WO2010055580A1 - モジュール型磁気エネルギー回生スイッチ - Google Patents

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WO2010055580A1
WO2010055580A1 PCT/JP2008/070805 JP2008070805W WO2010055580A1 WO 2010055580 A1 WO2010055580 A1 WO 2010055580A1 JP 2008070805 W JP2008070805 W JP 2008070805W WO 2010055580 A1 WO2010055580 A1 WO 2010055580A1
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magnetic energy
capacitor
energy regenerative
regenerative switch
switch
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PCT/JP2008/070805
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直人 小島
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株式会社MERSTech
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    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
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    • H02M5/293—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0036—Means reducing energy consumption

Definitions

  • the present invention relates to a modular magnetic energy regenerative switch, and in particular, a modular magnetic regenerative switch that modularizes the entirety of a magnetic energy regenerative switch, and that allows the main circuit components, such as reverse conducting semiconductor switches and capacitors, to be attached and detached. It relates to an energy regeneration switch.
  • the circuit technology does not have reverse blocking capability, that is, it is possible to turn on / off current in both forward and reverse directions only by gate control using four reverse conducting semiconductor elements (hereinafter referred to as reverse conducting semiconductor switches).
  • reverse conducting semiconductor switches There is a current bi-directional by accumulating the magnetic energy of the current at the time of cutting off the current in the capacitor, discharging it to the load side through the reverse conduction type semiconductor element given on-gate, and regenerating the current.
  • a switch that can regenerate the magnetic energy of the circuit without loss hereinafter referred to as a magnetic energy regenerative switch (MERS)
  • MERS magnetic energy regenerative switch
  • the inventors of the present invention have found that, as a result of earnest research, a system incorporating a magnetic energy regenerative switch (MERS) can meet these demands. Proposing a system that can contribute to power saving by turning on and off the so-called “light-off” of lighting lamps (especially discharge lamps) in buildings, etc., and adjusting the amount of light as necessary. (See Patent Documents 2 and 3).
  • a reverse conducting semiconductor that is an element of the magnetic energy regenerative switch (MERS) It is necessary to use switches, capacitors, and control units having specifications suitable for the power supply system to be combined and the power capacity, inductive load, and required specifications of the load system.
  • the specifications of the reverse conduction type semiconductor switch include the type of the switch, the withstand voltage, the current capacity, and the like, and the specifications of the capacitor include the capacitor type, the capacitance, the withstand voltage, and the like.
  • the magnetic energy regenerative switch MERS
  • the circuit capacity such as the inductive load, the circuit constants such as inductive load, and the required specifications
  • the product type part number Number
  • an inductive component such as a lighting device wiring may be added depending on the installation status of the lighting device. It may be necessary to select a capacitor having the optimum capacitance while confirming the operation of the energy regenerative switch (MERS) on site.
  • MERS energy regenerative switch
  • each magnetic energy regenerative switch (MERS) is manufactured in accordance with circuit constants such as power capacity and inductive load, and required specifications, a large number of magnetic energy regenerative switches (MERS) having capacitors with different capacitances are used. ) Must be prepared at each site.
  • the reverse conduction type semiconductor switch, capacitor, and control unit which are the elements of the magnetic energy regenerative switch (MERS)
  • MERS magnetic energy regenerative switch
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to adapt to the various power supply systems to be combined and the circuit capacity such as the power capacity of the system to be a load, the inductive load, and the required specifications. It is an exemplary problem to provide a modular magnetic energy regenerative switch that does not increase the number of product numbers.
  • a module type magnetic energy regenerative switch as an exemplary aspect of the present invention is a switching unit including at least two reverse conducting semiconductor switches, and includes a DC terminal of the switching unit, and an AC A switching unit whose terminals can be selectively connected to a power source and an inductive load as appropriate, and at least one magnetic energy storage capacitor (hereinafter simply referred to as a capacitor) connected to a DC terminal of the switching unit;
  • a control unit that controls the switching unit by transmitting an on / off control signal having a predetermined period and / or a predetermined phase to the gate of the reverse conducting semiconductor switch, and at least one of the switching unit, the capacitor, and the control unit
  • the modules that make up one module are prepared in multiple types with at least one different circuit constant. To be mounted.
  • the modular magnetic energy regenerative switch further includes a connection portion for electrically connecting to the power source and the inductive load, and the switching portion is electrically connected to the power source and the inductive load via the connection portion. Is preferred.
  • the modular magnetic energy regenerative switch further includes a connection part for electrically connecting to a power source and an inductive load, and at least one of the reverse conducting semiconductor switch, the capacitor, or the control part is connected to the connection part. It is preferable that it is removable.
  • the switching unit and / or the capacitor is detachable from the control unit or the connection unit.
  • the capacitor is detachable from the switching unit, the control unit, or the connection unit.
  • the capacitor has a combined capacity obtained by connecting two or more independent capacitors in parallel or in series, and at least one of the two or more independent capacitors is detachable from the switching or control unit. Is preferred.
  • the cooling unit is preferably arranged to cool the capacitor together with the switching unit.
  • the magnetic energy regenerative switch preferably includes a full bridge circuit composed of four reverse conducting semiconductor switches and a capacitor connected between the DC terminals of the full bridge circuit.
  • the magnetic energy regenerative switch includes two reverse conducting semiconductor switches connected in series, two capacitors connected in series provided in parallel with the two reverse conducting semiconductor switches, It is preferable to provide a vertical half-bridge circuit composed of two diodes connected in parallel with each of the capacitors.
  • the magnetic energy regenerative switch has a switching circuit in which a first reverse conducting semiconductor switch and a first capacitor are connected in parallel, and a second reverse conducting semiconductor switch and a second capacitor are connected in parallel. It is preferable to provide a horizontal half-bridge circuit constituted by connecting the first reverse conducting semiconductor switch and the second reverse conducting semiconductor switch in series in the reverse series direction.
  • the module constituting at least one of the reverse conducting semiconductor switch, the capacitor, or the control unit preferably has an exterior selected from the group consisting of a metal can, a resin mold, a glass mold, a ceramic mold, and a heat sink embedded.
  • the power source is preferably selected from the group consisting of a commercial AC power source, a transformed commercial AC power source, an AC power source generated by a generator, a power source that generates an AC voltage to which a DC offset voltage is added, and a DC power source.
  • the on / off control signal of the predetermined period and / or the predetermined phase, or the signal component included in the on / off control signal is an AC current or an AC voltage transmitted through the modular magnetic energy regeneration switch. It may be set synchronously with respect to either the cycle or phase, and preferably it can be set independently with respect to either or both of the cycle or phase of the alternating current or the alternating voltage.
  • the inductive load is preferably selected from the group consisting of an electric motor, a lighting fixture, an AC transformer, a rectifier circuit, a power transmission line, and a power transmission means.
  • connection part has a connector mechanism for connecting to a module constituting at least one of a reverse conducting semiconductor switch, a capacitor, or a control part, and the connector mechanism is formed at the connection part, and at least partially electrically A fitting recess provided with a surface region that conducts to the surface, and a fitting convex portion provided with a surface region that is electrically connected to at least a part of the control unit, the switching unit, or the capacitor as a module, Preferably, when the fitting convex portion is fitted into the fitting concave portion, the fitting convex portion and the fitting concave portion are electrically connected.
  • connection part has a connector mechanism for connecting to a module constituting at least one of a reverse conducting semiconductor switch, a capacitor, or a control part, and the connector mechanism is formed at the connection part, and at least partially electrically A fitting convex portion provided with a surface region that is electrically connected to, and a fitting concave portion provided with a surface region that is electrically connected to at least a part of the controller, the switching portion, or the capacitor as a module, When the fitting convex portion is fitted into the fitting concave portion, it is preferable that the fitting convex portion and the fitting concave portion are electrically connected.
  • the product types of magnetic energy regenerative switches can be matched to the various power supply systems to be combined and the circuit capacity such as the power capacity of the system that is the load, the inductive load, and the required specifications (MERS). No increase in product number).
  • MERS magnetic energy regenerative switches
  • the relevant parts for example, if the capacitance of the capacitor is adjusted
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a module-type circuit device 1 capable of component replacement according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the outline of the modular circuit apparatuses 2, 3, and 4 which can exchange components which concern on another embodiment of this invention.
  • FIG. 2A shows that two capacitors and the heat dissipation means 105 can be provided.
  • FIG. 2B shows that the magnetic energy regeneration switch unit 10 can be built in the control connection unit 18 in which the control unit and the connection unit are integrated.
  • FIG. 2C shows that the magnetic energy regeneration switch unit 10, the control unit 40, or the capacitor 32 is detachably disposed with respect to the connection unit 60.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining switching control of the magnetic energy regenerative switch (MERS) by the control unit.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining switching control of the magnetic energy regenerative switch (MERS) by the control unit.
  • 6A and 6B are diagrams for explaining switching control of the magnetic energy regenerative switch (MERS) by the control unit.
  • FIGS. 7A, 7B, 7C, and 7D are diagrams for explaining the operation results of the module type circuit device. It is a graph which shows load voltage / rated voltage when changing gate phase angle (alpha). It is a circuit diagram which shows the 2nd aspect of a magnetic energy regeneration switch (MERS).
  • FIGS. 15A, 15B, and 15C are examples of arrangement of current paths for a modular circuit device in which components can be replaced.
  • FIGS. 15A, 15B, and 15C are examples of arrangement of current paths for a modular circuit device in which components can be replaced.
  • FIGS. 16A and 16B are diagrams showing electrical connection between the current paths 215 and 225 and the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30.
  • FIG. 17 shows an example of a module-type circuit device capable of replacing components provided with a storage portion.
  • FIGS. 18A, 18B, and 18C are examples of a configuration in which a modular circuit device with replaceable components is forcibly air-cooled.
  • SW1 to SW8 Reverse conduction type semiconductor switches G1 to G4: Gates D1 and D2 of reverse conduction type semiconductor switches SW1 to SW4: Diodes DC (P), DC (N): DC terminal AC: AC terminals 1, 2, 3, 4: Module type circuit device 5-A: Main body module 5-B: Capacitor module 6: Connector mechanism 10, 10-A, 10-B: Magnetic energy regeneration switch part 11: Fitting convex part 11a: Fitting convex part Small diameter portion 11b: Large diameter portion 11c of fitting convex portion: Step portion 11d of fitting convex portion 12: Axial hole 12 of fitting convex portion: Insertion hole 13: Pin socket 13a: Tip 15 of pin socket: Fitting Concave portion 15a: Small diameter portion 15b of fitting concave portion: Large diameter portion 15c of fitting concave portion 16: Step portion 16 of fitting concave portion: Conductor 17: Connector pin 18: Control connection portion 19: Tapered surface 20: AC power supplies 28, 29: Forced air cooling means 0: Magnetic Energy Recovery
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a module-type circuit device 1 capable of replacing parts according to an embodiment of the present invention.
  • the component-type replaceable modular circuit device 1 includes a magnetic energy regenerative switch unit 10, a capacitor 32, a control unit 40, and a connection unit 60 for connection with an AC power source or a lighting device.
  • the magnetic energy regeneration switch unit 10 and the capacitor 32 are detachable from the control unit 40, and the control unit 40 is detachable from the connection unit 60.
  • An exemplary mode of attachment / detachment will be described later with reference to FIGS. 11 and 12.
  • the magnetic energy regenerative switch unit 10 or the capacitor 32 has a form exposed at least partially on the surface of the modular circuit device 1 capable of component replacement.
  • an engineer or the like of the installation service or the maintenance service can attach and detach the magnetic energy regeneration switch unit 10 and / or the capacitor 32 without having to open or disassemble the control unit 40 and / or the connection unit 60. Therefore, when the modular circuit device 1 according to the present invention is installed in a power supply path to a lighting device or the like, it is possible to select and attach the optimum magnetic energy regenerative switch unit 10 or capacitor 32 on site.
  • the component-type replaceable modular circuit device 1 is optionally provided with a dust-proof cover or the like (not shown), and by opening or removing the cover or the like, the magnetic energy regeneration switch unit 10 or The capacitor 32 may have a form exposed on the surface of the modular circuit device 1 capable of replacing components.
  • a maintenance service engineer or the like can simply open the cover or the like and easily access the magnetic energy regenerative switch unit 10 or the capacitor 32 to attach, detach, or replace these components.
  • each of these removable components can be replaced with equivalent or compatible components.
  • the magnetic energy regenerative switch unit 10 or the capacitor 32 can be replaced with an equivalent product manufactured based on the same specification, or a component whose electrical compatibility has been verified. Specifically, based on the load of a lighting device or the like connected to the component-replaceable module type circuit device 1, the component-replaceable module type circuit device 1 performs an appropriate electrical operation to perform a predetermined operation.
  • the magnetic energy regenerative switch unit 10 having performance or the capacitor 32 having an appropriate capacity can be appropriately selected and used.
  • the magnetic energy regenerative switch unit 10 may have a form such as a magnetic energy regenerative switch unit 10-A having a fixing screw hole or the like for preventing falling off when used for a long period of time.
  • a configuration such as a magnetic energy regenerative switch unit 10-B having a heat sink or the like for dissipating heat generated during operation may be used.
  • the capacitor 32 may be a polarized DC capacitor 32-A such as an electrolytic capacitor, and the nonpolar capacitor 32 is less likely to be damaged immediately even when a reverse voltage is applied. It may be ⁇ B, a capacitor 32 -C having a larger capacity, or a capacitor 32 -D having a larger capacity. These capacitors 32 -C or 32-D having different capacities may be selected in the field in order to adjust the operation status of the modular circuit device 1 according to the present invention.
  • the control unit 40 of the module type circuit device 1 whose embodiment is shown in FIG. 1 is detachable from the connection unit 60, and the load or control of a lighting device or the like connected to the module type circuit device 1 capable of replacing components. Based on the conditions, the module-type circuit device 1 with replaceable components can be appropriately selected in order to perform a predetermined operation. For example, based on the form of the modular circuit device 1 in a single use, the form in which a plurality of module type circuit apparatuses 1 are connected in a wired manner, or the form in which a plurality of module type circuit devices 1 are connected in a wireless manner, etc. It is possible to provide the control unit 40 with a control signal receiving unit or a control unit for the magnetic energy regeneration switch unit 10 in each form.
  • control unit 40 may include a magnetic energy regenerative switch unit 10 mounting unit 46 and capacitor mounting units 47-A and 47-B as illustrated as the control unit 40-A.
  • control unit 40-A including the capacitor mounting portions 47-A and 47-B having a form different from that of the control unit 40, in the modular circuit device 1 according to the present invention, individual lighting devices are provided.
  • the control unit 40 or the control unit 40-A or another type of control unit can be appropriately selected and used at the site based on the operation status.
  • the control unit 40 is appropriately selected and connected based on the control mode of the AC power supplied to the lighting device or the lighting control device.
  • the magnetic energy regenerative switch unit 10 is appropriately selected based on electrical specifications such as the maximum current of the AC power, and connected to the control unit 40, and the appropriate capacity is determined based on the load of the lighting device or the like. It is possible to appropriately select the capacitor 32 having, and connect it to the control unit 40.
  • the component-type replaceable module circuit device 1 has a predetermined period or a predetermined amount.
  • the capacitor 32 may be replaced with an equivalent product based on the accumulated time. In such replacement of the capacitor 32, other components, that is, the magnetic energy regeneration switch unit 10, the control unit 40, and the connection unit 60 do not have to be discarded and can be used again.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of a modular circuit device 2 or 3 capable of replacing parts according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A shows that the modular circuit device 2 with replaceable components can include two capacitors 32-A and 32-B, and that the magnetic energy regeneration switch unit 10 can include a heat dissipating means 105.
  • the modular circuit device 3 with replaceable parts includes a control connection unit 18, which is a component in which the control unit 40 and the connection unit 60 are integrated, and further includes a magnetic energy regeneration switch unit.
  • Reference numeral 10 denotes that the control connection unit 18 can be incorporated.
  • FIG. 2C shows that at least one of the constituent elements is detachably arranged with respect to the connection portion 60 in the modular circuit device 4 in which the parts can be replaced.
  • the component-type replaceable module type circuit device 2 illustrated in FIG. 2A has two capacitors 32-A and 32-B when the load condition of a lighting device or the like to which AC power is supplied changes. It is possible to appropriately select an operation using one of them or an operation using both, and perform an appropriate operation for the changed load. That is, by changing the capacitor capacity when one of the capacitors 32-A or 32-B is used and the capacitor capacity (synthetic capacity) when both the capacitors 32-A and 32-B are used, the present invention is changed.
  • the replaceable module type circuit device 2 can perform an appropriate operation with respect to a load change. Alternatively, as will be described later with reference to FIGS.
  • each of the pair of capacitor components included in the half-bridge type magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 is independently attached and detached as shown in FIG. It may be configured as possible capacitors 32-A and 32-B. Further, in the operation appropriately selected as described above, even when the alternating current flowing through the magnetic energy regenerative switch unit 10 increases, it is possible to appropriately radiate the magnetic energy regenerative switch unit 10 using the heat radiating means 105. .
  • the heat radiating means 105 may appropriately use a known form, and the heat radiating means 105 may be detachable from the magnetic energy regenerative switch unit 10.
  • the component-replaceable modular circuit device 3 illustrated in FIG. 2B incorporates the magnetic energy regeneration switch unit 10 in the control connection unit 18 to reduce the size of the device and use controlled AC power. It can be incorporated in a lighting device or the like. As described above, the capacitor 32 is exposed and detachable from the surface, and can be replaced with an equivalent product at regular intervals or based on a predetermined integration time with the modular circuit device 3 incorporated in a lighting device or the like. Is possible.
  • the component-type replaceable modular circuit device 4 illustrated in FIG. 2C represents that the magnetic energy regeneration switch unit 10, the control unit 40, or the capacitor 32 is detachably disposed with respect to the connection unit 60. ing. It is sufficient that at least a part of these detachable components is detachable.
  • the magnetic energy regeneration switch unit 10 may be built in the connection unit 60, and the control unit 40 and the capacitor 32 may be detachable. .
  • the control unit 40 includes a magnetic energy regeneration switch unit 10 and a capacitor 32. It is possible to operate the modular circuit device 4 with replaceable components by appropriately replacing the control unit 40 for dealing with various loads and AC power sources.
  • the configuration of the component-replaceable module circuit device according to the present invention is described above.
  • These components may be arbitrarily combined and integrated, and a part may be fixed or built-in.
  • the capacitor 32 may be detachable with respect to a component in which the magnetic energy regeneration switch unit 10 and the control connection unit 18 are further integrated.
  • FIG. 3 shows an example of a magnetic energy regenerative switch (hereinafter referred to as MERS) 30 that is applied to the component-replaceable modular magnetic energy regenerative switch of the present invention.
  • MERS magnetic energy regeneration switch
  • the magnetic energy regenerative switch has, for example, no reverse blocking capability, that is, it uses four reverse conducting semiconductor elements (hereinafter referred to as reverse conducting semiconductor switches) and turns on currents in both forward and reverse directions only by gate control. ⁇ Both currents can be turned off by accumulating the magnetic energy of the current when the current is cut off in the capacitor, and regenerating the current by discharging to the load side through the reverse conducting semiconductor element given the on-gate. There is a switch that can regenerate the magnetic energy of the current without loss. (For example, refer to Japanese Patent No. 3634982).
  • the magnetic energy regenerative switch In the magnetic energy regenerative switch (MERS), a semiconductor element capable of forward control such as a transistor having a power MOSFET or a diode connected in reverse parallel is used as a reverse conducting semiconductor switch.
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) is configured by connecting a bridge circuit including four reverse conducting semiconductor switches and a capacitor that absorbs and discharges magnetic energy to the positive electrode and the negative electrode of the bridge circuit.
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) can flow a current bidirectionally by controlling the gate phase of these four reverse conducting semiconductor switches.
  • the magnetic energy regenerative switch is a pair of two reverse conducting semiconductor switches located on a diagonal line among four reverse conducting semiconductor switches connected in a bridge, and the two pairs are turned on / off. These switching operations are performed in synchronization with the frequency of the power supply, and when one pair is on, the other pair is turned off. In addition, the capacitor repeatedly charges and discharges magnetic energy in accordance with the on / off switching timing.
  • the current conducted in the forward direction is called the first diode-capacitor-the second diode of the other pair. It flows in the path, thereby charging the capacitor. That is, the magnetic energy of the current is stored in the capacitor. The magnetic energy of the current at the time of current interruption is accumulated in the capacitor until the voltage of the capacitor rises and the current becomes zero. When the capacitor voltage increases until the capacitor current reaches zero, the current interruption is complete. At this time, since the other pair has already been given an on-gate, the charge of the capacitor is discharged to the load side through the semiconductor element that is turned on, and the magnetic energy accumulated in the capacitor is regenerated to the load side.
  • the magnetic energy regenerative switch controls the on / off gate phase of two pairs of two reverse conducting semiconductor switches located on the diagonal line among the four reverse conducting semiconductor switches.
  • MERS magnetic energy regenerative switch
  • the control unit controls the gate phase of the magnetic energy regenerative switch (MERS) according to an internal predetermined value, a set value from the outside, and the like, and sets the magnitude of the output voltage and the phase of the current to desired values. It is possible to control load power such as.
  • MERS magnetic energy regenerative switch
  • a module-type circuit device capable of replacing components in which a magnetic energy regenerative switch (MERS) is connected in series between an AC power source and a dielectric load
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) can be configured as an AC power supply device by being incorporated in an AC power source, and can be configured as a magnetic energy regenerative switch (MERS) built-in load by being incorporated into an inductive load.
  • examples of the inductive load 50 include, but are not limited to, an electric motor, a lighting fixture, an AC transformer, a rectifier circuit, a power transmission line, and a power transmission means.
  • Inductive load 50 may include an inductive component 51 and a resistive component 52 as an equivalent circuit.
  • 3 illustrates the AC power source 20, but the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 according to the present invention is generated by a commercial AC power source, a transformed commercial AC power source, and a generator.
  • the power supply to the inductive load 50 can be controlled by connecting an AC power supply, a power supply that generates an AC voltage to which a DC offset voltage is added, a DC power supply, or the like as a power supply.
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 is connected between the AC power supply 20 and the inductive load 50. Further, a control unit 40 is connected to the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30.
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 is a magnetic energy regenerative switch that can control currents in both forward and reverse directions and can regenerate magnetic energy to the load side without loss. That is, the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 includes a bridge circuit composed of four reverse conducting semiconductor switches SW1, SW2, SW3, and SW4, and a current that flows in the circuit when the reverse conducting semiconductor switch of the bridge circuit is cut off. And an energy storage capacitor 32 that absorbs the magnetic energy.
  • a reverse conducting semiconductor switch SW1 and a reverse conducting semiconductor switch SW4 are connected in series, a reverse conducting semiconductor switch SW2 and a reverse conducting semiconductor switch SW3 are connected in series, and they are connected in parallel. Is formed.
  • the capacitor 32 is at a connection point between the DC terminal DC (P) at the connection point between the reverse conduction type semiconductor switch SW1 and the reverse conduction type semiconductor switch SW3, and between the reverse conduction type semiconductor switch SW2 and the reverse conduction type semiconductor switch SW4. It is connected to a direct current terminal DC (N).
  • an inductive load 50 is at the connection point between the reverse conduction semiconductor switch SW2 and the reverse conduction semiconductor switch SW3 at the AC terminal at the connection point between the reverse conduction semiconductor switch SW1 and the reverse conduction semiconductor switch SW4.
  • An AC power source 20 is connected in series to each AC terminal.
  • the second pair is alternately turned on / off in synchronization with the power supply frequency. That is, when one pair is on, the other pair is off. For example, when an off-gate is given to the first pair and an on-gate is given to the second pair, the current conducted in the forward direction is changed to the reverse conduction type semiconductor switch SW3-capacitor 32-reverse of the second pair.
  • the capacitor 32 is charged by flowing through the path of the conductive semiconductor switch SW4. That is, the magnetic energy of the current is stored in the capacitor 32.
  • the magnetic energy of the current at the time of current interruption is accumulated in the capacitor until the voltage of the capacitor 32 increases and the current becomes zero.
  • the current interruption is completed.
  • the charge of the capacitor 32 is discharged to the inductive load 50 through the turned-on reverse conducting semiconductor switches SW3 and SW4 and accumulated in the capacitor 32. Magnetic energy is regenerated to the inductive load 50.
  • a pulse voltage is applied to the inductive load 50.
  • the magnitude of the voltage depends on the capacitance of the capacitor 32 and the reverse conduction type semiconductor switches SW1 to SW4 and the inductive load 50 are resistant to each other. It can be within the allowable voltage range.
  • a DC capacitor can be used for the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30.
  • the reverse conducting semiconductor switches SW1 to SW4 are made of, for example, power MOSFETs and have gates G1, G2, G3, and G4, respectively.
  • Body diodes parasitsitic diodes
  • a reflux diode may be connected in reverse parallel.
  • reverse conducting semiconductor switches SW1 to SW4 for example, semiconductor elements such as transistors having IGBTs and diodes connected in reverse parallel can be used.
  • the control unit 40 controls the switching of the reverse conduction type semiconductor switches SW1 to SW4 of the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30. Specifically, it includes an on / off operation of a pair of reverse conducting semiconductor switches SW1 and SW2 located on a diagonal line in a bridge circuit of the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 and reverse conducting semiconductor switches SW3 and SW4. A control signal is transmitted to the gates G1 to G4 so that the pair is turned on and off simultaneously every half cycle so that when one is on, the other is off.
  • the controller 40 uses a cycle and / or phase of an AC voltage generated by a signal transmission source (not shown) that operates independently of the AC power source 20 to generate a magnetic energy regeneration switch ( A gate voltage for switching MERS) 30 may be generated. Further, the control unit 40 may generate a gate voltage for switching the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 using both the AC power supply 20 and an independent signal transmission source.
  • a signal transmission source not shown
  • a gate voltage for switching MERS may be generated.
  • the control unit 40 may generate a gate voltage for switching the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 using both the AC power supply 20 and an independent signal transmission source.
  • FIG. 4 (a), 4 (b), 5 (a), 5 (b), 6 (a), and 6 (b) illustrate switching control of the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 by the control unit 40.
  • FIG. FIG. 4 (a), 4 (b), 5 (a), 5 (b), 6 (a), and 6 (b) illustrate switching control of the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 by the control unit 40.
  • FIG. FIG. 4 (a), 4 (b), 5 (a), 5 (b), 6 (a), and 6 (b) illustrate switching control of the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 by the control unit 40.
  • the control unit 40 turns on the reverse conducting semiconductor switches SW1 and SW2 in a state where the capacitor 32 has no charging voltage, as shown in FIG. 4A, the current is reverse conducting semiconductor switches SW3 and SW1. And a path passing through the reverse conduction type semiconductor switches SW2 and SW4, and enters a parallel conduction state.
  • the controller 40 turns off the reverse conducting semiconductor switches SW1 and SW2 at a predetermined timing before the voltage of the AC power supply 20 is inverted, for example, about 2 ms. (This corresponds to a gate phase angle ⁇ for controlling the reverse conducting semiconductor switch of about 36 deg when the AC frequency is 50 Hz.)
  • FIG. It flows through a path passing through the type semiconductor switch SW3-capacitor 32-reverse conducting type semiconductor switch SW4.
  • the reverse conducting semiconductor switches SW3 and SW4 are turned on at the timing when the reverse conducting semiconductor switches SW1 and SW2 are turned off.
  • the current is cut off.
  • the reverse conducting semiconductor switches SW3 and SW4 are already on, and the capacitor 32 has a charging voltage, so that the current is reverse conducting as shown in FIG. It flows through a path passing through the semiconductor switch SW4-capacitor 32-reverse conducting semiconductor switch SW3. Then, the magnetic energy accumulated in the capacitor 32 is released (discharged).
  • the control unit 40 turns off the reverse conducting semiconductor switches SW3 and SW4.
  • the current flows through a path passing through the reverse conducting semiconductor switch SW1-capacitor 32-reverse conducting semiconductor switch SW2.
  • the reverse conducting semiconductor switches SW1 and SW2 are turned on at the timing when the reverse conducting semiconductor switches SW3 and SW4 are turned off.
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 can cause a current to flow in both directions by alternately bringing two opposing pairs of reverse conducting semiconductor switches into a conducting state.
  • FIG. 7A, 7B, 7C, and 7D show that parts can be replaced when the gate phase angle ⁇ for controlling the reverse conducting semiconductor switch is about 36 deg when the AC frequency is 50 Hz. It is a figure for demonstrating the operation result of a module type circuit apparatus.
  • FIG. 7A shows power supply voltage and current waveforms when the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 is not incorporated
  • FIG. 7B shows the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 incorporated.
  • the waveforms of the power supply voltage, current, and load voltage are shown.
  • FIG. 7C shows the waveform of the capacitor voltage and the current flowing through the reverse conducting semiconductor switch SW1
  • FIG. 7D shows the timing when the reverse conducting semiconductor switch SW1 is turned on.
  • the phase of the current is delayed from the phase of the power supply voltage due to the influence of the inductive load 50. Therefore, the power factor of the AC power supply 20 is smaller than 1.
  • the phase of the current can be advanced as shown in FIG. 7B.
  • the power factor of the AC power supply 20 can be made close to 1.
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 stores the magnetic energy of the inductive load 50 in the capacitor 32 by adjusting the gate phase of the two pairs on the diagonal line of the reverse conducting semiconductor switches SW1 to SW4. It is possible to advance the phase of the current and thereby bring the power factor of the AC power supply 20 close to 1.
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 can not only advance the phase of the current but also can arbitrarily control the phase of the current, thereby arbitrarily adjusting the power factor.
  • the load voltage can be increased or decreased steplessly.
  • the capacitor voltage is zero at the timing when the reverse conducting semiconductor switch SW1 is turned on, and the current flowing through the reverse conducting semiconductor switch SW1 is parallel. This is a current that flows through the diode of the reverse conducting semiconductor switch SW1 when conducting. The capacitor voltage is zero even when the reverse conducting semiconductor switch SW1 is turned off. That is, switching is performed at zero voltage and zero current, and loss due to switching can be eliminated. Since the other three reverse conducting semiconductor switches SW2 to SW4 are switched in synchronization with the reverse conducting semiconductor switch SW1, the same result is obtained.
  • FIGS. 7A, 7 ⁇ / b> B, 7 ⁇ / b> C, and 7 ⁇ / b> D are obtained when the gate phase angle ⁇ for controlling the reverse conducting semiconductor switch is about 36 deg when the AC frequency is 50 Hz.
  • the gate phase angle ⁇ for controlling the reverse conducting semiconductor switch of the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 should be continuously controlled from 0 deg to 360 deg. Can do.
  • FIG. 8 shows measured values of load voltage / rated voltage when the gate phase angle ⁇ for controlling the reverse conducting semiconductor switch is changed when two 40 W fluorescent lamps are used as loads.
  • the rated voltage is a voltage corresponding to 100% of the power supply voltage.
  • MERS magnetic energy regenerative switch
  • the charge / discharge cycle of the capacitor 32 is a half cycle of the resonance cycle of the inductive load 50 and the capacitor 32.
  • a magnetic energy regenerative switch (MERS). ) 30 can always perform zero voltage zero current switching, that is, soft switching regardless of the gate phase angle ⁇ .
  • the capacitor 32 used in the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 is only for accumulating the magnetic energy of the inductance in the circuit. For this reason, the capacitor capacity can be significantly reduced as compared with the voltage source capacitor of the conventional voltage type inverter.
  • the capacitor capacity is selected so that the resonance period with the load is shorter than the switching frequency. For this reason, harmonic noise that tends to be a problem in the conventional voltage type inverter hardly occurs in the switching in the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30. Therefore, the adverse effect of harmonic noise on precision instruments, measuring instruments, etc. hardly occurs in the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30, and the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 can be used safely in hospitals and the like. it can. Moreover, since it is soft switching, there is little power loss and there is also little heat_generation
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 when used as a gate pulse generator, a unique ID number can be assigned to each magnetic energy regenerative switch (MERS) 30, and a control signal from the outside can be used using this. Can be received and each magnetic energy regeneration switch (MERS) 30 can be controlled. For example, it is possible to wirelessly control the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 by sending a control signal wirelessly using a communication line such as the Internet.
  • FIG. 9 is a diagram showing a second mode of the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30.
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 shown in FIG. 9 is different from the above-described full bridge type magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 including the four reverse conducting semiconductor switches SW1 to SW4 and one capacitor 32.
  • the vertical half-bridge structure is composed of two reverse conducting semiconductor switches, two diodes, and two capacitors.
  • this vertical half-bridge magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 includes two reverse conducting semiconductor switches SW5 and SW6 connected in series and the two reverse conducting semiconductor switches. Two capacitors 33 and 34 connected in series, and two diodes D1 and D2 connected in parallel to the two capacitors 33 and 34, respectively, are provided in parallel with SW5 and SW6. It is out.
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 includes a control unit that controls the reverse conducting semiconductor switches SW5 and SW6, but is not shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing a third mode of the magnetic energy regenerative switch (MERS).
  • a magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 shown in FIG. 10 has a horizontal half-bridge structure.
  • a horizontal half-bridge magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 includes two reverse conducting semiconductor switches and two capacitors.
  • the horizontal half-bridge magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 includes a first reverse conducting semiconductor switch SW7 and a first capacitor 35 connected in parallel, and a second reverse switching type.
  • a conductive semiconductor switch SW8 and a second capacitor 36 connected in parallel are connected in series in a direction in which the first reverse conductive semiconductor switch SW7 and the second reverse conductive semiconductor switch SW8 are in reverse series.
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 includes a control unit that controls the reverse conducting semiconductor switches SW7 and SW8, but is not shown in FIG.
  • the capacitors 35 and 36 to be used may be independent capacitor components, or may be a plurality of capacitor components housed in a common housing such as a block capacitor.
  • Capacitor 33, 34, 35 or 36 can be detachably mounted on magnetic energy regenerative switch (MERS) 30, and these capacitor components may be detachable independently or integrated with a block capacitor or the like. You may be comprised so that attachment or detachment is possible in a form.
  • the modular circuit device with replaceable components shown in FIG. 11 includes a body module 5-A in which a magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 and a control unit 40 are modularized, and a capacitor module 5-B in which a capacitor 32 is modularized. Is done.
  • the direct current terminal DC (P) and the direct current terminal DC (N) are provided with a connector mechanism 6 which will be described later, and in this connector mechanism 6, the capacitor module 5-B is configured to be detachable.
  • Materials or techniques for modularization include, but are not limited to, metal cans, resin molds, glass molds, ceramic molds, heat sink embeddings, and the like.
  • 11 to 14 illustrate two electrical contacts. However, the present invention is not limited to these, and the number of electrical contacts can be set as appropriate according to the number of detachable components.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a modular circuit device in which the capacitor 32 is detachable and the components can be replaced.
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 shown in FIG. 3 is attached to and detached from the modular circuit devices 1, 2, 3, 4 etc. as shown in FIGS. A configuration that can be applied is assumed.
  • the capacitor 32 is partially exposed and detachable as shown in FIG. 2B, and the magnetic energy regenerative switch unit 10 and the control unit 40 connect the connection unit 60.
  • casing containing is shown.
  • the capacitor 32 included in the circuit shown in FIG. 3 is configured to be detachable at the DC terminal DC (P) and the DC terminal DC (N). Then, as shown in FIG. 11, a main body module 5-A in which the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 and the control unit 40 are modularized is configured, and the capacitor 32 is modularized to be configured as a capacitor module 5-B. .
  • a connector mechanism 6 to be described later is provided at a connection portion (terminal DC portion) between the main body module 5-A and the capacitor module 5-B. With this configuration, the capacitor 32 included in the circuit shown in FIG.
  • the magnetic energy regenerative switch may be a full bridge type or a half bridge type (vertical type or horizontal type).
  • the capacitor module 5-B in the case of using a full bridge type magnetic energy regenerative switch (MERS) may be the capacitor 32 included in the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 shown in FIG.
  • the capacitor module 5-B is connected in series in the vertical half-bridge structure magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 shown in FIG. 10 capacitors 33 and 34, or two capacitors 35 and 36 connected in series included in the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 having a horizontal half-bridge structure shown in FIG.
  • each of the capacitors 32, 33, 34, and 35 may be individually modularized, and each of them may be provided with a connector mechanism 6 described later so that each can be individually attached or detached, or connected in series.
  • the set of capacitors may be configured as one capacitor module 5-B.
  • FIGS. 11 and 12 show structural examples of the connector mechanism 6.
  • the main body module 5-A in which the magnetic energy regenerative switch unit 10 and the control unit 40 are housed has a fitting convex portion 11 protruding therefrom.
  • a fitting recess 15 is formed in the capacitor module 5-B in which the capacitor 32 is accommodated.
  • the fitting convex portion 11 has a shape in which a small diameter portion 11a, a large diameter portion 11b and a step portion 11c are formed on the outer periphery, and an axial hole 11d is formed inside the fitting convex portion 11, and this hole 11d.
  • a pin socket 13 having an insertion hole 12 is attached.
  • the tip 13a of the pin socket 13 is in a position retracted from the tip of the hole 11d so as not to touch the human body.
  • the magnetic energy regeneration switch unit 10 is connected to the pin socket 13 inside.
  • the fitting recess 15 has a small-diameter hole 15a and a large-diameter hole 15b into which the small-diameter portion 10a and the large-diameter portion 10b of the fitting convex portion 11 are fitted, and a step portion 15c that engages with the step portion 10c. It has a shape.
  • a connector pin 17 is fixed to a conductor 16 provided at the bottom of the fitting recess 15.
  • the connector pin 17 is disposed at the center of the fitting recess 15.
  • the tip 17a of the connector pin 17 is in a position retracted from the tip of the fitting recess 15 so as not to touch the human body.
  • a capacitor 32 is connected to the connector pin 17.
  • FIG. 12 shows a state in which the capacitor module 5-B is coupled to the main body module 5-A.
  • the capacitor module 5-B When the fitting concave portion 15 of the capacitor module 5-B is inserted into the fitting convex portion 11 of the main body module 5-A, the small diameter portions 11a, 15a and the large diameter portions 11b, 15b are fitted, and the step portion 11c, As a result, the capacitor module 5-B is coupled to the main body module 5-A, and the connector pin 17 is inserted into the pin socket 13 to electrically connect the magnetic energy regeneration switch unit 10 and the capacitor 32. A connection is made.
  • the main body module 5-A can continue to be used as it is by removing the capacitor module 5-B as shown in FIG. 11 and replacing it with a new capacitor module 5-B. .
  • FIGS. 13 and 14 show other structural examples of the connector mechanism 6.
  • a fitting recess 15 is formed in the main body module 5-A in which the magnetic energy regenerative switch unit 10 and the control unit 40 are housed, and a fitting protrusion 11 is projected from the capacitor module 5-B in which the capacitor 32 is housed.
  • the structure of the fitting convex part 11 and the fitting recessed part 15 is the same as that of FIG. 11 and FIG. 12, description is abbreviate
  • 11 to 14 show an example in which a pair (two poles) of the fitting convex portion 11 and the fitting concave portion 15 are configured in the same shape.
  • the mating is possible only in the polar state, and the mating is impossible in the different polar states.
  • one pair of the fitting convex portion 11 and the fitting concave portion 15 is configured in a shape different from the other pair, or the pair of one fitting convex portion 11 and the fitting concave portion 15 is fitted.
  • a projection is formed on the inner periphery of the recess 15 and a guide groove is formed on the outer periphery of the fitting projection 11 so that the fitting projection 11 and the fitting recess 15 can be fitted only when the guide groove of the projection matches. Make up.
  • FIGS. 15 to 18 are schematic views showing modifications of the modular circuit device with replaceable parts according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram exemplifying the arrangement of current paths used for power transmission through a modular circuit device with replaceable components.
  • a configuration in which the magnetic energy regeneration switch unit 10 and the capacitor 32 are detachably arranged with respect to the control connection unit 18 is illustrated.
  • the present invention is not limited to this, and a modular-type circuit device in which components can be replaced may be configured such that the control unit 40 is detachable from the connection unit 60.
  • the current path connected to the component-replaceable module circuit device shown in FIG. 15 is typically an AC current path, but is not limited thereto, and the module circuit according to the present invention is not limited thereto. It is possible to connect a current path from a commercial AC power source, a transformed commercial AC power source, an AC power source generated by a generator, a power source that generates an AC voltage to which a DC offset voltage is added, a DC power source, etc. is there.
  • FIG. 15 (a) shows a configuration in which AC input / output ports 212 and 222 are provided in the control connection unit 18, and current paths 215 and 225 are connected via these ports.
  • the control connection unit 18 is a known means for receiving information or the like for controlling the magnetic energy regenerative switch (MERS), or for monitoring the internal operation state of the modular circuit device with replaceable components (
  • a data input / output port 219 may be provided to connect the communication line 218 in order to transmit information related to the operation status of the circuit collected by the (not shown).
  • the control connection unit 18 may be directly fixed to, for example, a housing of the lighting device. With the configuration as shown in FIG.
  • the current paths 215 and 225 can be set as electrical wiring to the control connection unit 18 that can be directly fixed to the housing or the like of the lighting device.
  • the alternating current transmitted through the current paths 215 and 225 is controlled by the operation of the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 according to the present invention shown in FIGS. That is, the alternating current is transmitted from the control connection unit 18 shown in FIG. 15A to the magnetic energy regeneration switch unit 10 and is transmitted to the control connection unit 18 again. Therefore, between the control connection unit 18 and the magnetic energy regenerative switch unit 10 shown in FIG. 15 (a), in addition to the electrical contact for making the capacitor 32 shown in FIGS. Electrical contacts (not shown) are provided for transmitting current.
  • MERS magnetic energy regenerative switch
  • FIG. 15B shows a configuration in which AC input / output ports 213 and 223 are provided in the magnetic energy regeneration switch unit 10 and current paths 215 and 225 are connected through these ports.
  • the alternating current flowing through the current paths 215 and 225 is controlled by the magnetic energy regenerative switch unit 10 by bypassing the control connection unit 18. That is, an electrical contact for transmitting an alternating current is not required between the control connection unit 18 and the magnetic energy regeneration switch unit 10 shown in FIG. Therefore, the electrical contact between the control connection unit 18 and the magnetic energy regenerative switch unit 10 only needs to transmit a voltage for controlling the gate phase angle of the magnetic energy regenerative switch (MERS).
  • MERS gate phase angle of the magnetic energy regenerative switch
  • FIG. 15C similarly to FIG. 15B, AC input / output ports 214 and 224 connected to the magnetic energy regenerative switch (MERS) are provided, and the current paths 215 and 225 are connected via these ports.
  • MERS magnetic energy regenerative switch
  • FIG. 15C a magnetic energy regeneration switch unit 252 having the function of the magnetic energy regeneration switch unit 10 shown in FIG. 15B is provided.
  • the magnetic energy regeneration switch unit 252 may be directly fixed to the housing of the lighting device.
  • the control connection unit 18 is connected to the magnetic energy regeneration switch unit 252.
  • the connection of the control connection unit 18 to the magnetic energy regeneration switch unit 252 may be detachable.
  • the capacitor 32 is detachably connected to the control connection unit 18.
  • the configuration of FIG. 15C is not limited to a set of current paths 215 and 225 as shown, but a plurality of magnetic energy regenerative switches (MERS) are connected to each of the plurality of current paths. This is also suitable when the current path is controlled using the control connection unit 18.
  • MERS magnetic energy regenerative switches
  • FIG. 16 is a diagram showing an electrical connection between the current paths 215 and 225 and the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30.
  • MERS magnetic energy regenerative switch
  • FIG. 16A shows a situation where the magnetic energy regenerative switch unit 10 is detachably attached to the control connection unit 18 including the control unit 40.
  • the control connection unit or the like is fixed to a wall-mounted power distribution unit (not shown) or a housing of the lighting device, and the control connection unit 18 is connected to the control connection unit 18 from the inside of the power distribution unit or the housing.
  • the current paths 215 and 225 can be connected.
  • a magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 included in the magnetic energy regenerative switch unit 10 illustrated in FIG. 16A can be electrically connected to these current paths 215 and 225 via the control connection unit 18. That is, a detachable electrical contact for electrically connecting each of the current paths 215 and 225 separately is provided between the magnetic energy regeneration switch unit 10 and the control connection unit 18.
  • MERS magnetic energy regenerative switch
  • FIG. 16B shows another situation in which the magnetic energy regeneration switch unit 10 is detachably attached to the control connection unit 18 including the control unit 40.
  • the magnetic energy regenerative switch unit 10 shown in FIG. 16B can include a larger magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 than the example shown in FIG.
  • a larger magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 can be used to enable greater power control.
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 can be electrically connected to the current paths 215 and 225 without passing through the control connection unit 18.
  • Such a configuration can reduce the number of contacts connecting the magnetic energy regenerative switch (MERS) 30 and the current paths 215 and 225 as compared to the example of FIG. It is possible to suppress the power loss due to.
  • FIG. 17 is a diagram showing another example in which a modular circuit device with replaceable components according to the present invention is configured using a magnetic energy regenerative switch unit 10 and a capacitor 32 that can be attached to and detached from the control connection unit 18. .
  • the storage unit 45 is used to store the spare capacitor 32 in consideration of a situation where the capacitor 32 is deteriorated and needs to be replaced. Therefore, the storage unit 45 only needs to be able to store the capacitor 32 and need not have an electrical contact.
  • the present invention is not limited to this, and in order to eliminate the influence of static electricity or the like on the capacitor 32 stored in the storage unit 45, May be provided with an electrical contact for maintaining the inside of the capacitor 32 at an equipotential, and a resistor or the like may be appropriately provided in the short-circuit path in order to attenuate the charge of the stored capacitor 32. Good.
  • FIG. 18 is a diagram exemplifying means for actively radiating heat in the modular circuit device with replaceable components according to the present invention.
  • the magnetic energy regenerative switch (MERS) according to the present invention is a low heat generation and low loss switch capable of soft switching, but forced heat dissipation is necessary in a situation where a plurality of magnetic energy regenerative switches (MERS) are operated. It may become.
  • the modular circuit device with replaceable components according to the present invention is configured by using a magnetic energy regenerative switch unit 10 and a capacitor 32 that can be attached to and detached from the control connection unit 18, and in this configuration, the magnetic energy regenerative switch is provided.
  • An example of forced air cooling of the switch unit 10 is shown.
  • the heat transfer by any heat medium, a state change including phase transition, an endothermic reaction, a cooling method using a Peltier element, and the like can be used for heat dissipation without being limited thereto.
  • FIG. 18A shows a configuration in which a gas heat medium 233 such as air is passed in the vicinity of the magnetic energy regenerative switch unit 10 using the forced air cooling means 232 separated from the component-type replaceable modular circuit device according to the present invention. Indicates. At this time, the capacitor 32 may also dissipate heat.
  • a gas heat medium 233 such as air
  • FIG. 18B shows a configuration in which the forced air cooling means 28 is fixed to the modular circuit device with replaceable components according to the present invention.
  • the forced air cooling means 28 can release the heat generated by the magnetic energy regeneration switch unit 10 by sucking the gaseous heat medium 238 and 236 such as air in the environment and exhausting the gaseous heat medium 234. At this time, the capacitor 32 may also dissipate heat.
  • the forced air cooling means 29 sucks the gaseous heat medium 235 such as air in the environment in the direction opposite to that in FIG. The heat generated can be released.
  • the capacitor 32 may also dissipate heat.
  • the component-type replaceable modular circuit device connects one or both of the magnetic energy regenerative switch units 10 and 252 and the capacitor 32 to the control unit 40 or the control connection unit 18. While maintaining the detachable configuration, it is possible to use any combination of the arrangement of the current path, the installation of forced air cooling means, the addition of the storage section, and the like.

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Abstract

　磁気エネルギー回生スイッチ部１０は磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０を含み、制御部４０は磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０のゲート位相角αを制御して磁気エネルギー回生スイッチ部１０を通過する電力の出力電圧の大きさと電流の位相を変化させ、これによりこの電力を消費する負荷が有する誘導成分による電圧低下を補償する。部品交換可能なモジュール型回路装置１は、接続部６０に対して着脱可能な制御部４０、制御部４０に対して着脱可能な磁気エネルギー回生スイッチ部１０およびコンデンサ３２を備え、電力を通過させる。磁気エネルギー回生スイッチ部１０、制御部４０、コンデンサ３２等の部品はモジュール化されて着脱可能であり、予め複数の種類のモジュールを用意しておき、照明装置等の負荷の状況に応じてモジュール単位で設置現場にて入れ替え可能である。モジュール化した部品が機能低下した場合には劣化部品を含むモジュールを取り外して交換し、交換の必要がないモジュールは使用を継続してもよい。

Description

モジュール型磁気エネルギー回生スイッチ
　本発明は、モジュール型磁気エネルギー回生スイッチに関し、特に、磁気エネルギー回生スイッチの全体をモジュール化すると共に、主要回路構成部品である逆導通型半導体スイッチ、コンデンサ等の着脱交換を可能にしたモジュール型磁気エネルギー回生スイッチに関する。
　近年、大気汚染や地球温暖化等の環境問題が特に深刻化してきており、環境問題への取り組みとして、消費エネルギー量の低減（省エネ）が盛んに図られるようになってきている。このため、従来は見過ごされていた、道路用、公園内、建物内等における照明灯（特に、放電灯）の所謂「点けっ放し」を、必要に応じて点消灯したり、光量を調整したりして、省電力に寄与することのできる提案が要望されていた。
　また、別の分野に目を転じると、従来より、電気自動車用バッテリー等の二次電池を充電するために、日本国内では単相１００Ｖを降圧する簡単な変圧器とダイオード整流器が用いられている。今後の電気自動車の普及の可能性を考えると、交流電力から直流電力への電力変換について高力率と高効率化、および逆変換を含めた高機能化の提案が要望されていた。
　一方、回路技術としては、逆阻止能力を持たない、すなわち逆導通型の半導体素子（以下、逆導通型半導体スイッチという）を４個用いて順逆両方向の電流をゲート制御のみでオン・オフ可能であり、かつ電流を遮断した際の電流の持つ磁気エネルギーをコンデンサに蓄積し、オンゲートが与えられた逆導通型半導体素子を通して負荷側に放電して電流を回生することで、電流双方向であり、かつ回路の持つ磁気エネルギーをロスなく回生できるスイッチ（以下、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）という）が提案されている（特許文献１参照。なお、特許文献１で提案されている磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）の態様を、フルブリッジ型の磁気エネルギー回生スイッチという）。
　本発明の発明者らは、別途鋭意研究の結果、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）を組み込んだシステムによって、これらの要望に応えることができることを見出し、それぞれ、発明を完成させ、道路用、公園内、建物内等における照明灯（特に、放電灯）の所謂「点けっ放し」を、必要に応じて点消灯したり、光量を調整したりして、省電力に寄与することのできるシステムを提案している（特許文献２および３参照）。
特許第３６３４９８２号公報 ＰＣＴ／ＪＰ２００８／００１７１１ ＰＣＴ／ＪＰ２００８／０６６４４１
　磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）を組み込んだシステムにおいて、組み合わされる電源システム、および負荷となるシステムは、回路図は同じであっても、多種多様な電力容量、誘導負荷、および要求仕様を有している。磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）を組み込んだシステムは、これら多種多様な電力容量、誘導負荷、および要求仕様に適合する必要があるため、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）の要素である、逆導通型半導体スイッチ、コンデンサ、制御部は、それぞれ、組み合わされる電源システム、および負荷となるシステムの電力容量、誘導負荷、および要求仕様に適した仕様のものを用いる必要がある。なお、逆導通型半導体スイッチの仕様としては、スイッチの種類、耐電圧、電流容量等であり、また、コンデンサの仕様としては、コンデンサ種類、静電容量、耐電圧等である。
　組み合わされる、多種多様な電源システム、および負荷となるシステムの電力容量、誘導負荷等の回路定数、および要求仕様に合わせて、それぞれ磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）を製造するとすれば、製品種類（品番数）は多大になる。また、それによって、製造、流通および保管等のコストの増大を招く可能性が考えられる。
　また、例えば、誘導負荷を照明装置にする場合、照明装置の設置状況によっては照明装置配線等の誘導成分が加わる場合があり、同一仕様の照明装置であっても、個々の照明装置によって、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）の動作を現場で確認しつつ、最適な静電容量のコンデンサを選択する必要性も考えられる。この場合、電力容量、誘導負荷等の回路定数、および要求仕様に合わせて、それぞれ磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）を製造するとすれば、静電容量の異なるコンデンサを持つ多数の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）を各現場に用意する必要が生じる。
　さらに、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）の要素である、逆導通型半導体スイッチ、コンデンサ、制御部（電子制御部）は、いずれも電子部品である限り経年劣化が考えられ、一部の部品が機能低下を生じることが考えられる。また、電気システムである限り、想定外の過電流が流れる可能性が考えられ、一部の部品が損傷を受けることが考えられる。この場合、補修において、仮に磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）の他の回路部品が正常であっても、その磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）は正常な動作が得られない以上、交換・廃棄せざるを得ない。
　本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、組み合わせる多種多様な電源システム、および負荷となるシステムの電力容量、誘導負荷等の回路定数、および要求仕様に合わせることができながら、製品種類（品番数）の増加を招かない、モジュール型磁気エネルギー回生スイッチを提供することを例示的課題とする。
　上記課題を解決するために、本発明の例示的側面としてのモジュール型磁気エネルギー回生スイッチは、少なくとも２個の逆導通型半導体スイッチを含むスイッチング部であって、該スイッチング部の直流端子、および交流端子が、電源および誘導性負荷に適宜選択的に接続可能であるスイッチング部と、スイッチング部の直流端子に接続される少なくとも１個の磁気エネルギー蓄積用のコンデンサ（以下、単にコンデンサと称す）と、逆導通型半導体スイッチのゲートに所定の周期および／または所定の位相のオン・オフ制御信号を伝達してスイッチング部を制御する制御部と、を備え、スイッチング部、コンデンサ、または制御部の少なくとも１つを構成するモジュールは、少なくとも１つの回路定数が異なる複数種類が用意され、選択的に装着可能である。
　モジュール型磁気エネルギー回生スイッチは、さらに、電源および誘導性負荷に対して電気的に接続するための接続部を備え、スイッチング部は接続部を介して電源および誘導性負荷と電気的に接続することが好ましい。
　モジュール型磁気エネルギー回生スイッチは、さらに、電源および誘導性負荷に対して電気的に接続するための接続部を備え、逆導通型半導体スイッチ、コンデンサ、または制御部の少なくとも１つは接続部に対して着脱可能であることが好ましい。
　スイッチング部および／またはコンデンサは、制御部または接続部に対して着脱可能であることが好ましい。
　コンデンサは、スイッチング部、制御部、または接続部のいずれかに対して着脱可能であることが好ましい。
　コンデンサは、２個以上の独立したコンデンサを並列または直列に接続して得られる合成容量を有し、２個以上の独立したコンデンサの少なくとも１個はスイッチングまたは制御部に対して着脱可能であることが好ましい。
　スイッチング部の動作に基づいて発生する熱を放熱するために、スイッチング部が冷却手段を備えるときに、冷却手段はスイッチング部と共にコンデンサを冷却するように配置されることが好ましい。
　磁気エネルギー回生スイッチは、４個の逆導通型半導体スイッチからなるフルブリッジ回路と、該フルブリッジ回路の直流端子間に接続されたコンデンサとを備えることが好ましい。
　磁気エネルギー回生スイッチは、直列に接続された２個の逆導通型半導体スイッチと、この２個の逆導通型半導体スイッチと並列に設けられた、直列に接続された２個のコンデンサと、この２個のコンデンサのそれぞれと並列に接続された２個のダイオードにより構成される縦型ハーフブリッジ回路を備えることが好ましい。
　磁気エネルギー回生スイッチは、スイッチング回路が、第１の逆導通型半導体スイッチと第１のコンデンサとを並列に接続したものと、第２の逆導通型半導体スイッチと第２のコンデンサとを並列に接続したものを、第１の逆導通型半導体スイッチと第２の逆導通型半導体スイッチが逆直列となる向きで直列に接続したものにより構成される横型ハーフブリッジ回路を備えることが好ましい。
　逆導通型半導体スイッチ、コンデンサ、または制御部の少なくとも１つを構成するモジュールは、金属缶、樹脂モールド、ガラスモールド、セラミックモールド、ヒートシンク埋め込み、からなる群から選ばれる外装を有することが好ましい。
　電源は、商用交流電源、変圧した商用交流電源、発電機により発電された交流電源、直流オフセット電圧を加えた交流電圧を生成する電源、直流電源からなる群から選ばれることが好ましい。
　上記の所定の周期および／または所定の位相のオン・オフ制御信号、または該オン・オフ制御信号に含まれる信号成分は、モジュール型磁気エネルギー回生スイッチを介して伝送される交流電流または交流電圧の周期または位相のいずれかに対して同期して設定してもよく、該交流電流または該交流電圧の周期または位相のいずれかまたは両方に対して独立して設定できることが好ましい。
　誘導性負荷は、電動機、照明器具、交流変圧器、整流回路、送電線、送電手段、からなる群から選ばれることが好ましい。
　接続部は、逆導通型半導体スイッチ、コンデンサ、または制御部の少なくとも１つを構成するモジュールと接続するためのコネクタ機構を有し、コネクタ機構は、接続部に形成され、少なくとも一部に電気的に導通する表面の領域を設けた嵌合凹部と、制御部、スイッチング部またはコンデンサがモジュール化されて少なくとも一部に電気的に導通する表面の領域を設けた嵌合凸部と、を備え、嵌合凸部が嵌合凹部に嵌合されたとき、嵌合凸部と嵌合凹部とは電気的に接続することを特徴とすることが好ましい。
　接続部は、逆導通型半導体スイッチ、コンデンサ、または制御部の少なくとも１つを構成するモジュールと接続するためのコネクタ機構を有し、コネクタ機構は、接続部に形成され、少なくとも一部に電気的に導通する表面の領域を設けた嵌合凸部と、制御部、スイッチング部またはコンデンサがモジュール化されて少なくとも一部に電気的に導通する表面の領域を設けた嵌合凹部と、を備え、嵌合凸部が嵌合凹部に嵌合されたとき、嵌合凸部と嵌合凹部とは電気的に接続することが好ましい。
　本発明によれば、組み合わせる多種多様な電源システム、および負荷となるシステムの電力容量、誘導負荷等の回路定数、および要求仕様に合わせることができながら、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）の製品種類（品番数）の増加を招かない。また、組み合わせる電源システム、および負荷となるシステムに応じて最適な磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）を構成する場合、現場での調整を該当部品のみ（例えば、コンデンサの静電容量の調整ならば、静電容量の異なる複数のコンデンサのみ）で行うことができる。
本発明の一実施形態に係る部品交換可能なモジュール型回路装置１の概略を示す図である。 本発明の別の実施形態に係る部品交換可能なモジュール型回路装置２、３、４の概略を示す図である。図２（ａ）は２個のコンデンサおよび放熱手段１０５を備えうることを表している。図２（ｂ）は制御部および接続部を一体化した制御接続部１８に磁気エネルギー回生スイッチ部１０が内蔵されうることを表している。図２（ｃ）は接続部６０に対して、磁気エネルギー回生スイッチ部１０、制御部４０、またはコンデンサ３２が着脱可能に配置されることを表している。 磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）の一例を示す回路図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、制御部による磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）のスイッチング制御を説明するための図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、制御部による磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）のスイッチング制御を説明するための図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、制御部による磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）のスイッチング制御を説明するための図である。 図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、モジュール型回路装置の動作結果を説明するための図である。 ゲート位相角αを変化させたときの負荷電圧／定格電圧を示すグラフである。 磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）の第２の態様を示す回路図である。 磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）の第３の態様を示す回路図である。 コネクタ機構の第１実施形態を示す、分離状態の縦断側面図である。 コネクタ機構の第１実施形態を示す、結合状態の縦断側面図である。 コネクタ機構の第２実施形態を示す、分離状態の縦断側面図である。 コネクタ機構の第２実施形態を示す、結合状態の縦断側面図である。 図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は部品交換可能なモジュール型回路装置に対する電流路の配置の例である。 図１６（ａ）、（ｂ）は電流路２１５、２２５と磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０との電気的接続を示す図である。 図１７は収納部を設けた部品交換可能なモジュール型回路装置の例である。 図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は部品交換可能なモジュール型回路装置を強制空冷する構成の例である。
符号の説明
ＳＷ１～ＳＷ８：逆導通型半導体スイッチ
Ｇ１～Ｇ４：逆導通型半導体スイッチＳＷ１～ＳＷ４のゲート
Ｄ１、Ｄ２：ダイオード
ＤＣ（Ｐ）、ＤＣ（Ｎ）：直流端子
ＡＣ：交流端子
１、２、３、４：モジュール型回路装置
５－Ａ：本体モジュール
５－Ｂ：コンデンサモジュール
６：コネクタ機構
１０、１０－Ａ、１０－Ｂ：磁気エネルギー回生スイッチ部
１１：嵌合凸部
１１ａ：嵌合凸部の小径部
１１ｂ：嵌合凸部の大径部
１１ｃ：嵌合凸部の段部
１１ｄ：嵌合凸部の軸方向の孔
１２：挿入孔
１３：ピンソケット
１３ａ：ピンソケットの先端
１５：嵌合凹部
１５ａ：嵌合凹部の小径部
１５ｂ：嵌合凹部の大径部
１５ｃ：嵌合凹部の段部
１６：導体
１７：コネクタピン
１８：制御接続部
１９：テーパ面
２０：交流電源
２８、２９：強制空冷手段
３０：磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）
３２、３２－Ａ、３２－Ｂ、３２－Ｃ、３２－Ｄ、３３、３４、３５、３６：コンデンサ
４０、４０－Ａ：制御部
４５：収納部
４６：磁気エネルギー回生スイッチ部取り付け部
４７－Ａ、４７－Ｂ：コンデンサ取り付け部　
５０：誘導性負荷　
５１：誘導性負荷のインダクタンス成分
５２：誘導性負荷の抵抗成分
６０：接続部
１０５：放熱手段
２１２、２１３、２１４、２２２、２２３、２２４：交流入出力ポート
２１５、２２５：電流路
２１８：通信回線
２１９：データ入出力ポート
２３２：強制空冷手段
２３３、２３４、２３５、２３６、２３８：気体熱媒体
２３７、２３９：排気
２５２：磁気エネルギー回生スイッチ部
発明を実施するための形態
　以下、本発明に係る好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
　図１は、本発明の一実施形態に係る部品交換可能なモジュール型回路装置１の概略を示す図である。部品交換可能なモジュール型回路装置１は、磁気エネルギー回生スイッチ部１０、コンデンサ３２、制御部４０、および交流電源または照明装置等との接続するための接続部６０を備える。図１に示す実施形態においては、磁気エネルギー回生スイッチ部１０およびコンデンサ３２は制御部４０に対して着脱可能であり、制御部４０は接続部６０に対して着脱可能である。着脱の例示的な態様については、図１１および図１２を用いて後述する。
　好適には、磁気エネルギー回生スイッチ部１０またはコンデンサ３２は、少なくとも部分的に、部品交換可能なモジュール型回路装置１の表面に露出する形態を有する。これにより設置サービスまたはメンテナンスサービスの技術者等は制御部４０および／または接続部６０を開放または分解する必要なく、磁気エネルギー回生スイッチ部１０および／またはコンデンサ３２を着脱することが可能である。従って、本発明に係るモジュール型回路装置１を照明装置等への給電経路に設置する場合等において、最適な磁気エネルギー回生スイッチ部１０またはコンデンサ３２を現場で選択して取り付けることが可能である。あるいは、部品交換可能なモジュール型回路装置１は、任意に埃よけのためのカバー等（図示していない）を備えて、該カバー等を開放または取り外すことにより、磁気エネルギー回生スイッチ部１０またはコンデンサ３２が部品交換可能なモジュール型回路装置１の表面に露出する形態を有してもよい。メンテナンスサービス技術者等は単純にカバー等を開いて、磁気エネルギー回生スイッチ部１０またはコンデンサ３２に容易にアクセスして、これらの構成要素を着脱しまたは交換することが可能である。
　このような着脱可能な構成要素のそれぞれは、同等または互換性を有する構成要素と交換可能である。例えば磁気エネルギー回生スイッチ部１０またはコンデンサ３２は、同一の仕様に基づいて製作された同等品、または電気的な互換性が検証された構成要素と交換することが可能である。具体的には、部品交換可能なモジュール型回路装置１と接続される照明装置等の負荷に基づいて、部品交換可能なモジュール型回路装置１が所定の動作を実施するために、適切な電気的性能を有する磁気エネルギー回生スイッチ部１０または適切な容量を有するコンデンサ３２を適宜選択して用いることができる。
　例えば、図１の上方に示すように、磁気エネルギー回生スイッチ部１０は、長期間使用する場合の脱落防止のための固定ネジ穴等を有する磁気エネルギー回生スイッチ部１０－Ａのような形態でもよく、動作中の発熱を放熱するためのヒートシンク等を有する磁気エネルギー回生スイッチ部１０－Ｂのような形態でもよい。
　また、例えば、図１の上方に示すように、コンデンサ３２は、電解コンデンサ等の有極の直流コンデンサ３２－Ａでもよく、逆電圧が印加されても直ちには損傷を発生しにくい無極性コンデンサ３２－Ｂでもよく、より容量の大きなコンデンサ３２－Ｃでもよく、さらに大容量のコンデンサ３２－Ｄでもよい。これらの容量の異なるコンデンサ３２－Ｃまたは３２－Ｄ等は、本発明に係るモジュール型回路装置１の動作状況を調整するために現場で選択してもよい。
　一実施形態を図１に示すモジュール型回路装置１の制御部４０は、接続部６０に対して着脱可能であり、部品交換可能なモジュール型回路装置１と接続される照明装置等の負荷または制御条件に基づいて、部品交換可能なモジュール型回路装置１が所定の動作を実施するために、適宜選択されうる。例えば、単体使用におけるモジュール型回路装置１の形態、複数のモジュール型回路装置１を有線接続して連動させる形態、または複数のモジュール型回路装置１を無線接続して連動させる形態等に基づいて、それぞれの形態における制御信号の受信手段または磁気エネルギー回生スイッチ部１０への制御手段を、制御部４０に備えることが可能である。
　例えば、制御部４０は、制御部４０－Ａとして図示するように、磁気エネルギー回生スイッチ部１０取付け部４６、およびコンデンサ取り付け部４７－Ａ、４７－Ｂを備える形態でもよい。このように制御部４０とは形態の異なるコンデンサ取り付け部４７－Ａ、４７－Ｂを備える制御部４０－Ａを用意することにより、本発明に係るモジュール型回路装置１においては、個々の照明装置等の動作状況に基づいて、制御部４０または制御部４０－Ａあるいは他の形態の制御部を、現場で適切に選択して用いることが可能である。
　従って、本発明の一実施形態に係る部品交換可能なモジュール型回路装置１においては、照明装置または照明制御装置に供給する交流電力の制御の態様に基づいて制御部４０を適切に選択して接続部６０に接続し、該交流電力の最大電流等の電気的仕様に基づいて磁気エネルギー回生スイッチ部１０を適切に選択して制御部４０に接続し、照明装置等の負荷に基づいて適切な容量を有するコンデンサ３２を適切に選択して制御部４０に接続することが可能である。
　さらに、本発明の一実施形態に係る部品交換可能なモジュール型回路装置１においては、磁気エネルギー回生スイッチ部１０、コンデンサ３２、または制御部４０のいずれかに劣化等が発生する場合は、劣化した構成要素を同等品と交換することにより、直ちに部品交換可能なモジュール型回路装置１の動作を回復することが可能である。例えば、電解液と金属との酸化還元反応を利用する直流コンデンサ等を含むコンデンサ３２が劣化する場合に、本発明に係る部品交換可能なモジュール型回路装置１においては、一定期間ごとにまたは所定の積算時間に基づいて、コンデンサ３２を同等品と交換してもよい。このようなコンデンサ３２の交換においては、他の構成要素、すなわち磁気エネルギー回生スイッチ部１０、制御部４０、および接続部６０は廃棄しなくてもよく、再度使用できる。
　図２は、本発明の別の実施形態に係る部品交換可能なモジュール型回路装置２、３の概略を示す図である。図２（ａ）は、部品交換可能なモジュール型回路装置２が２個のコンデンサ３２－Ａおよび３２－Ｂを備えうること、および磁気エネルギー回生スイッチ部１０が放熱手段１０５を備えうることを表している。図２（ｂ）は、部品交換可能なモジュール型回路装置３が制御接続部１８を備え、これは前述の制御部４０および接続部６０を一体化した構成要素であり、さらに磁気エネルギー回生スイッチ部１０は制御接続部１８に内蔵されうることを表している。図２（ｃ）は、部品交換可能なモジュール型回路装置４が接続部６０に対して、構成要素の少なくとも１つが着脱可能に配置されることを表している。
　図２（ａ）に例示する部品交換可能なモジュール型回路装置２は、交流電力が給電される照明装置等の負荷の条件が変化する場合に、２個のコンデンサ３２－Ａおよび３２－Ｂのうちから一方を用いる動作または両方を用いる動作を適宜選択して、変化した負荷に対する適切な動作を実施することが可能である。すなわち、コンデンサ３２－Ａまたは３２－Ｂの一方を用いる場合のコンデンサ容量と、コンデンサ３２－Ａおよび３２－Ｂの両方を用いる場合とのコンデンサ容量（合成容量）とを変化することにより、本発明に係る部品交換可能なモジュール型回路装置２は負荷の変化に対して適切な動作を実施可能である。あるいは、図９、図１０を用いて後述するように、ハーフブリッジ型の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０に含まれる一対のコンデンサ部品のそれぞれを、図２（ａ）のように独立して着脱可能なコンデンサ３２－Ａおよび３２－Ｂとして構成してもよい。さらに、このように適宜選択する動作において、磁気エネルギー回生スイッチ部１０を流れる交流電流が増加する場合においても、放熱手段１０５を用いて磁気エネルギー回生スイッチ部１０を適切に放熱することが可能である。放熱手段１０５は周知の形態を適宜用いてよく、放熱手段１０５は磁気エネルギー回生スイッチ部１０に対して着脱可能でもよい。
　図２（ｂ）に例示する部品交換可能なモジュール型回路装置３は、磁気エネルギー回生スイッチ部１０を制御接続部１８に内蔵することにより、装置の外形を小型化し、制御された交流電力を用いる照明装置等に組み込むことが可能である。コンデンサ３２は上述のように表面に露出して着脱可能であり、モジュール型回路装置３が照明装置等に組み込まれた状態で、一定期間ごとにまたは所定の積算時間に基づいて、同等品と交換することが可能である。
　図２（ｃ）に例示する部品交換可能なモジュール型回路装置４は、接続部６０に対して、磁気エネルギー回生スイッチ部１０、制御部４０、またはコンデンサ３２が着脱可能に配置されることを表している。これらの着脱可能に配置される構成要素は、少なくとも一部が着脱可能であればよく、例えば磁気エネルギー回生スイッチ部１０を接続部６０に内蔵し、制御部４０およびコンデンサ３２を着脱可能としてもよい。このように構成することにより、例えば特定の制御のためのシーケンスをメモリデバイス等に記憶して制御部４０に内蔵し、当該制御部４０を、磁気エネルギー回生スイッチ部１０およびコンデンサ３２を備える接続部に対して着脱可能として、様々な負荷および交流電源に対応するための制御部４０を適切に交換して、部品交換可能なモジュール型回路装置４を動作させることが可能である。
　図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示した部品交換可能なモジュール型回路装置２、３および４以外にも、本発明に係る部品交換可能なモジュール型回路装置の構成は、上述の構成要素から任意に組み合わせて一体化し、一部を固定または内蔵してもよい。例えば、磁気エネルギー回生スイッチ部１０と制御接続部１８とをさらに一体化した構成要素に対して、コンデンサ３２を着脱可能としてもよい。
　図３は、本発明の部品交換可能なモジュール型磁気エネルギー回生スイッチに適用される磁気エネルギー回生スイッチ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　Ｓｗｉｔｃｈ：以下、ＭＥＲＳと称する）３０の一例である。まず、図３の構成に含まれる磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０の概要について説明する。
　磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）は、例えば、逆阻止能力を持たない、すなわち逆導通型の半導体素子（以下、逆導通型半導体スイッチという）を４個用いて順逆両方向の電流をゲート制御のみでオン・オフ可能であり、かつ電流を遮断した際の電流の持つ磁気エネルギーをコンデンサに蓄積し、オンゲートが与えられた逆導通型半導体素子を通して負荷側に放電して電流を回生することで、電流双方向であり、かつ電流の持つ磁気エネルギーをロスなく回生できるスイッチある。（例えば、特許第３６３４９８２号公報を参照）。
　磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）には、逆導通型半導体スイッチとして、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴやダイオードを逆並列接続したトランジスタ等の順方向制御が可能な半導体素子が用いられている。磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）は、この逆導通型半導体スイッチが４個で構成されるブリッジ回路と、ブリッジ回路の正極、負極に磁気エネルギーを吸収、放出するコンデンサを接続して構成される。そして、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）は、これら４個の逆導通型半導体スイッチのゲート位相を制御することで、電流を双方向に流すことが可能となっている。
　また、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）は、ブリッジ接続された４個の逆導通型半導体スイッチのうち、対角線上に位置する２個の逆導通型半導体スイッチがペアとなり、２つのペアのオン・オフの切換動作を電源の周波数に同期して行い、一方のペアがオンの時は他方のペアがオフとなるように動作する。また、このオン・オフの切換タイミングに合わせて、コンデンサは磁気エネルギーの充放電を繰り返す。
　そして、一方のペアにオフゲートが与えられ、他方のペアにオンゲートが与えられると、順方向に導通していた電流は他方のペアの第１のダイオード－コンデンサ－他方のペアの第２のダイオードという経路で流れ、これによりコンデンサを充電する。すなわち、電流の磁気エネルギーがコンデンサに蓄積される。電流遮断時の電流の磁気エネルギーは、コンデンサの電圧が上昇して電流がゼロになるまでコンデンサに蓄積される。コンデンサ電流がゼロになるまでコンデンサの電圧が上昇すると、電流の遮断が完了する。この時点で他方のペアには既にオンゲートが与えられているため、オンしている半導体素子を通してコンデンサの電荷が負荷側に放電され、コンデンサに蓄積された磁気エネルギーが負荷側に回生される。
　このように、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）は、４個の逆導通型半導体スイッチのうち対角線上に位置する２個の逆導通型半導体スイッチからなるペア２つのオン・オフのゲート位相を制御することで、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）の出力電圧の大きさと電流の位相を任意に制御することが可能である。
　制御部は、内部の所定の値や外部からの設定の値等に応じて磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）のゲート位相を制御し、出力電圧の大きさと電流の位相を所望の値とし、照明装置等の負荷電力を制御することが可能である。
　本実施形態では、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）を交流電源と誘電性負荷との間に直列に接続した部品交換可能なモジュール型回路装置を例に説明する。なお、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）は交流電源に組み込むことで交流電源装置を構成することができ、また誘導性負荷に組み込むことで磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）組み込み負荷を構成することができる。
　次に、図３に示す回路を用いて、交流電源２０と誘導性負荷５０の間に組み込まれた磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０の動作を説明する。ここで誘導性負荷５０には、電動機、照明器具、交流変圧器、整流回路、送電線、送電手段が挙げられるが、これらに限定しない。誘導性負荷５０は、等価回路として誘導成分５１および抵抗成分５２を含み得る。また、図３においては交流電源２０を例示するが、これに限定せず、本発明に係る磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０には、商用交流電源、変圧した商用交流電源、発電機により発電された交流電源、直流オフセット電圧を加えた交流電圧を生成する電源、直流電源等を電源として接続し、誘導性負荷５０への給電を制御することが可能である。
　図３において、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は、交流電源２０と誘導性負荷５０との間に接続されている。さらに、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０には制御部４０が接続される。
　磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は、順逆両方向の電流を制御可能であり、磁気エネルギーをロスなく負荷側に回生することができる磁気エネルギー回生スイッチである。すなわち、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は、４個の逆導通型半導体スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４にて構成されるブリッジ回路と、ブリッジ回路の逆導通型半導体スイッチ遮断時に回路に流れる電流の磁気エネルギーを吸収するエネルギー蓄積用のコンデンサ３２とを備える。
　ブリッジ回路は、逆導通型半導体スイッチＳＷ１と逆導通型半導体スイッチＳＷ４とが直列に接続され、逆導通型半導体スイッチＳＷ２と逆導通型半導体スイッチＳＷ３とが直列に接続され、それらが並列に接続されて形成されている。
　コンデンサ３２は、逆導通型半導体スイッチＳＷ１と逆導通型半導体スイッチＳＷ３との接続点にある直流端子ＤＣ（Ｐ）と、逆導通型半導体スイッチＳＷ２と逆導通型半導体スイッチＳＷ４との接続点にある直流端子ＤＣ（Ｎ）とに接続されている。また、逆導通型半導体スイッチＳＷ１と逆導通型半導体スイッチＳＷ４との接続点にある交流端子には誘導性負荷５０が、逆導通型半導体スイッチＳＷ２と逆導通型半導体スイッチＳＷ３との接続点にある交流端子には交流電源２０が、それぞれ直列接続されている。
　磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０に配設された対角線上に位置する逆導通型半導体スイッチＳＷ１、ＳＷ２からなる第１のペアと、同じく対角線上に位置する逆導通型半導体スイッチＳＷ３、ＳＷ４からなる第２のペアが、電源周波数に同期して交互にオン・オフされる。すなわち、片方のペアがオンのとき他方のペアはオフとなる。そして、例えば、第１のペアにオフゲートが与えられ、第２のペアにオンゲートが与えられると、順方向に導通していた電流が第２のペアの逆導通型半導体スイッチＳＷ３－コンデンサ３２－逆導通型半導体スイッチＳＷ４という経路で流れ、これによりコンデンサ３２が充電される。すなわち、電流の磁気エネルギーがコンデンサ３２に蓄積される。
　電流遮断時の電流の磁気エネルギーは、コンデンサ３２の電圧が上昇して電流がゼロになるまでコンデンサに蓄積され、コンデンサ電流がゼロになるまでコンデンサ３２の電圧が上昇すると、電流の遮断が完了する。この時点で第２のペアには既にオンゲートが与えられているため、オンしている逆導通型半導体スイッチＳＷ３、ＳＷ４を通してコンデンサ３２の電荷が誘導性負荷５０に放電され、コンデンサ３２に蓄積された磁気エネルギーが誘導性負荷５０に回生される。
　電流のオン・オフ時、誘導性負荷５０にはパルス電圧が印加されるが、電圧の大きさはコンデンサ３２の静電容量に応じて逆導通型半導体スイッチＳＷ１～ＳＷ４と誘導性負荷５０の耐電圧許容範囲内とすることができる。また、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０には、従来の直列力率改善コンデンサと異なり、直流のコンデンサを用いることができる。逆導通型半導体スイッチＳＷ１～ＳＷ４は、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴからなり、それぞれゲートＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を有する。逆導通型半導体スイッチＳＷ１～ＳＷ４のチャネルには、それぞれボディダイオード（寄生ダイオード）が逆並列接続されている。ボディダイオードに加えて、還流ダイオードを逆並列接続してもよい。
　なお、逆導通型半導体スイッチＳＷ１～ＳＷ４としては、例えば、ＩＧＢＴやダイオードを逆並列接続したトランジスタ等の半導体素子を用いることもできる。
　制御部４０は、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０の逆導通型半導体スイッチＳＷ１～ＳＷ４のスイッチングを制御する。具体的には、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０のブリッジ回路における対角線上に位置する逆導通型半導体スイッチＳＷ１、ＳＷ２からなるペアのオン・オフ動作と、逆導通型半導体スイッチＳＷ３、ＳＷ４からなるペアのオン・オフ動作とを、一方がオンのとき他方がオフとなるように、半サイクルごとにそれぞれ同時に行うようゲートＧ１～Ｇ４に制御信号を送信する。
　図３の回路においては、制御部４０は交流電源２０を入力として、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０をスイッチングするためのゲート電圧を生成する例を示している。これに限定せず、制御部４０は交流電源２０とは独立して動作する信号発信源（図示していない）等が発生する交流電圧の周期および／または位相を用いて、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０をスイッチングするためのゲート電圧を生成してもよい。さらに、制御部４０は、交流電源２０および独立した信号発信源の両者を用いて、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０をスイッチングするためのゲート電圧を生成してもよい。
　続いて、制御部４０による磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０のスイッチング制御について詳細に説明する。図４（ａ）、（ｂ）、図５（ａ）、（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）は、制御部４０による磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０のスイッチング制御を説明するための図である。
　まず、コンデンサ３２に充電電圧がない状態で、制御部４０が逆導通型半導体スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンにした場合、図４（ａ）に示すように、電流は逆導通型半導体スイッチＳＷ３、ＳＷ１を通る経路と、逆導通型半導体スイッチＳＷ２、ＳＷ４を通る経路を流れ、並列導通状態となる。
　次に、交流電源２０の電圧が反転する前の所定のタイミング、例えば、約２ｍｓ前に、制御部４０は逆導通型半導体スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフにする。（これは、交流の周波数が５０Ｈｚの場合において、逆導通型半導体スイッチを制御するゲート位相角αが約３６ｄｅｇに相当する。）これにより、図４（ｂ）に示すように、電流は逆導通型半導体スイッチＳＷ３－コンデンサ３２－逆導通型半導体スイッチＳＷ４を通る経路を流れる。その結果、コンデンサ３２に磁気エネルギーが吸収（充電）される。本実施形態では、逆導通型半導体スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフにするタイミングで、逆導通型半導体スイッチＳＷ３、ＳＷ４をオンにしている。
　コンデンサ３２の充電が完了すると、すなわちコンデンサ３２の電圧が所定値以上となると、電流は遮断される。そして、交流電源２０の電圧が反転すると、逆導通型半導体スイッチＳＷ３、ＳＷ４は既にオンであり、またコンデンサ３２に充電電圧があるため、図５（ａ）に示すように、電流は逆導通型半導体スイッチＳＷ４－コンデンサ３２－逆導通型半導体スイッチＳＷ３を通る経路を流れる。そして、コンデンサ３２に蓄積した磁気エネルギーが放出（放電）される。
　次に、コンデンサ３２からの放電が終了すると、図５（ｂ）に示すように、電流は逆導通型半導体スイッチＳＷ１、ＳＷ３を通る経路と、逆導通型半導体スイッチＳＷ４、ＳＷ２を通る経路を流れ、並列導通状態となる。
　次に、交流電源２０の電圧が反転する前の所定のタイミングで、制御部４０は逆導通型半導体スイッチＳＷ３、ＳＷ４をオフにする。これにより、図２（ａ）に示すように、電流は逆導通型半導体スイッチＳＷ１－コンデンサ３２－逆導通型半導体スイッチＳＷ２を通る経路を流れる。その結果、コンデンサ３２に磁気エネルギーが吸収される。本実施形態では、逆導通型半導体スイッチＳＷ３、ＳＷ４をオフにするタイミングで、逆導通型半導体スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンにしている。
　コンデンサ３２の充電が完了すると電流は遮断され、そして交流電源２０の電圧が反転すると、逆導通型半導体スイッチＳＷ１、ＳＷ２は既にオンであり、またコンデンサ３２に充電電圧があるため、図６（ｂ）に示すように、電流は逆導通型半導体スイッチＳＷ２－コンデンサ３２－逆導通型半導体スイッチＳＷ１を通る経路を流れる。そして、コンデンサ３２に蓄積した磁気エネルギーが放電される。コンデンサ３２からの放電が終了すると、図６（ａ）に示す並列導通状態となり、以後これを繰り返す。このように、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は対向するペア２組の逆導通型半導体スイッチを交互に導通状態にすることにより、双方向に電流を流すことができる。
　制御部４０のスイッチング制御により、次のような効果が得られる。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、交流の周波数が５０Ｈｚの場合に、逆導通型半導体スイッチを制御するゲート位相角αが約３６ｄｅｇの場合における部品交換可能なモジュール型回路装置の動作結果を説明するための図である。図７（ａ）は、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０が組み込まれていない場合の電源電圧と電流の波形を示し、図７（ｂ）は、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０が組み込まれた場合の電源電圧、電流、負荷電圧の波形を示している。また、図７（ｃ）はコンデンサ電圧と逆導通型半導体スイッチＳＷ１を流れる電流の波形を示し、図７（ｄ）は逆導通型半導体スイッチＳＷ１がオンになるタイミングを示している。
　図７（ａ）に示すように、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０が組み込まれていない場合、誘導性負荷５０の影響により、電流の位相が電源電圧の位相よりも遅れている。そのため交流電源２０の力率は１より小さい。一方、交流電源２０と誘導性負荷５０との間に磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０を直列に挿入した場合には、図７（ｂ）に示すように電流の位相を進ませることができるため、交流電源２０の力率を１に近づけることが可能である。
　すなわち、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は、逆導通型半導体スイッチＳＷ１～ＳＷ４の対角線上のペア２組のゲート位相を調整することで、誘導性負荷５０の磁気エネルギーをコンデンサ３２に蓄えて、電流の位相を進ませ、これにより交流電源２０の力率を１に近づけることが可能である。また、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は、電流の位相を進ませるだけでなく、電流の位相を任意に制御することが可能であり、これにより任意に力率を調整することができる。さらに、誘導性負荷５０の磁気エネルギーをコンデンサ３２に貯え、蓄えた磁気エネルギーを誘導性負荷５０に回生することにより、負荷電圧を無段階に増減させることが可能である。
　また、図７（ｃ）および図７（ｄ）に示すように、逆導通型半導体スイッチＳＷ１がオンになるタイミングでは、コンデンサ電圧はゼロであり、逆導通型半導体スイッチＳＷ１を流れる電流は、並列導通時に逆導通型半導体スイッチＳＷ１のダイオードを流れる電流である。逆導通型半導体スイッチＳＷ１がオフになるタイミングにおいてもコンデンサ電圧はゼロである。すなわち、ゼロ電圧、ゼロ電流でスイッチングされており、スイッチングによる損失を無くすことができる。他の３つの逆導通型半導体スイッチＳＷ２～ＳＷ４については、逆導通型半導体スイッチＳＷ１と同期してスイッチングしているため、同様の結果となる。
　上述の通り、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、交流の周波数が５０Ｈｚの場合において、逆導通型半導体スイッチを制御するゲート位相角αが約３６ｄｅｇの場合における部品交換可能なモジュール型回路装置の動作結果を示しているが、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０の逆導通型半導体スイッチを制御するゲート位相角αは、０ｄｅｇから３６０ｄｅｇまで連続的に制御することができる。図８は、負荷として４０Ｗの蛍光灯２灯を用いた場合、逆導通型半導体スイッチを制御するゲート位相角αを変化させたときの負荷電圧／定格電圧の実測値を示す。定格電圧とは、電源電圧の１００％に相当する電圧である。負荷電圧／定格電圧は、ゲート位相角αが０ｄｅｇからの増加に伴い増加し、ゲート位相角α＝約９０ｄｅｇで約１４０％の極大値となり、ゲート位相角αがさらに増加すると減少し、ゲート位相角α＝１８０ｄｅｇでは約５０％にまで減少する。途中のゲート位相角α＝約１３５ｄｅｇで、負荷電圧／定格電圧＝１になっている。従って、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０のゲート位相角αを１３５ｄｅｇを基準に約±３０ｄｅｇ制御することにより、負荷電圧を電源電圧の約６０％から１３０％まで連続的に制御することができる。なお、ゲート位相角αを１８０ｄｅｇから３６０ｄｅｇまでの範囲で制御すると、１８０ｄｅｇから０ｄｅｇの向きに変化させたときの結果と同じになる。
　コンデンサ３２の充放電周期は、誘導性負荷５０とコンデンサ３２との共振周期の半周期分であり、スイッチング周期が誘導性負荷５０とコンデンサ３２との共振周期より長い時には、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０はゲート位相角αに関係なく常にゼロ電圧ゼロ電流スイッチング、すなわちソフトスイッチングが可能である。
　磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０に用いられるコンデンサ３２は、従来の電圧型インバータと異なり、回路にあるインダクタンスの磁気エネルギーを蓄積するためだけのものである。そのため、コンデンサ容量を従来の電圧型インバータの電圧源コンデンサに比べて著しく小さくできる。コンデンサ容量は、負荷との共振周期がスイッチング周波数より短くなるように選定する。そのため、従来の電圧型インバータで問題となりやすい高調波ノイズは、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０におけるスイッチングでは殆ど発生しない。従って、精密機器や計測機器等に対する高調波ノイズによる悪影響が、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０においては殆ど発生せず、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０を病院等においても安心して使用することができる。また、ソフトスイッチングであることから、電力損失が少なく、発熱も少ない。
　また、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０をゲートパルス発生装置として用いた場合、各磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０に固有のＩＤナンバーを付与することができ、これを用いて外部からの制御信号を受信して各磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０を制御することができる。例えば、インターネット等の通信回線を利用して無線で制御信号を送り、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０を無線制御できる。
　図９は、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０の第２の態様を示す図である。図９に示す磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は、上述の４個の逆導通型半導体スイッチＳＷ１～ＳＷ４と１個のコンデンサ３２とからなるフルブリッジ型の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０に対して、２個の逆導通型半導体スイッチと２個のダイオード、および２個のコンデンサで構成される縦型のハーフブリッジ構造となっている。
　より詳細には、この縦型のハーフブリッジ構造の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は、直列に接続された２個の逆導通型半導体スイッチＳＷ５、ＳＷ６と、この２個の逆導通型半導体スイッチＳＷ５、ＳＷ６と並列に設けられた、直列に接続された２個のコンデンサ３３、３４と、この２個のコンデンサ３３、３４それぞれと並列に接続された２個のダイオードＤ１、Ｄ２と、を含んでいる。なお、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は、逆導通型半導体スイッチＳＷ５、ＳＷ６を制御する制御部を備えているが、図９では図示を省略している。
　図１０は、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）の第３の態様を示す図である。図１０に示す磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は、横型のハーフブリッジ構造である。横型のハーフブリッジ構造の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は、２個の逆導通型半導体スイッチと２個のコンデンサで構成されている。
　より詳細には、この横型のハーフブリッジ構造の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は、第１の逆導通型半導体スイッチＳＷ７と第１のコンデンサ３５とを並列に接続したものと、第２の逆導通型半導体スイッチＳＷ８と第２のコンデンサ３６とを並列に接続したものを、第１の逆導通型半導体スイッチＳＷ７と第２の逆導通型半導体スイッチＳＷ８が逆直列となる向きで直列に接続したものを含んでいる。なお、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は、逆導通型半導体スイッチＳＷ７、ＳＷ８を制御する制御部を備えているが、図１０では図示を省略している。
　図９に示した縦型のハーフブリッジ構造の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０に含まれるコンデンサ３３、３４、または図１０に示した横型のハーフブリッジ構造の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０に含まれるコンデンサ３５、３６は、それぞれが独立したコンデンサ部品を用いてもよく、ブロックコンデンサのような共通の筐体内に収納された複数のコンデンサ部品でもよい。コンデンサ３３、３４、３５または３６を磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０に対して着脱可能に実装することもでき、これらのコンデンサ部品はそれぞれ独立して着脱可能でもよく、ブロックコンデンサ等の一体化した形態で着脱可能に構成されてもよい。
　上述したような磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０を、図１、図２に示したような部品交換可能なモジュール型回路装置１、２、３、４等に適用する例を説明する。図１１に示す部品交換可能なモジュール型回路装置は、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０および制御部４０をモジュール化した本体モジュール５－Ａ、およびコンデンサ３２をモジュール化したコンデンサモジュール５－Ｂから構成される。直流端子ＤＣ（Ｐ）と直流端子ＤＣ（Ｎ）には、後述するコネクタ機構６を設け、このコネクタ機構６おいてコンデンサモジュール５－Ｂを着脱自在に構成する。モジュール化のための材料または手法には、金属缶、樹脂モールド、ガラスモールド、セラミックモールド、ヒートシンク埋め込み等が挙げられるが、これらに限定しない。また、図１１～１４においては２箇所の電気接点を例示するが、これらに限定せず、着脱可能に構成される部品の個数に従って、電気接点の個数は適宜設定しうる。
　図１１は、コンデンサ３２を着脱可能に構成した、部品交換可能なモジュール型回路装置の例を示す図である。図１１においては、前述の図３に示した磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０を、図１、図２に示したような部品交換可能なモジュール型回路装置１、２、３、４等に着脱可能に適用する構成を想定している。要点を記載するために、図１１においては、図２（ｂ）のようにコンデンサ３２が部分的に露出して着脱可能に構成され、磁気エネルギー回生スイッチ部１０および制御部４０は接続部６０を含む筐体内に内蔵される構成を示す。
　図３に示す回路に含まれるコンデンサ３２を、直流端子ＤＣ（Ｐ）と直流端子ＤＣ（Ｎ）において着脱自在に構成する。そして、図１１に示すように、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０および制御部４０をモジュール化した本体モジュール５－Ａを構成し、かつ、コンデンサ３２をモジュール化してコンデンサモジュール５－Ｂとして構成する。本体モジュール５－Ａとコンデンサモジュール５－Ｂの接続部分（端子ＤＣ部分）に後述するコネクタ機構６が設けられる。このように構成することにより、図３に示す回路に含まれるコンデンサ３２を着脱可能とする。
　図１１に示す部品交換可能なモジュール型回路装置においては、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）はフルブリッジ型でもよく、ハーフブリッジ型（縦型または横型）でもよい。フルブリッジ型の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）を用いる場合のコンデンサモジュール５－Ｂは、図３に示した磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０に含まれるコンデンサ３２でありうる。ハーフブリッジ型の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）を用いる場合のコンデンサモジュール５－Ｂは、図９に示した縦型のハーフブリッジ構造の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０に含まれる直列接続された２個のコンデンサ３３、３４、または図１０に示した横型のハーフブリッジ構造の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０に含まれる直列接続された２個のコンデンサ３５、３６でありうる。これらの場合において、それぞれのコンデンサ３２、３３、３４、３５を個別にモジュール化して、それぞれに後述のコネクタ機構６を設けておき、それぞれを個別に着脱できるようにしてもよく、直列接続されるコンデンサの組を１個のコンデンサモジュール５－Ｂとして構成してもよい。
　さらに、図１１、図１２は、コネクタ機構６の構造例を示している。磁気エネルギー回生スイッチ部１０および制御部４０が収納された本体モジュール５－Ａには嵌合凸部１１が突設されている。また、コンデンサ３２が収納されたコンデンサモジュール５－Ｂに嵌合凹部１５が形成されている。
　嵌合凸部１１は、外周に小径部１１ａ、大径部１１ｂおよび段部１１ｃが形成された形状であり、この嵌合凸部１１の内部に軸方向の孔１１ｄが形成され、この孔１１ｄに、挿入孔１２を有するピンソケット１３が取付けられている。ピンソケット１３の先端１３ａは、人体に触れないように孔１１ｄの先端より内部に引っ込んだ位置にある。内部のこのピンソケット１３に磁気エネルギー回生スイッチ部１０が接続されている。
　嵌合凹部１５は、嵌合凸部１１の小径部１０ａおよび大径部１０ｂがそれぞれ嵌合される小径孔１５ａおよび大径孔１５ｂを有し、かつ段部１０ｃと係合する段部１５ｃを有する形状である。この嵌合凹部１５の底部に設けられた導体１６にコネクタピン１７が固着されている。コネクタピン１７は嵌合凹部１５の中心に配置されている。コネクタピン１７の先端１７ａは、人体に触れないように嵌合凹部１５の先端より内部に引っ込んだ位置にある。このコネクタピン１７にコンデンサ３２が接続されている。
　図１２は、コンデンサモジュール５－Ｂを本体モジュール５－Ａに結合した状態を示している。
　コンデンサモジュール５－Ｂの嵌合凹部１５を本体モジュール５－Ａの嵌合凸部１１に挿入すると、小径部１１ａ、１５ａ同士および大径部１１ｂ、１５ｂ同士が嵌合し、かつ段部１１ｃ、１５ｃ同士が係合し、これにより、コンデンサモジュール５－Ｂが本体モジュール５－Ａに結合されると共に、コネクタピン１７がピンソケット１３に挿入されて磁気エネルギー回生スイッチ部１０とコンデンサ３２の電気的接続がなされる。コンデンサ３２が劣化したときは、図１１のようにコンデンサモジュール５－Ｂを離脱させて、新たなコンデンサモジュール５－Ｂと交換することにより、本体モジュール５－Ａはそのまま利用を継続することができる。なお、嵌合凹部１５の先端は、嵌合凸部１１が位置決めしやすいようにテーパ面１９を形成することが好ましい。
　図１３、図１４は、コネクタ機構６の他の構造例を示している。磁気エネルギー回生スイッチ部１０および制御部４０が収納された本体モジュール５－Ａに嵌合凹部１５が形成され、また、コンデンサ３２が収納されたコンデンサモジュール５－Ｂに嵌合凸部１１が突設されている。嵌合凸部１１および嵌合凹部１５の構成は図１１および図１２のものと同一であるので説明を省略する。
　図１１～図１４の実施形態では、嵌合凸部１１と嵌合凹部１５の一対（２極）を同一形状に構成した例を示しているが、コンデンサ３２の極性が問われる場合は、正しい極性の状態でのみ嵌合が可能で、違った極性の状態では嵌合不能なように構成しておくことが好ましい。例えば、嵌合凸部１１と嵌合凹部１５の一方の一対を、他方の一対と異なる形状に構成しておくか、または一方の嵌合凸部１１と嵌合凹部１５の一対を、嵌合凹部１５の内周に突起、嵌合凸部１１の外周にガイド溝を形成しておき、突起のガイド溝が合致する状態でのみ嵌合凸部１１と嵌合凹部１５が嵌合するように構成しておく。
　図１５～１８は、本発明のいくつかの実施形態に係る、部品交換可能なモジュール型回路装置の変形例を示す概略図である。
　図１５は、部品交換可能なモジュール型回路装置を介する電力の伝送のために用いられる、電流路の配置を例示する図である。部品交換可能なモジュール型回路装置としては、図２（ｂ）に示した部品交換可能なモジュール型回路装置３のように、制御部４０および接続部６０を一体化した制御接続部１８を用い、この制御接続部１８に対して、磁気エネルギー回生スイッチ部１０およびコンデンサ３２が着脱可能に配置される構成を例示する。しかしながら、これに限らず、部品交換可能なモジュール型回路装置は接続部６０に対して制御部４０を着脱可能に構成してもよい。
　図１５に一実施形態を示す部品交換可能なモジュール型回路装置に接続される電流路は、典型的には交流の電流路でありうるが、これに限定せず、本発明に係るモジュール型回路装置には、商用交流電源、変圧した商用交流電源、発電機により発電された交流電源、直流オフセット電圧を加えた交流電圧を生成する電源、直流電源等からの電流路を接続することが可能である。
　図１５（ａ）は、制御接続部１８に交流入出力ポート２１２、２２２を設け、これらのポートを介して電流路２１５、２２５が接続される構成を示す。さらに、制御接続部１８には、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）を制御するための情報等を受信するために、または部品交換可能なモジュール型回路装置の内部の動作状態をモニタする公知の手段（図示していない）が収集する回路の動作状況等に関連する情報を送信するために、データ入出力ポート２１９を設けて通信回線２１８を接続してもよい。制御接続部１８は、例えば照明装置の筐体等に直接固定されてもよい。図１５（ａ）のように構成することにより、電流路２１５、２２５は、照明装置の筐体等に直接固定されうる制御接続部１８への電気配線として設定しうる。電流路２１５、２２５を介して伝送される交流電流は、図４～６を用いて示した本発明に係る磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０の動作により制御される。すなわち、当該交流電流は、図１５（ａ）に示す制御接続部１８から磁気エネルギー回生スイッチ部１０に伝送され、再び制御接続部１８に伝送される。従って、図１５（ａ）に示す制御接続部１８と磁気エネルギー回生スイッチ部１０との間には、図１１～図１４に示したコンデンサ３２を着脱可能とするための電気接点以外に、当該交流電流を伝送するための電気接点（図示していない）が設けられる。
　図１５（ｂ）は、磁気エネルギー回生スイッチ部１０に交流入出力ポート２１３、２２３を設け、これらのポートを介して電流路２１５、２２５が接続される構成を示す。このように構成することにより、電流路２１５、２２５を流れる交流電流は、制御接続部１８をバイパスして磁気エネルギー回生スイッチ部１０により制御される。すなわち、図１５（ｂ）に示す制御接続部１８と磁気エネルギー回生スイッチ部１０との間には、交流電流を伝送するための電気接点は不要である。従って、制御接続部１８と磁気エネルギー回生スイッチ部１０との間の電気接点は、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）のゲート位相角を制御するための電圧を伝送するものであればよい。このように構成することにより、例えば定格を超える大きな交流電流が電流路２１５、２２５を介して磁気エネルギー回生スイッチ部１０に流れ、その結果として磁気エネルギー回生スイッチ部１０に異常が発生した場合等において、当該異常を発生した磁気エネルギー回生スイッチ部１０を正常品と交換し、他の制御接続部１８およびコンデンサ３２は引き続き使用し続けることが可能である。
　図１５（ｃ）は、図１５（ｂ）と同様に、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）に連結する交流入出力ポート２１４、２２４を設け、これらのポートを介して電流路２１５、２２５が接続される構成の別の例を示す。図１５（ｃ）に示す部品交換可能なモジュール型回路装置においては、図１５（ｂ）に示した磁気エネルギー回生スイッチ部１０の機能を有する磁気エネルギー回生スイッチ部２５２が設けられる。この磁気エネルギー回生スイッチ部２５２は、照明装置の筐体等に直接固定されてもよい。図１５（ｃ）の例においては、磁気エネルギー回生スイッチ部２５２に対して制御接続部１８が接続される。磁気エネルギー回生スイッチ部２５２に対する制御接続部１８の接続は着脱可能でもよい。さらに、制御接続部１８に対してコンデンサ３２が着脱可能に接続される。図１５（ｃ）の構成は、図示のような１組の電流路２１５、２２５に限定せず、複数の電流路のそれぞれに対して複数の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）を接続し、当該複数の電流路を制御接続部１８を用いて制御する場合等にも好適である。
　図１６は電流路２１５、２２５と磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０との電気的接続を示す図である。
　図１６（ａ）は、制御部４０を内蔵する制御接続部１８に対して、磁気エネルギー回生スイッチ部１０が着脱可能に取り付けられている状況を表している。具体的には、制御接続部等は壁面設置の配電手段（図示していない）または照明装置の筐体等に固定され、これらの配電手段または筐体の内部等から、制御接続部１８に対して電流路２１５、２２５が接続されうる。図１６（ａ）に示す磁気エネルギー回生スイッチ部１０に含まれる磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は、制御接続部１８を介して、これらの電流路２１５、２２５と電気的に接続されうる。すなわち、磁気エネルギー回生スイッチ部１０と制御接続部１８との間には、電流路２１５、２２５のそれぞれを別個に電気的に接続するための着脱可能な電気接点が設けられる。
　図１６（ｂ）は、制御部４０を内蔵する制御接続部１８に対して、磁気エネルギー回生スイッチ部１０が着脱可能に取り付けられる、別の状況を表している。図１６（ｂ）に示す磁気エネルギー回生スイッチ部１０は、図１６（ａ）に示した例よりも大型の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０を備えうる。例えば、より大電力の制御を可能とするためにより大型の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０を用いることができる。図１６（ｂ）に示す例においては、磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０は制御接続部１８を介さずに電流路２１５、２２５と電気的に接続されうる。このような構成は、図１８（ａ）の例と比較して磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）３０と電流路２１５、２２５とを接続する接点の数を減少することが可能であり、例えば接触抵抗による電力の損失を抑制することが可能である。
　図１７は、本発明に係る部品交換可能なモジュール型回路装置を、制御接続部１８に対して着脱可能な磁気エネルギー回生スイッチ部１０およびコンデンサ３２を用いて構成する別の例を示す図である。図１７に示す制御接続部１８には収納部４５が設けられる。収納部４５は、コンデンサ３２が劣化して交換を要する状況を考慮し、予備のコンデンサ３２を収納するために用いられる。従って、収納部４５はコンデンサ３２を収納できればよく、電気接点を備えなくてもよいが、これに限定せず、収納部４５に収納されるコンデンサ３２に対する静電気等の影響を排除するために電極間を短絡してコンデンサ３２の内部を等電位に維持するための電気接点を備えてもよく、収納されるコンデンサ３２の電荷を減衰するためにこの短絡の経路中に抵抗器等を適宜備えてもよい。
　図１８は、本発明に係る部品交換可能なモジュール型回路装置を、能動的に放熱するための手段を例示する図である。本発明に係る磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）はソフトスイッチングが可能な、低発熱、低損失のスイッチであるが、複数の磁気エネルギー回生スイッチ（ＭＥＲＳ）を動作させる状況等において強制的な放熱が必要になる場合がある。図１８においては、本発明に係る部品交換可能なモジュール型回路装置を、制御接続部１８に対して着脱可能な磁気エネルギー回生スイッチ部１０およびコンデンサ３２を用いて構成し、この構成において磁気エネルギー回生スイッチ部１０を強制空冷する例を示す。これらに限定せず、任意の熱媒体による熱移動、相転移を含む状態変化、吸熱反応、ペルティエ素子を用いる冷却方法等の公知の技法を任意に組み合わせて放熱に用いることができる。
　図１８（ａ）は、本発明に係る部品交換可能なモジュール型回路装置と分離した強制空冷手段２３２を用いて、空気等の気体熱媒体２３３を磁気エネルギー回生スイッチ部１０の近傍に通過させる構成を示す。このときにコンデンサ３２も放熱させてもよい。
　図１８（ｂ）は、本発明に係る部品交換可能なモジュール型回路装置に対して、強制空冷手段２８を固定する構成を示す。強制空冷手段２８は、環境中の空気等の気体熱媒体２３８、２３６を吸引し、気体熱媒体２３４を排気することにより磁気エネルギー回生スイッチ部１０が発生する熱を放出しうる。このときにコンデンサ３２も放熱させてもよい。
　図１８（ｃ）は、図１８（ｂ）とは逆の方向に、強制空冷手段２９は、環境中の空気等の気体熱媒体２３５を吸引し、排気２３７、２３９として磁気エネルギー回生スイッチ部１０が発生する熱を放出しうる。このときにコンデンサ３２も放熱させてもよい。
　これらの変形例のように、本発明に係る部品交換可能なモジュール型回路装置は、磁気エネルギー回生スイッチ部１０、２５２およびコンデンサ３２の一方または両方を、制御部４０または制御接続部１８に対して着脱可能とする構成を維持した状態で、電流路の配置、強制空冷手段の設置、収納部の追加等を任意に組み合わせて用いることが可能である。
　なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうるものである。

Claims (16)

  1. 　少なくとも２個の逆導通型半導体スイッチを含むスイッチング部であって、該スイッチング部の直流端子、および交流端子が、電源および誘導性負荷に適宜選択的に接続可能であるスイッチング部と、
    　前記スイッチング部の直流端子に接続される少なくとも１個のコンデンサと、
    　前記逆導通型半導体スイッチのゲートに所定の周期および／または所定の位相のオン・オフ制御信号を伝達して前記スイッチング部を制御する制御部と、を備え、
    　前記スイッチング部、前記コンデンサ、または前記制御部の少なくとも１つを構成するモジュールは、少なくとも１つの回路定数が異なる複数種類が用意され、選択的に装着可能である、モジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  2. 　前記電源および前記誘導性負荷に対して電気的に接続可能な接続部をさらに備え、
    　前記スイッチング部は前記接続部を介して前記電源および前記誘導性負荷と電気的に接続可能に構成された、請求の範囲第１項に記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  3. 　前記電源および前記誘導性負荷に対して電気的に接続可能な接続部をさらに備え、
    　前記逆導通型半導体スイッチ、前記コンデンサ、または前記制御部の少なくとも１つは前記接続部に対して着脱可能である、請求の範囲第１項に記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  4. 　前記スイッチング部および／または前記コンデンサは、前記制御部または前記接続部に対して着脱可能である、請求の範囲第２項または第３項に記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  5. 　前記コンデンサは、前記スイッチング部、前記制御部、または前記接続部のいずれかに対して着脱可能である、請求の範囲第２項に記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  6. 　前記コンデンサは、２個以上の独立したコンデンサを並列または直列に接続して得られる合成容量を有し、前記２個以上の独立したコンデンサの少なくとも１個は前記スイッチング部、前記制御部、または前記接続部のいずれかに対して着脱可能である、請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  7. 　前記スイッチング部の動作に基づいて発生する熱を放熱するために、前記スイッチング部が冷却手段を備えるときに、
    　前記冷却手段は前記スイッチング部と共に前記コンデンサを冷却するように配置される、請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  8. 　前記磁気エネルギー回生スイッチは、
    　４個の前記逆導通型半導体スイッチからなるフルブリッジ回路と、該フルブリッジ回路の直流端子間に接続されたコンデンサとを備えることを特徴とする、請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  9. 　前記磁気エネルギー回生スイッチは、
    　直列に接続された２個の前記逆導通型半導体スイッチと、前記２個の逆導通型半導体スイッチと並列に設けられた、直列に接続された２個の前記コンデンサと、２個の前記コンデンサのそれぞれと並列に接続された２個のダイオードにより構成される縦型ハーフブリッジ回路を備えることを特徴とする、請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  10. 　前記磁気エネルギー回生スイッチは、
    　前記スイッチング回路が、第１の前記逆導通型半導体スイッチと第１の前記コンデンサとを並列に接続したものと、第２の前記逆導通型半導体スイッチと第２の前記コンデンサとを並列に接続したものを、前記第１の逆導通型半導体スイッチと前記第２の逆導通型半導体スイッチが逆直列となる向きで直列に接続したものにより構成される横型ハーフブリッジ回路を備えることを特徴とする、請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  11. 　前記逆導通型半導体スイッチ、前記コンデンサ、または前記制御部の少なくとも１つを構成する前記モジュールは、金属缶、樹脂モールド、ガラスモールド、セラミックモールド、ヒートシンク埋め込み、からなる群から選ばれる外装を有する、請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれかに記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  12. 　前記電源は、商用交流電源、変圧した商用交流電源、発電機により発電された交流電源、直流オフセット電圧を加えた交流電圧を生成する電源、直流電源からなる群から選ばれる、請求の範囲第１項乃至第１０項に記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  13. 　前記所定の周期および／または所定の位相のオン・オフ制御信号、または該オン・オフ制御信号に含まれる信号成分は、前記モジュール型磁気エネルギー回生スイッチを介して伝送される前記電源の電流または電圧の周期または位相のいずれかに対して同期して設定されるか、または、前記電源の該電流または電圧の周期または位相のいずれかまたは両方に対して独立して設定されることを特徴とする、請求の範囲第１項乃至第１０項に記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  14. 　前記誘導性負荷は、電動機、照明器具、交流変圧器、整流回路、送電線、送電手段、からなる群から選ばれる、請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれかに記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  15. 　前記接続部は、前記逆導通型半導体スイッチ、前記コンデンサ、または前記制御部の少なくとも１つを構成する前記モジュールと接続するためのコネクタ機構を有し、
    　前記コネクタ機構は、
    　前記接続部に形成され、少なくとも一部に電気的に導通する表面の領域を設けた嵌合凹部と、
    　前記制御部、前記スイッチング部または前記コンデンサがモジュール化されて少なくとも一部に電気的に導通する表面の領域を設けた嵌合凸部と、を備え、
    　前記嵌合凸部が前記嵌合凹部に嵌合されたとき、前記嵌合凸部と前記嵌合凹部とは電気的に接続することを特徴とする、請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
  16. 　前記接続部は、前記逆導通型半導体スイッチ、前記コンデンサ、または前記制御部の少なくとも１つを構成する前記モジュールと接続するためのコネクタ機構を有し、
    　前記コネクタ機構は、
    　前記接続部に形成され、少なくとも一部に電気的に導通する表面の領域を設けた嵌合凸部と、
    　前記制御部、前記スイッチング部または前記コンデンサがモジュール化されて少なくとも一部に電気的に導通する表面の領域を設けた嵌合凹部と、を備え、
    　前記嵌合凸部が前記嵌合凹部に嵌合されたとき、前記嵌合凸部と前記嵌合凹部とは電気的に接続することを特徴とする、請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載のモジュール型磁気エネルギー回生スイッチ。
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