(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのコンバータモジュール（２７）における入力電力の出力電力への変換をコントロールする方法であって、
前記コンバータモジュール（２７）は、少なくとも１つの電力入力端子と、少なくとも１つの電力出力端子と、前記電力入力端子と前記電力出力端子との間に接続されている、前記電力出力端子のための少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）とを備えており、
前記方法は、前記コンバータモジュール（２７）の前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）をスイッチングするタイミングをコントロールすることによるものであり、
前記スイッチングは、スイッチングコントロール信号のマスタコントローラ（３３）から前記コンバータモジュール（２７）への送信により制御され、
前記スイッチングコントロール信号は、前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）のスイッチング状態を定めるコントロールメッセージと、前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）について定められたスイッチング状態が前記コンバータモジュール（２７）に適用されるべき、前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）のスイッチング時刻とを含んでおり、
前記スイッチングコントロール信号は、前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）のデッドタイム以下のサイクルタイムでもって送られ、前記コントロールメッセージの持続時間は前記サイクルタイム以下である、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記コントロールメッセージは、前記コントロールメッセージに含まれるスイッチング状態が、前記コンバータモジュール（２７）の前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）に適用されるべきサイクルタイム内の時間を定めるタイミング情報を含んでおり、前記タイミング情報は前記サイクルタイムよりも高い時間分解能を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記コンバータモジュール（２７）の前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）に適用されるべきスイッチング状態は前記コントロールメッセージ内に少なくとも３重に含まれており、前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）に適用されるべき実際のスイッチング状態を定めるために、多数決判定アルゴリズムを前記３重のスイッチング状態に適用する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記コントロールメッセージはＣＲＣコードを含んでおり、
ＣＲＣチェックをコントロールメッセージについて実行し、
ＣＲＣチェックが失敗したとき、コントロールメッセージに含まれているスイッチング状態は前記コンバータモジュール（２７）の前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）に適用されない、請求項１乃至３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
ＣＲＣチェックまたは多数決判定が失敗した所定最大数のコントロールメッセージに後続するコントロールメッセージに含まれるスイッチング状態が、当該後続するコントロールメッセージに対するＣＲＣチェックまたは多数決判定が成功した場合に、前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）に適用される、請求項３または４記載の方法。
【請求項６】
前記スイッチングコントロール信号の前記少なくとも１つのコンバータモジュール（２７）への伝送に全二重データ伝送を用いる、請求項１乃至５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つのコンバータモジュール（２７）における入力電力の出力電力への変換をコントロールするコントロールシステムであって、
前記コンバータモジュール（２７）は、少なくとも１つの電力入力端子と、少なくとも１つの電力出力端子と、前記電力入力端子と前記電力出力端子との間に接続されている、前記電力出力端子のための少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）とを備えており、
前記コントロールシステムは、前記コンバータモジュール（２７）の前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）をスイッチングするタイミングをコントロールすることによるものであり、
前記コントロールシステムは
マスタコントローラ（３３）と、
前記マスタコントローラ（３３）によりコントロールされる前記コンバータモジュール（２７）のための、前記マスタコントローラ（３３）と各前記コンバータモジュール（２７）とを相互接続する通信リンク（４０）と、
前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）のデッドタイム以下のサイクルタイムを有するタイミング信号を生成し、前記マスタコントローラ（３３）に統合されているかまたは前記マスタコントローラ（３３）と相互接続されているタイミングジェネレータ（４５）と、
前記マスタコントローラ（３３）に統合されているかまたは前記マスタコントローラ（３３）と相互接続され、スイッチングコントロール信号を生成するシグナルジェネレータ（４６）とを備えており、
前記スイッチングコントロール信号は、前記マスタコントローラ（３３）と相互接続されている前記コンバータモジュール（２７）の前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）のスイッチング状態を定めるコントロールメッセージを含んでおり、
前記コントロールメッセージの持続時間はサイクルタイム以下であり、
前記通信リンク（４０）はシリアル通信リンクである、
ことを特徴とするコントロールシステム。
【請求項８】
前記通信リンク（４０）は全二重リンクである、請求項７記載のコントロールシステム。
【請求項９】
直列または並列に接続された少なくとも２つのコンバータモジュール（２７＿１、２７＿２、２７＿３）を備え、前記コンバータモジュール（２７＿１、２７＿２、２７＿３）は少なくとも１つの電力入力端子と、少なくとも１つの電力出力端子と、前記電力入力端子と前記電力出力端子との間に接続されている、前記電力出力端子のための少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）とを備えている、請求項７または８記載のコントロールシステム。
【請求項１０】
前記コンバータモジュール（２７）は、電力入力端子または電力出力端子としての高電圧直流端子および低電圧直流端子、および、電力出力端子または電力入力端子としての少なくとも２つの交流端子、ならびに、高電圧直流電力端子と交流電圧端子との間に接続されている、各前記交流端子のための、少なくとも１つの上流アクティブスイッチングデバイス（３５＿Ｕ）および低電圧直流電圧端子と前記交流電圧端子との間に接続されている下流アクティブスイッチングデバイス（３５＿Ｌ）を備えている、請求項７乃至９のいずれか１項記載のコントロールシステム。
【請求項１１】
前記シグナルジェネレータ（４６）は、コントロール信号を３重に生成し、
前記マスタコントローラ（３３）と相互接続されている前記コンバータモジュール（２７）に、受信したコントロールメッセージについて多数決判定アルゴリズムを実行する判定モジュール（４９）を備えている、請求項７乃至１０のいずれか１項記載のコントロールシステム。
【請求項１２】
前記シグナルジェネレータ（４６）は、コントロールメッセージに対してＣＲＣコードを生成し、生成したＣＲＣコードをコントロールメッセージに付加するＣＲＣコードジェネレータを備えており、
前記マスタコントローラ（３３）に相互接続されている前記コンバータモジュール（２７）に、受信されたコントロールメッセージについてＣＲＣチェックを実行するＣＲＣチェックモジュール（５１）を備えており、
受信されたＣＲＣチェックが失敗したとき、前記ＣＲＣチェックモジュール（５１）はコントロールメッセージに含まれるスイッチング状態を、前記コンバータモジュール（２７）の前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）に適用しない、請求項７乃至１１のいずれか１項記載のコントロールシステム。
【請求項１３】
ＣＲＣチェックまたは多数決判定が失敗した所定最大数のコントロールメッセージに後続するコントロールメッセージに含まれるスイッチング状態が、当該後続するコントロールメッセージに対するＣＲＣチェックまたは多数決判定が成功したか、あるいは、前記コンバータモジュール（２７）が誤り状態に設定されているとき、前記少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）に適用される、請求項１１または１２記載のコントロールシステム。
【請求項１４】
電力コンバータであって、該電力コンバータは
少なくとも１つの電力入力端子と、
少なくとも１つの電力出力端子と、
前記電力入力端子と前記電力出力端子との間に接続されている、前記電力出力端子のための少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイス（３５）を備えている少なくとも１つのコンバータモジュール（２７）と、
電力変換をコントロールするコントロールシステムとを備えており、
前記コントロールシステムは、請求項７乃至１３のいずれか１項記載のコントロールシステムである、ことを特徴とする電力コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスタコントローラからコンバータモジュールに送られるコントロール信号のスイッチングを用いて、少なくとも１つのコンバータモジュールにおける電力変換をコントロールすることに関する。さらに、本発明は、マスタコントローラを用いて電力変換をコントロールするためのコントロールシステムに関する。さらに、本発明は、電力コンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力コンバータは、例えば、風力タービンの発電機によりもたらされる可変周波数の交流電力を、グリッドに供給される、公称帯域に固定された周波数の交流電力に変換するための風力タービンにおいて用いられる。このような電力コンバータは、可変周波数の交流電力を直流電力に変換する整流器またはアクティブ整流器と、直流電力を固定周波数の交流電力に変換するインバータとを備えている。整流器およびインバータの両方とも、典型的には、２つの直流電圧端子と、３つの交流電圧端子とを備えている。整流器の場合、交流電圧端子は、例えば、三相交流電力を出力する発電機の出力端子に接続され、直流端子は整流器とインバータとの間の直流リンクに接続される。インバータはまた直流リンクに接続される２つの直流端子を備えている。さらに、インバータは、必要に応じて適切なフィルタリング回路を介してグリッドに接続される３つの交流端子を備えている。アクティブ整流器およびインバータは同一の回路要素から構成されてもよいが、電力の流れが異なる（アクティブ整流器では交流から直流、インバータでは直流から交流）。
【０００３】
電力コンバータの他の用途としては、例えば、電気モータの回転速度および／またはトルクをコントロールするための、固定周波数の交流電力の可変周波数の交流電力への変換が含まれる。
【０００４】
整流器およびインバータ（以下ではいずれも電力コンバータと総称する）の典型的な構成には、直流リンクの上方電圧レベルと直流リンクの下方電圧レベルとの間に接続される、直列の少なくとも２つのアクティブスイッチングデバイス、および、交流端子の１つに接続される両方のアクティブスイッチングデバイスの間のノードが含まれる。かかる回路設計は、ハーフブリッジまたはハーフフェイズとして知られている。同じ構成が電力コンバータの他の全ての交流電圧端子についても存在するため、三相交流電力のための電力コンバータは、それぞれ少なくとも２つのアクティブスイッチングデバイスを備えている３つのハーフブリッジを有する。１つのハーフブリッジに２つのアクティブスイッチングデバイスを備えた構造は２レベルコンバータとして知られ、この構成では、適切なコントロールにより中心位相の端子において見られる出力電圧は、直流リンクの上方電圧または直流リンクの下方電圧レベルのいずれかとなる。
【０００５】
アクティブスイッチングデバイスを用いる電力変換は、典型的には、以下のように行われる。
【０００６】
直流電力を交流電力に変換する場合、各交流端子はアクティブスイッチングデバイスを介して高直流レベルおよび低直流レベルに切り替えられて接続される。各交流端子の出力を定めるコマンド信号の間に位相シフトを挿入することにより、多相交流電力、例えば、三相交流電力が確立される。交流電力は、平衡化された交流電力、例えば、三相電流が常にゼロまで足し合わされている三相交流電力となるように設計されている。
【０００７】
交流電力を直流電力に変換する場合、アクティブスイッチングデバイスは、各交流端子に関して、端子が上方直流電圧端子または下方直流電圧端子に接続されるようスイッチングされる。
【０００８】
電力変換の両方のモードに関して、アクティブスイッチングデバイスのスイッチングは、典型的には、パルス幅変調（ＰＷＭ）法に基づいて行われ、オン（すなわち、導通性）またはオフ（すなわち、非導通性）とされるアクティブスイッチングデバイスの時間および持続時間が、それぞれ、高レベルのスイッチングパルスまたは低レベルのスイッチングパルスにより定められる。アクティブスイッチングデバイスのスイッチングを決定する他の方法も等しく有効であり、例えば、直接電力コントロール、直接電流コントロール、直接トルクコントロールなどが有効である。
【０００９】
特に高い定格電力を有する電力コンバータにおいて、２つ以上のハーフブリッジが交流端子に並列にまたは直列に接続される場合がある。例えば、それぞれが２つのスイッチングデバイスを有する３つのハーフブリッジが三相コンバータに並列に接続される場合、電力コンバータ全体では、１２個のアクティブスイッチングデバイス（３個×２×２）を備えている。典型的には、並列または直列のハーフブリッジを備えている電力コンバータは、それぞれが各交流端子に対して１つのハーフブリッジを備えているコンバータモジュールの形態で構成されている。これらの電力モジュールは並列または直列に接続されて電力コンバータを形成する。特に、産業用ドライブ用途および再生可能エネルギ用途の高定格電力の電力コンバータに関して、この構成は、並列または直列に作動する複数のコンバータモジュールからこれらのコンバータを構築して、必要な電圧、必要な電流および必要な定格電力を達成するための標準技術である。
【００１０】
電力コンバータの全てのコンバータモジュールに対して中央コントローラ（マスタコントローラ）を用いることが望ましい。この方法の困難な点は、コントロールアルゴリズムを実行する中央コントローラと、電力コンバータの分散配置されたコンバータモジュールとの間の通信システムを構築することである。中央コントローラは、コントロールアルゴリズムを実行する、メインコントロールシステムまたはリアルタイムコンピュータであってよい。かかる通信システムの主要件は、スイッチングコントロール信号をコンバータモジュールに高いタイミング精度、所定のパルス幅変調におけるスイッチング状態の高いエッジ分解能、エラー状態に対する低いレイテンシ応答、および、単一ビットエラーに対する寛容性である。さらに、この構成は、中央コントローラおよびコンバータモジュールの間の相互接続のための、実行可能かつ入手可能な物理的媒体を備えているべきである。さらに、通信システムは、好ましくは、電流、電圧および他のアナログフィードバック信号ならびに論理状態信号（すなわち、デジタル信号）を、コンバータモジュールから中央コントローラに送信可能でなければならない。
【００１１】
ＷＯ２００９／０８７０６３Ａ１には、分散配置されたセルをコントロールする電力コンバータが開示されている。この電力コンバータにおいて、中央コントロールユニットは、基準交流電圧およびスイッチングキャリア信号をコントローラサブユニットに送る。各サブユニットは、パルス幅変調パターンに従って電力スイッチのスイッチングをコントロールする。これにより、スイッチングキャリア信号が基準交流電圧をクロスする毎に、高直流電圧または低直流電圧が対応するコンバータサブモジュールの出力端子に印加される。すなわち、アクティブスイッチングデバイスのための実際のスイッチング信号は、中央コントローラによるよりもローカルなレベルで決定される。しかし、全てのスイッチング状態を中央コントローラで計算することが望ましい。しかし、これは、各コンバータモジュールに２レベルハーフブリッジ構造を用いる三相交流コンバータの場合、少なくとも１２個のスイッチング状態（それぞれ６つのアクティブスイッチングデバイスに関する「オン状態」を表すスイッチング状態および「オフ状態」を表すスイッチング状態）が、所定のＰＷＭ期間内に送信される必要があることを意味する。
【００１２】
従来技術においてスイッチング状態を中央コントローラからコンバータモジュールに送信するための２つのアプローチが存在する。第１は、中央コントローラから分散配置されたコンバータモジュールまで並列接続を用いる方法である。このような並列接続は、典型的には電気リボンケーブルである。この並列接続は、各データ片のための個別の銅接続チャネル、例えば、アクティブスイッチングデバイスに対するスイッチングコントロール信号用の６つの経路、電流フィードバック信号用の３つの経路、電圧フィードバック信号用の３つの経路などを保持する。この種の並列接続は、例えば、通信リンクの両端に必要とされる回路の量が多いといった問題がある。さらに、通信リンクを介して伝送される情報は、両端の回路により固定されるため、この種の接続は柔軟性に欠ける。さらに、並列接続チャネルで実現可能な距離は通常制約される。
【００１３】
リンクについての第２の従来技術のアプローチは、高性能シリアルリンクを用いるものである。このようなリンクのための接続形態はデイジーチェインシステムである。しかし、これは、中央コントローラの単一の接続が全ての分散配置されたコンバータモジュールに関する情報を保持する必要があるのでデータペイロードが比較的大きく、従って、実用的かつ手頃な範囲内の通信チャネルのバンド幅要求を維持するため、メッセージの間隔が大きくならなければならないことを意味する。典型的には、メッセージ間隔は１つのパルス幅変調期間当たり１つである。これは、コンバータモジュール間の個別の接続により非常事態に対応しなければならないことを意味する。さらに、通信リンクのサイクルタイム未満のＣＰＵ計算間隔を有する特定のコントロールモードは、このシステムでは実現可能ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ＷＯ２００９／０８７０６３Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、本発明は、特に、中央コントローラによりコントロールされる分散配置された電力モジュールとともに用いることに適した、有利なコントロール方法および有利なコントロールシステムを提供することを課題とする。
【００１６】
さらに本発明は、分散配置されたコンバータモジュールおよび中央コントローラを備えている、有利な電力コンバータモジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
最初の課題は、請求項１に記載の直流電力の交流電力への変換またはその逆の変換を制御する方法、および、請求項８に記載のコンバータモジュールにおける直流電力を交流電力への変換またはその逆の変換を制御する方法より解決される。次の課題は請求項１５に記載の電力コンバータにより解決される。従属請求項には本発明の他の形態が含まれる。
【００１８】
本発明に係る方法は、少なくとも１つの電力入力端子と、少なくとも１つの電力出力端子と、電力入力端子および電力出力端子の間に接続されている、各電力出力端子のための少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスとを備えている少なくとも１つのコンバータモジュールにおける入力電力の出力電力への変換を制御する方法である。該方法は、各コンバータモジュールにおける少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスのスイッチングのタイミングを制御することにより電力変換を制御する。スイッチングは、スイッチングコントロール信号をマスタコントローラからコンバータモジュールに送ることにより制御される。マスタコントローラは、例えば、中央コントローラまたは複数の同等のコントローラの内から選択された１つである。少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスに関する１つのスイッチング状態（または少なくとも２つのアクティブスイッチングデバイスの場合には複数のスイッチング状態）、すなわち、コンバータモジュールにおけるアクティブスイッチングデバイスに関する１つのスイッチング状態を定めるコントロールメッセージ、および、少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスに対に関する定められたスイッチング状態においてマスタコントローラからの時間基準に関連する時間を含む各スイッチングコントロール信号が各コンバータモジュールに印加される。本発明に係る方法によれば、スイッチングコントロール信号は、用いられる各コンバータモジュールおよび用いられるコンバータモジュールに関連する即時電力回路要素の最小の時定数以下のサイクルタイムでもって送られ、コントロールメッセージの持続時間はサイクルタイム以下である。コンバータモジュールが複数のアクティブスイッチングデバイスを備えている場合、以下で特記することなく、コントロールメッセージには各アクティブスイッチングデバイスに関する個別のスイッチング状態が含まれる。
【００１９】
この短いサイクルタイムおよびコントロールメッセージにより、マスタコントローラ、例えば、中央コントローラを分散配置されたコンバータモジュールと直列接続リンク、例えば、光ファイバまたは差動対銅ケーブルにより接続することができる。全体の制御アーキテクチャは、通信リンクにおける最小ペイロード、すなわち、最小バンド幅の要求を有する中央コントローラとコンバータモジュールとの間のラジアル通信システムの形態で実現可能である。さらに、メッセージ持続時間が短いことは、エラー、または一過性の状態に対する応答が短縮されることを意味し、コンバータモジュールおよび即時電力回路における電流または電圧における任意の誤りが増大する速度は、全体の電力回路の一過性特性（時定数）により求められるため、制御パフォーマンスの可能性が拡大する。コンバータモジュールの最小の時定数を超えないメッセージ持続時間またはメッセージサイクルタイムを保持することにより、上述した制御パフォーマンスの可能性の拡大が可能となる。
【００２０】
さらに、複数のハーブブリッジから構成されるコンバータモジュールの各ハーフブリッジに関するスイッチング状態の伝達、および、これらの状態の時間が短いことは、システムが、並列の、そうでなければ接続されているコンバータモジュールに適用される制御またはパルス幅変調に依存しないことを意味する。実際に、コンバータモジュールは、必要に応じて異なるスイッチング手法および周波数を有してもよい。
【００２１】
本発明は、電流源インバータについても、電圧源インバータについても等しく適用可能である。
【００２２】
特に、スイッチングコントロール信号は、用いられているアクティブスイッチングデバイスのデッドタイム以下のサイクルタイムでもって送られる。本発明の制御方法の発展した形態は、コンバータモジュールの最小時定数が典型的にはアクティブスイッチングデバイスの状態間のスイッチングのデッドタイムにより与えられるという洞察に基づく。このデッドタイムは、アクティブスイッチングデバイスの特性に固有のターンオフ遅延を考慮している。例えば、２つのハーフブリッジを備えているコンバータモジュールにおいて、コンバータモジュールの最小時定数は典型的には、第1のスイッチングデバイスが高インピーダンスとなるのに十分な時間確実にオフされた後のみ、第2のスイッチングデバイスがオンされるという事実により与えられる。
【００２３】
電力コンバータの最小時定数を評価する別の方法は誤りの発生を考慮することである。すなわち、即時電力回路のループインダクタンス、および、動作電流レベルと電力デバイスが保護目的でオフされなければならない電流レベルとの間のマージンのもとで、制御システムがどれだけ速く反応する必要があるのかを考慮すべきである。
【００２４】
典型的には、デッドタイムを説明する遅延は２マイクロ秒であり、パルス幅変調における最小パルス時間は典型的には４マイクロ秒である。しかし、所定のパルス幅変調期間におけるスイッチング状態のエッジ分解能は、好ましくは１００ナノ秒未満である。さらに、異なるコンバータモジュール間のパルス幅変調のエッジ精度も同様に、好ましくは１００ナノ秒未満である。すなわち、本発明に係る制御方法の別の形態によれば、コントロールメッセージは、メッセージに含まれるスイッチング状態（１つまたは複数）が各コンバータモジュールにおけるアクティブスイッチングデバイスの少なくとも１つに適用される際の、サイクルタイム内の時間を定めるタイミング情報を含む。タイミング情報は、サイクル時間よりも大きく、上記した１００ナノ秒の要件を十分に満たすほど高い時間分解能を有する。しかし、サイクルタイムよりも少なくとも１桁高い時間分解能も可能である。
【００２５】
本発明に係る制御方法によれば、コンバータモジュールの少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスに適用されるべき１つのスイッチング状態（複数のスイッチングデバイスを有するコンバータモジュールの場合には複数の状態）は、コントロールメッセージにおいて少なくとも３重に含まれている。そして、多数決判定アルゴリズムが、少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスに適用されるべき実際のスイッチング状態（１つまたは複数）を求めるために、３重のスイッチング状態に適用される。この形態は、コンバータシステムの動作を継続可能とするため、単一のメッセージエラーが発生する場合には有利である。記載の形態において、いかなる単一ビットのエラーも多数決判定により排除することができる。しかし、複数ビットのエラーは、本方法によって修正されない。
【００２６】
それに加えて、またはその代わりに、各コントロール方法は、ＣＲＣ（巡回冗長検査）コードも含む。そして、ＣＲＣチェックは、各コントロールメッセージについて行われ、コントロールメッセージに含まれるスイッチング状態（１つまたは複数）は、ＣＲＣチェックが失敗したとき、コンバータモジュールの少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスに適用されない。換言すれば、誤って受信されたメッセージは使用されない。すなわち、少なくとも１つのスイッチングデバイスの状態は、従前のコントロールメッセージにより定められた状態に維持される。この場合、コンバータモジュールは、１サイクル期間、誤った状態にあるが、サイクルタイムは電力回路の時定数未満に定められているので、誤った状態は電力回路の能力を超えた電流／電力を導くことはない。
【００２７】
ＣＲＣチェックまたは多数決判定が失敗したコントロールメッセージの所定数の後のコントロールメッセージに含まれるスイッチング状態（１つまたは複数）についてＣＲＣチェックまたは多数決判定が成功したとき、このスイッチング状態は少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスに適用され、コンバータモジュールは誤り状態を抜けることができる。ＣＲＣチェックまたは多数決判定が失敗した所定数のコントロールメッセージの後のコントロールメッセージに含まれるスイッチング状態に対するＣＲＣチェックまたは多数決判定も失敗した場合には、各コンバータモジュールは誤り状態に設定される。
【００２８】
有利には、全二重データ伝送がコントロール信号を少なくとも１つのコンバータモジュールに伝送するために用いられる。これにより、電圧フィードバック信号および／または電流フィードバック信号および／または介入信号などを少なくとも１つのコンバータモジュールから中央コントローラにスイッチングコントロール信号と同一のサイクルタイムで取得するために同一の伝送ラインを用いることができる。全二重とは２つの個別の経路である。すなわち、スイッチング状態と時間情報とを含む（コントロール）経路、および、電圧フィードバック信号および／または電流フィードバック信号および／または介入信号等を含む別個の（フィードバック）経路である。
【００２９】
少なくとも１つの電力入力端子と、少なくとも１つの電力出力端子と、電力入力端子と電力出力端子との間に接続されている、各電力出力端子のための少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスとを備えているコンバータモジュールにおける入力電力の出力電力への変換を制御するための、本発明に係るコントロールシステムによれば、本発明に係るコントロール方法に従って少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスのスイッチングのタイミングを制御することができる。本コントロールシステムは、例えば中央コントローラまたは複数の同等なコントローラのうちの選択された１つであってよいマスタコントローラと、マスタコントローラによりコントロールされるコンバータモジュールのための、マスタコントローラとコンバータモジュールとを相互接続する通信リンクと、を備えている。本発明によれば、コントロールシステムは、マスタコントローラと、用いられている各コンバータモジュールに関連する即時電力回路要素とに相互接続されているコンバータモジュールの最小の時定数以下であるサイクルタイムを有するタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを備えている。タイミングジェネレータは、マスタコントローラに統合されているか、または、マスタコントローラと相互接続されている。さらに、シグナルジェネレータは、マスタコントローラに統合されているか、または、マスタコントローラと相互接続されている。このシグナルジェネレータは、スイッチングコントロール信号を生成する。各スイッチングコントロール信号は、マスタコントローラに相互接続されている少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスのための１つのスイッチング状態（または少なくとも２つのアクティブスイッチングデバイスの場合には複数のスイッチング状態）を定めるコントロールメッセージを含む。各コントロールメッセージの持続時間はサイクルタイム以下である。通信リンクとして、シリアル通信リンクが用いられる。
【００３０】
シリアル通信リンクの使用は、本発明の方法の実行により可能となる。各個別のコンバータモジュールとマスタコントローラとを接続するシリアル通信リンクを用いることは、通信リンクの両端で必要な回路がより少なく、伝送情報の柔軟性がより高いという点で、パラレルな通信リンクよりも有利である。さらに、シリアル通信リンクは、パラレル通信リンクよりも長くすることができる。イーサネット（登録商標）などの高性能シリアルリンクにより接続される上記デイジーチェインに関して、本発明のコントロールシステムは、ラジアル通信システム形成可能であり、各通信リンクのデータペイロード制約およびバンド幅制約が低く維持可能であるという点で、有利である。
【００３１】
用いられる通信リンクが全二重リンクである場合、スイッチングコントロール信号がコンバータ信号に送信可能であるとともに、電流フィードバック信号または電圧フィードバック信号のようなフィードバック信号あるいは他の種類の信号が、時分割多重を用いることなく、コンバータモジュールから中央コントローラに伝送可能となり、特に有利である。
【００３２】
本発明のコントロールシステムの他の実施形態によれば、少なくとも２つのコンバータモジュールは並列または直列に接続されて設けられていてもよい。各コンバータモジュールは少なくとも１つの電力入力端子と、少なくとも１つの電力出力端子と、電力入力端子と電力出力端子との間に接続されている、各電力出力端子のための少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスを備えている。少なくとも２つのコンバータモジュールを並列にまたは直列に接続することにより、電力コンバータの定格電力を上昇させることができる。
【００３３】
特に、各コンバータモジュールは、電力入力端子または出力電力としての少なくとも１つの高電圧直流端子と低電圧直流端子、および、電力出力端子または電力入力端子としての少なくとも２つ、特に３つの交流端子、ならびに、各交流端子について、高電圧直流端子と交流電圧端子との間に接続されている少なくとも１つの上流スイッチングデバイス、および、低電圧直流端子と交流電圧端子との間に接続されている少なくとも１つの下流スイッチングデバイスを備えている。本発明のコントロールシステムのこの実施形態によれば、直流電力を多相の交流電力に変換することができ、または、多相の交流電力を直流電力に変換することができる。重要な利用は、直流電力を３相交流電力に変換するための、または、その逆の変換のための３つの交流端子の使用において有利に用いられる。直流電力を３相交流電力に変換する、または、その逆に変換するこの種のコンバータは、多くの産業ドライブ、および、風力タービンなどの再生可能エネルギ用途に典型的に用いられている。特に、高定格電力が求められる場合、少なくとも２つ、特に３つの交流端子を備えている２つ以上のコンバータも並列または直列に接続してもよい。
【００３４】
単一ビットのエラー修正のため、シグナルジェネレータは３重にコントロールメッセージを生成してもよい。この場合、受信したコントロールメッセージについて多数決判定アルゴリズムを実行する判定モジュールを、中央コントローラに相互接続されている各コンバータモジュールに設けてもよい。これにより、単一ビットのエラーは、ビットエラーを含まないコントロールメッセージの２つのバージョンを通じて修正可能である。
【００３５】
付加的にまたは代替的に、シグナルジェネレータは、各コントロールメッセージに対してＣＲＣコードを生成し、生成したＣＲＣコードを個別のコントロールメッセージに付加するＣＲＣコードジェネレータを備えてもよい。この実施形態では、受信した各コントロールメッセージにＣＲＣチェックを行うＣＲＣチェックモジュールが、中央コントローラに相互接続されている各コンバータモジュールに設けられる。ＣＲＣモジュールは、ＣＲＣチェックが失敗した場合に、コントローラからのメッセージに含まれるスイッチング状態（１つまたは複数）の、コンバータモジュールの少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスへの適用を阻止する。これにより、誤ったスイッチング状態を、コンバータモジュールの少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスに適用することを避けることができる。
【００３６】
ＣＲＣチェックモジュールまたは判定モジュールは、ＣＲＣチェックまたは多数決判定が失敗した所定数のコントロールメッセージに続くコントロールメッセージについてのＣＲＣチェックまたは多数決判定が成功したときであっても、当該後続のコントロールメッセージに含まれるスイッチング状態（１つまたは複数）を、少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスへ適用しないか、または、各コンバータモジュールを誤り状態に設定する場合がある。後続のコントロールメッセージがＣＲＣチェックを満たすときでっても、コンバータモジュールは所定数のサイクルタイムまで誤った状態にある。しかし、電力コンバータおよびその電力構成要素はこのような条件不足状態を抜けることができるように設計可能である。すなわち、コンバータモジュールには誤り状態を抜ける能力が提供される。このような誤ったスイッチング状態はわずかの波形歪みを引き起こすが、ごくまれであるため、許容範囲である。重要な点は、コンバータシステムの動作が短時間の誤ったブリッジ状態に陥った後においても継続可能であるため、コンバータシステムはコントロールメッセージの１つが誤ったスイッチング状態を含む場合であっても動作継続可能であることである。
【００３７】
各コンバータモジュールがあまりにも長時間誤ったスイッチング状態にあることを防ぐため、典型的には、ＣＲＣチェックまたは多数決判定が失敗を許すコントロールメッセージの数は１つである。しかし、コンバータモジュールおよびコンバータモジュールに接続されている装置が誤ったスイッチング状態にあることに寛容である場合、このコントロールメッセージの数を２つ以上として誤り状態を抜ける能力を向上させることができる。
【００３８】
本発明の電力コンバータは、少なくとも１つの電力入力端子と、少なくとも１つの電力出力端子と、各電力出力端子のための少なくとも１つのコンバータモジュールとを備えている。各コンバータモジュールは、電力入力端子と電力出力端子との間に接続されている少なくとも１つのアクティブスイッチングデバイスを備えている。特に、高定格電力を実現するため、各電力出力端子のため２つ以上のコンバータモジュールを設けてもよい。このようなコンバータモジュールは、並列または直列に接続される。電力コンバータはさらに本発明に係る電力変換をコントロールするためのコントロールシステムを備えている。本発明に係る電力変換の特性および利点は、上述の本発明に係るコントロールシステムの特性および利点に基づくものであるため、再度記載しない。
【００３９】
本発明によれば、マスタコントローラは、例えば中央コントローラの形態のコンバータモジュールと別個のものである必要はないことに留意されたい。マスタコントローラを１つのコンバータモジュールのすぐ側に、または、１つのコンバータモジュールの内部に収容するようにしてもよい。
【００４０】
本発明の他の特徴、特性および利点は、添付図面とともに本発明の実施形態の以下の説明より明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】風力タービンおよび風力タービンの電気装置を概略的に示す。
【図２】図１に示すインバータおよびインバータのコントローラを示す。
【図３】高定格電力インバータの実施例を概略的に示す。
【図４】第１の実施形態に係るインバータの回路を概略的に示す。
【図５】第２の実施形態に係るインバータの回路および中央コントローラを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明を、風力タービンの電力コンバータの例により説明する。しかし、本発明は、他のパワーコンバータ、例えば、可変速電気モータのコントロールに用いられるパワーコンバータ、または、太陽電池のような他の再生可能エネルギ装置に用いられるようなパワーコンバータにおいても実施可能である。
【００４３】
図１は、典型的な風力タービン、ならびに、発電機および電力出力をコントロールするための発電機の電気的構成要素を概略的に示す。風力タービン１は、回転するロータ３の回転運動量をギアボックス７に伝達するロータシャフト５を有するロータ３を備えている。ギアボックス７において、出力シャフト９に対する一定の速度伝達比における回転が伝達される。出力シャフト９は、出力シャフト９の回転により得られる機械動力を電力に変換する交流発電機１１のロータ３に対して固定されている。交流発電機１１は、同期発電機または非同期発電機（単一供給型または二重供給型）である。同期発電機においては、ロータは発電機のステータにより生成される回転磁界と同じ回転周波数で回転する。一方、非同期発電機においては、ステータの磁界の回転周波数とロータの回転周波数とは異なっている。回転周波数の相違は、発電機のスリップにより表される。図１に示す発電機１１は変速発電機であり、すなわち、ロータの回転速度は風の状態によって変化することができる。
【００４４】
風力タービン１が接続されるグリッドに公称帯域に固定された周波数の電気を提供するため、風力タービン１は発電機１１により供給される可変周波数の電気の一部または全部を、グリッドに適合されている公称帯域に固定されている周波数の電力に変換する電力コンバータ１３を備えている。さらに、電力コンバータ１３は、風力タービン１により供給される電気の出力をコントロールする。
【００４５】
風力タービン１がウインドファームの一部を構成する場合、風力タービン１は、典型的には、内部中間電圧グリッドの一部であるコレクタケーブル１５に、リアクトルおよびトランス２１の形態のフィルタ１９を介して接続されている。内部グリッド１７はトランス２１を含むサブステーション２３を介して、ユーティリティシステムのオペレータにより要求される所定の電力ファクタによって典型的には操作されるべきユーティリティグリッド（電力系統）に接続されている。
【００４６】
風力タービン１により供給される電力の出力の調整について、図１および図２を参照して説明する。電力出力は、電力ファクタの要求に従って、または、代替的に、有効電力の要求および無効電力の要求に従って、風力タービン１の電力コンバータ１３によりコントロールされる。電力コンバータ１３は、風力タービン１から供給される可変周波数の交流電圧から高電圧レベルおよび低電圧レベルを有する直流電圧を生成するアクティブ整流器２５と、直流電圧から固定周波数の交流電圧を生成するインバータ２７と、アクティブ整流器２５をインバータ２７に接続する直流リンク２９とを備えている。電力コンバータ１３は、発電機コントローラ３１と、インバータコントローラ３３とをさらに備えている。発電機コントローラ３１は、交流発電機１１のステータ電流またはステータ電圧をコントロールすることにより、交流発電機１１により形成されるトルクをコントロールする。インバータコントローラ３３は、電力コンバータ１３の出力電流をコントロールし、要求される電力ファクタにより特定される角度にある進み電流および遅れ電流を有する三相交流電力を供給する。
【００４７】
インバータコントローラ３３は、直流リンク２９における電圧レベルと、インバータ出力部３７における電流レベルと、フィルタ１９とトランス２１との間の電圧レベルと、電力コントローラ４１からの電流コントロール信号と、電力コントローラ４１からの電流コントロール信号とを受信し、要求された電流ファクタに従って電流要求信号を生成する。インバータ２７の構造、および、インバータコントローラ３３の一般構造を図２に示す。同様に、発電機コントローラ３１は、直流リンク２９における電圧レベルと、発電機の出力における電流レベルおよび／または電圧レベルと、電力コントローラ４１からのコントロール信号と、を受信する。
【００４８】
本発明は、インバータだけでなく整流器を備えていてもよいが、以下の記載は、不要な繰り返しを避けるため、インバータの記載に限っている。
【００４９】
インバータ２７は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、バイポーラ接合トランジスタ、電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、ダーリントントランジスタ、ゲートターンオフサイリスタまたはＩＧＣＴといったアクティブスイッチングデバイス３５の３つの対を備えている。本実施形態において、アクティブスイッチングデバイス３５の各対は、アクティブスイッチングデバイス３５として２つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタを有している。アクティブスイッチングデバイス３５の対は、直流リンク２９の高電圧レベル（アクティブスイッチングデバイス３５＿Ｕ）および低電圧レベル（アクティブスイッチングデバイス３５＿Ｌ）の間に接続されている。このようなアクティブスイッチングデバイス３５の対は、ハーフブリッジまたはハーフフェイズとしても知られている。インバータ出力部３７の３つのラインは、それぞれアクティブスイッチングデバイス３５の異なる対の１つに（すなわち、異なるハーフブリッジに）接続され、そこで各ハーフブリッジのスイッチングデバイスの間のノードに接続されている。アクティブスイッチングデバイス３５のスイッチングの適切なやり方により、グリッド周波数および要求された電力ファクタに適合するように、直流リンク２９における直流電圧は電流レベルを有するインバータ出力部３７における三層交流電圧に変換可能である。
【００５０】
図２に示されているインバータ２７について記載されている電力コンバータ１３のトポロジは、２レベルコンバータとして知られている。しかし、本発明の範囲内では、インバータ２７について記載されているトポロジ以外のトポロジが、電力コンバータ１３、例えば、３レベル中性固定トポロジ、フローティングシンメトリカルキャパシタコンバータ、カスケードＨ−ブリッジなどについて適用可能である。これらの他のトポロジは、技術水準として一般的に知られているので、本明細書では詳細に説明しない。
【００５１】
アクティブスイッチングデバイス３５のスイッチングは、パルス幅変調によって行われる。中央インバータコントローラ３３は、パルス幅変調に従ってインバータ２７のアクティブスイッチングデバイス３５に対するスイッチングコントロール信号を形成し、インバータ２７の回路３９に送信する。各スイッチングコントロール信号は、インバータ２７のアクティブスイッチングデバイス３５において設定されるべきスイッチング状態ＢＬ、ＢＵ、ＹＬ、ＹＵ、ＲＬ、ＲＵを定めるメッセージを、回路３９がアクティブスイッチングデバイス３５のそれぞれについての正確なスイッチング時間を決定するための、その後のサイクルタイムおよびタイミング情報内に含んでいる。
【００５２】
回路３９は、本実施形態では、インバータ出力部３７からの電流フィードバック信号および電圧フィードバック信号などのフィードバック信号を取得し、これらの信号を中央コントローラ４３に送る。さらに、回路３９は、速い干渉信号を中央インバータコントローラ３３に送ることができ、例えば、インバータ出力部３７において過電流が検出される場合にはディスエーブル信号を送る。
【００５３】
図２に示されているように、インバータ２７、または他の出力コンバータの定格電力は、多数のコンバータモジュールを並列または直列に接続することにより向上可能である。高い定格電力を有する電力コンバータ１３の実施例として、図３に、直流リンク２９とインバータ出力部３７との間に並列に接続されている３つのインバータ２７モジュールを備えているインバータ２７を示す。各インバータモジュール２７＿１、２７＿２、２７＿３は、図２に記載されているインバータ２７に対応する。中央コントローラ３３は、個別のスイッチングコントロール信号を送ることにより、全てのインバータモジュール２７＿１、２７＿２、２７＿３をコントロールする。各インバータモジュール２７＿１、２７＿２、２７＿３は、１本の全二重ケーブル、例えば、銅線または光学ケーブルの形態のシリアルデータリンク４０＿１、４０＿２、４０＿３により中央コントローラ３３に接続されている。
【００５４】
中央コントローラ３３は、シリアルインタフェースも形成する、インバータモジュール２７＿１、２７＿２、２７＿３の回路３９＿１、３９＿２、３９＿３との間でシリアルデータ伝送を可能にするシリアルインタフェースを形成する送受信回路４１を備えている。タイミング回路４５は、インバータモジュール２７＿１、２７＿２、２７＿３の最小の時定数に等しい、好ましくは、最小の時定数未満のサイクルタイムを持つタイミング信号を供給する。図３中には明示しないが、インバータモジュール２７＿１、２７＿２、２７＿３の回路３９＿１、３９＿２、３９＿３も同様にこのようなタイミング回路を備えている。
【００５５】
インバータモジュール２７＿１、２７＿２、２７＿３の最小の時定数は、典型的には、アクティブスイッチングデバイス３５のいわゆる「デッドタイム」である。ハーフブリッジのアクティブスイッチングデバイス３５のスイッチングは、スイッチングデバイスの特性に固有のターンオフ遅延が、ハーフブリッジの他のデバイスのターンオンの前に許されるように協働される。他のデバイスのスイッチングまでの待機時間がデッドタイムである。デッドタイムは、典型的には２マイクロ秒であり、パルス幅変調における最小パルス時間は典型的には４マイクロ秒である。タイミング回路４５が提供するサイクルタイムは、本実施形態では、したがって２マイクロ秒以下の長さを有するよう選択されている。さらに、スイッチングコントロール信号において伝送されるコントロールメッセージは、２マイクロ秒以下の持続時間を有する。すなわち、メッセージの持続時間を２マイクロ秒以下に維持することにより、スイッチング状態はシリアルデータリンク４０＿１、４０＿２、４０＿３により容易に更新可能である。
【００５６】
図２について記載されているようなインバータモジュール２７に関する要求は、所定のパルス幅変調期間内のスイッチング状態のエッジの分解能が１００ナノ秒以下であることとなる。さらに、異なるインバータモジュール２７＿１、２７＿２、２７＿３間のエッジに関するタイミングの精度は１００ナノ秒以下である必要がある。これを実現するため、コントロールメッセージは、１００ナノ秒以下の時間分解能を持つ精細なタイミングを可能とするタイミング情報も含んでいる。
【００５７】
本実施例においては、サイクルタイムが２マイクロ秒の長さであり、１００ナノ秒未満のタイミング分解能を得るため、タイミング情報は少なくとも２０個のサブインターバルに分けられる必要がある。このような副分割は、５ビットでコードされたメッセージを用いることにより達成可能である。ハーフブリッジ（またはハーフフェイズ）について、５ビットのタイミング情報を伝送することにより最低のデータペイロードが達成される。
【００５８】
さらに、インバータモジュール２７＿１、２７＿２、２７＿３のアクティブスイッチングデバイス３５のスイッチング状態を定めるために１ビットが必要である。
【００５９】
従って、図２に示されるように、２マイクロ秒のサイクルタイムあたり、１つのハーフブリッジについて全体で７ビットの情報が必要とされ、したがって、図２に示すような、三相の、２レベルインバータモジュールについては全体で２１ビットが必要である。これにより、各位相を他の位相とは個別にコントロールすることが可能となり、これがコントロールシステムの要件である。
【００６０】
各電力モジュールが整流器およびインバータモジュールから構成されている場合、このときインバータモジュールは全体で６つの位相を有するが、他の形式ビットおよびコントロールビットがコントロールメッセージおよび他の種々のコントロール信号に存在することを考慮すると、約１００ビットのメッセージ長が必要とされる。２マイクロ秒のサイクルタイム内にメッセージ全体を伝送するため、送受信回路４１のクロック周波数は５０〜１００ＭＨｚのオーダーで十分である。
【００６１】
インバータ２７がコントロールメッセージエラーの発生時に動作することができれば、これは有利である。これを達成するための第１の代替例を図４を参照して説明し、第２の代替例を図５を参照して説明する。
【００６２】
図４は、インバータモジュール２７、および、インバータモジュール２７の、中央コントローラ３３との間で信号の送受信を行う回路の非常に簡略化された図を示す。回路３９は、中央コントローラ３３からシリアルデータリンク４０３を介して受信したコントロールメッセージに従ってスイッチングデバイス３５にスイッチング状態を供給するデコーダ回路４７を備えている。コントロールメッセージは、中央コントローラ３３からシリアルデータリンク４０を介して３重に送られる。回路３９の（または回路３９に接続された）判定モジュール４９は、３重のコントロールメッセージを受信し、多数決判定アルゴリズムを実行する。コントロールメッセージの３つ全てのコピーが同一であるとき、コントロールメッセージはデコーダ回路４７に伝送される。３つのコピーのうちの２つのみが所定ビットについて同一であるとき、これら２つのコントロールメッセージに含まれるビットが、供給回路４７に送られるコントロールメッセージのバージョンに用いられる。３つ全てのメッセージが所定ビットにおいて互いに異なるとき、判定モジュール４９は、インバータモジュール２７を誤り状態に設定するか、または、次の３重のコントロールメッセージが到達するまで従前のスイッチング状態の設定を維持する。次のコントロールメッセージにおいても、コントロールメッセージの３つ全てのコピーが互いに異なっている場合、インバータモジュール２７は誤り状態に設定される。それ以外の場合、コントロールメッセージに含まれるスイッチング状態がアクティブスイッチングデバイス３５に供給され、インバータモジュール２７の動作は継続可能となる。すなわち、図４に示される代替例により、コンバータは１つのメッセージエラーが発生しても、動作を継続することができる。１つのメッセージエラーが発生した場合、その１つのメッセージエラーを受信する各インバータモジュール２７は、２マイクロ秒の間、誤り状態にあり、波形に少し歪みが生じることとなるが、システムおよびシステムに接続されている装置は波形の歪みに寛容であるように構成可能である。
【００６３】
第２の代替例によれば、インバータは図５に示されるメッセージエラーの場合にも動作が継続可能である。図５は、図４に示されるデコーダ回路４７とＣＲＣチェックモジュール５１とを有する回路３３を備えるインバータモジュール２７を示す。中央コントローラは、各コントロールメッセージに対してチェックサム値を生成し、そのチェックサム値をコントロールメッセージに付加した後、シリアルデータリンク４０を介してインバータモジュール２７に送るＣＲＣコードジェネレータ５３を備えている。コントロールメッセージを受信するインバータモジュール２７において、ＣＲＣチェックモジュール５１はＣＲＣコードを再計算し、ＣＲＣコードが受信したコードと同一であるとき、コントロールメッセージをデコーダ回路４７に送る。ＣＲＣチェックモジュール５１が、受信したＣＲＣコードとは異なるＣＲＣコードを計算したとき、コントロールメッセージはデコーダ回路４７に送られず、インバータモジュール２７は誤り状態に設定されるか、または、好ましくは、アクティブスイッチングデバイス３５は従前に受信したコントロールメッセージに従って設定された状態に維持される。次のコントロールメッセージを受信し、ＣＲＣチェックモジュール５１により計算されたＣＲＣコードが受信したＣＲＣコードとはコードと同一である場合、このコントロールメッセージはデコーダ回路４７に送られ、各スイッチング状態がアクティブスイッチングデバイス３５に供給される。ＣＲＣチェックモジュール５１により計算されたその後のメッセージのＣＲＣコードもまた受信したＣＲＣコードと異なる場合、インバータモジュール２７は誤り状態に設定される。
【００６４】
いずれの方法においても、多数決判定およびＣＲＣコードはチェックが組み合わされてもよい。
【００６５】
まとめると、メッセージエラーが検出可能であり、場合によっては、多数決判定アルゴリズムにより修正されるか、または、ＣＲＣチェックアルゴリズムにより検出される。メッセージエラーが１つだけ検出され、その後のコントロールメッセージがエラーを含まない場合、システムは従前に設定されたスイッチング状態に維持されるのみで、次のタイミングサイクルまで誤った状態にあることとなる。２つの連続するコントロールメッセージがエラーを含む場合、各インバータモジュールは誤り状態に設定される。しかし、２つの連続するコントロールメッセージがエラーを含む場合に、インバータモジュールは強制的に誤り状態に設定されない。インバータモジュールおよびコンバータモジュールによりコントロールされる装置が、１サイクルタイムを超えて誤ったスイッチング状態に寛容であるならば、インバータモジュールは３つ以上の連続するコントロールメッセージがエラーを含むときのみ、誤り状態に設定されてもよい。
【００６６】
コントロールメッセージがそのタイミングデータにエラーを含む場合、これらのエラーは受信回路に他のロジックを導入することにより対処可能であり、これは、コンバータブリッジの即時の要求、例えば、デッドタイムおよび最小のオン／オフ時間に関する要求が満たされる。
【００６７】
図３を参照して既に説明したように、中央コントローラ３３とインバータモジュール２７＿１、２７＿２、２７＿３とを接続する通信リンクは全二重リンクである。これは、中央コントローラ３３からインバータモジュール２７＿１、２７＿２、２７＿３にデータが同時に伝送されると同時に、データがインバータモジュール２７＿１、２７＿２、２７＿３から中央コントローラ３３に伝送可能であることを意味する。インバータモジュール２７＿１、２７＿２、２７＿３から中央コントローラ３３に伝送される。このようなデータは、電圧フィードバック信号、電流フィードバック信号、介入信号、例えば、過電流発生時のディスエーブル信号などである。このようにして、並列接続または直列接続されたインバータモジュールの協働的停止が、専用通信ラインを必要としない単一のケーブル通信システムを用いて達成可能である。すなわち、図１〜５を参照して説明された本発明によれば、電力コンバータの各コンバータモジュールは、銅ケーブルや光ケーブルのようなシリアルケーブルのみで中央コントローラに接続され、コントロールメッセージがコンバータモジュールに送信可能である。コンバータモジュールは以下の要求を満たす。
【００６８】
−所定のパルス幅変調期間におけるスイッチング状態のエッジ分解能が１００ナノ秒未満である。
−パルス幅変調のエッジ精度が、コンバータモジュールの間で１００ナノ秒未満である。
−エラー状態に対するレイテンシ応答が５マイクロ秒未満と低く、すなわち、過電流発生時にディスエーブルである。
−メインコントロールシステム（中央コントローラ）と分配配置されたコンバータモジュールとの間の相互接続のための可変かつ入手可能な物理媒体を備えている。
−単一ビットのエラーに対して寛容である。
【００６９】
上記列挙中の数字は例であり、電力回路および関連する時定数の特性に応じて他の数値を用いることができる。
【符号の説明】
【００７０】
２７  コンバータモジュール、  ３３  マスタ（中央）コントローラ、  ３５  アクティブスイッチングデバイス、  ４０  通信リンク、  ４５  タイミングジェネレータ、  ５１  ＣＲＣチェックモジュール
【図１】
0005850620.tif 000002
【図２】
0005850620.tif 000003
【図３】
0005850620.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005850620.tif 000006