(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続される複数のモジュール式の２端子付き多電圧値出力変換器下位装置を備え、
少なくとも１つのモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置は、
互いに直列に接続される複数のコンデンサと、
複数のコンデンサの各々に並列に接続される複数のスイッチング素子と、
スイッチング素子に接続される制御装置とを備え、
前記複数のスイッチング素子を互いに直列に接続し、
前記複数のコンデンサの第１の接続点と前記複数のスイッチング素子の第２の接続点とを接続し、
変流器を通じてモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置の制御装置を交流電流源電源に磁気的に結合し、変流器により交流電流源電源から制御装置に電力を供給することを特徴とするモジュール式の多電圧値出力変換器装置。
【請求項２】
少なくとも１つのモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置は、モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置の全動作状態で制御電力を受け取る請求項１に記載の多電圧値出力変換器装置。
【請求項３】
全てのモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置は、モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置の全動作状態で制御電力を受け取る請求項１に記載の多電圧値出力変換器装置。
【請求項４】
少なくとも１つのモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置を分散型電力源に接続した請求項１に記載の多電圧値出力変換器装置。
【請求項５】
各モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置を対応する分散型電力源に接続した請求項１に記載の多電圧値出力変換器装置。
【請求項６】
少なくとも１つのモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置を変流器に接続し、変流器を交流電流源電源に接続した請求項１に記載の多電圧値出力変換器装置。
【請求項７】
各モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置を対応する変流器に接続し、変流器を交流電流源電源に接続した請求項１に記載の多電圧値出力変換器装置。
【請求項８】
各モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置に制御電力を対応する変流器から供給する請求項７に記載の多電圧値出力変換器装置。
【請求項９】
少なくとも１つのモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置は、少なくとも１つのダイオードを１つのスイッチング素子に接続した複数のダイオードを備える請求項１に記載の多電圧値出力変換器装置。
【請求項１０】
交流電流源電源に接続される変流器に制御装置を更に接続した請求項１に記載の多電圧値出力変換器装置。
【請求項１１】
交流電流源電源は、制御可能な交流電流源電源である請求項１に記載の多電圧値出力変換器装置。
【請求項１２】
交流電流源電源は、高周波交流電流源電源である請求項１に記載の多電圧値出力変換器装置。
【請求項１３】
電流源電源は、低周波交流電流源電源である請求項１に記載の多電圧値出力変換器装置。
【請求項１４】
交流電流源電源は、
第１の交流電流源電源と、
第２の交流電流源電源とを備える請求項１に記載の多電圧値出力変換器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明者：マーク・アイエロ、ダスティン・クレイマー及びケネス・バートン
基礎出願との法律関係
本願は、米国特許法第１１９条(e)の規定により、２０１０年８月４日付けで出願された米国仮特許出願第６１／３７０,５１５号の前記出願日の利益を主張する。
【０００２】
本願は、種々の実施の形態について説明するように、電流源電源に接続されるモジュール式の複数の多電圧値出力変換器下位装置を備えるモジュール式の多電圧値出力変換器装置に包括的に関する発明を開示する。電流源電源は、モジュール式の各多電圧値出力変換器下位装置のエネルギ状態から独立してかつその外部に配置されて各多電圧値出力変換器下位装置に制御電力を供給する。本明細書では、用語「モジュール式（modular, module）」は、多電圧値出力変換器装置又はその下位装置が交換可能な単体として構成されることを意味する。「多電圧値出力変換器」は、マルチレベル・コンバータ（multilevel converter, M2LC）を意味する。「多電圧値出力変換器下位装置」は、多電圧値出力変換器の下位装置（サブシステム）を意味する。「下位装置」は、変換器回路又はセルを意味する。
【背景技術】
【０００３】
モジュール式の多電圧値出力変換器の回路構造又は接続形態は、多くの刊行物により公開されてきた。図１は、２電圧値を出力するモジュール式（単体）の２端子付き多電圧値出力変換器の回路図を示し、図２は、３電圧値を出力するモジュール式（単体）の２端子付き多電圧値出力変換器の回路図を示す。
【０００４】
図１に示すモジュール式の多電圧値出力変換器回路は、２つのスイッチング素子と、各スイッチング素子に並列に接続される２つのダイオードと、２つのスイッチング素子に直列に接続される単一のコンデンサ（蓄電器）と、２つのスイッチング素子間及び一方のスイッチング素子とコンデンサとの間にそれぞれ接続される２つの端子とを備える。図１に示す多電圧値出力変換器回路では、２つのスイッチング素子の動作を制御して、２つの異なる電位値のうち一方の電圧値（例えば、零又はVcap）を２つの端子間に発生し出力することができる。図２に示すモジュール式の多電圧値出力変換器回路では、４つのスイッチング素子と、各スイッチング素子に並列に接続される４つのダイオードと、上段及び下段の各２つのスイッチング素子にそれぞれ直列に接続される２つのコンデンサ（蓄電器）と、上段及び下段の各２つのスイッチング素子間に接続される２つの端子とを備える。図２に示す多電圧値出力変換器回路では、４つのスイッチング素子の動作を制御して、３つの異なる電位値のうち１つの電圧値（例えば、零、Vcap又は2Vcap）を２つの端子間に発生し出力することができる。他の回路構造にモジュール式の多電圧値出力変換器回路を構成できるが、単数又は複数の内部コンデンサエネルギ貯蔵装置を有しかつスイッチング素子の作動状態に依存して２端子間に種々の電圧値を発生できる複数の２端子下位装置又は２端子下位回路として全回路構造を構成できる。
【０００５】
モジュール式の多電圧値出力変換器は、モジュール式でかつ多重高操作利便性の点に、縦続ハーフブリッジ（カスケードハーフブリッジ又はCCH）回路構造の利点があることが理解できよう。また、多巻線トランス使用の有無を問わず、モジュール式の多電圧値出力変換器の回路構造を共通母線（バス）回路に適用できる。モジュール式の多電圧値出力変換器と比較して、複数の変換器回路に入力エネルギを供給する各二次巻線を有する多巻線トランスを縦続ハーフブリッジに使用する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、縦続ハーフブリッジとは異なり、分離した電圧源又は二次巻線からモジュール式の複数の多電圧値出力変換器回路（又は下位装置）に個別に電力が供給されない。特定のモジュール式の多電圧値出力変換器回路では、２端子の一方の端子のエネルギ出力量は、他方の端子のエネルギ入力量に依存する。従って、単一又は複数の変換器回路を迂回し又は不活性化する必要があるとき、電源回路の事前充電間又は異常動作間に、変換器回路の相互直流電力供給装置の電圧制御に問題が発生する危険がある。
【０００７】
事前充電間、変換器回路の直流電力供給装置上の動作電圧は、直列に接続される他の変換器回路の適切又は不適切な動作に依存するので、変換器回路電源が付勢されて変換器回路が高電圧レベル制御器（例えば、ハブ）に接続する前に、重大なシステム損傷が発生する危険がある。
【０００８】
また、モジュール式の多電圧値出力変換器回路構造では、対応縦続ハーフブリッジの２倍多い数の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタをスイッチング素子として使用するので、モジュール式の多電圧値出力変換器の回路構造に匹敵する縦続ハーフブリッジの２倍又は更に４倍数の変換器回路の動作電圧に回路構造が最適となり、電源スイッチ回数を正常化し又は制限することができる。絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲート制御端子と変換器制御回路に電力を供給する通常電源（電池）の一部であるスイッチング型電源装置の設計に対する課題となるのが前記高母線電圧である。
【０００９】
更に、モジュール式の多電圧値出力変換器の回路構造は、複数の変換器回路又はそれらの一部が作動を停止して（要するに、電力回路部を迂回する）、変換器回路又はゲートの制御を正しく操作できないことがある。しかしながら、モジュール式の多電圧値出力変換器回路が動作を停止すると、変換器回路電源に印加される相互直流電圧が最終的に喪失するので、モジュール式の多電圧値出力変換器回路の動作停止は、変換器制御電力の喪失の原因となる。
【００１０】
このように、各変換器回路に単一電源を利用して、モジュール式の各多電圧値出力変換器回路に必要な変換器制御電力とゲート制御電力を供給する構成は、故障又は動作不良の状態を含む全動作状態で最善ではないことが理解できよう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるモジュール式の多電圧値出力変換器装置は、直列に接続される複数のモジュール式の２端子付き多電圧値出力変換器下位装置を備える。少なくとも１つのモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置は、互いに直列に接続される複数のコンデンサと、複数のコンデンサの各々に並列に接続される複数のスイッチング素子と、スイッチング素子に接続される制御装置とを備える。複数のスイッチング素子を互いに直列に接続し、複数のコンデンサの第１の接続点と複数のスイッチング素子の第２の接続点とを接続し、変流器を通じてモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置の制御装置を交流電流源電源に磁気的に結合する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
下記の添付図面に例示する本発明の種々の実施の形態を本明細書により説明するが、同一又は同様の参照符号は、同一又は類似する要素を示すものとする。
【図１】２電圧値を出力するモジュール式の２端子付き多電圧値出力変換器回路を示す回路図
【図２】３電圧値を出力するモジュール式の２端子付き多電圧値出力変換器回路を示す回路図
【図３】モジュール式の多電圧値出力変換器装置の種々の実施の形態を示す回路図
【図４】図３に示す変流器の種々の実施の形態を示す斜視図
【図５】モジュール式の多電圧値出力変換器装置の種々の実施の形態を示す回路図
【図６】種々の実施の形態による可変交流電流源電源を示す回路図
【図７】種々の実施の形態による電流源電源装置を示す回路図
【図８】他の実施の形態による電流源電源装置を示す回路図
【図９】更に他の実施の形態による電流源電源装置を示す回路図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
各関連要素を図示する添付の図面では、本発明の一部を構成するものと当業者が理解できる他の要素を省略して簡略化し、本発明の少なくとも一部の図面と説明を省略して本発明の明瞭な理解を図ることは理解されよう。しかしながら、当業者が理解できかつ当該技術分野で周知の要素を詳細に説明しても、必ずしも本発明の明確な理解を助長しないので、本明細書では、これらの要素の詳細な説明を省略する。
【００１４】
図３は、モジュール式の多電圧値出力変換器装置10の変化に富む実施の形態を示す。モジュール式の多電圧値出力変換器装置10は、モジュール式の複数の多電圧値出力変換器下位装置12を備える。簡潔図示のため、モジュール式の単一の多電圧値出力変換器下位装置12のみを図３に示す。しかしながら、モジュール式の多数の多電圧値出力変換器下位装置12をモジュール式の多電圧値出力変換器装置10に設けられることは、理解されよう。モジュール式の各多電圧値出力変換器下位装置12は、対応する変流器14の二次巻線に電気的に接続され、各変流器14は、電流源電源16に電気的に接続される一次巻線をそれぞれ備える。従って、モジュール式の複数の多電圧値出力変換器下位装置12が電流源電源16に磁気的に結合されることは、理解されよう。モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12の外部に配置される変流器14を適切な全種類の変流器として具体化でき、変流器14は、対応するモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12に変換器回路制御電力を供給する。簡略化のため、電流源電源16の一部のみを図３に示す。しかしながら、適切な構造の全電流源電源により電流源電源16を具体化できることは、理解されよう。
【００１５】
適切な全ての構造のモジュール式の多電圧値出力変換器回路として所定のモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12を具体化できる。例えば、図３に示すように、３電圧値を出力するモジュール式の多電圧値出力変換器回路として、所定のモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12を具体化できる。前記実施の形態では、モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12は、直列に接続された第１の抵抗20及び第２の抵抗22と、第１の抵抗20と第２の抵抗22との接続点に接続された基準電位端子を有する制御装置18と、第１の抵抗20及び第２の抵抗22に並列に接続された第１のコンデンサ24及び第２のコンデンサ26の直列回路と、第１のコンデンサ24及び第２のコンデンサ26の直列回路に並列に接続された第１のスイッチング素子28、第２のスイッチング素子30、第３のスイッチング素子32及び第４のスイッチング素子34を有する直列回路と、第１のスイッチング素子28、第２のスイッチング素子30、第３のスイッチング素子32及び第４のスイッチング素子34にそれぞれ並列に接続された第１のダイオード36、第２のダイオード38、第３のダイオード40、第４のダイオード42と、第１のスイッチング素子28と第２のスイッチング素子30との接続点に接続される第１の端子44と、第３のダイオード40と第４のダイオード42との接続点に接続される第２の端子46とを備える。適切な全種類のスイッチング素子によりスイッチング素子28〜34を具体化できる。例えば、図３に示すように、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（IGBT）によりスイッチング素子28〜34を具体化できる。
【００１６】
図３に示すように、制御装置18は、対応する変流器14に電気的に接続される。種々の実施の形態では、変流器14は、制御装置18に電力を供給し、制御装置18は、スイッチング素子28〜34の各ゲート端子に電力を供給する。簡潔化のため、図３では、制御装置12と各スイッチング素子28〜34のゲート端子との接続回路の図示を省略する。所定のモジュール式の多電圧値出力変換器装置10では、単一の対応変流器14のみを通じて、所定のモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12に電力を供給できることは、理解されよう。また、例えば、通常通り、２本の光ファイバを通じて高レベル制御装置（例えば、ハブ制御装置）に通信可能に制御装置18が接続される。簡潔化のため、図３では、高レベル制御装置の図示を省略する。
【００１７】
図３に示す実施の形態では、第１の抵抗20と第２の抵抗22は、制御装置18にかつ互いに電気的に接続される。種々の実施の形態では、第１の抵抗20と第２の抵抗22は、制御装置18の端子（例えば、基準電位端子）に電気的に接続される共通電位を形成し、制御装置18は、各スイッチング素子28〜34のゲートの制御を支援する基準電位として共通電位を発生する。単一の抵抗又は互いに接続された複数の抵抗（複数抵抗の積層体）により第１の抵抗20を具体化できる。同様に、単一の抵抗又は互いに接続された複数の抵抗（複数抵抗の積層体）により第２の抵抗22を具体化できる。通常、第１の抵抗20と第２の抵抗22は、ほぼ同一の抵抗値を有する。しかしながら、他の実施の形態では、第１の抵抗20と第２の抵抗22に異なる抵抗値を付与してもよい。
【００１８】
第１のコンデンサ24は、第１の抵抗20に電気的に接続され、第２のコンデンサ26は、第２の抵抗22に電気的に接続される。種々の実施の形態では、第１のコンデンサ24の第１の端子を第１の抵抗20に電気的に接続し、第２のコンデンサ26の第１の端子を第２の抵抗22に電気的に接続し、第１のコンデンサ24の第２の端子と第２のコンデンサ26の第２の端子とを互いに電気的に接続できる。単一のコンデンサ又は互いに接続された複数のコンデンサ（複数コンデンサの積層体）により第１のコンデンサ24を具体化できる。同様に、単一のコンデンサ又は互いに接続された複数のコンデンサ（複数コンデンサの積層体）により第２のコンデンサ26を具体化できる。第１のコンデンサ24と第２のコンデンサ26の静電容量は、通常ほぼ同一である。
【００１９】
簡潔化のため、スイッチング素子28〜34を絶縁ゲート型バイポーラトランジスタで構成した実施の形態についてモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12を以下説明する。第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ28は、第１のコンデンサ24と第１の抵抗20とに電気的に接続される。種々の実施の形態では、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ28のコレクタは、第１のコンデンサ24の第１の端子と、第１の抵抗20とに電気的に接続される。第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ30は、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ28と、第１のコンデンサ24及び第２のコンデンサ26とに電気的に接続される。種々の実施の形態では、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ30のコレクタは、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ28のエミッタに電気的に接続され、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ30のエミッタは、第１のコンデンサ24の第２の端子と、第２のコンデンサ26の第２の端子とに電気的に接続される。
【００２０】
第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ32は、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ30と、第１のコンデンサ24及び第２のコンデンサ26とに電気的に接続される。種々の実施の形態では、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ32のコレクタは、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ30のエミッタと、第１のコンデンサ24の第２の端子と、第２のコンデンサ26の第２の端子とに電気的に接続される。第４の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ34は、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ32と、第２のコンデンサ26と、第２の抵抗22とに電気的に接続される。種々の実施の形態では、第４の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ34のコレクタは、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ32のエミッタに接続され、第４の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ34のエミッタは、第２のコンデンサ26の第１の端子と、第２の抵抗22とに接続される。
【００２１】
第１のダイオード36は、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ28のコレクタとエミッタとの間に電気的に接続される。種々の実施の形態では、第１のダイオード36のカソードは、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ28のコレクタに電気的に接続され、第１のダイオード36のアノードは、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ28のエミッタに電気的に接続される。第２のダイオード38は、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ30のコレクタとエミッタとの間に電気的に接続される。種々の実施の形態では、第２のダイオード38のカソードは、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ30のコレクタに接続され、第２のダイオード38のアノードは、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ30のエミッタに接続される。第３のダイオード40は、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ32のコレクタとエミッタとの間に接続される。種々の実施の形態では、第３のダイオード40のカソードは、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ32のコレクタに接続され、第３のダイオード40のアノードは、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ32のエミッタに接続される。第４のダイオード42は、第４の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ34のコレクタとエミッタとの間に接続される。種々の実施の形態では、第４のダイオード42のカソードは、第４の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ34のコレクタに接続され、第４のダイオード42のアノードは、第４の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ34のエミッタに接続される。
【００２２】
第１の端子44は、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ28と第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ30との接続点に接続される。種々の実施の形態では、第１の端子44は、第１の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ28のエミッタと、第２の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ30のコレクタとに接続される。第２の端子46は、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ32と第４の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ34との接続点に接続される。種々の実施の形態では、第２の端子46は、第３の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ32のエミッタと、第４の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ34のコレクタとに接続される。
【００２３】
所定のモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12を作動すると、各絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲート電圧を制御して、第１の端子44と第２の端子46間に３つの異なる電圧値（レベル）（０、Vcap及び2Vcap）を発生できる。所定のモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12を大型装置（例えば、モジュール式の多電圧値出力変換器装置10）の一構成装置として利用するとき、大型装置に接続される直流電力供給装置に電圧が印加される前に、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲート電圧を制御して、第１のコンデンサ24と第２のコンデンサ26に印加される電圧を１００%（例えば、最大線間電圧）まで昇圧できる。１００%の電圧値（レベル）は、例えば、１０００ボルト、２０００ボルト、３０００ボルト等でよいことは、理解できよう。
【００２４】
図４は、図３に示す変流器14の別の実施の形態を示す。変流器14は、中心導体52と、二次巻線を有する鉄心（コア）54と、中心導体52と鉄心54との間に配置され絶縁材56とを備える高圧変流器である。中心導体52は、電流源電源16に接続され、単巻の一次巻線として作動する。適切な全ての材料から適切な全ての構造に鉄心54を製造できる。例えば、種々の実施の形態では、環状磁気回路の形態でフェライトにより鉄心54が製造される。適切な全ての材料から絶縁部材56を製造できる。例えば、種々の実施の形態では、ポリエステル樹脂により絶縁部材56が製造される。絶縁材56は、高電圧が印加される鉄心54と中心導体52との間の十分な絶縁体となる。このように、各変流器14は、対応するモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12の制御装置と電流源電源16との間に生じる高電圧に対する絶縁体となることは、理解されよう。
【００２５】
図５は、種々のモジュール式の多電圧値出力変換器装置60の種々の実施の形態を示す。図５に示すように、モジュール式の多電圧値出力変換器装置60は、モジュール式の複数の多電圧値出力変換器下位装置62を有する三相ブリッジ回路として構成される。モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置62は、図３に示すモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12と同様か又は同一でよい。モジュール式の多電圧値出力変換器装置60には、１８個のモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置62が使用され、１８個のモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置62には、１８個の対応する変流器（例えば、変流器14と同様か又は同一の１８個の変流器）が接続されるので、１８個のモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置62には、１８個の対応する変流器を介して制御電力が供給されることは、理解されよう。しかしなから、簡潔化のため、図５では、対応する１８個の変流器の図示を省略する。モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置62は、モジュール式の３出力位相多電圧値出力変換器下位装置64として配列される。各多電圧値出力変換器下位装置64は、直列接続されたモジュール式の複数の多電圧値出力変換器下位装置62を備え、各多電圧値出力変換器下位装置64は、正側アーム（又はバルブ）と負側アーム（又はバルブ）とに更に分けて配列され、各アーム（又はバルブ）は、誘導性フィルタ66により分離される。
【００２６】
図６は、種々の実施の形態による可変交流電流源電源70の回路図を示す。高周波制御可能な電流源電源を構成する可変交流電流源電源70は、分散型の複数の高圧変流器（例えば、変流器14）に制御される交流電流を供給し、高圧変流器は、対応するモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12に順次制御電力を供給する。モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12の各動作電圧と動作態様とは無関係に、交流電流源電源70と変流器を使用して、モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12に制御電力を供給できることは、理解されよう。図６に示すように、可変交流電流源電源70は、２０KHz変調インバータと電流調整器とを備える。
【００２７】
図７は、種々の実施の形態による電流源電源80の回路図を示す。低周波電流源電源を構成する電流源電源80を使用して、複数の高電圧変流器（例えば、変流器14）に交流電流を供給し、高電圧変流器は、対応するモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12に順次制御電力を供給する。図６に示す可変交流電流源電源70に比べて、電流源電源80は、全異常動作状態で供給電流の振幅を制御することはできない。しかしながら、適切なサイズの電流制御コンバータ（インダクタ）により制御される低周波電流の交流電力が供給される電流源電源80は、複数の高電圧変流器に所望の時間帯電流（window current）を供給できる。６０Hzの交流電流を発生する電流制御コンバータを図７に示すが、電流制御コンバータにより６０Hz以外（例えば、５０Hz）の周波数の交流電流を供給できることは、理解されよう。
【００２８】
図８は、他の実施の形態による電流源電源90の回路図を示す。無停電電源92を組み込んだ低周波電流源電源を構成する電流源電源90は、複数の高電圧変流器（例えば、変流器14）に交流電流を供給して、対応するモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12に同様に制御電力を供給できる。無停電電源92は、供給電圧の喪失（例えば、停電時）間に電流源電源90にエネルギを供給できることは、理解されよう。６０Hzの交流電流を発生する電流制御コンバータを図７に示すが、電流制御コンバータにより６０Hz以外（例えば、５０Hz）の周波数の交流電流を供給できることは、理解されよう。
【００２９】
図９は、更に他の実施の形態による電流源電源100の回路図を示す。低周波電源を構成する電流源電源100は、複数の高電圧変流器（例えば、変流器14）に交流電流を供給して、対応するモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置12に同様に制御電力を供給できる。電流源電源100は、図７の電流源電源80に類似するが、２つの低周波交流電流源を並列に設ける点で相違する。単一の電流源を使用すると、単一点障害（単一箇所の故障により、システム全体が停止する箇所）が発生するが、２つの低周波電流源を作動すれば、モジュール式の多電圧値出力変換器装置に設けられるモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置に外部制御電力を供給する場合に、単一点障害を排除できることは、理解されよう。
【００３０】
上記を考慮すると、前記分散型電力源は、故障状態を含む全動作状態で、必要な制御電力（例えば、変換器回路制御電力及びゲート制御電力）をモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置に供給できることは、理解されよう。モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置の何れかの分散型電源が故障して、モジュール式の単一の多電圧値出力変換器下位装置の変換器回路供給電圧が短絡状態になっても、モジュール式の他の多電圧値出力変換器下位装置の電力供給に影響を与えないように、分散型電源から電力を供給できる。
【００３１】
また、共通制御交流電源から供給される電力を所定の電流値に変換する変流器をモジュール式の多電圧値出力変換器に設ける回路構造により、下記機能を実現できることは、理解できよう。
(1)  直列に接続される複数のモジュール式の２端子付き直流電力供給用主多電圧値出力変換器下位装置（図３）に電圧を印加する前に、モジュール式の２端子付き多電圧値出力変換器下位装置の各制御（図１に示す）を完全特徴付けかつ有効化することができる。
(2)  直流電力供給装置を事前に充電する間に、２端子付き多電圧値出力変換器下位装置のゲート信号を完全に制御して、２端子付き多電圧値出力変換器下位装置を事前に充電するとき、適正な動作電圧を達成できる。
(3)  変換器回路制御電源により制限される動作電圧限界値が変換器回路に発生しない。このように、モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置の各直流電力供給装置への変換器回路制御電力を維持する必要がないので、モジュール式の２端子付き多電圧値出力変換器下位装置の一部又は全ての電力供給スイッチング素子をゼロ電圧状態に設定することができる。これにより、所定のモジュール式の２端子付き多電圧値出力変換器下位装置に種々の故障が発生するときに、その２端子付き多電圧値出力変換器下位装置を機能上迂回して、モジュール式の他の２端子付き多電圧値出力変換器下位装置の動作を継続し維持することができる。
(4)  外部電流源（モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置の直流電力供給装置ではない）から各下位装置に電力を供給するので、モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置の電力供給源の設計を根本的に変更せずに、その電力供給源により、種々の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（例えば、１７００V、３３００V、６５００V等）用に設計されるモジュール式の多電圧値出力変換器下位装置を作動することができる。
(5)  モジュール式の各多電圧値出力変換器下位装置の制御装置の動作に要する適切な電流を可変電流源により設定できるので、得られる変換器回路電力供給源の電圧を周期的に監視して、モジュール式の多電圧値出力変換器下位装置の制御装置の「適正な動作」を決定しかつ動向を監視することができる。
【００３２】
前記説明は、如何なる特定の材料、配列又は方向にも本発明の構成要件を限定するものではない。本発明の範囲内で多くの部品／方向を置換できることは、当業者には自明であろう。単なる例示に過ぎない前記実施の形態から、本発明の範囲を制限して解釈すべきではない。
【００３３】
特定の実施の形態の観点から本発明を説明したが、請求項に記載される発明の趣旨又はその範囲から逸脱せずに、当業者は、本願の開示技術から別の実施の形態と変形例を想到できよう。従って、添付図面及び本明細書の説明は、本発明を容易に理解するものであり、本発明の技術的範囲を制限するものと解釈すべきではない。
【符号の説明】
【００３４】
(12)・・モジュール式の２端子付き多電圧値出力変換器下位装置、  (14)・・変流器、  (16,70,80,90,100)・・交流電流源電源、  (18)・・制御装置、  (24,26)・・コンデンサ、  (28,30,32,34)・・スイッチング素子、  (36,38,40,42)・・ダイオード、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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