィルタ回路３５は、点Ａを介して互いに直列接続された第３および第４のフィルタ素子１０８、１０９を備える。

この変形例の動作に関しては、一度に１つのＨＦおよび１つのＬＦ部分のみがアクティブである。特に、ＨＦ部分の１つは電圧調整を実行しており、対応するＬＦ部分は、ＨＦ部分の出力を第２の装置側１２の第２の端子２４にクランプする。この回路変形例の動作は、図１７Ａおよび図１７Ｂに簡単に説明されている。内部フィルタ１０２は任意選択であり（図１４Ｂに破線で示す）、スイッチング動作中のＨＦ構成要素の電圧ストレスを低減するために（例えばスナバとして）導入することができる。

図１４Ｄでは、変圧器装置１０は活性中性点クランプ構造に基づいているが、ＬＦおよびＨＦ部分の位置に関して図１４Ｃの回路変形例とは異なる。電圧調整を行うＨＦ部分は、補助巻線のより近くに位置し、ＨＦ高調波をフィルタリングするために必要なＬＣフィルタ９７、９８は、変換器２２のＨＦ部分の近くに配置される。

本開示に記載された提案および設計では、以下の特徴のうちの少なくとも１つが実施される：パワーエレクトロニックＡＣ－ＡＣ変換器のトポロジーは、変圧器電圧およびフリッカ緩和を可能にする。変換器２２は、ＩＧＢＴ、ＢＩＧＴ、および／またはＭＯＳＦＥＴなどの逆直列接続Ｓｉ／ＳｉＣ系デバイスを使用して組み立てることができる。制御戦略は、３つの動作モードを含む（図７Ａ～図７Ｃを参照）。変換器２２は、変圧器１３の同じタンク８１内に、または変圧器１３のタンク８１の外側のバックパックモジュールの解決策として（図１３Ａおよび図１３Ｂ）（または別個のユニットとして）組み立てられる。図１４Ａ～図１４Ｄに示されている回路変形例は、図１、図２Ａおよび図２Ｂに示す回路変形例と同じ機能を実装する。

有利には、変圧器装置１０は、より高速で、より安価で、より安全であるなどの利点を有する。変圧器装置１０は、段階的な従来の電気機械式ＯＬＴＣの置き換えを果たす；変圧器１３の設計要件が簡略化される（変圧器の設計の簡略化）；変圧器の製造コストが削減される（機械設計、追加の巻線の減少）；従来技術と比較してパワーエレクトロニック損失が低減される；変圧器装置は、従来のＯＬＴＣ解決策と比較して、統合された変圧器－ＰＥブロックのコンパクトさを実現および改善する；変圧器装置１０は、変圧器の拡張機能（すなわち、フリッカ緩和）を含む。

図１５Ａ～図１５Ｃは、図１４Ｂの変圧器装置１０のモードの例を示す。回路変形例の動作の図は図１４Ｂに示されている。図１５Ａに示すように、第２の電圧Ｖ２は、０．９～１ｐ．ｕの範囲内にあるべきである（ｐ．ｕは第２の電圧Ｖ２が単位法で提供されることを意味する）。第２のアーム３２の第２のＬＦ部分９４は、連続的にオンである。第２のアーム３２の第２のＨＦ部分９５と第３のアーム３３の第３のＨＦ部分９６はスイッチングする。

図１５Ｂでは、第２の電圧Ｖ２は、１．０～１．１ｐ．ｕの範囲内にあるべきである。第１のアーム３１の第１のＬＦ部分９２は、連続的にオンである。第１のアーム３１の第１のＨＦ部分９３と第３のアーム３３の第３のＨＦ部分９６はスイッチングする。

図１５Ｃでは、第２の電圧Ｖ２は約１．０ｐ．ｕであるべきである。第３のアーム３３の第３のＨＦ部分９６はオンである。電流経路には、出力フィルタインピーダンスが挿入されている。

図１６Ａ～図１６Ｃは、図１４Ｃの変圧器装置のモードの例を示す。図１６Ａでは、第２の電圧Ｖ２は、０．９～１ｐ．ｕの範囲内にあるべきである。第２および第３のタップ１８、１９を有する上側補助巻線は、連続的にオンである２つのＬＦ部分９４、９９によって、ＨＦ部分９３、９５に接続されている。ＨＦ部分９３、９５はスイッチングして第２の電圧Ｖ２を調整する。

図１６Ｂでは、第２の電圧Ｖ２は、１．０～１．１ｐ．ｕの範囲内にあるべきである。第１および第３のタップ１７、１９を有する下側補助巻線は、連続的にオンである２つのＬＦ部分９４、１０１によって、ＨＦ部分９３、９５に接続されている。ＨＦ部分９３、９５はスイッチングして第２の電圧Ｖ２を調整する。

図１６Ｃでは、第２の電圧Ｖ２は約１．０ｐ．ｕであるべきである。低い伝導損失は、並列に接続されたＬＦおよびＨＦ部分によって達成される。この経路の起動は、急なコンデンサの短絡を回避するために慎重に行われる。入力および出力コンデンサは、抵抗器と直列に接続されたコンデンサに置き換えることができる（図３Ｅおよび図３Ｆを参照）。

図１７Ａおよび図１７Ｂは、図１４Ｄの変圧器装置１０の例示的なモードを示す。入力および出力コンデンサは、抵抗器と直列に接続されたコンデンサに置き換えることができる（図３Ｅおよび図３Ｆを参照）。

図１７Ａでは、第２の電圧Ｖ２は、０．９～１ｐ．ｕの範囲内にあるべきである。第２および第４のアーム３２、１００のＨＦ部分９５、１０４はスイッチングして第２の電圧Ｖ２を調整する。第２のアーム３２の第２のＬＦ部分９４は、連続的にオンである。

図１７Ｂでは、第２の電圧Ｖ２は、１．０～１．１ｐ．ｕの範囲内にあるべきである。第１および第３のアーム３１、３３のＨＦ部分９３、１０３はスイッチングして第２の電圧Ｖ２を調整する。第１の第３のアーム３１の第１のＬＦ部分９２は、連続的にオンである。

上述の図１～図１７Ｂに示す実施形態は、改良された変圧器装置および電圧変換方法の例示的な実施形態を表す。したがって、それらは、電圧変換のための改良された変圧器装置および方法によるすべての実施形態の完全なリストを構成するものではない。実際の変圧器装置および方法は、例えば、配置、デバイス、回路、セル、および電圧に関して、示された実施形態とは異なり得る。

本特許出願は、欧州特許出願第２０２０００６３．４号の優先権を主張し、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。

以下の本文では、本開示のさらなる態様が指定される。個々の態様は、他の態様の特徴の参照を容易にするために列挙されている。

１．第１および第２の装置側（１１，１２）と、
第１の装置側（１１）に結合された第１の巻線（１４）と第１～第４のタップ（１７～２０）を有する第２の巻線（１５）とを備える変圧器（１３）と、
第１、第２、および第３のタップ（１７～１９）を第２の装置側（１２）に結合する変換器（２２）と、
第１のタップ（１７）を第３のタップ（１９）に結合する第１のフィルタ回路（３４）と、
第３のタップ（１９）を第２のタップ（１８）に結合する第２のフィルタ回路（３５）と
を備える変圧器装置。

２．変換器（２２）が、
第１の数のセル（２９）と第１のタップ（１７）に接続された第１の端子とを備える第１のアーム（３１）と、
第２の数のセル（２９）と第２のタップ（１８）に接続された第１の端子とを備える第２のアーム（３２）と、
第３の数のセル（２９）と第３のタップ（１９）に接続された第１の端子とを備える第３のアーム（３３）と
を備える、
態様１の変圧器装置。

３．変圧器装置（１０）がフィルタ回路（２３）を備え、
第１のアーム（３１）の第２の端子、第２のアーム（３２）の第２の端子、および第３のアーム（３３）の第２の端子が、フィルタ回路（２３）を介して第２の装置側（１２）の第１の端子（２４）に結合される、
態様２の変圧器装置。

４．フィルタ回路（２３）が、第３のタップ（１９）に接続された容量素子（９１）を含む、
態様３の変圧器装置。

５．変換器（２２）が、第４の数のセル（２９）と、第３のタップ（１９）に接続された第１の端子とを備える第４のアーム（１００）を備え、
第３のアーム（３３）の第２の端子が、第１のアーム（３１）のノードに接続され、
第４のアーム（１００）の第２の端子が、第２のアーム（３２）のノードに接続され、
第１のアーム（３１）の第２の端子および第２のアーム（３２）の第２の端子が、第２の装置側（１２）の第１の端子（２４）に結合される、
態様２の変圧器装置。

６．第１のアーム（３１）が第１の内部フィルタ（９７）を含み、第２のアーム（３２）が第２の内部フィルタ（９８）を含む、
態様５の変圧器装置。

７．第３の数のセル（２９）が、第１の数のセル（２９）よりも少なく、かつ第２の数のセル（２９）よりも少ない、
態様２～６のいずれか１つに記載の変圧器装置。

８．セル（２９）の第１の数が、セル（２９）の第２の数に等しい、
態様２～７のいずれか１つに記載の変圧器装置。

９．セル（２９）が、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、サイリスタおよびバイモード絶縁ゲートトランジスタを含む群のうちのデバイスを備える、
態様２～８のいずれか１つに記載の変圧器装置。

１０．第１のアーム（３１）の第１の数のセル（２９）が、少なくとも第１の種類のセル（２９’）と第２の種類のセル（２９’’）とを含み、
第２のアーム（３２）の第２の数のセル（２９）が、少なくとも第１の種類のセル（２９’）と第２の種類のセル（２９’’）とを含む、
態様２～９のいずれか１つに記載の変圧器装置。

１１．変圧器装置（１０）が、第２の装置側（２４）の第１の端子（２４）を第１、第２および第３のタップ（１７～１９）を含む群のうちの１つのタップに結合するバイパススイッチ（５０）を備える、
態様１～１０のいずれか１つに記載の変圧器装置。

１２．変圧器装置（１０）が、
変換器（２２）が配置されるボックス（８０）と、
変圧器（１３）およびボックス（８０）が配置されるタンク（８１）と
を備える、
態様１～１１のいずれか１つに記載の変圧器装置。

１３．変圧器装置（１０）が、
変換器（２２）が配置されるボックス（８０）と、
変圧器（１３）が配置されるタンク（８１）と、
少なくとも第１、第２および第３のタップ（１７～１９）を変換器（２２）に結合するブッシング（８２～８４）と
を備える、
態様１～１１のいずれか１つに記載の変圧器装置。

１４．変圧器（１３）の第１の巻線（１４）に第１の電圧（Ｖ１）を供給するステップと、
変圧器（１３）の第２の巻線（１５）の第１～第４のタップ（１７～１９）で電圧を生成するステップと、
第１、第２および第３のタップ（１７～１９）に結合された変換器（２２）によって第２の電圧（Ｖ２）を供給するステップと、
第１のフィルタ回路（３４）によって第１のタップ（１７）と第３のタップ（１９）との間の電圧をフィルタリングするステップと、
第２のフィルタ回路（３５）によって第３のタップ（１９）と第２のタップ（１８）との間の電圧をフィルタリングするステップと
を含む、電圧変換方法。

参照符号のリスト
１０ 変圧器装置
１１ 第１の装置側
１２ 第２の装置側
１３ 変圧器
１４ 第１の巻線
１５ 第２の巻線
１７ 第１のタップ
１８ 第２のタップ
１９ 第３のタップ
２０ 第４のタップ
２１ フィルタ装置
２２ 変換器
２３ フィルタ回路
２４ 第１の端子
２５ 第２の端子
２９ セル
３０ マトリックス
３１ 第１のアーム
３２ 第２のアーム
３３ 第３のアーム
３４ 第１のフィルタ回路
３５ 第２のフィルタ回路
３６，３７ コンデンサ
４０ スイッチ
４１，４２ デバイス
４３ スナバフィルタ
４４ デバイス
４５ 抵抗器
５０ バイパススイッチ
５１，５２ スイッチ
５４ グランド
５５ さらなる変圧器
５６，５７ 巻線
５８～６１ タップ
６２ さらなる変換器
６３ 第３の端子
７０ 追加の変圧器
７１，７２ 巻線
７３～７６ タップ
７７ 追加の変換器
７８ 第４の端子
８０ ボックス
８１ タンク
８２～８４ ブッシング
９０，９０’ 誘導素子
９１，９１’ 容量素子
９２ 第１のＬＦ部分
９３ 第１のＨＦ部分
９４ 第２のＬＦ部分
９５ 第２のＨＦ部分
９６ 第３のＨＦ部分
９７ 第１の内部フィルタ
９８ 第２の内部フィルタ
９９ ＬＦ部分
１００ 第４のアーム
１０１ ＬＦ部分
１０２ 内部フィルタ
１０３，１０４ ＨＦ部分
１０６～１０９ フィルタ素子
Ａ，Ｂ 点
ａ，ｂ，ｃ 相
ＤＶ，ＤＶ１，ＤＶ４ 差電圧
ＤＶ６ 差電圧
Ｉ１ 第１の電流
Ｉ２ 第２の電流
Ｎ，ｎ 中性相
ＮＰ 中性点
Ｖ１ 第１の電圧
Ｖ２ 第２の電圧
Ｖ２ｍｉｎ，Ｖ４ｍｉｎ 最小電圧
Ｖ６ｍｉｎ 最小電圧
Ｖ３～Ｖ６ 電圧

Claims (13)

1. 第１および第２の装置側（１１，１２）と、
   前記第１の装置側（１１）に結合された第１の巻線（１４）と第１～第４のタップ（１７～２０）を有する第２の巻線（１５）とを備える変圧器（１３）と、
   前記第１、第２および第３のタップ（１７～１９）を前記第２の装置側（１２）に結合する変換器（２２）と、
   前記第１のタップ（１７）を前記第３のタップ（１９）に結合する第１のフィルタ回路（３４）と、
   前記第３のタップ（１９）を前記第２のタップ（１８）に結合する第２のフィルタ回路（３５）と
   を備え、
   前記変換器（２２）が、
   第１の数のセル（２９）と前記第１のタップ（１７）に接続された第１の端子とを備える第１のアーム（３１）と、
   第２の数のセル（２９）と前記第２のタップ（１８）に接続された第１の端子とを備える第２のアーム（３２）と、
   第３の数のセル（２９）と前記第３のタップ（１９）に接続された第１の端子とを備える第３のアーム（３３）と
   を備え、
   前記第３の数のセル（２９）が、前記第１の数のセル（２９）よりも少なく、かつ前記第２の数のセル（２９）よりも少ない、
   変圧器装置。
2. 前記変圧器装置（１０）がフィルタ回路（２３）を備え、
   前記第１のアーム（３１）の第２の端子、前記第２のアーム（３２）の第２の端子、および前記第３のアーム（３３）の第２の端子が、前記フィルタ回路（２３）を介して前記第２の装置側（１２）の第１の端子（２４）に結合される、
   請求項１に記載の変圧器装置。
3. 前記フィルタ回路（２３）が、前記第３のタップ（１９）に接続された容量素子（９１）を含む、
   請求項２に記載の変圧器装置。
4. 前記第１のアーム（３１）が第１のＬＦ部分（９２）と第１のＨＦ部分（９３）とを備え、
   前記第２のアーム（３２）が第２のＬＦ部分（９４）と第２のＨＦ部分（９５）とを備え、
   前記第３のアーム（３３）が第３のＨＦ部分（９６）を備え、
   前記変換器（２２）の第１の内部フィルタ（９７）が、前記第１のＬＦ部分（９２）と前記第１のＨＦ部分（９３）との間のノードを中性点（ＮＰ）に結合し、
   前記変換器（２２）の第２の内部フィルタ（９８）が、前記第２のＬＦ部分（９４）と前記第２のＨＦ部分（９５）との間のノードを前記中性点（ＮＰ）に結合する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の変圧器装置。
5. 前記変換器（２２）が、第４の数のセル（２９）と、前記第３のタップ（１９）に接続された第１の端子とを備える第４のアーム（１００）を備え、
   前記第３のアーム（３３）の第２の端子が、前記第１のアーム（３１）のノードに接続され、
   前記第４のアーム（１００）の第２の端子が、前記第２のアーム（３２）のノードに接続され、
   前記第１のアーム（３１）の第２の端子および前記第２のアーム（３２）の第２の端子が、前記第２の装置側（１２）の第１の端子（２４）に結合され、
   前記第１のアーム（３１）の前記ノードが、前記第１のアーム（３１）の第１のＬＦ部分（９２）と前記第１のアーム（３１）の第１のＨＦ部分（９３）との間に位置し、
   前記第２のアーム（３２）の前記ノードが、前記第２のアーム（３２）の第２のＬＦ部分（９４）と前記第２のアーム（３２）の第２のＨＦ部分（９５）との間に配置される、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の変圧器装置。
6. 前記第１のアーム（３１）が第１の内部フィルタ（９７）を含み、前記第２のアーム（３２）が第２の内部フィルタ（９８）を含む、
   請求項５に記載の変圧器装置。
7. 前記セル（２９）の第１の数が、前記セル（２９）の第２の数に等しい、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の変圧器装置。
8. セル（２９）が、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、サイリスタ、およびバイモード絶縁ゲートトランジスタを含む群のうちのデバイスを備える、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の変圧器装置。
9. 前記第１のアーム（３１）の前記第１の数のセル（２９）が、少なくとも第１の種類のセル（２９’）と第２の種類のセル（２９’’）とを含み、
   前記第２のアーム（３２）の前記第２の数のセル（２９）が、少なくとも第１の種類のセル（２９’）と第２の種類のセル（２９’’）とを含み、
   前記第１の種類のセル（２９’）が、前記第２の種類のセル（２９’’）よりも高い周波数で動作するように構成される、
   請求項１～８のいずれか１項に記載の変圧器装置。
10. 前記変圧器装置（１０）が、前記第２の装置側（２４）の第１の端子（２４）を前記第１、第２および第３のタップ（１７～１９）を含む群のうちの１つのタップに結合するバイパススイッチ（５０）を備える、
    請求項１～９のいずれか１項に記載の変圧器装置。
11. 前記変圧器装置（１０）が、
    前記変換器（２２）が配置されるボックス（８０）と、
    前記変圧器（１３）および前記ボックス（８０）が配置されるタンク（８１）と
    を備える、
    請求項１～１０のいずれか１項に記載の変圧器装置。
12. 前記変圧器装置（１０）が、
    前記変換器（２２）が配置されるボックス（８０）と、
    前記変圧器（１３）が配置されるタンク（８１）と、
    少なくとも前記第１、第２および第３のタップ（１７～１９）を前記変換器（２２）に結合するブッシング（８２～８４）と
    を備える、
    請求項１～１０のいずれか１項に記載の変圧器装置。
13. 変圧器（１３）の第１の巻線（１４）に第１の電圧（Ｖ１）を供給するステップと、
    前記変圧器（１３）の第２の巻線（１５）の第１～第４のタップ（１７～１９）で電圧を生成するステップと、
    前記第１、第２および第３のタップ（１７～１９）に結合された変換器（２２）によって第２の電圧（Ｖ２）を供給するステップと、
    第１のフィルタ回路（３４）によって前記第１のタップ（１７）と前記第３のタップ（１９）との間の電圧をフィルタリングするステップと、
    第２のフィルタ回路（３５）によって前記第３のタップ（１９）と前記第２のタップ（１８）との間の電圧をフィルタリングするステップと
    を含み、
    前記変換器（２２）が、
    第１の数のセル（２９）と前記第１のタップ（１７）に接続された第１の端子とを備える第１のアーム（３１）と、
    第２の数のセル（２９）と前記第２のタップ（１８）に接続された第１の端子とを備える第２のアーム（３２）と、
    第３の数のセル（２９）と前記第３のタップ（１９）に接続された第１の端子とを備える第３のアーム（３３）と
    を備え、
    前記第３の数のセル（２９）が、前記第１の数のセル（２９）よりも少なく、かつ前記第２の数のセル（２９）よりも少ない、
    電圧変換方法。

Images