(57)【要約】  本開示は、切換えイベント中に蓄積された直流フラックスに起因する変圧器飽和を低減あるいは除去する、電圧源切換えスイッチング装置および方法に関する。第１電圧源および第２電圧源（主電圧源および代替電圧源）は、対応するスイッチを介して負荷に接続可能である。変圧器は、スイッチの下流側に接続される。コントローラは、スイッチング時間が、下流側飽和電流を最小限に抑えるように決定される、様々な切換え方法によって、スイッチを作動する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電圧源と第２の電圧源との間で切り換える方法であって、
第１の電圧源を負荷から分離するステップと、
第１の電圧源および第２の電圧源の電圧波形の下のボルト秒面積をリアルタイムで計算するステップと、
ボルト秒面積のリアルタイム計算に基づいて、下流側飽和電流を最小限に抑えるようにスイッチング時間を決定するステップと、
決定されたスイッチング時間に、第２の電圧源を負荷に接続するステップとを含む、方法。
【請求項２】
ボルト秒面積のリアルタイムで計算するステップが、対応する電圧の極性に基づいて、各ボルト秒面積に極性を割り当てるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
決定されたスイッチング時間に第２の電圧源を負荷に接続するステップが、ほぼ等しく極性が反対である、第１の電圧源および第２の電圧源の波形の下の面積の絶対値に応答して、第２の電圧源を負荷に接続するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
決定されたスイッチング時間に第２の電圧源を負荷に接続するステップが、第２の電圧の完全半サイクルの波形の下の面積の絶対値にほぼ等しく極性が同じである、第１の電圧源および第２の電圧源の波形の下の面積の絶対値の合計に応答して、第２の電圧源を負荷に接続するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
第１の電圧源を負荷から分離するステップが、第１のスイッチを非作動にさせるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
所定のスイッチング時間に第２の電圧源を負荷に接続するステップが、第２のスイッチを作動させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１の電圧源と第２の電圧源との間で切り換える方法であって、
第１の電圧源を負荷から分離するステップと、
リアルタイムで第１の電圧および第２の電圧に対応するフラックスを決定するステップと、
リアルタイムのフラックス決定に基づいて、下流側飽和電流を最小限に抑えるようにスイッチング時間を決定するステップと、
決定されたスイッチング時間に、第２の電圧源を負荷に接続するステップとを含む、方法。
【請求項８】
フラックスのリアルタイムの決定が、フラックスを測定するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
フラックスのリアルタイムの決定が、電圧の時間積分を計算するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
決定されたスイッチング時間に第２の電圧源を負荷に接続するステップが、ほぼ等しい第１の電圧および第２の電圧の時間積分に応答して、第２の電圧源を負荷に接続するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第１の電圧源を負荷から分離するステップが、第１のスイッチを非作動にさせるステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
所定のスイッチング時間に第２の電源を負荷に接続するステップが、第２のスイッチを作動させるステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
切換えスイッチシステムであって、
第１の電圧源に接続可能な第１のスイッチと、
第２の電圧源に接続可能な第２のスイッチと、
第１のスイッチおよび第２のスイッチに接続され、第１のスイッチまたは第２のスイッチを負荷に変圧器を介して選択的に接続するように、第１のスイッチおよび第２のスイッチを作動させまた非作動にさせるコントローラとを備え、
コントローラが、第１の電圧源および第２の電圧源の電圧レベルならびに負荷変圧器に印加された電圧を表す信号を受け取る入力を有し、予め決められた条件に基づいて、コントローラが、
第１のスイッチを非作動にさせて第１の電圧源を負荷から分離し、
リアルタイムに第１の電圧源および第２の電圧源の電圧波形の下のボルト秒面積を計算し、
ボルト秒面積のリアルタイム計算に基づいて、下流側飽和電流を最小限に抑えるようにスイッチング時間を決定し、
決定されたスイッチング時間に第２の電圧源を負荷に接続する、切換えスイッチシステム。
【請求項１４】
ボルト秒面積のリアルタイム計算が、対応する電圧の極性に基づいて、極性を各ボルト秒面積に割り当てることを含む、請求項１３に記載の切換えスイッチシステム。
【請求項１５】
コントローラが、ほぼ等しく極性が反対である、第１の電圧源および第２の電圧源の波形の下の面積の絶対値に応答して、第２のスイッチを作動させる、請求項１４に記載の切換えスイッチシステム。
【請求項１６】
コントローラが、第２の電圧の完全半サイクルの波形の下の面積の絶対値にほぼ等しく極性が同じである、第１の電圧源および第２の電圧源の波形の下の面積の絶対値の合計に応答して、第２のスイッチを作動させる、請求項１４に記載の切換えスイッチシステム。
【請求項１７】
切換えスイッチシステムであって、
第１の電圧源に接続可能な第１のスイッチと、
第２の電圧源に接続可能な第２のスイッチと、
第１のスイッチおよび第２のスイッチに接続され、第１のスイッチおよび第２のスイッチを負荷に変圧器を介して選択的に接続するように、第１のスイッチおよび第２のスイッチを作動させまた非作動にさせるコントローラとを備え、
コントローラが、第１の電圧源および第２の電圧源の電圧レベルならびに負荷変圧器に印加された電圧を表す信号を受け取る入力を有し、予め決められた条件に基づいて、コントローラが、
第１のスイッチを非作動にさせ第１の電圧源を負荷から分離し、
リアルタイムに第１の電圧および第２の電圧に対応するフラックスを決定し、
リアルタイムのフラックス決定に基づく、下流側飽和電流を最小限に抑えるスイッチング時間を決定し、
決定されたスイッチング時間に第２の電圧源を負荷に接続する、切換えスイッチシステム。
【請求項１８】
フラックスのリアルタイム決定が、フラックスを測定することを含む、請求項１７に記載の切換えスイッチシステム。
【請求項１９】
フラックスのリアルタイム決定が、電圧の時間積分を計算することを含む、請求項１７に記載の切換えスイッチシステム。
【請求項２０】
コントローラが、ほぼ等しい第１の電圧および第２の電圧の時間積分に応答して、第２のスイッチを作動させる、請求項１９に記載の切換えスイッチシステム。
【請求項２１】
無停電電源システムであって、
第１の電圧源と、
第２の電圧源と、
第１の電圧源に接続された第１のスイッチと、
第２の電圧源に接続された第２のスイッチと、
変圧器を第１の電圧源または第２の電圧源に選択的に接続するように、第１のスイッチおよび第２のスイッチに接続される入力を有し、かつ負荷に接続可能な出力端子を有する変圧器と、
第１のスイッチおよび第２のスイッチに接続され、第１のスイッチまたは第２のスイッチを変圧器に選択的に接続するように、第１のスイッチおよび第２のスイッチを作動させまた非作動にさせるコントローラとを備え、
コントローラが、第１の電圧源および第２の電圧源の電圧レベルならびに変圧器入力に印加された電圧を表す信号を受け取り、予め決められた条件に基づいて、コントローラが、
第１のスイッチを非作動にさせて第１の電圧源を変圧器から分離し、
第１の電圧源および第２の電圧源の電圧波形の下のボルト秒面積をリアルタイムで計算し、
ボルト秒面積のリアルタイム計算に基づいて、下流側飽和電流を最小限に抑えるようにスイッチング時間を決定し、
決定されたスイッチング時間に第２の電圧源を変圧器に接続する、無停電電源システム。
【請求項２２】
ボルト秒面積のリアルタイム計算が、対応する電圧の極性に基づいて、極性を各ボルト秒面積に割り当てることを含む、請求項２１に記載の切換えスイッチシステム。
【請求項２３】
コントローラが、ほぼ等しく極性が反対である、第１の電圧源および第２の電圧源の波形の下の面積の絶対値に応答して、第２のスイッチを作動させる、請求項２２に記載の切換えスイッチシステム。
【請求項２４】
コントローラが、第２の電圧の完全半サイクルの波形の下の面積の絶対値にほぼ等しく極性が同じである、第１の電圧源および第２の電圧源の波形の下の面積の絶対値の合計に応答して、第２のスイッチを作動させる、請求項２２に記載の切換えスイッチシステム。
【請求項２５】
無停電電源システムであって、
第１の電圧源と、
第２の電圧源と、
第１の電圧源に接続された第１のスイッチと、
第２の電圧源に接続された第２のスイッチと、
変圧器を第１の電圧源または第２の電圧源に選択的に接続するように、第１のスイッチおよび第２のスイッチに接続される入力を有し、かつ負荷に接続可能な出力端子を有する変圧器と、
第１のスイッチおよび第２のスイッチに接続され、第１のスイッチまたは第２のスイッチを変圧器に選択的に接続するように、第１のスイッチおよび第２のスイッチを作動させまた非作動にさせるコントローラとを備え、
コントローラが、第１の電圧源および第２の電圧源の電圧レベルならびに変圧器入力に印加された電圧を表す信号を受け取り、予め決められた条件に基づいて、コントローラが、
第１のスイッチを非作動にさせて第１の電圧源を変圧器から分離し、
第１の電圧および第２の電圧に対応するフラックスをリアルタイムで決定し、
リアルタイムのフラックス決定に基づいて、下流側飽和電流を最小限に抑えるようにスイッチング時間を決定し、
決定されたスイッチング時間に第２の電圧源を変圧器に接続する、無停電電源システム。
【請求項２６】
フラックスのリアルタイムの決定が、フラックスを測定することを含む、請求項２５に記載の切換えスイッチシステム。
【請求項２７】
フラックスのリアルタイムの決定が、電圧の時間積分を計算することを含む、請求項２６に記載の切換えスイッチシステム。
【請求項２８】
コントローラが、ほぼ等しい第１の電圧および第２の電圧の時間積分に応答して、第２のスイッチを作動させる、請求項２７に記載の切換えスイッチシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、電圧切換えスイッチに関し、より詳細には、切換えスイッチの下流側に変圧器を有するスイッチシステムの交流電圧源切換え方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧切換えスイッチは、一般に、主電源が故障した場合あるいは不安定である場合に、主電源から１つまたは複数の代替電源に切り換えるために使用される。そのような切換えスイッチは、一般に、病院、および商工業施設のきわめて重要な工程など、電力の連続性を必要とする用途で使用される。たとえば、主電源および１つの代替電源を有する電力システムでは、第１のスイッチおよび第２のスイッチがそれぞれ主電源および代替電源に結合される。これらのスイッチは、コントローラによって作動され、主電源の故障時に、第１のスイッチが開かれて負荷から主電源を取り除き、続いて第２のスイッチが閉じられて負荷に代替電源を接続し、それによって、負荷への電力を維持する。
【０００３】
一般に、第２のスイッチは、負荷側での電圧障害を最小限に抑えようとして、負荷が主電源から切断された後、できるだけ速く入れられる。しかし、スイッチの下流側に接続された変圧器を有するシステムでは、これは、２つの電源が最初に同期されていない場合は、変圧器が、切換えイベント中に蓄積された直流フラックスのため飽和するので、問題を生じる可能性がある。変圧器飽和は、大きな飽和電流を流れさせる可能性があり、この飽和電流は、電源の過負荷または上流側保護ブレーカのトリップに起因するシステム故障を引き起こす可能性があるので、非常に望ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本出願は、従来技術に関連するこれらの欠点に取り組むものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、切換えイベント中に蓄積された直流フラックスに起因する変圧器飽和を低減あるいは除去する、電圧源切換スイッチング装置および方法に関する。第１の電圧源および第２の電圧源（主電圧源および代替電圧源）は、対応するスイッチを介して負荷に接続可能である。変圧器は、スイッチの下流側に接続される。コントローラは、下流側飽和電流を最小限に抑えるために、様々な切換え方法によってスイッチを作動する。ある１つの方法は、負荷電圧および代替電圧のボルト秒面積をリアルタイムで計算するステップを含む。主電源の故障前および故障中に、コントローラは、目標ボルト秒値、すなわち負荷電圧曲線の下の面積を連続して計算し、代替電源電圧曲線での補正面積を計算する。切換えが開始されると、コントローラは、目標ボルト秒面積が、補正ボルト秒面積にほぼ等しくなるまで、あるいは補正ボルト秒面積を補足するまで待って、その後で、適切なスイッチを入れて代替電源を負荷に接続する。
【０００６】
他の切換え方法では、２つのフラックス量は、切換えイベントの前に連続して計算される。第１のフラックスは、変圧器を駆動するときに負荷電圧によって発生されるフラックスに相当し、第２のフラックスは、変圧器を駆動していれば代替電源によって発生されるであろう仮想フラックスに対応する。主電源の故障時に、コントローラは、２つのフラックス量が等しいとき、負荷を代替電源に切り換える。
【０００７】
本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を参照することによって明らかになるであろう。
【０００８】
本発明は、様々な変更および代替形態が可能であるが、本発明の特定の実施形態が、添付の図面に例として示されており本明細書中で詳細に説明される。しかし、本明細書中の特定の実施形態の記載は、本発明を、開示された特定の形態に限定することを意図するものではなく、それに反して、その意図は、特許請求の範囲によって規定された本発明の主旨および範囲に含まれる、全ての変更、同等物、および代替物を含むことであることを理解されたい。
【０００９】
本発明の例示的実施形態が、以下に説明される。明確さのために、本明細書中では、実際の実施形態の特徴が、全て記載されるわけではない。そのような実際の任意の実施形態の開発では、実施形態ごとに変わるシステムおよび企業に関する制約の遵守など開発者の個々の目的を達成するために、実施形態固有の非常に多くの決定がなされなければならないことを、当然のことながら、理解されたい。さらに、そのような開発努力は、複雑で多くの時間を要するが、それにもかかわらず、本開示の利点を有する当業者にとっては、決まりきった仕事であることも理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、交流電圧切換えスイッチシステム１００を含む、無停電電源システムを示す。切換えスイッチシステム１００は、第１の電圧源すなわち主電圧源１１０、および第２の電圧源すなわち代替電圧源１１１を含む。第１の電圧源１１０および第２の電圧源１１１は、変圧器１２２を介して負荷１２０に接続される。第１のスイッチ１３０および第２のスイッチ１３１は、それぞれ第１の電圧源１１０および第２の電圧源１１１に接続され、コントローラ１３４はスイッチ１３０、１３１を作動する。スイッチ１３０、１３１に適した装置には、ＳＣＲ、ＩＧＢＴ、トライアックなどがある。コントローラ１３４は、たとえば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）または任意の適切なプログラム可能な論理デバイスを備えることができる。コントローラ１３４は、入力として、第１の電圧源Ｖ１および第２の電圧源Ｖ２、ならびに負荷電圧Ｖｌｏａｄの電圧レベルを受け取る。ここで負荷電圧Ｖｌｏａｄは、変圧器の一次巻線に印加される切換えスイッチの出力電圧と規定される。
【００１１】
通常の状態では、第１スイッチ１３０は、図１に示されているように閉じられ、第１の電圧源１１０（主電圧源）を負荷１２０に接続する。第１の電圧源１１０が故障し、第２の電圧源１１１（代替電圧源）が利用できる場合は、コントローラ１３４はこの状態を検出し、第１のスイッチ１３０を切り、次に第２のスイッチ１３１を入れ、負荷１２０への電力を維持する。
【００１２】
知られている切換えスイッチシステムでは、負荷１２０が第１の電圧源１１０から切断された後、負荷１２０での電圧崩壊を最小限に抑えようとして、一般に第２のスイッチ１３１ができるだけ速く作動される。２つの電源１１０、１１１が最初に同期されていない場合は、変圧器１２２は、切換えイベント中に蓄積される直流フラックスによって飽和する。変圧器飽和は、大きな飽和電流を流れさせる可能性があり、この飽和電流は、電源の過負荷あるいは上流側保護ブレーカのトリップに起因するシステム故障を引き起こす可能性があるので、非常に望ましくない。
【００１３】
変圧器飽和を回避するために、第１の電源１１０から第２の電源１１１に切り換える最適時間が決定される。一実施形態では、切換え時間は、負荷電圧および代替電圧のボルト秒面積を計算することによって決定される。図２ａおよび図２ｂは、負荷電圧２１０および代替電圧２１２の波形を示す。主電源１１０に障害が発生すると、コントローラ１３４は、最後のゼロ交差の時間から第１のスイッチ１３０が切られるまで、ボルト秒の量、すなわち負荷電圧曲線２１０の下の面積（Ａｔ）を追跡し、代替電源曲線２１２の補正面積（Ａｃ）を計算する。極性は、対応する電圧の極性に基づいて各ボルト秒面積に割り当てられる。たとえば、正極性は、正電圧の下の面積に割り当てられ、負極性は、負電圧の下の面積に割り当てられる。切換えが始められると、コントローラ１３４は、目標ボルト秒面積が、補正ボルト秒面積に（図２ａに示されているように）ほぼ等しくなるまで、あるいは補正ボルト秒面積を（図２ｂに示されているように）補足するまで待って、その後で第２のスイッチ１３１を入れる。この結果、直流フラックスは、切換え中に変圧器１２２でほとんどあるいは全然蓄積されなくなる。
【００１４】
図２ａおよび図２ｂは、第１の電圧源から第２の電圧源に切り換えるための２つの異なる平衡状態を示す。図２ａで、ＡｔおよびＡｃは、異なる符号を有する（Ａｔ・Ａｃ＜０）。図２ｂで、ＡｔおよびＡｃは、同じ符号を有する（Ａｔ・Ａｃ＞０）。上記から分かるように、Ａｔは、負荷電圧の目標ボルト秒面積であり、Ａｃは、代替電圧の補正ボルト秒面積である。図２ｂはまた、代替電圧の完全半サイクルのボルト秒面積を表すＡｆも含む。量Ａｃには、（切換え発生後）将来において発生するイベントが関与し、したがって、量Ａｃは正確に決定されることはできない。しかし、代替電圧２１２は、切換え前の前のサイクルからあまり変わらないとすると、任意の所与の時間ｔでの量Ａｃは、Ａｃ（ｔ）＝Ａｆ−Ａｒ（ｔ）から近似されることができ、この式中でＡｆは、前の完全半サイクルボルト秒面積であり、Ａｒは、ゼロ交差から時間ｔまでのボルト秒面積のランニング積分である。
【００１５】
したがって、図２ａに示された状態で、変圧器飽和を回避するために、コントローラ１３４は、ＡｔとＡｃの絶対値が等しく（｜Ａｔ｜＝｜Ａｃ｜）となるように、スイッチ１１０、１１１を作動する。量Ｓ１をＳ１＝Ａｔ＋Ａｃと定義すると、コントローラ１３４は、（Ａｔ・Ａｃ＜０）のときＳ１＝０となるように、第２のスイッチ１１１を入れる。
【００１６】
次に、図２ｂを参照すると、コントローラ１３４は、ＡｔとＡｃを加えた量が、代替電圧の完全半サイクルのボルト秒面積に等しく（Ａｔ＋Ａｃ＝Ａｆ）となるように、スイッチ１１０、１１１を作動する。量Ｓ２をＳ２＝Ａｔ＋Ａｃ−Ａｆと定義すると、コントローラ１３４は、（Ａｔ・Ａｃ＞０）のときＳ２＝０となるように、第２のスイッチ１１１を入れる。
【００１７】
図３は、第１の電圧源１１０から第２の電圧源１１１に切り換える、ボルト秒面積法の特定の実施形態を示す流れ図である。ブロック３１０では、負荷電圧Ｖｌｏａｄ（ｋ）および代替電圧Ｖ２（ｋ）が、予め決められたサンプリングレート、たとえば１５ＫＨｚで、サンプリングされる。目標ボルト秒面積Ａｔは、負荷電圧Ｖｌｏａｄを、Ａｔ（ｋ＋ｌ）＝Ａｔ（ｋ）＋Ｖｌｏａｄ（ｋ）を積分することによって、ブロック３１２で計算される。目標ボルト秒面積Ａｔ（ｋ）は、切換えコマンドが発生した後を除いて、負荷電圧Ｖｌｏａｄの各ゼロ交差でリセットされる。ブロック３１４で、ランニング代替ボルト秒面積Ａｒ（ｋ）は、代替電圧Ｖ２を、Ａｒ（ｋ＋１）＝Ａｒ（ｋ）＋Ｖａｌｔ（ｋ）を積分することによって計算される。ランニングボルト秒面積Ａｒ（ｋ）は、また、切換えコマンドが発生した後を除いて、代替電圧Ｖ２の全てのゼロ交差ごとにゼロにリセットされる。
【００１８】
ブロック３１６で、最大半サイクルのボルト秒面積は、Ａｒ（ｋ）をリセットする前に、全てのゼロ交差ごとにＡｒ（ｋ）の値をラッチすることによって計算される。補正ボルト秒面積Ａｃ（ｋ）は、前の半サイクルボルト秒面積Ａｆとボルト秒面積のランニング積分Ａｒの差、Ａｃ（ｋ）＝Ａｆ−Ａｒ（ｋ）に基づいてブロック３１８で計算される。ブロック３２０で、Ｓ１およびＳ２は、Ｓ１（ｋ）＝Ａｔ（ｋ）＋Ａｃ（ｋ）およびＳ２（ｋ）＝Ａｔ（ｋ）＋Ａｃ（ｋ）−Ａｆで計算される。ブロック３２２で、コントローラ１３４は、Ｓ１（ｋ）＝０（Ａｔ・Ａｃ＜０）であるとき、またはＳ２（ｋ）＝０（Ａｔ・Ａｃ＞０）であるとき、切換えを行う。
【００１９】
他の実施形態では、２つのフラックス量が、切換えイベントの前に連続して計算される。第１のフラックスは、変圧器１２２を駆動するときに負荷電圧Ｖｌｏａｄによって発生されるフラックスに相当し、第２のフラックスは、変圧器１２２を駆動していれば第２の電源１１１によって発生されるであろう仮想フラックスに相当する。最適切換え点は、これら２つのフラックス量が等しいときに達成されることがわかる。
【００２０】
図４は、負荷電圧Ｖｌｏａｄおよび代替電圧Ｖ２の２組の波形を示す。上の波形は、負荷電圧２１０および代替電圧２１２の電圧曲線であり、下の波形は、負荷電圧２２０および代替電圧２２２に対応するフラックス曲線である。コントローラ１３４は、フラックスが等しい（破線２３０によって示されている）ときに切換えを行う。
【００２１】
変圧器１２２の漏洩インピーダンスの影響を無視すると、第１の電圧源１１０および第２の電圧源１１１の印加によって、変圧器１２２に蓄積されたフラックスは、以下の微分方程式を満足する。
【数１】
2007522784.tif 000003
【数２】
2007522784.tif 000004
【００２２】
上式でＶ１（ｔ）およびＶ２（ｔ）は、第１および第２の電源電圧であり、Φ１（ｔ）、Φ２（ｔ）は、各電圧に対応するフラックスである。
【００２３】
フラックスΦ１（ｔ）、Φ２（ｔ）は、どんな所与の時間にでも上記の微分方程式を解くことによって計算されることができる。
Φ１（ｔ）＝∫Ｖ１（ｔ）ｄｔ
Φ２（ｔ）＝∫Ｖ２（ｔ）ｄｔ
【００２４】
一般化されたフラックス法では、最適切換えは、上記で定義された２つのフラックス量の値が等しいとき、すなわちΦ１（ｔ）＝Φ２（ｔ）のとき達成される。
【００２５】
図５は、第１の電圧源１１０から第２の電圧源１１１に切り換える、一般化されたフラックス法の特定の実施形態を示す流れ図である。ブロック３５０で、出力電圧Ｖｌｏａｄ（ｋ）および代替電圧Ｖａｌｔ（ｋ）が、予め決められたサンプリングレート、たとえば１５ｋＨｚでサンプリングされる。ブロック３５２および３５４で、負荷フラックスおよび代替フラックスΦ１、Φ２は、それぞれ負荷電圧および代替電圧を積分することによって決定される。
Φｌｏａｄ（ｋ＋１）＝Φｌｏａｄ（ｋ）＋Ｖｌｏａｄ（ｋ）
Φａｌｔ（ｋ＋１）＝Φａｌｔ（ｋ）＋Ｖａｌｔ（ｋ）
【００２６】
ＤＣ成分は、あらゆる知られている技術を使用して、切換え前に定期的に両方のフラックス量から除去される。ブロック３５６で、これらのフラックス量が等しいとき、すなわちΦｌｏａｄ（ｋ）＝Φａｌｔ（ｋ）のとき、切換えが行われる。
【００２７】
上記で議論されたようにボルト秒面積またはフラックスを厳密に等しくなるように平衡させるのではなく、低減された切換え時間といくらかの量の変圧器飽和電流とのトレードオフを提供するために、平衡状態で多少の許容誤差が使用されることができる。この許容誤差をｚｃｔｈとして示すと、上記の平衡状態は、以下のように書き直すことができる。
【００２８】
ボルト秒面積法は、Ａｔ・Ａｃ＜０の場合、｜Ｓ１｜＝｜Ａｔ＋Ａｃ｜≦ｚｃｔｈであり、Ａｔ・Ａｃ＞０の場合は、｜Ｓ２｜＝｜Ａｔ＋Ａｃ−Ａｆ｜≦ｚｃｔｈである。
【００２９】
一般化されたフラックス法では、｜Φ１−Φ２｜≦ｚｃｔｈである。
【００３０】
上記で説明された方法は、オンラインで連続して計算されるボルト秒面積およびフラックス情報を使用する。これらの方法では、代替電源に切り換える最適スイッチング時間は、変圧器飽和の最小化または除去を保証する状態が、リアルタイムで生じるまで知られない。知られている手法では、オフラインの電圧波形解析に基づいて、最適スイッチング時間を決定する。そのような方法は、たとえば、２つの電源の最後に知られた測定された位相角の差に基づく、最適スイッチング時間の決定を含むことができる。この場合、最適スイッチング時間の遅延と電源位相差の関係は、切換えイベント中の電圧波形に関していくつかの仮定を置くことによって、最初にオフラインで得られる。この手法は、切換え中の実際の電圧波形が、仮定された波形から逸脱した場合、この方法の有効性を限定することは明らかである。一方、本明細書中で開示された方法は、ボルト秒面積およびフラックスが、切換えイベント中に実際のリアルタイム電圧波形に基づいてオンラインで連続して計算されるので、この欠点を有しない。
【００３１】
本発明は、本明細書中の教示の利益を有する当業者には明らかな、異なるが同等の方式で変更され実施されることができるので、上記で開示された特定の実施形態は例示のみである。さらに、特許請求の範囲に記載された以外に、本明細書中に示された構成または設計の詳細に対する限定は何も意図されていない。したがって、上記で開示された特定の実施形態は、変更されても修正されてもよく、そのような変形形態は全て、本発明の範囲および主旨に含まれると考えられることは明らかである。また、上記で開示された例示的実施形態は、第１の電源がＡ／Ｃ電圧インバータであり、第２の電源が施設またはＡ／Ｃ電圧発電機である標準ＵＰＳシステムなど、一方のＡ／Ｃ電源から他方のＡ／Ｃ電源への切換えが必要な、他の類似のまたは知られている電力システムに、容易に適用されることができることは明らかである。したがって、そのような類似の利用形態は全て、本発明の範囲および主旨に含まれると考えられる。したがって、本明細書中で求められる保護は、特許請求の範囲に記載されている通りである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ＡＣ電圧切換えシステムのブロック図である。
【図２ａ】平衡電圧状態を示す電圧波形を示す図である。
【図２ｂ】平衡電圧状態を示す電圧波形を示す図である。
【図３】本明細書中で開示された切換え方法の流れ図である。
【図４ａ】電圧波形および対応するフラックス波形を示す図である。
【図４ｂ】電圧波形および対応するフラックス波形を示す図である。
【図５】本明細書中で開示された他の切換え方法の流れ図である。
【図１】
2007522784.tif 000005
【図２ａ】
2007522784.tif 000006
【図２ｂ】
2007522784.tif 000007
【図３】
2007522784.tif 000008
【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
2007522784.tif 000012
2007522784.tif 000013