【手続補正書】
【提出日】令和2年12月14日(2020.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電ネットワークであって、複数の電力制御装置（１００）を備え、各前記電力制御装置（１００）が、
時間変化する入力基本周波数および時間変化する入力特性電圧を有する入力信号の形式の入力電力を受信する入力と、
対応する出力基本周波数および対応する出力特性電圧を有する出力信号の形式の出力電力を与える出力と、
電磁気結合される信号のひとつ以上の信号変換コンポーネントであって、各々が、対応する第１基本周波数および対応する第１特性電圧を有する対応する第１信号の形式の電力を受信する第１のポートを含み、かつ、対応する第２基本周波数および対応する第２特性電圧を有する対応する第２信号を第２のポートにて、前記第１のポートと前記第２のポートとの間の電磁気結合を決定する制御信号に依存して、提供する、ひとつ以上の信号変換コンポーネントと、
前記電力制御装置の出力信号の出力電圧および出力周波数を決定するべく、前記信号変換コンポーネントの動作を制御する前記制御信号を生成するコントローラ（１０６）と、
を有し、前記配電ネットワークがさらに、
少なくともいくつかの前記電力制御装置（１００）への電力のソース（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，．．．，ＳＮ）として動作する電力発電コンポーネントと、
少なくともいくつかの前記電力制御装置（１００）からの電力のシンク（ｌ０，ｌ１，ｌ２，．．．，ｌＮ）として動作する電力消費コンポーネントと
を有し、
前記コントローラ（１０６）は、前記出力信号の生成を動的に制御し、かつ、前記出力特性電圧および前記出力基本周波数をターゲット値に維持するよう、前記時間変化する入力基本周波数および前記時間変化する入力特性電圧に依存して、前記制御信号を動的に生成し、
前記複数の電力制御装置（１００）は自主的に動作するが、電力制御装置（１００）の各々の前記出力が、対応する少なくともひとつの他の電力制御装置（１００）の前記入力に接続され、および、前記電力制御装置（１００）の少なくともいくつかの各々の前記出力は、電力のひとつ以上の前記シンク（ｌ０，ｌ１，ｌ２，．．．，ｌＮ）および／またはひとつ以上の前記ソース（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，．．．，ＳＮ）へ接続され、
前記複数の電力制御装置（１００）は、前記配電ネットワークを通じて流れる電力信号の電圧および周波数を、動的にかつまとめてターゲット値に維持し、電力の前記シンクおよび／またはソース内の変化を補償する、ことを特徴とする配電ネットワーク。
【請求項２】
各前記電力制御装置（１００）は、電気エネルギーを格納するひとつ以上のエネルギーストレージコンポーネントを有し、その出力において要求を上回る電力を受信したとき、電気エネルギーを格納し、かつ、その出力において要求を下回る電力を受信したとき、前記エネルギーストレージコンポーネントから格納済みの電気エネルギーを解放するべく、エネルギーストレージコンポーネントを使用し、ターゲット出力周波数およびターゲット出力電圧を有する対応する出力信号の形式で対応する出力電力を与える、ことを特徴とする請求項１に記載の配電ネットワーク。
【請求項３】
各前記電力制御装置（１００）は、
少なくともひとつの一次巻き線（２０４）、少なくともひとつの二次巻き線（２０６）、および、前記一次巻き線（２０４）と前記二次巻き線（２０６）との間の電磁気結合を制御するためのひとつ以上の制御巻き線（２０２）を含む、少なくともひとつの仮想エアギャップ変圧器（２００）と、
前記入力信号を受信するように構成された入力ポートと、
制御コンポーネント（１０４）であって、前記入力信号の前記入力特性電圧および前記入力基本周波数を表す信号を受信し、かつ、前記少なくともひとつの仮想エアギャップ変圧器（２００）の制御巻き線（２０２）内の電流を決定するべく、対応する仮想エアギャップ制御信号を生成するように構成され、その結果、ターゲット出力周波数のターゲット出力電圧が前記二次巻き線（２０６）で生成される、ところの制御コンポーネントと、
を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の配電ネットワーク。
【請求項４】
前記制御コンポーネント（１０４）は、前記電力制御装置（１００）の力率を改善するべく、前記少なくともひとつの仮想エアギャップ変圧器（２００）の前記制御巻き線（２０２）内の前記電流を制御するように構成されており、
好適には、
前記制御コンポーネント（１０４）は、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他の形式のプロセッサを有し、当該プロセッサは、
対応する入力信号の位相を決定するために位相同期回路（ＰＬＬ）と、
前記ＰＬＬにより決定された位相に基づいて、前記入力信号の電圧および電流を表すパーク変換を生成するための、少なくともひとつのパーク変換成分と、
無効電力の見積もりを生成するべく、前記入力信号の電圧および電流を処理するように構成された無効電力見積もりコンポーネントと、
前記電力制御装置（１００）の力率を改善するべく、前記少なくともひとつの仮想エアギャップ変圧器（２００）の前記制御巻き線（２０２）内の電流を制御するよう、前記無効電力の見積もりを処理するように構成されたひとつ以上の力率制御コンポーネントと
を実装する請求項３に記載の配電ネットワーク。
【請求項５】
各前記電力制御装置（１００）は、当該装置（１００）が、第２入力基本周波数および第２入力電圧を有する第２入力信号の形式の第２入力電気エネルギーを受信し、かつ、第２ターゲット周波数および第２ターゲット出力電圧の対応する第２出力信号の形式の対応する出力電気エネルギーを生成するように、双方向使用に対して構成され、前記第２入力信号または前記第２入力信号から導出された対応する信号が、前記少なくともひとつの仮想エアギャップ変圧器（２００）の前記二次巻き線（２０６）に適応され、前記仮想エアギャップ変圧器（２００）の前記一次巻き線（２０４）において、前記第２ターゲット出力電圧を有する対応する信号を生成する、ことを特徴とする請求項３または４に記載の配電ネットワーク。
【請求項６】
各前記電力制御装置（１００）は、
少なくともひとつの一次巻き線（２０４）、少なくともひとつの二次巻き線（２０６）、および、前記一次巻き線および二次巻き線の間の電磁気結合を制御する少なくともひとつの制御巻き線（２０２）を含む、少なくともひとつの仮想エアギャップ変圧器（２００）と、
第１基本周波数を受信し、前記第１基本周波数と基準周波数との和および差に対応する周波数成分を有する対応するヘテロダイン信号を生成するように構成されたヘテロダインコンポーネント（４０２）と、
周波数成分の前記和および前記差のひとつを除去し、対応するフィルタリング済み信号を与えるべく、ヘテロダイン信号をフィルタリングするように構成されたフィルタリングコンポーネント（４０４）と、
前記第１基本周波数および第１電圧を有する第１入力信号を受信するように構成された入力ポートと、
を含み、
前記コントローラ（１０６）はさらに、
（ｉ）前記第１入力信号の少なくとも前記第１基本周波数を表す信号を受信し、かつ、前記フィルタリング済み信号がターゲット出力周波数を有するように、前記ヘテロダインコンポーネント（４０２）の前記基準周波数を決定するべく、対応する周波数制御信号を生成し、かつ
（ｉｉ）前記第１電圧を表す信号を受信し、かつ、ターゲット出力電圧が前記二次巻き線（２０６）において生成されるように、前記少なくともひとつの仮想エアギャップ変圧器（２００）の前記制御巻き線（２０２）内の電流を決定するべく、対応する仮想エアギャップ制御信号を生成するように構成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の配電ネットワーク。
【請求項７】
各前記電力制御装置（１００）は、当該装置（１００）が、第２入力基本周波数および第２入力電圧を有する第２入力信号の形式で第２入力電気エネルギーを受信し、第２ターゲット周波数および第２ターゲット出力電圧の対応する第２出力信号の形式で対応する出力電気エネルギーを生成するように、双方向の使用に対して構成され、前記第２入力信号または前記第２入力信号から導出された対応する信号が前記少なくともひとつの仮想エアギャップ変圧器（２００）の前記二次巻き線（２０６）に適応され、前記仮想エアギャップ変圧器（２００）の前記一次巻き線（２０４）において前記第２ターゲット出力電圧を有する対応する信号が生成される、ことを特徴とする請求項６に記載の配電ネットワーク。
【請求項８】
前記第２入力信号または前記第２入力信号から導出された対応する信号が、前記ヘテロダインコンポーネント（４０２）によって受信され、前記第２入力基本周波数および基準周波数の和および差に対応する第２周波数成分を有する対応する第２ヘテロダイン信号が生成され、前記フィルタリングコンポーネント（４０４）は、周波数成分の和および差のひとつを除去するべく前記第２ヘテロダイン信号をフィルタリングし、かつ、対応する第２のフィルタリング済み信号を与えるように構成される、ことを特徴とする請求項７に記載の配電ネットワーク。
【請求項９】
前記ヘテロダインコンポーネント（４０２）は第１ヘテロダインコンポーネントであり、前記フィルタリングコンポーネント（４０４）は第１フィルタリングコンポーネントであり、前記電力制御装置（１００）は第２ヘテロダインコンポーネントおよび第２フィルタリングコンポーネントを含み、前記第１ヘテロダインコンポーネントおよび前記第１フィルタリングコンポーネントは第１経路に沿って前記電力制御装置（１００）を通じて流れる信号を処理するように構成され、前記第２ヘテロダインコンポーネントおよび前記第２フィルタリングコンポーネントは前記第１経路とは概して逆方向の第２経路に沿って前記電力制御装置（１００）を通じて流れる信号を処理するように構成されている、ことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の配電ネットワーク。
【請求項１０】
前記ヘテロダインコンポーネント（４０２）は第１ヘテロダインコンポーネントであり、前記フィルタリングコンポーネント（４０４）は第１フィルタリングコンポーネントであり、前記電力制御装置（１００）は、第２ヘテロダインコンポーネントおよび第２フィルタリングコンポーネントを有し、前記ヘテロダインコンポーネントおよび前記フィルタリングコンポーネントは、前記電力制御装置（１００）の前記入力ポートにより受信された前記第１入力信号が、前記少なくともひとつの仮想エアギャップ変圧器（２００）への入力として与えられる前に、前記第１ヘテロダインコンポーネントおよび前記第１フィルタリングコンポーネントによってより高い周波数へアップコンバートされ、前記少なくともひとつの仮想エアギャップ変圧器（２００）の対応する出力が、前記第２ヘテロダインコンポーネントおよび前記第２フィルタリングコンポーネントによって周波数の前記ターゲット値にダウンコンバートされ、より高い周波数の使用が前記少なくともひとつの仮想エアギャップ変圧器（２００）の効率を改善する、ことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の配電ネットワーク。
【請求項１１】
前記少なくともひとつの仮想エアギャップ変圧器（２００）は、エネルギーを格納するように構成された少なくともひとつのループによって直列に接続された２つの仮想エアギャップ変圧器を含む、ことを特徴とする請求項３から１０のいずれか一項に記載の配電ネットワーク。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の配電ネットワークの複数の電力制御装置（１００）の各々によって実行される配電処理方法であって、
対応する第１基本周波数および対応する第１特性電圧を有する対応する第１信号の形式の電力を受信する工程であって、前記電力は、電力のひとつ以上のシンクおよび／またはソースによって変更されるに従い、少なくともひとつの他の前記電力制御装置の出力を表す、ところの工程と、
前記電力制御装置（１００）が、電圧および周波数の対応するターゲット値を有する対応する出力信号の形式で、出力電気エネルギーを与えるように、ひとつ以上の信号変換コンポーネントを制御する工程と、
前記電力制御装置（１００）が、その出力において要求を上回る電力を受信したとき、ひとつ以上の対応するエネルギーストレージコンポーネント内に電気エネルギーを格納する工程と、
前記電力制御装置（１００）が、その出力において要求を下回る電力を受信したとき、前記ひとつ以上の対応するエネルギーストレージコンポーネントから格納された電気エネルギーを解放する工程と、
ターゲット出力周波数およびターゲット出力電圧を有する対応する出力信号の形式で対応する出力電力を与える工程と、
配電ネットワークを通じて流れる電力信号の電圧および周波数を、動的にかつまとめてターゲット値に維持し、電力のシンクおよび／又はソース内の変化を補償する工程と、
を備える方法。
【請求項１３】
前記電力制御装置（１００）の力率を改善するべく、前記ひとつ以上の信号変換コンポーネントを制御する工程をさらに備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電力制御装置（１００）の仮想エアギャップ変圧器（２００）の二次巻き線（２０６）上の出力電圧を測定する工程と、
測定された電圧の直流成分および二次成分を生成するべく、測定された電圧にパーク変換を適用する工程と、
前記ターゲット値と前記直流成分とを比較する工程と、
制御信号を生成するべく比例積分制御ループを使用する工程と、
変換された制御信号を生成するべく、前記制御信号に対して逆パーク変換を適用する工程と、
前記変換された制御信号と、少なくともひとつの仮想エアギャップ変圧器（２００）の制御巻き線（２０２）内の電流との比較に基づいて、前記電力制御装置（１００）の力率を改善するべく前記制御巻き線（２０２）内の電流を調節する工程と
をさらに備える請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ターゲット出力周波数および前記ターゲット出力電圧は、時間にわたって変化する、ことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。