(57)【要約】  フィルター回路（１０４）を用いた、電力変換システム（１００）の交流側（１００ａ）のためのフィルタリング方法、およびフィルター回路（１０４）を備えるシステム（１００）。フィルター回路（１０４）は、フィルター・キャパシター回路（６）と、フィルター・キャパシター回路（６）に接続された減衰回路（１）とを備える。電力変換システム（１００）が定常状態条件下で動作していると判定された場合、フィルター回路（１０４）の減衰回路（１）は、減衰回路（１）を流れる電流（ｉ）に対して第１のインピーダンス値を示し、電力変換システム（１００）が過渡態条件下で動作していると判定された場合、減衰回路（１）は、電流（ｉ）に対して第２のインピーダンス値を示す。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流側（１００ａ）に配置されたフィルター回路（１０４）を用いた、電力変換システム（１００）の前記交流側（１００ａ）のためのフィルタリング方法であって、前記フィルター回路（１０４）は、フィルター・キャパシター回路（６）と、前記フィルター・キャパシター回路（６）に接続された減衰回路（１）とを備え、前記電力変換システム（１００）が定常状態条件下または過渡状態条件下で動作しているが判定され、前記電力変換システム（１００）が定常状態条件下で動作していると判定された場合、フィルター回路（１０４）の減衰回路（１）は、電流（ｉ）に対して第１インピーダンス値を示し、前記電力変換システム（１００）が過渡状態条件下で動作していると判定された場合、前記減衰回路（１）は、前記電流ｉに対して第２のインピーダンス値を示す、ことを特徴とするフィルタリング方法。
【請求項２】
前記電力変換システム（１００）が動作している条件を判定するために、前記電力変換システム（１００）の交流側（１００ａ）に関連する少なくとも１つの電気信号の電気的特性が測定または検出され、電力変換システム（１００）が動作している条件が、前記電気的特性に応じて判定される、請求項１に記載のフィルタリング方法。
【請求項３】
測定すべき前記電気的特性は、電力変換システム（１００）の交流側（１００ａ）の電圧信号のモジュールと、電流信号のモジュールとの間で選択され、
前記電力変換システム（１００）は、前記電気的特性の値が、対応するモジュールの最小所定値よりも大きく、かつ前記モジュールの最大所定値よりも小さい場合に定常状態条件下で動作していると判定され、前記電気的特性の値が、対応するモジュールの前記最小所定値以下であるか、前記モジュールの前記最大所定値以上である場合、過渡状態条件下で動作すると判定される、請求項２に記載のフィルタリング方法。
【請求項４】
測定すべき前記電気的特性が、電力変換システム（１００）の交流側（１００ａ）の電圧信号の周波数と、電流信号の周波数との間で選択され、
前記電力変換システム（１００）は、前記電気的特性の値が、対応する周波数の最小所定値よりも大きく、かつ前記周波数の最大所定値よりも小さい場合に定常状態条件下で動作していると判定され、前記電気的特性の値が、対応する周波数の前記最小所定値以下であるか、または前記周波数の前記最大所定値以上である場合、過渡状態条件下で動作していると判定される、請求項２に記載のフィルタリング方法。
【請求項５】
前記減衰回路（１）は、それを流れる電流（ｉ）に対して、異なるインピーダンス値を有する２つの代替経路を提供するように構成され、
前記減衰回路（１）は、電流（ｉ）が減衰回路（１）を流れるときにしたがう経路を選択するように制御されるスイッチング・アクチュエーター（１３）を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルタリング方法。
【請求項６】
前記スイッチング・アクチュエーター（１３）は、２つの異なる状態をとることができるスイッチング素子を含み、前記状態の各々は、前記電流（ｉ）が減衰回路（１）を流れるときにしたがう経路に関連し、前記電力変換システム（１００）の交流側（１００ａ）において測定された前記電気的特性に応じて、スイッチング素子の状態が制御され、前記制御によって、電流（ｉ）が減衰回路（１）を流れるときにしたがう経路が２つの代替経路から選択される、請求項５に記載のフィルタリング方法。
【請求項７】
前記スイッチング・アクチュエーター（１３）は、複数のスイッチング素子を備え、２つの異なる状態を採用するように構成され、前記状態の各々は、前記電流（ｉ）が前記減衰回路（１）を流れるときにしたがうべき経路に関連し、前記スイッチング・アクチュエーター（１３）の状態を制御するため、前記電力変換システム（１００）の交流側（１００ａ）において測定された電気的特性に応じて前記スイッチング素子の状態が制御され、当該制御によって、電流（ｉ）が減衰回路（１）を流れるときにしたがう経路が２つの代替経路から選択される、請求項５に記載のフィルタリング方法。
【請求項８】
交流または直流（１０５）電源からのエネルギーを変換する電力変換システム（１００）であって、
前記電力変換システム（１００）は、
電力網（Ｇ）に接続された電力変換器（１０３）と、前記電力変換システム（１００）の交流側（１００ａ）に配置されたフィルター回路（１０４）とを備え、
前記フィルター回路１０４は、フィルター・キャパシター回路（６）と、フィルター・キャパシター回路（６）に接続された減衰回路１とを含み、
前記減衰回路（１）は、前記フィルター・キャパシター回路（６）に直列または並列に接続され、
前記減衰回路（１）は、電力変換システム（１００）が定常状態条件下で動作しているとき、前記減衰回路（１）を流れる電流（ｉ）に対して第１のインピーダンス値を示すように構成され、前記電力変換システム（１００）が過渡状態条件下で動作しているとき、前記電流（ｉ）に対して第２のインピーダンス値を示すように構成され、
前記電力変換システム（１００）は、電力変換システム（１００）が動作している条件に応じて、前記減衰回路（１）に、前記減衰回路（１）を流れる前記電流（ｉ）に対して前記第１のインピーダンス値または前記第２のインピーダンス値を提示させるように構成された選択手段を有する、ことを特徴とする電力変換システム（１００）。
【請求項９】
前記選択手段は、前記電力変換システム（１００）の前記交流側（１００ａ）に関連する少なくとも１つの電気信号の少なくとも１つの電気的特性を測定または検出する測定装置（４）と、
前記減衰回路（１）内に配置されたスイッチング・アクチュエーター（１３）と、
前記測定装置（４）および前記スイッチング・アクチュエーター（１３）と通信するコントローラー（５）とを備え、
前記コントローラー（５）は、測定された前記電気的特性に応じて前記電力変換システム（１００）が動作している条件を判定し、前記判定に応じて、前記減衰回路（１）が前記減衰回路（１）を流れる電流（ｉ）に対して前記第１のインピーダンス値または前記第２のインピーダンス値を示すように前記スイッチング・アクチュエーター（１３）の状態を制御する、請求項８に記載の電力変換システム（１００）。
【請求項１０】
測定すべき前記電気的特性は、電力変換システム（１００）の交流側（１００ａ）の電圧信号のモジュールと、電流信号のモジュールとの間で選択され、
前記コントローラー（５）は、前記電気的特性の値が、対応するモジュールの最小所定値よりも大きく、かつ前記モジュールの最大所定値よりも小さい場合に、電力変換システム（１００）が定常状態条件下で動作していると判定され、前記電気的特性の値が、対応するモジュールの前記最小所定値以下であるか、前記モジュールの前記最大所定値以上である場合に、電力変換システム（１００）が過渡状態条件下で動作すると判定するように構成される、請求項９に記載の電力変換システム（１００）。
【請求項１１】
測定すべき前記電気的特性が、電力変換システム（１００）の交流側（１００ａ）の電圧信号の周波数と、電流信号の周波数との間で選択され、
前記コントローラー（５）は、前記電気的特性の値が、対応する周波数の最小所定値よりも大きく、かつ前記周波数の最大所定値よりも小さい場合に、前記電力変換システム（１００）が定常状態条件下で動作していると判定され、前記電気的特性の値が、対応する周波数の前記最小所定値以下であるか、または前記周波数の前記最大所定値以上である場合に、電力変換システム（１００）が過渡状態条件下で動作していると判定するように構成される、請求項９に記載の電力変換システム（１００）。
【請求項１２】
前記減衰回路（１）は、前記減衰回路（１）を流れる電流（ｉ）に対して、異なるインピーダンス値を有する２つの代替経路を提供するように構成され、
前記電流は、前記減衰回路（１）を流れるとき、前記第１のインピーダンス値を有する第１の経路、または第２のインピーダンス値を有する第２の経路にしたがうことが可能であり、
前記コントローラー（５）は、前記電流（ｉ）が前記減衰回路（１）を流れるとき、前記第１の経路または前記第２の経路を通って流れるように前記スイッチング・アクチュエーター（１３）を制御し、
前記減衰回路（１）は、前記電流（ｉ）が前記第２の経路を流れるときに通過する少なくとも１つの抵抗性および／または誘導性構成要素（１０）を有する、ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の電力変換システム（１００）。
【請求項１３】
前記スイッチング・アクチュエーター（１３）は、前記電力変換システム（１００）が動作している条件に応じて２つの異なる状態を採用するように構成され、前記状態の各々は、電流（ｉ）が前記減衰回路（１）を流れるときにしたがうべき経路に関連し、
前記電力変換システム（１００）が動作している条件を判定し、前記判定に従って前記スイッチング・アクチュエーター（１３）の状態を制御するように構成されているコントローラー（５）を備える、請求項１２に記載の電力変換システム（１００）。
【請求項１４】
前記スイッチング・アクチュエーター（１３）は、開状態と閉状態とを取ることができるスイッチング素子を含む、請求項１３に記載の電力変換システム（１００）。
【請求項１５】
前記スイッチング・アクチュエーター（１３）は、複数のスイッチング素子を備え、前記コントローラー（５）は、前記スイッチング・アクチュエーター（１３）の値に応じて、前記状態を制御するために、前記スイッチング素子を制御するように構成されている、請求項１３に記載の電力変換システム（１００）。
【請求項１６】
前記減衰回路（１）は、前記電流（ｉ）に対して前記代替経路に並列に、または両方の経路に直列に接続された共振減衰インピーダンス構成要素（１１）をさらに有し、
前記共振減衰インピーダンス構成要素（１１）は、決定されたインピーダンスを示し、
前記共振減衰インピーダンス構成要素（１１）は、前記電力変換システム（１００）の定常状態条件および過渡状態条件の両方において、前記減衰回路（１）を通って流れる電流（ｉ）が、前記共振減衰インピーダンス構成要素（１１）にも流れるように配置されている、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の電力変換システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換システムの交流側用のフィルタリング方法、および交流側に供給される電力がフィルタリングされる電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電ユニットの単位電力（ｕｎｉｔａｒｙ  ｐｏｗｅｒ）の増加に伴い、風力タービンの単位電力の増加による多レベル電力変換器に基づく電力変換トポロジーの使用がますます一般的になってきている。
【０００３】
技術開発とともに、グリッドコード（ｇｒｉｄ  ｃｏｄｅｓ）の要求が厳しくなり、グリッドに供給される電力品質に関して、要件と推奨される実施が確立されている。
【０００４】
グリッドへの接続ために、可変電源から生成されたエネルギーを変換するために使用される電力変換システムに含まれる電力変換器は、電力変換器のスイッチング周波数（ＳＷＦ）における高調波成分およびその倍数を含む出力電流および電圧を生成することが知られている。
【０００５】
例えば図１に示すように、これらの高調波成分を特定の最大値以下に制限する目的で、電力変換器１０３’の出力におけるＬＣまたはＬＣＬフィルターのような交流側でのフィルターの設置は、電力変換システム１００’において一般的に知られ、上記タイプのフィルターの設計に関連していくつかの解決策が分析されている。解決策の中には、各電力変換器の出力用出力リアクトル、ＲＣ枝、およびグリッドに接続された第２のリアクトルを含むものがある。
【０００６】
例えば、文献「ＬＣＬフィルター設計およびグリッド相互接続システムの性能解析（米国電気電子技術者学会  産業応用部門誌、第５０巻、ナンバー２、２０１４年３月／４月、１１２５／１２３２ページ）」に記載されているように、一般に使用される設計基準は、次の方程式にしたがって、共振周波数（ｆｒｅｓ）が電力変換器のスイッチング周波数（ｆｓｗ）およびグリッドの基本周波数（ｆｇ）の両方から十分に離れている構成またはトポロジーを含む交流側でフィルターを選択することである。
【０００７】
【数１】
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【０００８】
また、通常、フィルターの共振を減衰させるための減衰抵抗素子が含まれている。
【０００９】
しかし、いくつかの用途では、上記要求を満たすのは困難である。例えば、高出力用途向けの中電圧変換器用のフィルターを設計する場合には、上記用途において、電力変換器の半導体の接合部の温度制約のために、電力変換器のスイッチング周波数が、約１ｋＨｚに制限されるからである。
【００１０】
したがって、グリッドの基本周波数と電力変換器のスイッチング周波数との間の周波数帯域は、わずか１０倍（ｄｅｃａｄｅ）に制限され、ＬＣＬフィルター設計は、グリッド接続用途のためのグリッド要件を満たすための挑戦である。
【００１１】
従来の設計では、グリッド・コードの電力品質要件が満たされるように決定されたインピーダンス値を選択することにより、共振周波数におけるフィルター・パラメーターおよび異なる減衰回路の最適化に焦点を当てている。
【００１２】
しかしながら、これらの設計は、必要とされる減衰インピーダンスに依存して、基本周波数での電力損失が増加するため、効率の観点からは最適ではない可能性がある。
【００１３】
効率的ではない減衰回路の使用を避けるために、いくつかの先行技術の解決法は、変調技術によって高調波を減衰させることを提案している。これは、文献「ＳＨＥＰＷＭ変調を使用した沖合風力タービンのためのマルチメガワット中圧変換器のＬＣＬグリッドフィルター設計（米国電気電子技術者学会  Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｄ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，第３１巻、ナンバー３、１９９３〜２００１ページ、２０１６年３月）」に記載されている。
【００１４】
しかし、これらの技術は定常状態には適しているが、制御が十分に速く共振を減衰させることができないため、過渡時に制約がある。
【００１５】
特許文献ＵＳ２０１３００３９１０５Ａ１では、電力変換器の交流側で制御可能なフィルター・トポロジーが提案されている。
【００１６】
上記フィルターは、複数のキャパシターと、単一の制動抵抗要素（ｄａｍｐｉｎｇ  ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）と、上記キャパシターと上記単一の制動抵抗器（ｄａｍｐｉｎｇ  ｒｅｓｉｓｔｏｒ）との間に接続された整流手段と、電力変換システムの始動中に制動抵抗を切断するためのスイッチング要素と、を含み、上記制動抵抗器は、上記システムが定常状態条件下（正常動作時）になると直ちに接続される。
【００１７】
上記制御可能なフィルター・トポロジーおよび上記特許文献に提案された制御方法では、始動中の変換システムの力率が変更されると同時に、上記フィルターが定常状態条件（又は通常動作）の間にフィルタリング能力を維持する。
【００１８】
しかし、この解決策は焦点が絞られておらず、システムが、例えばフォルトライドスルー（ｆａｕｌｔ  ｒｉｄｅ  ｔｈｒｏｕｇｈ）または過電圧事象のようなグリッド過渡現象（過渡状態）に対処しなければならないときに発生する可能性のある問題に対する解決策を提供しない。
【００１９】
過渡状態の間、フィルターの減衰されていない共振周波数が励起され、制御帯域幅が過渡電流を制御することができず、無効電流注入時間要件（ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ  ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）を満たすことができない。
【００２０】
これは、過渡応答がシステムの寄生インピーダンスによって緩和されるまで、電流の制御の喪失を意味する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
発明の開示
本発明の目的は、特許請求の範囲に規定されているように、交流側に配置されたフィルター回路を使用した、電力変換システムの上記交流側のフィルタリング方法、および上記フィルター回路を含む電力変換システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の第１の態様は、交流側に配置されたフィルター回路を使用した、電力変換システムの上記交流側のフィルタリング方法であって、上記フィルター回路は、フィルター・キャパシター回路と、当該フィルター・キャパシター回路に接続された減衰回路とを含む。
【００２３】
この方法では、電力変換システムが定常状態条件下で動作しているか、あるいは過渡状態条件下で動作しているかが判定される。電力変換システムが定常状態条件下で動作していると判定された場合、フィルター回路の減衰回路は、上記減衰回路を流れる電流に対して第１インピーダンス値を示す。
【００２４】
電力変換システムが過渡状態条件下で動作していると判定された場合、上記減衰回路は、上記電流に対して第２のインピーダンス値を示す。上記第２のインピーダンス値は、上記第１のインピーダンス値とは異なる。
【００２５】
したがって、電力変換システムが定常状態条件下で動作するとき、フィルター回路における損失は、従来技術で提案された解決策と比較して減少されると同時に、電力変換システムが定常状態条件下で動作しないとき（過渡状態で動作しているとき）、グリッド・コードで要求される無効電流注入時間を厳守することを目的として、インピーダンス条件が変更されると安全条件が保証される。
【００２６】
過渡状態条件（定常状態条件ではない）に対するインピーダンス値を変更することにより、この過渡応答の持続時間を短縮することが可能であり、この事実は、電力変換システムがより短い時間経過で交流側の電流の制御を回復することを可能にする。
【００２７】
さらに、インピーダンス値を変更することにより、上記電流のモジュールを減少させ、フィルター回路および電力変換システムの構成要素の電気機械的応力を減少させ、上記構成要素の寿命が長くなる。
【００２８】
第１のインピーダンス値とは異なる第２のインピーダンス値を示す他の効果は、過渡状態条件中に共振周波数を移動させることができることである。
【００２９】
したがって、共振ピークを制限することに加えて、当該ピークは、当該ピークが制御によって励起されないか、または過渡状態の間により容易に減衰されうる別の周波数に移動されうる。
【００３０】
本発明の第２の態様は、交流または直流電源からのエネルギーを変換するための電力変換システムに関する。
【００３１】
電力変換システムは、電力網に接続された電力変換器と、電力変換システムの交流側に配置されたフィルター回路とを含む。
【００３２】
フィルター回路は、フィルター・キャパシター回路と、フィルター・キャパシター回路に接続された減衰回路とを含む。
【００３３】
減衰回路は、フィルター・キャパシター回路に直列または並列に接続され、電力変換システムが定常状態条件下で動作しているときに減衰回路を流れる電流に対して第１インピーダンス値を示し、上記電力変換システムが定常状態条件下で動作していないときに上記第１のインピーダンス値とは異なる第２のインピーダンス値を示すように構成されている。
【００３４】
電力変換システムは、電力変換システムが動作している条件に応じて、減衰回路が第１のインピーダンス値または第２のインピーダンス値を示すように構成された選択手段をさらに備える。
【００３５】
したがって、電力変換システムが定常状態条件下で動作しているとき、フィルター回路を通る損失は、従来技術で提案された解決策と比較して減少させることができ、本発明の第１の態様について既に述べた少なくとも同じ利点が、本発明の第２の態様の電力変換システムでも得られる。
【００３６】
本発明のこれら、および他の利点および特徴は、本発明の図面および詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
図面の説明
【図１】図１は、従来技術の電力変換システムを概略的に示す。
【図２】図２は、本発明の電力変換システムの一実施形態を概略的に示す。
【図３】図３は、本発明の電力変換システムの一実施形態を模式的に示す。ここでは、スイッチング・アクチュエーターおよび減衰回路の当該スイッチング・アクチュエーターに関連する構成要素が示されている。
【図４】図４は、本発明の電力変換システムの一実施形態の減衰回路を通過する電流に対するインピーダンス値の２つの異なる例についての定常状態条件における共振と、過渡状態条件における共振とを示す。
【図５】図５は、本発明の電力変換システムの一実施形態の減衰回路の構成を示す。
【図６】図６は、本発明の電力変換システムの一実施形態の減衰回路の構成を示す。
【図７】図７は、本発明の電力変換システムの一実施形態の減衰回路の構成を示す。
【図８】図８は、本発明の電力変換システムの一実施形態の減衰回路の構成を示す。
【図９】図９は、本発明の電力変換システムの一実施形態の減衰回路の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
発明の詳細な説明
本発明の第１の態様は、電力変換システム１００の交流側１００ａに配置されたフィルター回路１０４によって実行される、電力変換システム１００の交流側１００ａのフィルタリング方法に言及する。好ましくは、交流側１００ａは三相である。電力変換システム１００は、電力変換システム１００の交流側１００ａの一部を形成する交流側１０３ａを有する電力変換器１０３を備え、電力変換器１０３は、直接、または、例えば図２および図３の例に示すように、変圧器を通じて電力グリッドＧに接続され、電力変換器１０３およびフィルター回路１０４の両方とも、電力変換システム１００自体の一部を形成する。上記図２および図３の例に示すように、フィルター回路１０４は、少なくとも、交流側１００ａの相ごとに少なくとも１つのフィルター・キャパシターを含むフィルター・キャパシター回路６と、このフィルター・キャパシター回路６に接続された減衰回路１と、を含み、フィルター回路１０４は、電力変換器１０３の交流側１０３ａに接続されている。
【００３９】
グリッドＧに電力を供給するためのグリッドＧに接続された電力変換システム１００が正常に動作するとき、電力変換システム１００は定常状態条件下で動作していると言われる。電力変換システム１００が定常状態条件下で動作していないとき、上記電力変換システム１００は過渡状態条件下で動作していると言われる。上記過渡状態条件は、例えば、電力変換システム１００の交流側１００ａにおける電圧降下または過電圧の間、または上記交流側１００ａにおける他の故障状態の間に与えられうる。
【００４０】
この方法では、電力変換システム１００が定常状態条件または過渡状態条件下で動作しているかどうかが判定され、定常状態条件下で電力変換システム１００が動作していると判定された場合、フィルター回路１０４の減衰回路１は、減衰回路１を流れる電流ｉに対して第１のインピーダンス値を示し、電力変換システム１００が過渡状態条件で動作していると判定された場合、フィルター回路１０４の減衰回路１は、上記電流ｉに対して第２のインピーダンス値を示す。第２のインピーダンス値は、第１のインピーダンス値とは異なり、好ましくはより大きい。
【００４１】
減衰回路１が１つの枝を含む場合、それを流れる電流ｉは１つの成分を有する。しかしながら、減衰回路１がより多くの枝（例えば、２または３並列分岐）を含む場合、それを流れる電流ｉは異なる成分に分割される。明細書全体を通して、減衰回路を流れる電流ｉが常に参照され、そのような電流ｉは、（減衰回路１内において単一分岐の場合の）１つの成分、または（減衰回路１内において複数分岐の場合の）すべての成分の合計と解釈されるべきである。
【００４２】
したがって、フィルター回路１０４のインピーダンス値は、電力変換システム１００の動作条件が変化する（過渡状態条件から定常状態条件に、またはその逆になる）ことを検出すると非常に簡単に変化させることができる。また、フィルター回路１０４は、定常状態条件において、最小損失で判定された動作条件に対して最適化でき、また過渡状態条件中に電力変換システム１００の安定性および制御可能性を保証するために最適化することができる。第２のインピーダンス値が第１のインピーダンス値と異なるので、過渡状態条件の間、フィルター回路１０４は、電力変換システム１００の交流側１００ａの電流をフィルタリングして、上記電流に対する制御損失を回避し、電力変換システム１００が定常状態条件下で動作している場合、フィルター回路１０４は大きな損失を引き起こさず、電力変換システム１００の効率は、定常状態条件で大幅に低減されない。
【００４３】
電力変換システム１００が定常状態条件または過渡状態条件下で動作しているかどうかを判定するために、電力変換システム１００の交流側１００ａに関連する少なくとも１つの電気信号の少なくとも１つの電気特性が測定または検出され、電力変換システム１００が動作している条件が上記測定に応じて判定される。電力変換システム１００の交流側１００ａにおける電気的特性の測定は、公知のセンサを用いて既知の方法で行うことができるので、この方法は電力変換システムにおいて非常に容易な方法で実施することができ、追加の複雑な構成を追加する必要はない。さらに、そのようなタイプの電力変換システム１００は、一般に、交流側１００ａでの電気的特性を測定または検出するための手段を含む。したがって、このような電力変換システム１００では、追加の構成は不要である。あるいは追加のセンサを追加した場合は、例えばフィルター回路６を通る電圧または電流が追加的に測定されうる。電気的特性は、電力変換器１０３の交流側１０３ａ、フィルター回路１０４、または電力変換システム１００の交流側１００ａの他の任意の点で測定または検出することができる。
【００４４】
したがって、測定された電気的特性は、例えば、電力変換システム１００の交流側１００ａにおける電圧信号のモジュール（任意の位相で）と、上記交流側１００ａでの電流信号のモジュール（任意の位相で）と、交流側１００ａにおける電圧信号の周波数（任意の位相で）と、交流側１００ａにおける電流信号の周波数（任意の位相で）と、から選択することができる。
【００４５】
上記選択された電気的特性が、電力変換システム１００の交流側１００ａにおける電圧信号のモジュールである場合、電力変換システム１００は、上記電気的特性の値が、対応するモジュールの最小所定値より大きく、上記モジュールの最大所定値よりも小さい場合、定常状態条件下で動作していると判定する。電力変換システム１００は、上記電気的特性の値が、対応するモジュールの最小所定値以下であるか、上記モジュールの最大所定値以上である場合、過渡状態条件下で動作していると判定する。
【００４６】
上記選択された電気的特性が、電力変換システム１００の交流側１００ａにおける電流信号のモジュールである場合、電力変換システム１００は、上記電気的特性の値が、対応するモジュールの最小所定値より大きく、上記モジュールの最大所定値よりも小さい場合、定常状態条件下で動作していると判定する。電力変換システム１００は、上記電気的特性の値が、対応するモジュールの最小所定値以下であるか、上記モジュールの最大所定値以上である場合、過渡状態条件下で動作していると判定する。
【００４７】
上記選択された電気的特性が、電力変換システム１００の交流側１００ａにおける電圧信号の周波数である場合、電力変換システム１００は、上記電気的特性の値が、対応する周波数の最小所定値より大きく、上記周波数の最大所定値よりも小さい場合、定常状態条件下で動作していると判定する。電力変換システム１００は、上記電気的特性の値が、対応する周波数の最小所定値以下であるか、上記周波数の最大所定値以上である場合、過渡状態条件下で動作していると判定する。
【００４８】
上記選択された電気的特性が、電力変換システム１００の交流側１００ａにおける電流信号の周波数である場合、電力変換システム１００は、上記電気的特性の値が、対応する周波数の最小所定値より大きく、上記周波数の最大所定値よりも小さい場合、定常状態条件下で動作していると判定する。電力変換システム１００は、上記電気的特性の値が、対応する周波数の最小所定値以下であるか、上記周波数の最大所定値以上である場合、過渡状態条件下で動作していると判定する。
【００４９】
減衰回路１は、それを流れる電流ｉに対して異なるインピーダンス値を有する２つの代替経路を提供するように構成される。減衰回路１は、スイッチング・アクチュエーター１３を備え、スイッチング・アクチュエーター１３は、減衰回路１を電流ｉが流れるときに電流ｉがしたがう経路を選択するように制御される。スイッチング・アクチュエーター１３は、２つの異なる状態をとるように構成されており、各状態は、減衰回路１を流れるときに電流ｉがしたがうべき経路に関連している。すなわち、スイッチング・アクチュエーター１３が第１の状態にあるとき、電流ｉを減衰回路１の第１の経路に流し、スイッチング・アクチュエーター１３が第２の状態にあるとき、電流ｉを減衰回路１の第２の経路に流す。スイッチング・アクチュエーター１３を制御することにより、その状態を維持または変更することが可能である。
【００５０】
減衰回路内の電流ｉの第１の経路は、電流ｉの第１のインピーダンス値を提供し、電流ｉの第２の経路は、電流ｉの第２のインピーダンス値を提供する。この効果は、例えば図３に示す例で説明される。第２経路は、スイッチング・アクチュエーター１３と、当該スイッチング・アクチュエーター１３に関連する少なくとも１つの抵抗性および／または誘導性構成要素１０とを含む。上記スイッチング・アクチュエーター１３の状態に応じて、電流ｉは、抵抗性および／または誘導性構成要素１０に流れるか、または流れない。第２のインピーダンス値が減衰回路１のためのものである場合、スイッチング・アクチュエーター１３は、電流ｉが抵抗性および／または誘導性構成要素１０を流れることを可能にする。この状況では、フィルター・キャパシター６を流れる電流ｉは、減衰回路１の第２の経路を流れる。第１のインピーダンス値が減衰回路１のためのものである場合、スイッチング・アクチュエーター１３は、電流ｉが抵抗性および／または誘導性構成要素１０を通過しないようにする。そのような状況では、フィルター・キャパシター６を流れる電流ｉは、第２の経路の代わりに減衰回路１の第１の経路を流れる。
【００５１】
要約すると、この方法は、減衰回路１が、減衰回路１を流れる電流Ｉのための少なくとも２つの代替経路、すなわち電力変換システム１００が定常状態条件下で動作しているときのための第１の経路と、電力変換システム１００が過渡状態条件下で動作しているときのための第２の経路とを備えるならば、異なる構成の減衰回路１を含む電力変換システム１００において実施することができる。したがって、減衰回路１は、少なくとも１つのスイッチング・アクチュエーター１３と、スイッチング・アクチュエーター１３に関連する少なくとも１つの抵抗性および／または誘導性構成要素１０とを備え、これにより、電流ｉの経路が制御された態様で選択される。
【００５２】
上述したように、本発明の第１の態様の他の効果は、電力変換システム１００の交流側１００ａにおける共振周波数を過渡状態条件の間に変化させることができる。第２の経路の構成に応じた上記共振周波数が、図４に例示されている。この例では、電流が減衰回路１を流れるときに抵抗性および／または誘導性構成要素１０を流れると考えられている。図４には、定常状態における共振Ｆ１と、第２の経路の２つの異なる構成に対する過渡状態条件における２つの異なる共振Ｆ２ａおよびＦ２ｂとが示されている。第１の例では、共振Ｆ２ａ、抵抗性および／または誘導性構成要素１０は、共振ピークを減衰させる抵抗性要素によって形成されるが、共振周波数は定常状態条件と同じである。共振Ｆ２ｂに関連する例では、抵抗性および／または誘導性構成要素１０は、直列に接続された抵抗性構成要素および誘導性構成要素によって形成される。抵抗素子は、ピークを減衰させ、誘導素子の組み込みによって共振周波数が変化する（約７５０Ｈｚ〜６５０Ｈｚ）。
【００５３】
したがって、共振ピークを制限することに加えて、必要に応じて、過渡状態条件の間、共振周波数を変化させることができる。したがって、共振が励起されないように、または電力変換器１０３の制御によってより容易に減衰されるように、別の周波数を選択することができる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、スイッチング・アクチュエーター１３は、図５に示すように、複数のスイッチング素子を含む。スイッチング素子はそれぞれを開閉することができ、これらのスイッチング素子は、スイッチング・アクチュエーター１３の状態を制御するため、測定された電力変換システム１００の交流側１００ａでの電気特性に基づいて（それらの開放（ａｐｅｒｔｕｒｅ）ｙの閉鎖（ｃｌｏｓｕｒｅ））制御される。したがって、上記制御によって、減衰回路１を電流ｉが流れたときにしたがう経路が、２つの代替経路の間で選択される。
【００５５】
他の実施形態では、スイッチング・アクチュエーター１３は、２つの状態を有するスイッチング素子を備え、各状態は、減衰回路１を流れるときに電流ｉがしたがうべき経路に関連し、スイッチング素子の状態（およびスイッチング・アクチュエーター１３のこれ）が、電力変換システム１００の交流側１００ａで測定された電気的特性にしたがって制御される。したがって、上記制御によって、減衰回路１を流れたときの電流ｉがしたがうべき経路は、２つの代替経路の間で選択される。スイッチング・アクチュエーター１３は、例えば、図６〜図９に示すような制御されたスイッチング素子とすることができ、第１の状態は上記スイッチング素子の開位置であり、第２の状態は上記スイッチング素子の閉位置である。
【００５６】
本発明の第２の態様は、図２および３の例として示されるように、交流または直流電源１０５からのエネルギーを変換するための電力変換システム１００に言及する。電力変換システム１００は、本発明の方法がその中で実施されうるように適用される。
【００５７】
電力変換システム１００は、グリッドＧに直接、または変圧器などの少なくとも１つの構成要素を介して接続された交流側１０３ａを含む電力変換器１０３と、電力変換器１０３の交流側１００ａに配置されたフィルター回路１０４とを備える。フィルター回路１０４は、電力変換器１０３（または電力変換システム１００の交流側１００ａ）の交流側１０３ａの各相につき少なくとも１つのフィルター・キャパシターを含むフィルター・キャパシター回路６と、フィルター・キャパシター回路６に接続された減衰回路１とを含む。好ましくは、交流側１００ａは三相である。
【００５８】
減衰回路１は、フィルター・キャパシター回路６に直列または並列に接続され、電力変換システム１００が定常状態条件下で動作しているときに、減衰回路１を通過する電流ｉに対して第１のインピーダンス値を示すように構成され、電力変換システム１００が過渡状態条件下で動作しているときに、上記電流ｉに対して第２のインピーダンス値を示すように構成される。第２のインピーダンス値は、第１のインピーダンス値とは異なり、好ましくはより大きい。減衰回路１は、必要に応じて第１のインピーダンス値または第２のインピーダンス値を示すように構成される。したがって、本発明の第１の態様に言及したときに説明したように、電力変換システム１００は、電力変換システム１００が定常状態条件下、または過渡状態条件下で動作しているとき、少なくとも既述の利点および効果の両方を得られるフィルター回路１０４を有する。
【００５９】
電力変換システム１００は、制御された方法で減衰回路１に流れる電流ｉに対する第１または第２のインピーダンス値を提示させる選択手段をさらに備える。上記選択手段は、電力変換システム１００の交流側１００ａに関連する少なくとも１つの電気信号の少なくとも１つの電気的特性を測定または検出する測定装置４と、減衰回路１に配置されたスイッチング・アクチュエーター１３と、測定装置４およびスイッチング・アクチュエーター１３と通信するコントローラー５と、を有する。コントローラー５は、測定された電気的特性に応じて、電力変換システム１００が動作している条件（定常状態または過渡状態）を判定し、スイッチング・アクチュエーター１３を制御して、減衰回路１を流れる電流ｉに対して、上記判定にしたがって減衰回路１に第１のインピーダンス値または第２のインピーダンス値を提示させる。コントローラー５は、マイクロプロセッサユニット、マイクロコントローラーユニット、ＦＰＧＡ（「フィールドプログラマブルゲートアレイ」）またはコンピューティング能力を有する他のデバイスであってもよく、電力変換器１０３を制御するのと同じコントローラー（図３に示されているように）または別のコントローラーであってもよい。
【００６０】
測定された電気的特性について、本発明の第１の態様に言及したときに与えられた説明は、本発明の第２の態様においても有効であり、したがって、再度繰り返されない。測定装置４は、それぞれのケースにおいて、電流または電圧を測定し、それらのモジュールを計算するか、あるいは少なくとも１つの電流信号または電圧信号の周波数を測定するように構成されており、コントローラー５は、電流または電圧のモジュールをその場合に計算し、当該モジュールまたは周波数に応じて電力変換システム１００が動作している条件を判定するように構成されている。
【００６１】
減衰回路１は、減衰回路１を流れる電流ｉに対して異なるインピーダンス値を有する２つの代替経路を提供するように構成され、電流ｉは、前記減衰回路１を流れる際に、第１のインピーダンス値ｒの第１の経路をたどることができ、第２のインピーダンス値の第２の経路をたどることができる。選択手段により、判定された動作条件に応じて、電流ｉがしたがう経路が各瞬間に選択される。電力変換システムが定常状態条件下で動作していると判定された場合、第１の経路が選択され、過渡状態条件の下で電力変換システムが動作していると判定された場合、第２の経路が選択される。上述したように、第１の経路は、電流ｉに対して第１のインピーダンス値を示し、第２の経路は、電流ｉに対して第１のインピーダンス値とは異なる第２のインピーダンス値を示す。
【００６２】
スイッチング・アクチュエーター１３は、２つの異なる状態を採用するように構成され、各状態は、減衰回路１を流れるときに電流ｉがしたがうべき経路に関連する。コントローラー５は、電力変換システム１００が動作している条件に関するコントローラー５の判定に応じて、スイッチング・アクチュエーター１３の状態を制御するように構成される。
【００６３】
減衰回路１は、スイッチング・アクチュエーター１３に関連する少なくとも１つの抵抗性および／または誘導性構成要素１０をさらに備える。スイッチング・アクチュエーター１３は、電流ｉに対して第１の経路が選択されると、電流ｉが抵抗性および／または誘導性構成要素１０を流れるのを回避し、第２の経路が電流ｉに対して選択されると、スイッチング・アクチュエーター１３は、電流ｉを抵抗性および／または誘導性構成要素１０に流す。したがって、第１または第２の経路を選択する場合には、電流ｉが流れる経路のインピーダンス値が異なる。上述したように、コントローラー５は、スイッチング・アクチュエーター１３の状態の変化によって一方または他方の経路を選択させることを担当する。
【００６４】
減衰回路１は、減衰回路１が電流ｉに対して少なくとも２つの代替経路、すなわち、電力変換システム１００が定常状態条件下で動作しているときのための第１の経路と、電力変換システム１００が過渡状態条件下で動作しているときのための第２の経路と、を提供する場合、異なる態様で構成することができる。図３に概略的に示すように、減衰回路１は、少なくとも１つのスイッチング・アクチュエーター１３と、スイッチング・アクチュエーター１３に関連する少なくとも１つの抵抗性および／または誘導性構成要素１０とを備え、スイッチング・アクチュエーター１３は、制御された方法（コントローラー５を用いて）により、抵抗性および／または誘導性構成要素１０に電流を流すか否かを許可するか、しないように構成および適用される。減衰回路１を流れる電流ｉが第２の経路にしたがうとき、電流ｉは、抵抗性および／または誘導性構成要素１０を流れる。図５から図９は、上述の原理が満たされる減衰回路１の異なる可能な構成を示している。
【００６５】
いくつかの実施形態では、図６〜図９に示すもののように、スイッチング・アクチュエーター１３は、電流ｉを減衰回路１の第１の経路に流す第１の状態と、電流ｉを減衰回路１の第２の経路に流す第２の状態とを採用するように構成されたスイッチング素子を有する。スイッチング・アクチュエーター１３は、例えばスイッチング素子であってもよく、第１の状態は上記スイッチング素子の開位置であり、第２の状態は上記スイッチング素子の閉位置である（またはその逆）。
【００６６】
他の実施形態では、図５に示すもののように、スイッチング・アクチュエーター１３は複数のスイッチング素子を備え、２つの異なる状態（電力変換システム１００の異なる動作条件ごとに１つ）を採用するように構成される。上記スイッチング素子の各々は、２つの異なる状態（開または閉）を取ることができ、コントローラー５は、判定された電力変換システム１００の動作に応じて上記スイッチング素子の状態を制御するように構成され、上記制御に応じてある状態または他の状態を採用する。スイッチング・アクチュエーター１３は、複数のスイッチング素子を含む能動的な電力変換器を含むことができる。
【００６７】
減衰回路１は、所定のインピーダンス値を有する共振減衰構成要素１１をさらに備え、減衰回路１を流れる電流ｉが、電力変換システム１００（定常状態条件および過渡状態条件）の動作条件とは無関係に、共振減衰構成要素１１を通って流れるように構成されている。したがって、第１の経路が選択されるとき、ならびに第２の経路が選択されるとき、電流ｉは、共振減衰構成要素１１を通って流れる。したがって、共振減衰構成要素１１は、両方の経路に並列に、または両方の経路の前または後に直列に配置することができる。したがって、過渡状態条件の間の第２のインピーダンス値によって与えられる能動的な減衰容量に加えて、定常状態条件の間にも最小減衰能力が確保される一方、電力変換システム１００の交流側１００ａに常時接続されている減衰システムと比較して効率が改善されている。
【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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【国際調査報告】
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