(57)【要約】本発明は、共振回路（１６）を伴ったコンバータであり、コンバータ内部の共振回路は補助バルブ内のゼロ電流状態を検出する手段（３１）を有している。前記手段（３１）は補助バルブ内に現れたゼロ電流状態を示す信号をコンバータの制御デバイス（２４）に送るために使用され、制御デバイス（２４）は、補助バルブ内に現れたゼロ電流状態を示す信号が制御デバイス（２４）によって受信された後だけに、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオフを許容するように適応する。本発明は、このようなコンバータを制御する方法に関しても述べる。
2005503750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−コンバータの直流電圧側の正、負、二つの電極（４、５）の間に配置された少なくとも二つの電流バルブ（２、３）の直列接続であって、各電流バルブはターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）とそれと逆並列に接続されている整流メンバー（１４）から構成され、交流電圧位相ライン（１１）が前記直列接続を均等な二つの部分に分割している電流バルブの直列接続の位相出力と呼ぶ中間点（１０）に接続されている直列接続と、
−コンバータの直流電圧側の二つの電極（４、５）間に配置されている少なくとも二つの中間リンクキャパシタ（７、８）の直列接続と、
−前記位相出力（１０）と前記中間リンクキャパシタ（７、８）の直列接続の中間点（９）との間に配置されたインダクタ（１７）と補助バルブ（１８）の直列な接続から構成されている共振回路（１６）であって、補助バルブ（１８）は二つの直列に接続された補助バルブ回路（１９）の少なくとも一つのセット（２２）から構成され、各補助バルブ回路はターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）とそれに逆並列に接続されている整流コンポーネント（２１ａ、２１ｂ）から構成され、二つの補助バルブ回路のターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）は互いに反対の極性で配置され、更に容量性メンバー（１５）を有し、各容量性メンバーは前記インダクタ（１７）と補助バルブ（１８）とは直列に、前記電流バルブ（２、３）の一つとは並列に接続されている共振回路と、
−電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）と補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオン及びターンオフを制御する制御デバイス（２４）から構成されるコンバータであって、
共振回路は補助バルブ内のゼロ電流状態を検出する手段（３１）を有し、前記手段（３１）は、補助バルブ内に現れるゼロ電流状態を示す信号を制御デバイス（２４）に送るように適応すること、及び、制御デバイス（２４）は補助バルブ内に現れるゼロ電流状態を示す信号を制御デバイス（２４）が受信した後にのみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオフを認めるように適応することを特徴とするコンバータ。
【請求項２】
前記手段（３１）は補助バルブの整流コンポーネント（２１ａ、２１ｂ）のブロッキング電圧を検出するため、一つ或は幾つかのメンバー（２３）から構成されることを特徴とする請求項１に従ったコンバータ。
【請求項３】
補助バルブの整流コンポーネント（２１ａ，２１ｂ）のブロッキング電圧を検出するための前記一つ或は幾つかのメンバー（２３）は，補助バルブ内に組込まれている一つ或は幾つかの制御ユニット（２３）から構成され、これらの制御ユニット（２３）は制御デバイス（２４）から受信した制御信号の指示により、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオン及びターンオフを実施するために適用されることを特徴とする請求項２に従ったコンバータ。
【請求項４】
制御デバイス（２４）は、補助バルブ内に現れるゼロ電流状態を示す信号の制御デバイス（２４）による受信後、ある遅延時間を経て補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオフを実施するために適用され、前記ある遅延時間はターンオフを予定しているターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）の再編成プロセスがゼロ電流状態が検出された時点から半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）がターンオフされる時点迄に完了出来るような時間を選択することを特徴とする先行する請求項のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項５】
補助バルブ（１８）は制御デバイス（２４）から受信した制御信号の指示により、ターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオン及びターンオフを実施するために設けられた一つ或は幾つかの制御ユニット（２３）を有し、各電流バルブ（２、３）は制御デバイス（２４）から受信した制御信号の指示により、電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）のターンオン及びターンオフを実施するために設けられた一つ或は幾つかの制御ユニット（２５）を有し、これら制御ユニット（２３,２５）はターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）とターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）がそれぞれターンオフ状態であるか、或は、ターンオン状態であるかを示す信号を制御デバイス（２４）に送るために適用されていることを特徴とする先行する請求項のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項６】
制御デバイス（２４）は、同じ極性を持った電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）に属する制御ユニット（２５）からこのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）はターンオフ状態であることを示す信号を制御デバイスが受信した場合にのみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオンを認めるように適用されることを特徴とする請求項５に従ったコンバータ。
【請求項７】
制御デバイス（２４）は、同じ極性を持った補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）に属する制御ユニット（２３）からこのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）はターンオフ状態であることを示す信号を制御デバイスが受信した場合にのみ、電流バルブ（２、３）のターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）のターンオンを認めるように適用されることを特徴とする請求項５又は請求項６に従ったコンバータ。
【請求項８】
制御デバイス（２４）は、補助バルブの反対の極性を持ったターンオフ型半導体コンポーネント（２０ｂ、２０ａ）はターンオフ状態であることを示す信号を（一つ或は幾つかの）補助バルブの制御ユニット（２３）から制御デバイスが受信した場合にのみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオンを認めるように適用されることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項９】
制御デバイス（２４）は、制御デバイスが補助バルブの反対の極性を持ったターンオフ型半導体（２０ｂ，２０ａ）に属する制御ユニット（２３）からこのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ｂ，２０ａ）はターンオフ状態であることを示す信号を受信した場合にのみ、電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ｂ，１３ａ）のターンオフを許容するように適応することを特徴とする請求項５ないし８のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項１０】
制御デバイス（２４）は、補助バルブ（１８）のターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオンの実施と連動して、時間遅延タイプのターンオン信号を反対の極性を持ったターンオフ型半導体エレメント（１３ｂ，１３ａ）のターンオン及びターンオフを実施するために設けられている制御ユニット（２５）に送るために用いられ、もし制御ユニット（２５）が前記予め設定された時間が経過する前に、制御デバイス（２４）から通常タイプのターンオン信号を受信しない場合は、この制御ユニット（２５）は、制御ユニット（２５）が前記ターンオン信号を受信した時点から予め設定された時間が経過した後、ターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）をターンオンするように適応することを特徴とする先行する請求項のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項１１】
補助バルブ（１８）は、幾つかの直列に接続された補助バルブ回路セット（２２）から構成され、各セットは二つの直列に接続された補助バルブ回路（１９）から構成され、各補助バルブ回路はターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）とそれに逆並列に接続された整流コンポーネント（２１ａ，２１ｂ）から構成され、一つの同一のセット内の二つの補助バルブ回路のターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）は互いに反対の極性で配置されていることを特徴とする先行する請求項のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項１２】
補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）は実質的にゼロ電流に相当する最大許容ターンオフ電流を対象として設計されていることを特徴とする先行する請求項のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項１３】
−コンバータの直流電圧側の正、負、二つの電極（４、５）の間に配置された少なくとも二つの電流バルブ（２、３）の直列接続であって、各電流バルブはターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）とそれと逆並列に接続されている整流メンバー（１４）から構成され、交流電圧位相ライン（１１）が前記直列接続を均等な二つの部分に分割している電流バルブの直列接続の位相出力と呼ぶ中間点（１０）に接続されている直列接続と、
−コンバータの直流電圧側の二つの電極（４、５）間に配置されている少なくとも二つの中間リンクキャパシタ（７、８）の直列接続と、
−前記位相出力（１０）と前記中間リンクキャパシタ（７、８）の直列接続の中間点（９）との間に配置されたインダクタ（１７）と補助バルブ（１８）の直列な接続から構成されている共振回路（１６）であって、補助バルブ（１８）は二つの直列に接続された補助バルブ回路（１９）の少なくとも一つのセット（２２）から構成され、各補助バルブ回路はターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）とそれに逆並列に接続されている整流コンポーネント（２１ａ、２１ｂ）から構成され、二つの補助バルブ回路のターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）は互いに反対の極性で配置され、共振回路は更に容量性メンバー（１５）を有し、各容量性メンバーは前記インダクタ（１７）と補助バルブ（１８）とは直列に、前記電流バルブ（２、３）の一つとは並列に接続されている共振回路と、
−電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）と補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオン及びターンオフを制御する制御デバイス（２４）から構成されるコンバータであって、
−補助バルブ（１８）内のゼロ電流状態は共振回路に組込まれている手段（３１）の助力を得て検出され、前記手段（３１）は補助バルブ内に現れるゼロ電流状態を示す信号を制御デバイス（２４）に送るように用いられること、及び、
−制御デバイス（２４）は、補助バルブ内に現れるゼロ電流状態を示す信号を制御デバイス（２４）が受信した後にのみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオフを許容するように用いられることを特徴とするコンバータを制御する方法。
【請求項１４】
補助バルブ（１８）内のゼロ電流状態は前記手段（３１）内に組込まれている一つ或は幾つかのメンバー（２３）の助力を得て検出され、このメンバーは補助バルブの半導体コンポーネント（２１ａ，２１ｂ）のブロッキング電圧を検知することを特徴とする請求項１３に従った方法。
【請求項１５】
補助バルブの半導体コンポーネント（２１ａ，２１ｂ）のブロッキング電圧は補助バルブ内に組込まれている一つ或は幾つかの制御ユニット（２３）の助力を得て検出され、この制御ユニット（２３）は制御デバイス（２４）から受信した制御信号の指示により補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオン及びターンオフを実施するために適用されることを特徴とする請求項１４に従った方法。
【請求項１６】
制御デバイス（２４）は、補助バルブ内に現れるゼロ電流状態を示す信号の制御デバイス（２４）による受信後、ある遅延時間を経て補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオフを実施するために適用され、前記ある遅延時間はターンオフを予定しているターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）の再編成プロセスがゼロ電流状態が検出された時点から半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）がターンオフされる時点までに完了できるような時間を選択することを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれかの項に従った方法。
【請求項１７】
補助バルブ（１８）のターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオン及びターンオフは、制御デバイス（２４）から受信した制御信号の指示に従って一つ或は幾つかの第一の制御ユニット（２３）の助力を得て実施され、又、各電流バルブ（２、３）のターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）のターンオン及びターンオフは、制御デバイス（２４）から受信した制御信号の指示に従って一つ或は幾つかの第二の制御ユニット（２５）の助力を得て実施され、これら第一及び第二の制御ユニット（２３、２５）はターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）とターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）の其々がターンオフ状態であるかターンオン状態であるかを示す信号を制御デバイス（２４）に送ることを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれかの項に従った方法。
【請求項１８】
制御デバイス（２４）は、電流バルブの同じ極性を持ったターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）に属する制御ユニット（２５）からこのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）はターンオフ状態であることを示す信号を受信した場合のみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオンを許容するように適応することを特徴とする請求項１７に従った方法。
【請求項１９】
制御デバイス（２４）は、補助バルブの同じ極性を持ったターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）に属する制御ユニット（２３）からターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）はターンオフ状態であることを示す信号を制御デバイスが受信した場合のみ、電流バルブ（２、３）のターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）のターンオンを許容するように適応することを特徴とする請求項１７または１８に従った方法。
【請求項２０】
制御デバイス（２４）は、制御デバイスが補助バルブの（一つ或は幾つかの）制御ユニット（２３）から補助バルブの反対の極性を持ったターンオフ型半導体コンポーネント（２０ｂ，２０ａ）はターンオフ状態であることを示す信号を受信した場合のみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオンを許容するように適応することを特徴とする請求項１７ないし１９のいずれかの項に従った方法。
【請求項２１】
制御デバイス（２４）は、制御デバイスが補助バルブの反対の極性を持ったターンオフ型半導体コンポーネント（２０ｂ，２０ａ）に属する制御ユニット（２３）からこのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ｂ，２０ａ）はターンオフ状態であることを示す信号を受信した場合のみ、電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）のターンオフを許容するように適応することを特徴とする請求項１７ないし２０のいずれかの項に従った方法。
【請求項２２】
制御デバイス（２４）は、補助バルブ（１８）のターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオンの実施と連動して、時間遅延タイプのターンオン信号を反対の極性を持った電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ｂ，１３ａ）のターンオン及びターンオフを実施するために設置されている制御ユニット（２５）に送るように適応し、もし制御ユニット（２５）が制御デバイス（２４）から予め設定された時間が経過する前に通常タイプのターンオン信号を受信できないならば、この制御ユニット（２５）は制御ユニット（２５）が前記ターンオン信号を受信した時点から予め決められている時間の経過後、ターンオフ型半導体エレメント（１３ｂ，１３ａ）をターンオンするように適応することを特徴とする請求項１３ないし２１のいずれかの項に従った方法。
【請求項２３】
制御デバイス（２４）から前記時間遅延タイプのターンオン信号が送られた時点から前記時間遅延タイプのターンオン信号の遅延時間より長い予め設定された時間が経過した後も、尚、補助バルブ（１８）内に電流が流れている場合、次の処理を実施することを特徴とする請求項２２に従った方法：
−制御デバイス（２４）からターンオフ信号を現在電流を補助バルブ（１８）に供給している電流バルブ（２、３）に送ること、
−制御デバイス（２４）がターンオフ信号を送った電流バルブ（２、３）からターンオフ確認信号を受信した時、この場合電流バルブ（２、３）の少なくとも一つがブロッキング状態であること及び制御デバイス（２４）は両方の電流バルブからターンオフ確認信号を受信済みであるという条件だけは満たされていることがより望ましいが、ターンオン信号を反対の電流バルブ（３、２）に送ること、
−補助バルブ（１８）に電流がまだ流れていたことが認識された時に電流を運んでいた補助バルブの一つ或は複数の整流コンポーネント（２１ａ、２１ｂ）でブロッキング電圧が検出された場合、或は、電流の強さが補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のＳＳＯＡレベル（SSOA=Switching Safe Operating Area）を下回って減少していることが確認された場合には、ターンオフ信号を制御デバイス（２４）から補助バルブ（１８）に送ること、及び、
−制御デバイス（２４）が補助バルブ（１８）からターンオフ確認信号を受信した場合、最終的にはターンオフ信号を制御デバイス（２４）から両方の電流バルブ（２、３）に送ること。
【請求項２４】
共振回路を流れる電流の強さが測定され、予め設定した最大許容値と比較され、また、補助バルブ（１８）と電流バルブ（２、３）の一つが同時に導通して最大許容値を超える電流が流れていることを前記比較が示している場合、次のような処理を実施することを特徴とする請求項１３ないし２３のいずれかの項に従った方法：
−制御デバイス（２４）からターンオフ信号を現在補助バルブ（１８）に電流を供給している電流バルブ（２、３）に送ること、
−ターンオフ信号が送られた電流バルブ（２、３）からのターンオフ確認信号を制御デバイス（２４）が受信した時、この場合少なくとも一つの電流バルブ（２、３）がブロッキング状態であること、及び、制御デバイス（２４）が両方の電流バルブからターンオフ確認信号を受信しているという条件だけは満たされていることが望ましいが、ターンオン信号を反対の電流バルブ（３、２）に送ること、
−電流の強さが最大許容値を超えたことが認識された時に電流を流していた補助バルブの一つ或は複数の整流コンポーネント（２１ａ，２１ｂ）でブロッキング電圧が検出された場合、或は、電流の強さが補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のＳＳＯＡレベル（SSOA = Switching Safe Operating Area）を下回って減少していることが確認された場合、ターンオフ信号を制御デバイス（２４）から補助バルブ（１８）に送ること、及び、
−制御デバイス（２４）が補助バルブ（１８）からのターンオフ確認信号を受信した場合は、最終的に制御デバイス（２４）からターンオフ信号を両方の電流バルブ（２、３）に送ること。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
発明の分野と先行技術
本発明は請求項１の前段に則ったコンバータとこのようなコンバータを制御する方法に関するものである。
【０００２】
本発明は特にVSCコンバータに関する。直流電圧網と交流電圧網を接続するためのVSCコンバータは、例えば、アンダーズ・リンドバーグの論文“PWMと二つ及び三つのレベルの高電圧電源コンバータの制御”、王立技術協会、ストックホルム、１９９５、によって従来から知られており、この論文の中では、このようなコンバータを利用した高電圧直流（HVDC）向けの直流電圧網を通じた電力伝送の設備が記述されている。この理論が生まれる前は、直流電圧網と交流電圧網間の電力伝送設備は、電力伝送基地における送電網の変換されたCSC（Current Source Converter）コンバータの利用に基づいてきた。しかし、この論文では全く新しい概念が述べられており、問題の高電圧直流向け伝送のケースに対して、回路網を通じて非常に高電圧である直流電圧網とそれに接続されている交流電圧網間の電力伝送のための強制変換に対しVSC（Voltage Source Converter）コンバータをその代わりに使用するようになっている。この事は、HVDC内で送電網変換されるCSCコンバータの使用と比較して、幾つかの重要な利点を有している。その重要な利点としては、アクティブ及びリアクティブな電力消費がお互いに独立に制御できるために、コンバータ内での変換障害のリスクが発生せず、これに伴い回路網変換されるCSCに起因して発生していた異なったHVDC網間に伝播する変換障害リスクが発生しないことを挙げる事が出来る。更に、微弱な交流電圧網、或は、それ自身発電機能を有しない送電網（非活性交流電圧網）に給電することも可能である。更なる利点もある。
【０００３】
本発明によるコンバータは、例えば、直流電圧網から交流電圧網に電力を伝送するために、高電圧直流（HVDC）向けに直流電圧網を経由して電力を伝送している設備の中に組込むことも出来る。この場合、本コンバータは直流電圧網に接続された直流電圧側と交流電圧網に接続された交流電圧側の両面を持つ。しかし、本発明によるコンバータは高電圧発電機やモータ等の負荷に直接接続される場合もある。この場合本コンバータは発電機／モータに接続されている直流電圧側か又は交流電圧側のどちらかを有する。本発明はこれらの応用技術に限定されたものではなく、逆に、本コンバータはSVC（Static Var Compensator）内、或は、背中合わせの送電所内での変換にも同様に利用できる。本コンバータの直流電圧側の電圧は高いほど有利であり、１０―４００kV、出来れば１３０―４００kVが望ましい。本発明によるコンバータは、上述以外の他のタイプのFACTS装置（FACTS＝Flexible Alternating Current Transmission）に組込まれる場合もある。
【０００４】
本コンバータの電流バルブのターンオフ型半導体エレメントにおけるターンオフ損失、即ち、これらの半導体エレメントがターンオフされる時にターンオフ型半導体エレメント内に生じる損失を限定するため、それぞれのターンオフ型半導体エレメントを跨いで並列に接続される所謂スナバキャパシタ形式の容量性メンバーを設置することが従来から知られている。又、位相電流の転換と連動して前記スナバキャパシタを再充電するため、所謂共振回路を本コンバータに備えることも知られている。これにより電流バルブのターンオフ型半導体エレメントのターンオン損失、即ち、これらがターンオンされる時にターンオフ型半導体エレメント内に生ずる損失を制限することも可能となる。
【０００５】
開発された共振回路を備えたコンバータのタイプは、所謂ＡＲＣＰコンバータ（ARCP=Auxiliary Resonant Commutation Pole）であり、このコンバータは前記半導体エレメントが高電圧ではなく低電圧においてもターンオン出来るように、電流バルブの整流メンバーから他の電流バルブのターンオフ型半導体エレメントへ位相電流を転流することにより、電流バルブのスナバキャパシタの再充電を達成することに適応した共振回路を有する。これにより電流バルブの半導体エレメント内のターンオン損失は制限されることになる。本共振回路は位相電流が電流バルブのターンオフ型半導体エレメントから他の電流バルブの整流メンバーへ転流された時、即ち、最初に述べた電流バルブの半導体エレメントのターンオフに伴い位相電流が減少し、位相出力における電圧のスイッチング時間がむやみに長くなり兼ねない場合にも使用される。
【０００６】
発明の目的
本発明の目的はＡＲＣＰコンバータのコスト効果のある補助バルブの設計を可能にすることである。
【０００７】
発明の概要
本発明により前記目的は請求項１に則った変換手段と請求項１３に則った方法によって達成される。
【０００８】
本発明による解決法においては、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントはそれらが導通中にターンオフされる必要がないということを意味している。この事は、換言すれば、これらの半導体コンポーネントは導通中のターンオフに耐えることを要求された場合に比べ、より安価で省スペース設計の半導体コンポーネントを補助バルブ内で使用できることを意味している。
【０００９】
本発明の好適な実施例によれば、補助バルブ内のゼロ電流状態は補助バルブの半導体コンポーネントのブロッキング電圧の検出によって検知され、このブロッキング電圧は補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントのターンオン及びターンオフを実施するために設けられた制御ユニットの助力を得て、制御デバイスから受信した制御信号の指示に従って検出されることが望ましい。これによりゼロ電流状態は既存の補助バルブの制御装置を用いて、簡単かつ効果的な方法で検出できる。この事は非常にコスト効果のある本発明による解決法の実践を可能とするものである。
【００１０】
更に、本発明の好適な実施例によれば、制御デバイスは電流バルブのいずれかにおいて補助バルブと同じ極性を持ったターンオフ型半導体エレメントがターンオン状態である時に、同時に補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントがターンオン状態になることを防止するように適応する。これにより同じ極性を持って配置された補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントと電流バルブのターンオフ型半導体エレメント、即ち、同一の電流方向を持った半導体コンポーネントと半導体エレメントが同時に導通することが防止される。この事は転流に伴い共振回路を通して流れる電流がその量を制限される結果となる。この事は、換言すれば、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントに対する負担の限定と共振回路の損失の限定を必然的に伴うということになる。
【００１１】
更に、本発明の好適な実施例によれば、制御デバイスは、制御デバイスが補助バルブの同じ極性を持ったターンオフ型半導体エレメントに属する制御ユニットからこのターンオフ型半導体エレメントはターンオフ状態であることを示す信号を受信した場合にのみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントのターンオンを許容するように適応する。これにより補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントのターンオンによって、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントと同じ電流方向を持った電流バルブのターンオフ型半導体エレメントが同時に導通するという結果になることを簡単、確実な方法で防止することが出来る。
【００１２】
更に、本発明の好適な実施例によれば、制御デバイスは、同じ極性を持った補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントに属する制御ユニットから、このターンオフ型半導体コンポーネントはターンオフ状態であることを示す信号を受信した場合にのみ、電流バルブのターンオフ型半導体エレメントのターンオンを許容するように適応している。これにより電流バルブのターンオフ型半導体エレメントのターンオンによって補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントと同じ電流方向を持った電流バルブのターンオフ型半導体エレメントが同時に導通するという結果になることを簡単、確実な方法で防止することが出来る。
【００１３】
更に本発明の好適な実施例によると、制御デバイスは、制御デバイスが補助バルブの制御ユニットから反対の極性を持った補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントはターンオフ状態であるという信号を受信した場合にのみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントのターンオンを許容するように適用されている。これにより互に反対の極性を持ったターンオフ型半導体コンポーネントが補助バルブ内で同時にターンオン状態になることを防止している。又、これにより補助バルブ内のある一つの半導体コンポーネントのターンオフは結果的に常に補助バルブのターンオフであることが保証される。この補助バルブのターンオフはターンオフされつつある半導体コンポーネントと逆並列に配置されている整流コンポーネントが電流を阻止していることにより達成される。
【００１４】
更に、本発明の好適な実施例によれば、制御デバイスは、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントのターンオンの実施と連動し、時間遅延タイプのターンオン信号を反対の極性を持った電流バルブのターンオフ型半導体エレメントのターンオン及びターンオフを実施するために設けられている制御ユニットに送るように対応し、もし制御ユニットが上記の予め設定された時間内に制御デバイスから通常タイプのターンオン信号を受信しない場合には、制御ユニットは前記ターンオン信号を受信した時点から予め設定された時間経過後、そのターンオフ型半導体エレメントをターンオンするように適応する。これにより、喩え、予定していた通常タイプのターンオン信号が該当する電流バルブの制御ユニットに送られないというエラーが、例えば、制御デバイス内に生じたとしても、共振電流、即ち、共振回路を流れる電流が電流バルブのスナバキャパシタを再充電するという仕事を終えた後に、予定した電流バルブがターンオンされることが確実となる。 この方法により、共振電流は共振段階終了後、共振回路から予定した電流バルブに転流することが確実となり、これにより共振段階終了後の共振回路内の残留共振電流に起因する補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントの過負荷を避けることが出来る。
【００１５】
更に、本発明の好適な実施例によれば、制御デバイスは、制御デバイスが補助バルブの電流バルブと反対の極性を持ったターンオフ型半導体コンポーネントに属する制御ユニットから、このターンオフ型半導体コンポーネントはターンオフ状態であることを示す信号を受信した場合にのみ、電流バルブのターンオフ型半導体エレメントのターンオフを許容するように適応する。これにより新しい変換が開始される前に共振回路から予定された電流バルブへの電流の転流が完了することは確実となる。この事は共振段階終了後の共振回路内の残留電流による補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントの過負荷を防止することに役立つ。
【００１６】
本発明によるコンバータのより好適な実施例と本発明の方法は、従属請求項と次の説明から明瞭となる。
以下本発明を添付図面を参照しつつ実施例を使用してより詳しく説明する。
【００１７】
好適な実施例の詳細な説明
本発明の実施例によるコンバータが図１に示されている。ここで本コンバータは所謂VSCコンバータと呼ばれる。通常位相の数は三つであるので、図１には交流電圧位相ラインの一つの位相に接続されている本コンバータの一部分だけが示されていることになるが、本コンバータが単相交流電圧網に接続されている場合には、本図はコンバータの全体を構成することになる。本コンバータの図示された部分は所謂位相レグを構成し、例えば、三相交流電圧網に適合するコンバータは図示されたタイプから成る三つの位相レグから構成される。
【００１８】
ＶＳＣコンバータに関しては幾つかの設計方法が既に知られている。全ての設計方法においてＶＳＣコンバータは多くの所謂電流バルブを有しており、各電流バルブはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＧＴＯ（Gate Turn-Off Thyristor）のようなターンオフ型半導体エレメントと、所謂自由回転ダイオードと呼ばれるダイオード形式による整流メンバーから構成され、互いに逆並列に接続されている。ターンオフ型の各半導体エレメントは、通常、幾つかを直列に接続して構築した高電圧対応形となっており、例えば幾つかの個別のＩＧＢＴやＧＴＯ等のターンオフ型の半導体コンポーネントを同時に制御することができる。高電圧応用においては、各電流バルブがブロッキング状態において支えるべき電圧に耐えるため、比較的多くのこのような半導体コンポーネントが必要とされている。同様な方法で、各整流メンバーは幾つかの直列に接続された整流コンポーネントから構築される。ターンオフ型半導体コンポーネントと整流コンポーネントは、電流バルブ内で幾つか直列に接続された回路として設置され、各回路は逆並列に接続されたターンオフ型半導体コンポーネントと整流コンポーネントから構成されている。
【００１９】
図１に示された本コンバータの位相レグは、本コンバータの直流電圧側の電極４、５間に直列に接続された二つの電流バルブ２、３から構成されている。二つの所謂中間リンクキャパシタから構成されている直流電圧中間リンク６は、二つの電極４、５間に設置されている。図１に示した本コンバータにおいて中間リンク６は、二つの直列に接続された中間リンクキャパシタ７、８から構成されている。これらのキャパシタ７、８間の中間点９は、其々の電極において、電位＋Ud/2と−Ud/2を其々得るため慣習上ここで接地されている。Udは二つの電極４、５間の電圧である。しかし、接地点９は例えばＳＶＣ応用においては除かれる場合もある。
【００２０】
本コンバータの位相出力を構成する二つの電流バルブ２、３の直列な接続の中間点１０は交流電圧位相ライン１１に接続されている。この様に前記直列接続は電流バルブ２と３で二つの均等な部分に分割され、其々各部を構成している。三相レグを有する実施例においては本コンバータは当然三つの位相出力を持ち、これらは三相交流電圧網の各交流電圧位相ラインに接続される。位相出力は、通常、ブレーカや変圧器等の形態の電気器機を介して交流電圧網に接続される。
【００２１】
図１に示した実施例において、各電流バルブ２、３は、ＩＧＢＴ、ＩＧＣＴ，ＭＯＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ，ＭＣＴ或はＧＴＯのようなターンオフ型半導体エレメント１３ａ、１３ｂと所謂自由回転ダイオードと呼ばれるダイオード形式による整流メンバー１４から構成され、互いに逆並列に接続されている。各電流バルブ２、３は、電流バルブに組込まれているターンオフ型半導体エレメント１３ａ、１３ｂと並列に接続される、この場合はスナバキャパシタと呼ばれる容量性メンバー１５を備えている。
【００２２】
上述したように、各ターンオフ型半導体エレメント１３a、１３ｂは、幾つかの直列に接続されたターンオフ型半導体コンポーネントで構築される場合があり、この場合各整流メンバーも幾つかの直列に接続された整流コンポーネントから構築される。これらのターンオフ型半導体コンポーネントと整流コンポーネントは、図２を参照しつつ更に詳しく説明するように、各電流バルブ２、３内で幾つかの直列に接続された回路として構築されている。
【００２３】
電流バルブの半導体エレメント１３ａ、１３ｂがターンオフされた時、この半導体エレメントを跨いで接続されているスナバキャパシタ１５は充電される。もし半導体エレメントが次にターンオンされた時、スナバキャパシタ１５がこの電荷を保持しているならば、ターンオン損失が半導体エレメント内に生じる。これらのターンオン損失を消滅、或は、少なくとも減少させ、高速スイッチング周波数での使用を可能にするためスナバキャパシタ１５が共振回路１６内に組込まれている。これにより電流バルブの半導体エレメント１３ａ、１３ｂがターンオンされようとする時、電流バルブのスナバキャパシタ１５の放電を達成することが可能となり、半導体エレメントがターンオンした時、この半導体エレメントを跨ぐ電圧はゼロかゼロに近づき、これによってターンオン損失は限定される。
【００２４】
共振回路１６内の位相出力１０と直流電圧中間リンクの中間点９の間にキャパシタを配置し組込むことも可能である。
【００２５】
図１及び図２に示された本コンバータはＡＲＣＰコンバータと呼ばれるタイプのものである。共振回路１６は、所謂準共振型と呼ばれ、これは電流が二つの電流バルブ間で転流されようとする時、即ち、本コンバータの位相出力上の電圧が切換えられようとする時だけに共振が始まることを意味する。
【００２６】
図１に示す実施例において、共振回路１６は位相出力１０と前記中間リンクキャパシタ７、８の直列接続の中間点９との間に設けられたインダクタ１７と補助バルブ１８の直列な接続から構成される。補助バルブ１８は、ここでは１セットの二つの直列に接続された補助バルブ回路１９から構成され、各補助バルブ回路はＩＧＢＴ，ＩＧＣＴ，ＭＯＳＦＥＴ，ＪＦＥＴ，ＭＣＴ，ＧＴＯのようなターンオフ型半導体コンポーネント２０a、２０ｂとダイオード形式による整流コンポーネント２１ａ、２１ｂから構成され、互いに逆並列に接続したような形で接続されている。二つの補助バルブ回路１９のターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂは互いに反対の極性で配置されている。この補助バルブ１８は一方向、或は、反対方向に導通可能な双方向バルブの性格を持つ。
【００２７】
この説明、及び、特許請求の範囲において補助バルブという文言は、本コンバータの共振回路１６に組込まれている電流バルブを指す。
【００２８】
図２に示すように、もし必要ならば、補助バルブ１８も幾つかの直列に接続された補助バルブ回路のセットから構成される。図２に示す実施例において、本共振回路は幾つかの直列に接続された補助バルブ回路セット２２から構成される補助バルブ１８を有する。各セットは上述したタイプの二つの直列に接続された補助バルブ回路１９から構成されている。図２の補助バルブ１８には、僅か二つの直列に接続された補助バルブ回路セット２２が示されているだけであるが、このようなセットの数はこれよりもかなり多い場合もある。補助バルブ１８の補助バルブ回路セットの数は、電流バルブ２、３内で直列に接続される回路１２の数とは別個に最適化される。即ち、補助バルブがブロッキング状態において支えることになる電圧と使用予定の個々の半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂの特性に依存する。一般に、補助バルブ１８は電流バルブ２、３と対称的にブロッキング状態において電極電圧の半分、即ち、Ｕｄ／２を支えるだけでよいが、電流バルブ２、３の各々はブロッキング状態において全電極電圧Ｕｄを支えることが出来るように設計されなければならないと認識されている。
【００２９】
図２に示す実施例において、各電流バルブ２、３は上記のように幾つかの直列に接続された回路１２から構成され、各回路は半導体コンポーネント１３ａ’、１３ｂ’と整流コンポーネント１４’から構成され、ダイオードを互いに逆並列に接続したような形で接続されている。図２には、上述したタイプの僅か二つの直列に接続された回路１２だけが電流バルブ２、３の各々に示されているだけであるが、直列に接続される回路１２の数は勿論多くなる場合もある。即ち、設計しようとするコンバータの取扱う電圧に応じて各電流バルブ２、３内の前記直列に接続される回路１２の数は二つから数百個まで拡大する。
【００３０】
各電流バルブ２、３内で直列に接続されている回路１２はスナバキャパシタと呼ばれるキャパシタ１５’をそれぞれ備えており、この回路に組込まれているターンオフ型半導体コンポーネント１３ａ’、１３ｂ’と並列に接続されている。各スナバキャパシタ１５’の容量は、電流バルブのターンオフ型半導体コンポーネントがターンオフされた際に、良好な電圧配分が各電流バルブ内に組込まれているターンオフ型半導体コンポーネント１３ａ’、１３ｂ’間に実現できる程度の大きさでなければならない。スナバキャパシタ１５’の容量の選択はケースバイケースであり、即ち、ターンオフ型半導体コンポーネント１３ａ’、１３ｂ’と整流コンポーネント１４’の取扱う電流の大きさによる。
【００３１】
補助バルブ１８内の補助バルブ回路１９の各セット２２は、図２に示すようにセット固有の制御ユニット２３を必要に応じて備え、この制御ユニットはこのセットに組込まれているターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂのターンオン及びターンオフを制御するために適用される。補助バルブの全ての制御ユニット２３は共通の制御デバイス２４に接続されており、この制御デバイスは制御信号を全ての制御ユニット２３に送るように適応する。これにより補助バルブ内の全ての補助バルブ回路１９の同時制御が保証される。
【００３２】
更に、本コンバータの電流バルブ２、３内に組込まれているターンオフ型半導体コンポーネント１３ａ’、１３ｂ’の各々は、図２に示すように自身の制御ユニット２５を有し、これらの制御ユニットは半導体コンポーネント１３ａ’、１３ｂ’のターンオン及びターンオフを制御するように適応し、電流バルブの全ての制御ユニット２５は共通の制御デバイス２４に接続されている。この制御デバイスは制御信号を電流バルブ２、３内に含まれている全ての制御ユニット２５に送るために用いられる。これにより電流バルブの全ての半導体コンポーネント１３ａ、１３ｂの同時制御が保証される。補助バルブの制御ユニット２３と電流バルブの制御ユニット２５は同一の制御デバイス２４に接続されている。制御ユニット２３、２５は、これらが制御デバイス２４からターンオン信号或はターンオフ信号を受信した時、前記ターンオン信号／ターンオフ信号を受取ったという受信確認信号を制御デバイス２４に送り返すように対応することが望ましい。制御デバイス２４によって受信されたこの確認信号は補助バルブのターンオフ型の特定の半導体コンポーネント、或は、電流バルブのターンオフ型の特定の半導体エレメントがターンオフ状態であるのか或はターンオン状態にあるのかを示すために利用できる。
【００３３】
図３に概略的に示されているように、本発明によるコンバータはＰＷＭ技術（PWM=Pulse Width Modulation）を使って制御されることが望ましく、制御デバイス２４は希望する転換タイミングを示す信号をモジュレータ３０から供給される。
【００３４】
本発明によるコンバータは、図３の３１として概略的に示されている補助バルブ１８内のゼロ電流状態を検出する手段を備え、この手段は検出信号を制御デバイス２４へ送信するように適応する。
【００３５】
この説明と特許請求の範囲において“補助バルブ内のゼロ電流状態”という文言は、補助バルブを通って流れる電流の強さが実質的にゼロであることを意味する。定義に従って、補助バルブ内のゼロ電流状態とは共振電流を順方向に流していた補助バルブの整流コンポーネント、或は、適用されている場合は複数の整流コンポーネントがそのブロッキング状態を認識し、これによって、この順方向の電流の導通を停止する程に共振電流が減少した時点で起こるとこの説明及び特許請求の範囲の中では考える。
【００３６】
図１に概略的に示すように、前記手段３１は、例えば、共振回路１６を通って流れる電流の強さを測定する測定メンバーから構成される。測定メンバー３１によって測定された電流の強さがある予め設定されたレベルを下回った場合、これは共振回路を通して流れる電流の強さが実質的にゼロ、即ち、補助バルブ１８内はゼロ電流状態であるという事を示す。
【００３７】
本発明の好適な実施例によれば、前記手段３１は補助バルブの整流コンポーネント２１ａ、２１ｂのブロッキング電圧を検出するための一つ或は幾つかのメンバーから構成される。共振電流の強さが十分に低い値に減少し、実質的にゼロ電流に一致すると、共振段階中に補助バルブ内で電流を流していた整流コンポーネント、或は、複数の整流コンポーネント２１ａ、２１ｂを跨いでブロッキング電圧が発生する。ブロッキング電圧は整流コンポーネントがそのブロッキング状態を認識した時点で整流コンポーネントを跨いで発生する。このブロッキング電圧が該当する整流コンポーネントにおいて発生することを検出することにより、共振回路１６を流れる電流の強さは実質的にゼロに減少したこと、即ち、補助バルブ１８内はゼロ電流状態であることの立証が結果的に可能となる。補助バルブ内の整流コンポーネント２１ａ、２１ｂのブロッキング電圧を検出するためのメンバーは、補助バルブの制御ユニット２３の一部として構成される。この場合、即ち、ブロッキング電圧がターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂと並列に接続されている整流コンポーネント２１ａ、２１ｂを跨いで発生した場合、ターンオフ型半導体コンポーネントの制御ユニット２３内でその電圧を登録することが可能となる。
【００３８】
本発明によれば、制御デバイス２４は制御デバイス２４が前記手段３１から補助バルブ内にゼロ電流状態が出現したことを示す信号を受信した後にのみ、補助バルブ１８のターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂのターンオフを許容するように適応する。これによって、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂは、それらが実際に幾らかの電流を運んでいる最中にターンオフされても問題がないものとして選択・設計される必要はないということになる。即ち、彼等は実質的にゼロ電流と一致する最大許容ターンオフ電流を対象として選択・設計されて良いという事になる。補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂは、通常の位相電流の約１０％に相当する最大許容ターンオフ電流、所謂ＳＳＯＡ―レベル（SSOA=Switching Safe Operating Area）に合わせて適切に選択・設計される。
【００３９】
本発明の好適な実施例において、制御デバイス２４は、補助バルブ１８内にゼロ電流状態が出現したことを示す信号を前記手段３１から制御デバイス２４が受信した後、ある遅延時間を持って補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂのターンオフを実施するように対応する。この遅延時間はゼロ電流状態が検出された時点から半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂが実際にターンオフされる前に、ターンオフ予定のターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂの再編成プロセスが完了出来るように選定される。具体的には、例えば、ＩＧＢＴタイプのターンオフ型半導体コンポーネントの場合、電流が半導体コンポーネントを通して流れた後、内部にプラズマが残っており、もし半導体コンポーネントの再編プロセスが完了する前に、これに対し順方向電圧が印可されると損失の増加を引き起こす逆方向回復電流が半導体コンポーネント内に発生する結果をもたらすことになる。上記遅延時間はこのような逆方向回復電流を避けることを保証する。
【００４０】
共振段階中に導通していた整流コンポーネント２１ａ、２１ｂを跨いでブロッキング電圧が発生した後、ここには図示してはいないが、通常、整流コンポーネントと並列に接続されているスナバキャパシタがインダクタ１７に貯えられているエネルギーで急速に充電される。並列に接続されているターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂは、その後所謂クランピング段階に入り、一時的な電圧上昇がこのターンオフ型半導体コンポーネントを跨いで発生する。このクランピング段階の後、並列に接続されているスナバキャパシタは放電され、ターンオフ型半導体コンポーネントを跨いで印可されていた電圧はその通常値を回復する。もし前述した半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂを跨いで印可されている電圧がその通常値を回復する前にターンオフ予定のターンオフ型半導体コンポーネント２０ｂ、２０ａがターンオフされると、前記整流コンポーネント２１ａ、２１ｂのスナバキャパシタの最終電圧の予期せぬ上昇を招くことになる。これを避けるために、制御デバイスは、整流コンポーネントと逆並列に接続されているターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂを跨いで印可されている電圧が通常値に回復する迄、導通しているターンオフ型半導体コンポーネント２０ｂ、２０ａのターンオフを許さないように適応するべきである。この事は、ＰＷＭ期間の残余時間中、制御デバイス２４は導通中のターンオフ型半導体コンポーネントをターンオン状態に保つということで適切に実現される。
【００４１】
補助バルブ１８のターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂが、同じ極性を持った電流バルブ内のターンオフ型半導体エレメント１３ａ、１３ｂが導通している時に同時に導通した場合、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂを流れる電流は増加して高い値になり、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂは過負荷となり、それによって破壊される危険がある。ここで“同じ極性“とは、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントとそれに直列に接続されている電流バルブのターンオフ型半導体エレメントとが同方向に導通するように配置されているということを意味する。よって、図１の実施例において、ターンオフ型半導体エレメント１３ａはターンオフ型半導体コンポーネント２０ａと同じ極性を持ち、ターンオフ型半導体エレメント１３ｂはターンオフ型半導体コンポーネント２０ｂと同じ極性を持つ。
【００４２】
前記過負荷を避けるため、本発明の好適な実施例に従い制御デバイス２４は、同じ極性を持ったターンオフ型半導体エレメント１３ａ、１３ｂが電流バルブ２、３のいずれかにおいてターンオン状態である時期と同時期に、補助バルブ１８のターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂがターンオン状態であることを防止するように対応する。この実施例によれば、制御デバイス２４は、同じ極性を持ったターンオフ型半導体エレメント１３ａ、１３ｂに所属する制御ユニット２５からターンオフ型半導体エレメント１３ａ、１３ｂはターンオフ状態であることを示す信号を受信している場合にのみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂのターンオンを許容するように適応する。更に、制御デバイス２４は、同じ極性を持ったターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂに属する制御ユニット２３からターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂはターンオフ状態であるという信号を受信している場合にのみ、電流バルブ２、３のターンオフ型半導体エレメント１３ａ、１３ｂのターンオンを許容するように適応すべきである。ターンオフ型半導体エレメント１３ａ、１３ｂとターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂが各々ターンオフ状態であるということの立証は、ターンオフ信号、即ち、ターンオフ命令が該当する制御ユニットによって受信されたことを確認している各エレメント／コンポーネントの制御ユニット２３、２５から制御デバイス２４に送られる信号に基づいて適宜行われる。このような確認信号を制御デバイス２４が受信した時、或は、受信後の極短時間において、該当する半導体コンポーネントと該当する半導体エレメントはターンオフされていると判断される。
【００４３】
上述したタイプの過負荷が起こらない事を更に確実にするため、制御デバイス２４は互に反対の極性を持つターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂが補助バルブ１８内で同時にターンオン状態になることを防止するように適応する。この事を確実にするため、制御デバイス２４は、制御デバイスが互いに反対の極性を持った補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント２０ｂ、２０ａがターンオフ状態であることを示す信号を補助バルブの制御ユニット２３から受信した場合にのみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂのターンオンを許容するよう対応する。又、ここでターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂがターンオフ状態である事の立証は、ターンオフ信号、即ち、ターンオフ命令が該当する制御ユニットによって受信されたことを確認する各コンポーネントの制御ユニット２３から制御デバイス２４に送られる信号に基づいて適宜行われる。このような確認信号を制御デバイス２４が受信した時、或は、受信後の極短期間は、該当する半導体コンポーネントはターンオフであると判断される。
【００４４】
通常の変換プロセス中、共振回路内に生じる短い電流パルスだけに耐えるように設計された補助バルブ１８内のターンオフ型半導体コンポーネントを使用できるという事はコスト面からみて有利である。低い容量で設計されている半導体コンポーネントを過負荷や破壊から防ぐため、制御デバイス２４は、補助バルブ１８内の電流を変換プロセスの終了後、常に電流バルブ２、３へ転流することを確実にするため、即ち、共振段階の終了後に共振回路内の残留電流を防ぐように適切に対応すべきである。これにより、非常に低い最大ターンオフ電流を想定して設計された上述の半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂの使用に伴い必要とされる、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂのターンオフは共振段階の終了後に起きるということも保証される。
【００４５】
共振段階終了後の共振回路内の残留電流を防ぐ一つの方法は、補助バルブ１８のターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂのターンオンの実施と連動して、制御デバイス２４が時間遅延タイプのターンオン信号を反対の極性を持ったターンオフ型半導体エレメント１３ｂ、１３ａの制御ユニット２５へ送るように対応することである。この制御ユニット２５はその後、もし制御ユニット２５が予め設定した時間が経過する前に通常タイプのターンオン信号を制御デバイス２４から受信しないならば、前記時間遅延タイプのターンオン信号を受信した時点から予め設定された時間が経過した後、関連したターンオフ型半導体エレメント１３ｂ、１３ａをターンオンするように対応する。従って、“時間遅延タイプのターンオン信号”という文言は、制御ユニット２５がこのターンオン信号を受信した場合、予め設定された遅延時間後に該当する制御ユニット２５に関連した半導体エレメント１３ａ、１３ｂにターンオンを実行させるターンオン信号を指すことになる。この遅延時間は予め設定された時間が経過する前に通常の変換プロセスが完了できる時間を持てるように選択される。“通常タイプのターンオン信号”という文言は、制御ユニット２５がターンオン信号を受信すると直ちに、該当する制御ユニットに関連半導体エレメント１３ａ、１３ｂのターンオンを実行させるターンオン信号を指す。前記時間遅延タイプのターンオン信号は、たとえエラーが変換プロセス中に、例えば、制御デバイス２４内に発生した場合でも、予定した電流バルブ２、３のターンオフ型半導体エレメント１３ａ、１３ｂが変換プロセスの終了後に確実にターンオンされることを保証する。この事は、言換えると、電流が意図した方法で共振回路から転流することを保証する事である。
【００４６】
共振段階終了後の共振回路内の残留電流を避けることを更に確実にするため、制御デバイス２４は、この制御デバイスが反対の極性を持ったターンオフ型半導体コンポーネント２０ｂ、２０ａに属する制御ユニットからこのターンオフ型半導体コンポーネント２０ｂ、２０ａはターンオフ状態であること示す信号を受信した場合にのみ、電流バルブのターンオフ型半導体エレメント１３ａ、１３ｂのターンオフを許容するように適宜対応する。これにより共振回路から予定した電流バルブへの電流の転換は新しい変換が始まる前に完了することが保証される。
【００４７】
ここで、“反対の極性”という文言は、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントとそれに直列に接続されている電流バルブのターンオフ型半導体エレメントが互いに反対方向に電流を流すように配置されていることを意味する。図１の実施例において、ターンオフ型半導体エレメント１３ａは、ターンオフ型半導体コンポーネント２０ｂに対して反対の極性であり、ターンオフ型半導体エレメント１３ｂは、ターンオフ型半導体コンポーネント２０ａに対して反対の極性である。
【００４８】
前述したように本発明によるコンバータの補助バルブ１８は、以下ＳＳＯＡレベルと呼ぶ、比較的低い最大許容ターンオフ電流を想定して設計されたターンオフ型半導体コンポーネントから構成されることを意図している。又、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントは、破壊のリスクなしに、ある一定の最大許容電流、以下オン状態電流と呼ぶ、を流すことが出来るように設計されている。この最大許容オン状態電流は、例えば、約６ｋＡにもなる場合がある。共振回路は共振回路を流れる電流がＳＳＯＡレベルを上回っているか、下回っているか、又、最大許容オン状態電流値を上回っているか、下回っているかどうかを制御することを可能とするため、共振回路内を流れている電流の強さを測定するための測定メンバー３１を適宜備える。この測定メンバー３１は測定信号を制御デバイス２４に送信し、制御デバイスは補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントの過負荷の危険性の有無を判定するため測定信号を評価するように対応する。制御デバイス２４は過負荷の危険が確定した場合、予め設定された保護手段を実施するように対応するべきである。
【００４９】
以下、エラー状態が発生し検出された場合の補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂの破損を防止するための種々の保護手段に関し述べる。
【００５０】
第一のエラー状態は補助バルブ１８と電流バルブ２、３が同時に導通し、最大許容オン状態電流を超えた場合である。この場合、次のような処理が実施される：
１）まず、制御デバイス２４からターンオフ信号が現在補助バルブ１８に電流を供給している電流バルブ２、３に送られる。
２）制御デバイス２４が前記電流を供給している電流バルブ２、３からターンオフ確認信号を受信した時、この電流バルブ３、２を通して補助バルブ１８から電流を転流させるため、ターンオン信号が制御デバイス２４から反対の電流バルブ３、２へ送られる。電流バルブにおける短絡状態のリスクを最少にするため、即ち、電流バルブ２、３の双方が同時に導通するリスクを最少にするため、制御デバイス２４は、少なくとも一つの電流バルブがブロッキング状態であること、これは電流バルブの制御ユニット２５からの信号の助力を得て検出されるが、及び、制御デバイス２４が双方の電流バルブの制御ユニット２５からターンオフ確認信号を受信したという条件が満たされた場合においてのみ、前記ターンオン信号を該当する電流バルブへ送るように対応すべきである。
３）エラー状態が確認された時に導通していた補助バルブの一つ或は複数の整流コンポーネント２１ａ、２１ｂ内にブロッキング電圧が検出された場合、或は、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントのオン状態電流がＳＳＯＡレベルを下回って減少したことが確定した場合には、ターンオフ信号が制御デバイス２４から補助バルブへ送られる。前記ターンオフ信号は前述した時間遅延タイプの信号の後に送られることが望ましい。これはターンオフ予定の一つ或は複数のターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂがその再編成プロセスをターンオフが実行される前に完了するための時間を確保するためである。
４）制御デバイス２４が補助バルブ１８からターンオフ確認信号を受信した場合、制御デバイス２４からターンオフ信号が最終的に全電流バルブ２、３へ送られる。これらのターンオフ信号は電流バルブのターンオフ型半導体エレメント１３ａ、１３ｂがその再編成プロセスをターンオフが実行される前に完了するための時間を確保するため、時間遅延の後に送られる事が望ましい。
【００５１】
共振段階完了後に共振回路１６内に残留電流が認められる場合には、上記処理１から４に相当する手段が実施される。
【００５２】
本発明の前述した好適な実施例によれば、制御デバイス２４は補助バルブ１８のターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂのターンオンの実施と連動して、時間遅延タイプのターンオン信号を反対の極性を持ったターンオフ型半導体エレメント１３ｂ、１３ａの制御ユニット２５に送るように対応する。この場合前記時間遅延タイプのターンオン信号が制御デバイス２４から送られた時点から予め設定された時間が経過しても尚、補助バルブ１８が導通している場合には、勿論、この予め設定された時間は前記時間遅延タイプのターンオン信号の遅延時間よりも長く決められているが、制御デバイス２４は前述した処理１―４に従って保護手段を実施するように適宜対応する。
【００５３】
図３に概略的に示すように、制御デバイス２４は便宜上二つの別々のユニットに分割され２４ａ、２４ｂと呼ばれる。第一のユニット２４ａは補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂと電流バルブのターンオフ型半導体エレメント１３ａ、１３ｂのターンオン及びターンオフの時期や順序をＰＷＭモジュレータ３０からの信号の指示に基づいて算定する中央処理装置を構成する。第二のユニット２４ｂは、第一のユニット２４ａによって設定された時期や順序に従って、正確な時期に予定された補助バルブ又は電流バルブの制御ユニット２３、２５にターンオンやターンオフ信号を送る役割を持つ。第二のユニット２４ｂは、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂの過負荷を避けるための前述の制御方法に対して責任を持ち、その制御が出来るだけ迅速、且つ、出来るだけ少ない信号処理ステップで実施できるようにする。従って、前記第二のユニット２４ｂは測定メンバー３１からの測定信号の評価と必要とされる保護手段の起動に対し責任を持っている。
【００５４】
補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントの過負荷の危険性を暗示するエラー状態が認識された場合、ＰＷＭモジュレータで制御された変換シーケンスは、モジュレータ３０から制御デバイス２４の第一のユニット２４ａへの信号送信の停止、又は、前記第一のユニット２４ａから制御デバイス２４の第二のユニット２４ｂへの信号送信の停止、或は、その双方を停止することにより必要に応じ中断される。本コンバータの全ての電流バルブが安全な状態、即ち、各補助バルブが過負荷の危険性がない状態に戻る事を確実にするため、エラーが認識された場合、電流が流れている本コンバータの全ての位相レグに前述した保護手段を実施させることは適切なことである。
【００５５】
前述し又特許請求の範囲にも示すように、各電流バルブが前述したタイプの幾つかの直列に接続された回路１２から構成されている場合、電流バルブのターンオフ型半導体エレメントの個々のターンオフとターンオンは電流バルブのターンオフ型半導体コンポーネント１３ｂ、１３a全体の同時ターンオフとターンオンに其々関連することが了解される。同様に、前述し又特許請求の範囲にも示すように、補助バルブ１８が前述したタイプの補助バルブ回路１９の幾つかの直列に接続されたセット２２から構成されている場合には、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネントの個々のターンオフとターンオンは、電圧が印可されている、或は、導通している全てのターンオフ型半導体コンポーネント２０ａ、２０ｂの補助バルブの同時ターンオフとターンオンに其々関連することが了解される。
【００５６】
本発明は、勿論、如何なる点においても前述した好適な実施例に限定されるものではなく、逆に、添付した特許請求の範囲で定義された本発明の基本的思想から逸脱することなしに、この応用に関する多くの可能性がこの分野の専門家に対し明解であるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、本発明の第一の実施例に則ったコンバータを図示する簡略化された回路図である。
【図２】図２は、本発明の代替実施例に則ったコンバータを図示する簡略化された回路図である。
【図３】図３は本発明の方法の実施のための制御システムを図示する簡略化されたブロック図である。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月29日(2003.9.29)
【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】
−コンバータの直流電圧側の正、負、二つの電極（４、５）の間に配置された少なくとも二つの電流バルブ（２、３）の直列接続であって、各電流バルブはターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）とそれと逆並列に接続されている整流メンバー（１４）から構成され、交流電圧位相ライン（１１）が前記直列接続を均等な二つの部分に分割している電流バルブの直列接続の位相出力と呼ぶ中間点（１０）に接続されている直列接続と、
−コンバータの直流電圧側の二つの電極（４、５）間に配置されている少なくとも二つの中間リンクキャパシタ（７、８）の直列接続と、
−前記位相出力（１０）と前記中間リンクキャパシタ（７、８）の直列接続の中間点（９）との間に配置されたインダクタ（１７）と補助バルブ（１８）の直列な接続から構成されている共振回路（１６）であって、補助バルブ（１８）は二つの直列に接続された補助バルブ回路（１９）の少なくとも一つのセット（２２）から構成され、各補助バルブ回路はターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）とそれに逆並列に接続されている整流コンポーネント（２１ａ、２１ｂ）から構成され、二つの補助バルブ回路のターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）は互いに反対の極性で配置され、更に容量性メンバー（１５）を有し、各容量性メンバーは前記インダクタ（１７）と補助バルブ（１８）とは直列に、前記電流バルブ（２、３）の一つとは並列に接続されている共振回路と、
−電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）と補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオン及びターンオフを制御する制御デバイス（２４）から構成されるコンバータであって、
共振回路は補助バルブ内のゼロ電流状態を検出する手段（３１）を有し、前記手段（３１）は、補助バルブ内に現れるゼロ電流状態を示す信号を制御デバイス（２４）に送るように適応すること、制御デバイス（２４）は補助バルブ内に現れるゼロ電流状態を示す信号を制御デバイス（２４）が受信した後にのみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオフを認めるように適応すること、及び補助バルブ内のゼロ電流状態を検出する前記手段（３１）は補助バルブの整流コンポーネント（２１ａ、２１ｂ）のブロッキング電圧を検出するため、一つ或は幾つかのメンバー（２３）から構成されることを特徴とするコンバータ。
【請求項２】
補助バルブの整流コンポーネント（２１ａ，２１ｂ）のブロッキング電圧を検出するための前記一つ或は幾つかのメンバー（２３）は，補助バルブ内に組込まれている一つ或は幾つかの制御ユニット（２３）から構成され、これらの制御ユニット（２３）は制御デバイス（２４）から受信した制御信号の指示により、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオン及びターンオフを実施するために適用されることを特徴とする請求項１に従ったコンバータ。
【請求項３】
制御デバイス（２４）は、補助バルブ内に現れるゼロ電流状態を示す信号の制御デバイス（２４）による受信後、ある遅延時間を経て補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオフを実施するために適用され、前記ある遅延時間はターンオフを予定しているターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）の再編成プロセスがゼロ電流状態が検出された時点から半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）がターンオフされる時点迄に完了出来るような時間を選択することを特徴とする先行する請求項のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項４】
補助バルブ（１８）は制御デバイス（２４）から受信した制御信号の指示により、ターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオン及びターンオフを実施するために設けられた一つ或は幾つかの制御ユニット（２３）を有し、各電流バルブ（２、３）は制御デバイス（２４）から受信した制御信号の指示により、電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）のターンオン及びターンオフを実施するために設けられた一つ或は幾つかの制御ユニット（２５）を有し、これら制御ユニット（２３,２５）はターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）とターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）がそれぞれターンオフ状態であるか、或は、ターンオン状態であるかを示す信号を制御デバイス（２４）に送るために適用されていることを特徴とする先行する請求項のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項５】
制御デバイス（２４）は、同じ極性を持った電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）に属する制御ユニット（２５）からこのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）はターンオフ状態であることを示す信号を制御デバイスが受信した場合にのみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオンを認めるように適用されることを特徴とする請求項４に従ったコンバータ。
【請求項６】
制御デバイス（２４）は、同じ極性を持った補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）に属する制御ユニット（２３）からこのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）はターンオフ状態であることを示す信号を制御デバイスが受信した場合にのみ、電流バルブ（２、３）のターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）のターンオンを認めるように適用されることを特徴とする請求項４又は請求項５に従ったコンバータ。
【請求項７】
制御デバイス（２４）は、補助バルブの反対の極性を持ったターンオフ型半導体コンポーネント（２０ｂ、２０ａ）はターンオフ状態であることを示す信号を（一つ或は幾つかの）補助バルブの制御ユニット（２３）から制御デバイスが受信した場合にのみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオンを認めるように適用されることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項８】
制御デバイス（２４）は、制御デバイスが補助バルブの反対の極性を持ったターンオフ型半導体（２０ｂ，２０ａ）に属する制御ユニット（２３）からこのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ｂ，２０ａ）はターンオフ状態であることを示す信号を受信した場合にのみ、電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）のターンオフを許容するように適応されることを特徴とする請求項４ないし７のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項９】
制御デバイス（２４）は、補助バルブ（１８）のターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオンの実施と連動して、時間遅延タイプのターンオン信号を反対の極性を持ったターンオフ型半導体エレメント（１３ｂ，１３ａ）のターンオン及びターンオフを実施するために設けられている制御ユニット（２５）に送るために用いられ、もし制御ユニット（２５）が前記予め設定された時間が経過する前に、制御デバイス（２４）から通常タイプのターンオン信号を受信しない場合は、この制御ユニット（２５）は、制御ユニット（２５）が前記ターンオン信号を受信した時点から予め設定された時間が経過した後、ターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）をターンオンするように適応することを特徴とする先行する請求項のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項１０】
補助バルブ（１８）は、幾つかの直列に接続された補助バルブ回路セット（２２）から構成され、各セットは二つの直列に接続された補助バルブ回路（１９）から構成され、各補助バルブ回路はターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）とそれに逆並列に接続された整流コンポーネント（２１ａ，２１ｂ）から構成され、一つの同一のセット内の二つの補助バルブ回路のターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）は互いに反対の極性で配置されていることを特徴とする先行する請求項のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項１１】
補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）は実質的にゼロ電流に相当する最大許容ターンオフ電流を対象として設計されていることを特徴とする先行する請求項のいずれかの項に従ったコンバータ。
【請求項１２】
−コンバータの直流電圧側の正、負、二つの電極（４、５）の間に配置された少なくとも二つの電流バルブ（２、３）の直列接続であって、各電流バルブはターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）とそれと逆並列に接続されている整流メンバー（１４）から構成され、交流電圧位相ライン（１１）が前記直列接続を均等な二つの部分に分割している電流バルブの直列接続の位相出力と呼ぶ中間点（１０）に接続されている直列接続と、
−コンバータの直流電圧側の二つの電極（４、５）間に配置されている少なくとも二つの中間リンクキャパシタ（７、８）の直列接続と、
−前記位相出力（１０）と前記中間リンクキャパシタ（７、８）の直列接続の中間点（９）との間に配置されたインダクタ（１７）と補助バルブ（１８）の直列な接続から構成されている共振回路（１６）であって、補助バルブ（１８）は二つの直列に接続された補助バルブ回路（１９）の少なくとも一つのセット（２２）から構成され、各補助バルブ回路はターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）とそれに逆並列に接続されている整流コンポーネント（２１ａ、２１ｂ）から構成され、二つの補助バルブ回路のターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）は互いに反対の極性で配置され、共振回路は更に容量性メンバー（１５）を有し、各容量性メンバーは前記インダクタ（１７）と補助バルブ（１８）とは直列に、前記電流バルブ（２、３）の一つとは並列に接続されている共振回路と、
−電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）と補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオン及びターンオフを制御する制御デバイス（２４）から構成されるコンバータであって、
−補助バルブ（１８）内のゼロ電流状態は共振回路に組込まれている手段（３１）の助力を得て検出され、前記手段（３１）は補助バルブ内に現れるゼロ電流状態を示す信号を制御デバイス（２４）に送るように用いられること、
−制御デバイス（２４）は、補助バルブ内に現れるゼロ電流状態を示す信号を制御デバイス（２４）が受信した後にのみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオフを許容するように用いられること、及び、
−補助バルブ（１８）内のゼロ電流状態は前記手段（３１）内に組込まれている一つ或は幾つかのメンバー（２３）の助力を得て検出され、このメンバーは補助バルブの整流コンポーネント（２１ａ，２１ｂ）のブロッキング電圧を検知すること、を特徴とするコンバータを制御する方法。
【請求項１３】
補助バルブの整流コンポーネント（２１ａ，２１ｂ）のブロッキング電圧は補助バルブ内に組込まれている一つ或は幾つかの制御ユニット（２３）の助力を得て検出され、この制御ユニット（２３）は制御デバイス（２４）から受信した制御信号の指示により補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオン及びターンオフを実施するために適用されることを特徴とする請求項１２に従った方法。
【請求項１４】
制御デバイス（２４）は、補助バルブ内に現れるゼロ電流状態を示す信号の制御デバイス（２４）による受信後、ある遅延時間を経て補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオフを実施するために適用され、前記ある遅延時間はターンオフを予定しているターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）の再編成プロセスがゼロ電流状態が検出された時点から半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）がターンオフされる時点までに完了できるような時間を選択することを特徴とする請求項１２または請求項１３のいずれかの項に従った方法。
【請求項１５】
補助バルブ（１８）のターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオン及びターンオフは、制御デバイス（２４）から受信した制御信号の指示に従って一つ或は幾つかの第一の制御ユニット（２３）の助力を得て実施され、又、各電流バルブ（２、３）のターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）のターンオン及びターンオフは、制御デバイス（２４）から受信した制御信号の指示に従って一つ或は幾つかの第二の制御ユニット（２５）の助力を得て実施され、これら第一及び第二の制御ユニット（２３、２５）はターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）とターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）の其々がターンオフ状態であるかターンオン状態であるかを示す信号を制御デバイス（２４）に送ることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれかの項に従った方法。
【請求項１６】
制御デバイス（２４）は、電流バルブの同じ極性を持ったターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）に属する制御ユニット（２５）からこのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ、１３ｂ）はターンオフ状態であることを示す信号を受信した場合のみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）のターンオンを許容するように適応することを特徴とする請求項１５に従った方法。
【請求項１７】
制御デバイス（２４）は、補助バルブの同じ極性を持ったターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ、２０ｂ）に属する制御ユニット（２３）からターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）はターンオフ状態であることを示す信号を制御デバイスが受信した場合のみ、電流バルブ（２、３）のターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）のターンオンを許容するように適応することを特徴とする請求項１５又は請求項１６に従った方法。
【請求項１８】
制御デバイス（２４）は、制御デバイスが補助バルブの（一つ或は幾つかの）制御ユニット（２３）から補助バルブの反対の極性を持ったターンオフ型半導体コンポーネント（２０ｂ，２０ａ）はターンオフ状態であることを示す信号を受信した場合のみ、補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオンを許容するように適応することを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれかの項に従った方法。
【請求項１９】
制御デバイス（２４）は、制御デバイスが補助バルブの反対の極性を持ったターンオフ型半導体コンポーネント（２０ｂ，２０ａ）に属する制御ユニット（２３）からこのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ｂ，２０ａ）はターンオフ状態であることを示す信号を受信した場合のみ、電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ａ，１３ｂ）のターンオフを許容するように適応することを特徴とする請求項１５ないし１８のいずれかの項に従った方法。
【請求項２０】
制御デバイス（２４）は、補助バルブ（１８）のターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のターンオンの実施と連動して、時間遅延タイプのターンオン信号を反対の極性を持った電流バルブのターンオフ型半導体エレメント（１３ｂ，１３ａ）のターンオン及びターンオフを実施するために設置されている制御ユニット（２５）に送るように適応し、もし制御ユニット（２５）が制御デバイス（２４）から予め設定された時間が経過する前に通常タイプのターンオン信号を受信できないならば、この制御ユニット（２５）は制御ユニット（２５）が前記ターンオン信号を受信した時点から予め決められている時間の経過後、ターンオフ型半導体エレメント（１３ｂ，１３ａ）をターンオンするように適応することを特徴とする請求項１２ないし１９のいずれかの項に従った方法。
【請求項２１】
制御デバイス（２４）から前記時間遅延タイプのターンオン信号が送られた時点から前記時間遅延タイプのターンオン信号の遅延時間より長い予め設定された時間が経過した後も、尚、補助バルブ（１８）内に電流が流れている場合、次の処理を実施することを特徴とする請求項２０に従った方法：
−制御デバイス（２４）からターンオフ信号を現在電流を補助バルブ（１８）に供給している電流バルブ（２、３）に送ること、
−制御デバイス（２４）がターンオフ信号を送った電流バルブ（２、３）からターンオフ確認信号を受信した時、この場合電流バルブ（２、３）の少なくとも一つがブロッキング状態であること及び制御デバイス（２４）は両方の電流バルブからターンオフ確認信号を受信済みであるという条件だけは満たされていることがより望ましいが、ターンオン信号を反対の電流バルブ（３、２）に送ること、
−補助バルブ（１８）に電流がまだ流れていたことが認識された時に電流を運んでいた補助バルブの一つ或は複数の整流コンポーネント（２１ａ、２１ｂ）でブロッキング電圧が検出された場合、或は、電流の強さが補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のＳＳＯＡレベル（SSOA=Switching Safe Operating Area）を下回って減少していることが確認された場合には、ターンオフ信号を制御デバイス（２４）から補助バルブ（１８）に送ること、及び
−制御デバイス（２４）が補助バルブ（１８）からターンオフ確認信号を受信した場合、最終的にはターンオフ信号を制御デバイス（２４）から両方の電流バルブ（２、３）に送ること。
【請求項２２】
共振回路を流れる電流の強さが測定され、予め設定した最大許容値と比較され、また、補助バルブ（１８）と電流バルブ（２、３）の一つが同時に導通して最大許容値を超える電流が流れていることを前記比較が示している場合、次のような処理を実施することを特徴とする請求項１２ないし２１のいずれかの項に従った方法：
−制御デバイス（２４）からターンオフ信号を現在補助バルブ（１８）に電流を供給している電流バルブ（２、３）に送ること、
−ターンオフ信号が送られた電流バルブ（２、３）からのターンオフ確認信号を制御デバイス（２４）が受信した時、この場合少なくとも一つの電流バルブ（２、３）がブロッキング状態であること、及び、制御デバイス（２４）が両方の電流バルブからターンオフ確認信号を受信しているという条件だけは満たされていることが望ましいが、ターンオン信号を反対の電流バルブ（３、２）に送ること、
−電流の強さが最大許容値を超えたことが認識された時に電流を流していた補助バルブの一つ或は複数の整流コンポーネント（２１ａ，２１ｂ）でブロッキング電圧が検出された場合、或は、電流の強さが補助バルブのターンオフ型半導体コンポーネント（２０ａ，２０ｂ）のＳＳＯＡレベル（SSOA = Switching Safe Operating Area）を下回って減少していることが確認された場合、ターンオフ信号を制御デバイス（２４）から補助バルブ（１８）に送ること、及び
−制御デバイス（２４）が補助バルブ（１８）からのターンオフ確認信号を受信した場合は、最終的に制御デバイス（２４）からターンオフ信号を両方の電流バルブ（２、３）に送ること。
【国際調査報告】
2005503750.tif 000041
2005503750.tif 000042
2005503750.tif 000043