(57)【要約】  それぞれ複数の出力端を有する複数の電圧変換ユニットを含む電力変換ユニット。前記複数の電圧変換ユニットはたとえば３つであり、該複数の出力端はたとえば３つであり、該複数の出力端は電圧信号を出力するように構成されており、インターブリッジトランスの１次コイルの第１の接続部に結合されており、該１次コイルは、同一のインターブリッジトランスの２次コイルに電磁結合されており、該第１のコイルの出力端は次のインターブリッジトランスの第２接続部に接続されており、該第２のコイルの第１接続部は最終出力ノードに接続されており、構成体内の最後のインターブリッジトランスの次のインターブリッジトランスは最初のインターブリッジトランスであり、各電圧変換ユニットに対応する複数のインターブリッジトランスのアセンブリがまとめられて１つの量産可能なユニットを構成する。
2011525102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ２つの出力端を備えた複数のＮ個の電圧変換ユニット（１０２，１０４，１０６，１０８）と、
相互に電磁結合された１次コイルと２次コイルとをそれぞれ含む複数のＮ個の第１の相間トランスユニット（１２６ａ，１２８ａ，１３０ａ，１３２ａ）と、
相互に電磁結合された１次コイルと２次コイルとをそれぞれ含む複数のＮ個の第２の相間トランスユニット（１２６ｂ，１２８ｂ，１３０ｂ，１３２ｂ）と、
とを備えた電力変換装置において、
前記電圧変換ユニット（１０２，１０４，１０６，１０８）はそれぞれ、前記２つの出力端のうち第１の出力端において第１相の第１の電圧信号（１１０ａ，１１２ａ，１１４ａ，１１６ａ）を出力し、かつ、該２つの出力端のうち第２の出力端において第２相の第２の電圧信号（１１０ｂ，１１２ｂ，１１４ｂ，１１６ｂ）を出力するように構成されており、
前記複数のＮ個の各電圧変換ユニット（１０２，１０４，１０６，１０８）の第１の出力端はそれぞれ、前記複数の第１の相間トランスユニット（１２６ａ，１２８ａ，１３０ａ，１３２ａ）のうち異なる１つの第１の相間トランスユニットの１次コイル（１３４ａ，１６６ａ，１６８ａ，１７０ａ）に接続されており、
前記複数の各第１の相間トランスユニット（１２６ａ，１２８ａ，１３０ａ，１３２ａ）の１次コイル（１３４ａ，１６６ａ，１６８ａ，１７０ａ）はそれぞれ、該複数のＮ個の第１の相間トランスユニット（１２６ａ，１２８ａ，１３０ａ，１３２ａ）のうち別の第１の相間トランスユニットの１つの２次コイル（１３４ｂ，１６６ｂ，１６８ｂ，１７０ｂ）に電気的に接続されており、
前記複数のＮ個の各電圧変換ユニット（１０２，１０４，１０６，１０８）の第２の出力端はそれぞれ、前記複数のＮ個の第２の相間トランスユニット（１２６ｂ，１２８ｂ，１３０ｂ，１３２ｂ）のうち異なる１つの第２の相間トランスユニットの１次コイルに接続されており、
前記複数の各第２の相間トランスユニット（１２６ｂ，１２８ｂ，１３０ｂ，１３２ｂ）の１次コイルはそれぞれ、該複数のＮ個の第２の相間トランスユニット（１２６ｂ，１２８ｂ，１３０ｂ，１３２ｂ）のうち別の第２の相間トランスユニットの１つの２次コイルに電気的に接続されており、
前記複数のＮ個の第１の相間トランスユニット（１２６ａ，１２８ａ，１３０ａ，１３２ａ）と前記複数のＮ個の第２の相間トランスユニット（１２６ｂ，１２８ｂ，１３０ｂ，１３２ｂ）は次のようなＮ個の相間トランスユニットセット（１１８，１２０，１２２，１２４）にまとめられ、すなわち、各相間トランスユニットセット（１１８，１２０，１２２，１２４）が前記Ｎ個の第１の相間トランスユニット（１２６ａ，１２８ａ，１３０ａ，１３２ａ）のうち１つと前記Ｎ個の第２の相間トランスユニット（１２６ｂ，１２８ｂ，１３０ｂ，１３２ｂ）のうち１つとを含むＮ個の相間トランスユニットセットにまとめられ、
前記Ｎ個の各相間トランスユニットセットは１つのモジュールユニットにまとめられていることを特徴とする、電力変換装置。
【請求項２】
第１の共通ノードが設けられており、
前記複数の各第１の相間トランスユニット（１２６ａ，１２８ａ，１３０ａ，１３２ａ）の２次コイル（１３４ｂ，１６６ｂ，１６８ｂ，１７０ｂ）は、前記第１の共通ノードに電気的に接続されている、請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記複数のＮ個の各電圧変換ユニット（１０２，１０４，１０６，１０８）は第３の出力端を有し、該複数のＮ個の各電圧変換ユニット（１０２，１０４，１０６，１０８）はそれぞれ、該第３の出力端において第３相の第３の電圧信号（１１０ｃ，１１２ｃ，１１４ｃ，１１６ｃ）を出力するように構成されており、
当該電力変換装置（１００）はさらに、相互に電磁結合された１次コイルおよび２次コイルをそれぞれ有する複数のＮ個の第３の相間トランスユニット（１２６ｃ，１２８ｃ，１３０ｃ，１３２ｃ）を有し、
前記複数のＮ個の電圧変換ユニット（１０２，１０４，１０６，１０８）の第３の出力端はそれぞれ、前記Ｎ個の第３の相間トランスユニット（１２６ｃ，１２８ｃ，１３０ｃ，１３２ｃ）のうち異なる１つの第３の相間トランスユニットの１次コイルに電気的に接続されており、
前記複数のＮ個の各第３の相間トランスユニット（１２６ｃ，１２８ｃ，１３０ｃ，１３２ｃ）の１次コイルはそれぞれ、該複数のＮ個の第３の相間トランスユニット（１２６ｃ，１２８ｃ，１３０ｃ，１３２ｃ）のうち別の第３の相間トランスユニットの１つの２次コイルに電気的に接続されており、
前記Ｎ個の各相間トランスユニットセット（１１８，１２０，１２２，１２４）はそれぞれ、前記複数のＮ個の第３の相間トランスユニット（１２６ｃ，１２８ｃ，１３０ｃ，１３２ｃ）のうち１つを含む、請求項１または２記載の電力変換装置。
【請求項４】
さらに、
前記複数のＮ個の各第２の相間トランスユニット（１２６ｃ，１２８ｃ，１３０ｃ，１３２ｃ）の２次コイルが電気的に接続された第２の共通ノード（１４８）と、
前記複数のＮ個の各第３の相間トランスユニット（１２６ｃ，１２８ｃ，１３０ｃ，１３２ｃ）の２次コイルが電気的に接続された第３の共通ノード（１５０）
とが設けられている、請求項３記載の電力変換装置。
【請求項５】
Ｎ＝２，３，４または６である、請求項１から４までのいずれか１項記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記複数のＮ個の相間トランスユニットセットの第１の相間トランスユニットセットの１次コイルと第２の相間トランスユニットセットの１次コイルとの電気的接続部のうち少なくとも１つは、継目板（１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ，１４４ｄ）によって形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記複数のＮ個の相間トランスユニットセットの第１の相間トランスユニットセットの１次コイルと第２の相間トランスユニットセットの１次コイルとの電気的接続部のうち少なくとも１つは、折返し接続導線（１９０）として形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記複数のＮ個の第１の相間トランスユニット（１２６ａ，１２８ａ，１３０ａ，１３２ａ）のうち１つの第１の相間トランスユニットの１次コイルおよび２次コイル（１３４ｂ，１６６ｂ，１６８ｂ，１７０ｂ）のうち少なくとも１つと、前記複数のＮ個の第２の相間トランスユニット（１２６ｂ，１２８ｂ，１３０ｂ，１３２ｂ）のうち１つの第２の相間トランスユニットの１次コイルおよび２次コイルのうち少なくとも１つと、前記複数のＮ個の第３の相間トランスユニット（１２６ｃ，１２８ｃ，１３０ｃ，１３２ｃ）のうち１つの第３の相間トランスユニットの１次コイルおよび２次コイルのうち少なくとも１つとが同一である、請求項１から７までのいずれか１項記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記複数のＮ個の第１の相間トランスユニット（１２６ａ，１２８ａ，１３０ａ，１３２ａ）と前記複数のＮ個の第２の相間トランスユニット（１２６ｂ，１２８ｂ，１３０ｂ，１３２ｂ）と前記複数のＮ個の第３の相間トランスユニット（１２６ｃ，１２８ｃ，１３０ｃ，１３２ｃ）とのうち少なくとも１つの相間トランスユニットは、磁気コア部材（１３６）を有し、
前記磁気コア部材（１３６）にそれぞれ、前記１次コイル（１３４ａ，１６６ａ，１６８ａ，１７０ａ）および前記２次コイル（１３４ｂ，１６６ｂ，１６８ｂ，１７０ｂ）が設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記Ｎ個の相間トランスユニットセット(１１８，１２０，１２２，１２４）のうち少なくとも１つの相間トランスユニットセットは、共通のハウジング内に設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の電力変換装置。
【請求項１１】
電力供給網に接続可能な電力供給装置であって、
電圧信号を発生するための発電装置と、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電力変換装置（１００）とを備えている、電力供給装置。
【請求項１２】
前記発電装置は風力タービンである、請求項１１記載の電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力変換装置に関する。さらに、本発明は電力供給装置にも関する。
【０００２】
電力変換装置は発電において、発電装置の可変の電圧、可変の周波数を調整し、とりわけ整合し、電力網または電力グリッドの一般的には固定的な周波数特性および固定的な電圧特性に発電装置の電力特性を変化するために使用される。
【０００３】
従来の電力変換装置は、異なる相の複数の交流電圧信号を異なる相の複数の直流電圧信号に変換するように構成された少なくとも１つの電圧変換ユニット、または、異なる相の複数の直流電圧信号を異なる相の複数の交流電圧信号に変換するように構成された少なくとも１つの電圧変換ユニットを有する。さらに電力変換装置は、前記電力変換ユニットの電圧信号で動作するように構成された少なくとも１つの相間トランスユニットも有する。相間トランスユニットによって出力された変圧電圧信号を組み合わせるために、共通ノードが使用される。この相間トランスユニットを使用する場合、電力変換装置全体の典型的には３相の各相自体は複数の部分相を有し、これらは相間トランスシステムと組み合わされる。
【０００４】
ＵＳ５８５２５５４に、第１の電力インバータユニットと第２の電力インバータユニットと第３の電力インバータユニットと、第１の相間リアクトルと第２の相間リアクトルと第３の相間リアクトルとを有する電力インバータが開示されている。前記電力インバータユニットは、並列駆動されるように構成および構築されている。前記インバータユニットはそれぞれ、第１の電圧信号、第２の電圧信号および第３の電圧信号を出力し、該インバータユニットのうちいずれか１つのインバータユニットの第１の電圧信号、第２の電圧信号および第３の電圧信号の各相は相互に異なり、複数の異なるインバータユニットの第１の電圧信号、第２の電圧信号および第３の電圧信号は相互に同じである。相間リアクトルはそれぞれ、同相の電圧信号で動作するように設けられており、３つの相間トランスユニットすなわちコイルを有する。前記相間リアクトルのうち１つの相間リアクトルのコイルはそれぞれ、電力変換ユニットの１つの異なる出力端に電気的に接続されている。同相の変圧された第１の電圧信号、第２の電圧信号および第３の電圧信号は、第１の出力電圧信号、第２の出力電圧信号および第３の出力電圧信号が発生するように組み合わされる。所与の相で３つの電圧源を組み合わせることにより、単相の出力電圧が得られ、たとえば発電機や電力網等である負荷に直接伝送される。
【０００５】
ＷＯ２００８／０３０９１９Ａ２に、相互に電気的に並列接続された第１のスイッチングセル、第２のスイッチングセルおよび第３のスイッチングセルを含む多相変換器が開示されている。これらのスイッチングセルはそれぞれ、異なる相の電圧信号を出力するように構成されている。これらの異なる相の第１の電圧信号、第２の電圧信号および第３の電圧信号はそれぞれ、第１のトランス、第２のトランスおよび第３のトランスのうちそれぞれ異なるトランスへ供給される。第１のトランス、第２のトランスおよび第３のトランスはそれぞれ、相互に電磁結合された２つのコイルを有する。第１のトランス、第２のトランスおよび第３のトランスによって変圧された第１の電圧信号、第２の電圧信号および第３の電圧信号は平均化されて共通ノードへ供給され、１つの相の出力電圧信号が得られるようにされる。このことは電力変換装置全体において、典型的には３相の各相で繰り返される。
【０００６】
しかし、このような公知の電力変換装置は、構成が非常に複雑であるという欠点を有する。
【０００７】
したがって本発明の課題は、構成が改善された電力変換装置と、電力変換装置を含む電力供給装置とを提供することである。
【０００８】
上記の課題を解決するために、電力変換装置および電力供給装置を提供する。
【０００９】
本発明の１つの実施形態では次のような電力変換装置、すなわち、それぞれ２つの出力端を有する複数のＮ個の電圧変換ユニットを含み、各電圧変換ユニットは第１相の第１の電圧信号を第１の出力端で出力し、第２相の第２の電圧信号を第２の出力端で出力するように構成されている電力変換装置を提供する。さらに当該電力変換装置は、それぞれ１次コイルおよび２次コイルを含む複数のＮ個の第１の相間トランスユニットを有し、該１次コイルと該２次コイルとは相互に電磁結合されており、前記複数のＮ個の変換ユニットの各第１の出力端はそれぞれ、前記複数の第１の相間トランスユニットの異なる第１の相間トランスユニットの１次コイルに接続されており、該複数の第１の相間トランスユニットの各１次コイルは、該複数のＮ個の第１の相間トランスユニットの１つの別の第１の相間トランスユニットの１つの２次コイルに電気的に接続されている。さらに当該電力変換装置は、それぞれ１次コイルおよび２次コイルを含む複数のＮ個の第２の相間トランスユニットを有し、該１次コイルと該２次コイルとは電磁結合されており、前記複数のＮ個の電圧変換ユニットの各第２の出力端は、該複数のＮ個の第２の相間トランスユニットの異なる１つの第２の相間トランスユニットの１次コイルに接続されており、該複数の第２の相間トランスユニットの各１次コイルは、該複数のＮ個の第２の相間トランスユニットの異なる１つの第２の相間トランスユニットの２次コイルに電気的に接続されており、前記複数のＮ個の第１の相間トランスユニットと該複数のＮ個の第２の相間トランスユニットとは、１つの第１の相間トランスユニットと１つの第２の相間トランスユニットとを含むＮ個の相間トランスユニットセットを形成するようにまとめられ、該Ｎ個の相間トランスユニットセットはそれぞれ１つのモジュールユニットにまとめられている。
【００１０】
とりわけ、第１の電圧信号の第１相は同じである。択一的に、各電圧変換ユニットの基本波の電圧および位相を同じとし、かつ高調波の電圧の位相が（３６０°／電圧変換ユニット数だけ）異なるようにして、組み合わせた時に基本ＰＷＭ周波数で０放出となるようにすることができる。この択一的構成は、各電圧変換ユニットに相互間で相対的に、位相シフトされたパルス幅変調パターンが加えられ、たとえば共通ノードでより高い実効スイッチング周波数を実現できるようにすることにより、実現することができる。たとえば、４つの並列な電圧変換ユニットが使用され、各電圧変換ユニットのＰＷＭ周波数が２．５ｋＨｚであり、相互間の時間オフセットが１００μｓである場合、共通ノードで測定されるスイッチング周波数は１０ｋＨｚになる。さらに、各モジュールユニットが、共通の担体、基板または支持体に配置される量産可能な１つのユニットを構成することもできる。とりわけ第１相と第２相とが異なるようにすることができ、たとえば、第１相に対する第２相の相対的な位相差を１２０°または−１２０°にすることができる。
【００１１】
別の一例の実施形態では、電力供給網に接続可能な電力供給装置は、電圧信号を生成するための発電装置と、いずれかの実施形態の電力変換装置とを有する。
【００１２】
「相間トランスユニット」という用語はとりわけ、たとえば、電圧信号を第１のレベルから第２のレベルに変成するように構成されたすべてのトランスユニットを指す。とりわけ、第１のレベルを高い電圧レベルとし、第２のレベルを低い電圧レベルとすることができ、「第１」および「第２」の記載を相互に逆にすることができる。とりわけ「相間トランスユニット」という用語を、「相間リアクトル」、「インターブリッジトランスユニット」および／または「インターブリッジリアクトル」という用語と同一に使用することもでき、「相間」は「ＩＰＴ」と省略され、「インターブリッジ」は「ＩＢＴ」と省略されることがある。とりわけ、相間トランスユニットはトランスを含むことができる。
【００１３】
「１次コイル」および「２次コイル」の用語はとりわけ、「第１のコイル」および「第２のコイル」を表すことがある。
【００１４】
この実施形態では電力変換装置は複数の電圧変換ユニットを有し、各電圧変換ユニットはそれぞれ、第１相の第１の電圧信号を電圧変換ユニットの第１の出力端で出力するように構成されている。第１相は相互に同一とすることができる。とりわけ、前記複数の電圧変換ユニットは相互に同一に構成され、交流電圧信号を直流電圧信号に変換するか、または直流電圧信号を交流電圧信号に変換するように構成される。複数の第１の相間トランスユニットを設けることができ、各１つの電圧変換ユニットの第１の出力端と該複数の第１の相間トランスユニットのうち異なる第１の相間トランスユニットとが電気的に接続されるように、各第１の相間トランスユニットに対して該電圧変換ユニットのうち異なる１つを対応付けることができる。このようにして、電圧変換ユニットを相互に電気的に並列接続することができる。各第１の相間トランスユニットは１次コイルおよび２次コイルを有し、該１次コイルと２次コイルとは電磁結合されることにより、各第１の相間トランスユニットによって電磁回路が１つずつ構成されるようにする。とりわけ、第１の相間トランスユニットの１次コイルと２次コイルとは電磁結合されるだけである。各第１の相間トランスユニットの１次コイルおよび各第１の相間トランスユニットの２次コイルが相互に電気的に接続され、該相間トランスユニットの循環構成が得られるようにすることができる。さらに、各第１の相間トランスユニットが、変圧された第１の電圧信号を出力するように構成することもできる。とりわけ、第１の相間トランスユニットを物理的に１列または直列に配置し、複数の第１の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットが、該複数の第１の相間トランスユニットの１列のうち最初の相間トランスユニットおよび最後の相間トランスユニットを除いた２つの隣接する第１の相間トランスユニットを含むように構成することができる。とりわけ、このように直列配置された複数の各第１の相間トランスユニットの各１次コイルまたは各２次コイルを、同じ第１の相間トランスユニットの２次コイルまたは１次コイルに電磁結合し、該複数の第１の相間トランスユニットのうち、該複数の第１の相間トランスユニットの列のうち最初の相間トランスユニットの２次コイルおよび最後の相間トランスユニットの２次コイルを除いた、隣接する相間トランスユニットの２次コイルまたは１次コイルに電磁結合することができる。とりわけ、前記複数の第１の相間トランスユニットの１次コイルが巻かれた回転方向を、電圧信号の伝送方向で見て時計回りにすることができる。すなわち、第１の電圧信号の信号伝送方向で見て時計回りにすることができる。とりわけ、複数の第１の相間トランスユニットのうち幾つかの相間トランスユニットの２次コイルを逆に配置し、該幾つかの相間トランスユニットの２次コイルの巻線の回転方向が電圧信号の伝送方向で見て時計回りになるように、すなわち、変圧され出力された第１の電圧信号の方向で見て時計回りになるようにすることができる。
とりわけ、各電圧変換ユニットの第１の出力端を、前記複数の第１の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットの１次コイルの第１の入力接続部に電気的に接続することができる。とりわけ、前記複数の第１の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットの１次コイルの出力端を、該複数の第１の相間トランスユニットのうち別の１つの相間トランスユニットの２次コイルの入力接続部に電気的に接続することができる。とりわけ、前記複数の第１の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットの２次コイルの出力接続部を負荷に電気的に接続することができ、とりわけ、該複数の第１の相間トランスユニットのうちすべての相間トランスユニットの共通の負荷に電気的に接続することができる。
【００１５】
上記の特徴はすべて、前記複数の第２の相間トランスユニットにも当てはまることに留意すべきである。
【００１６】
とりわけ、変圧された電圧信号はそれぞれ、２つのコイルを含む電気信号路から得られる。すなわち、前記複数の第１の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットの１次コイルと、該複数の第１の相間トランスユニットのうち別の１つの相間トランスユニットの２次コイルとを含む電気信号路から得られる。このようにして、等価的な第１の変圧電圧信号が生成され、第１の変圧電圧信号で連続的に動作することが改善される。
【００１７】
さらに、上記のような特別な実施形態により、電力変換装置の構成を簡単かつ高コストパフォーマンスにすることができる。というのも、電圧変換ユニットおよび相間トランスユニットに関する従来の構成要素を非常に簡単に組み合わせることができるからである。とりわけ、さらに別の電圧変換ユニットおよび第１の相間トランスユニットを設けることにより、出力電力定格をスケーリングする際に電力変換装置を非常に高いモジュール性で構成することができる。とりわけ、相間トランスユニットセットをモジュールまたは共通の担体に配置することにより、電力変換装置全体のモジュールスケーラビリティを効率的に実現することができる。たとえば、付加的な電圧変換ユニットと、各相間トランスユニットセットとを、既存の電力変換装置に簡単に接続することができる。
【００１８】
さらに、とりわけ意図される用途の電力定格が高くなる場合、平均化され共通ノードへ供給される第１の電圧信号の数が、電力変換装置の共通の負荷で発生する所望の電圧定格に依存して変更されることがあるので、電圧平均化機能を果たす相間トランスユニットの数を増加しなければならない場合がある。その際には、所望の電力定格を適合すること、とりわけ電力定格を上昇または低減することを、非常に簡単に行うことができる。とりわけ、電圧変換ユニットおよび相間トランスユニットの各モジュールを含めたり削減したりするだけで、供給される出力電力を調整できるようになる。
【００１９】
以下で、電力変換装置の別の実施例を説明するが、これらの実施例は電力供給装置にも当てはまる。
【００２０】
１つの実施例によれば、電力変換装置はさらに、前記複数の第１の相間トランスユニットの各１つの２次コイルが電気的に接続される第１の共通ノードを含む。とりわけ電力変換装置は、前記複数の２次相間トランスユニットの各１つの２次コイルが電気的に接続される第２の共通ノードを含むことができる。このようにして、単相の出力電圧信号を、同相の第１の電圧信号に基づいて生成することができる。さらに、電圧変換ユニットに入力された電圧信号のスケールアップまたはスケールダウンを、相互に電気的に並列接続される電圧変換ユニット数の増減によって実現することができる。
【００２１】
電力変換装置の１つの実施例によれば、前記複数のＮ個の電圧変換ユニットはそれぞれ第３の出力端を有し、各電圧変換ユニットは該第３の出力端で第３相の第３の電圧信号を出力するように構成されている。さらに電力変換装置は、複数のＮ個の第３の相間トランスユニットも含み、各第３の相間トランスユニットは、電磁結合された１次コイルと２次コイルとを含み、該複数のＮ個の電圧変換ユニットの各第３の出力端は、該Ｎ個の第３の電圧変換ユニットのうち異なる電圧変換ユニットの１次コイルに電気的に接続される。また、前記複数のＮ個の第３の相間トランスユニットの各１次コイルは、該複数のＮ個の第３の相間トランスユニットの別の相間トランスユニットの１つの２次コイルに電気的に接続され、前記Ｎ個の相間トランスユニットセットはそれぞれ、該複数のＮ個の第３の相間トランスユニットのうち１つの第３の相間トランスユニットを含む。とりわけ、前記Ｎ個の相間トランスユニットセットはそれぞれ、各相間トランスユニットセットの相間トランスユニットとともに、１つの量産可能なユニットまたはモジュールユニットにまとめることが可能であることに留意すべきである。
【００２２】
とりわけ、第３相が第１相および第２相と異なるようにすることができる。たとえば、各位相ずれを１２０°にすることができる。すなわち、第１相と第２相との間の位相ずれを１２０°または−１２０°にし、第２相の位相ずれを１２０°または−１２０°にすることができる。
【００２３】
とりわけ電力変換装置は、３相以上の異なる相で動作する多相電力変換装置である。とりわけ電力変換ユニットを、２つの相のみで動作するように構成された２相電力変換装置とすることができる。とりわけ、同一の電圧変換ユニットに電気的に接続することができる第１の相間トランスユニットと第２の相間トランスユニットと第３の相間トランスユニットとを、物理的に見て垂直方向に特定の電圧変換ユニットの下方に重なるように配置することにより、基本モジュールが構成されるようにすることができる。このような基本モジュールを複数連続して配置して、これらの基本モジュールを相互に隣接して配置することができる。電圧変換ユニットと第１の相間トランスユニットと第２の相間トランスユニットと第３の相間トランスユニットとのこのような特別な構成により、電力変換装置の構成をより簡略化することもできる。とりわけこのような基本モジュールを設けることにより、電力変換装置の製造コストを格段に削減することができる。というのも、すべての相間トランスユニットに必要な付加的な装備、たとえば空冷インタフェースまたは液冷インタフェースを１つの基本モジュール内で共用できるからである。とりわけ、１つの基本モジュールの第１の相間トランスユニット、第２の相間トランスユニットおよび第３の相間トランスユニットのすべての１次コイルおよび２次コイルが巻かれる回転方向が均一である場合、第１の相間トランスユニットによって形成される磁気回路と、第２の相間ユニットユニットによって形成される磁気回路と、第３の相間トランスユニットによって形成される磁気回路との３つの磁気回路を相互にデカップリングすることができる。このようにして、所期の電磁特性を実現し、信号路における電気的損失を低減して電力変換装置のパフォーマンスを上昇させることができる。
【００２４】
１つの実施例では、電力変換装置はさらに、前記複数の第２の相間トランスユニットの各２次コイルが電気的に接続される第２の共通ノードと、前記複数の第３の相間トランスユニットの各２次コイルが電気的に接続される第３の共通ノードとを有する。このようにして、単相でありかつ相がそれぞれ異なる２つの別の全体出力電圧信号をそれぞれ、同相の第２の変圧電圧信号および第３の変圧電圧信号に基づいて生成することができる。さらに、電圧変換ユニットに入力された電圧信号のスケールアップまたはスケールダウンを、相互に電気的に並列接続される電圧変換ユニット数の増減によって実現することができる。
【００２５】
電力変換装置の１つの実施形態では、Ｎは２，３，４または６に等しい。換言すると、前記複数の第１の相間トランスユニット、前記複数の第２の相間トランスユニットおよび前記複数の第３の相間トランスユニットのうち少なくとも１つは、２つの相間トランスユニットを含むことができ、とりわけ４つの相間トランスユニットを含むことができ、特に６つの相間トランスユニットを含むことができる。とりわけ、電圧変換ユニットの数、および／または、前記複数の第１の相間トランスユニットのトランスユニット数と前記複数の第２の相間トランスユニットの相間トランスユニット数と前記複数の第３の相間トランスユニットの相間トランスユニット数とを等しくすることができる。さらに電圧変換ユニットや、さらに第１の相間トランスユニット、第２の相間トランスユニットおよび第３の相間トランスユニットを追加することにより、このような電力変換装置を含む電力供給装置の電力定格をスケールアップすることができる。
【００２６】
電力変換装置の１つの実施例では、第１の相間トランスユニットセットの１次コイルと第２の相間トランスユニットセットの１次コイルとの間の電気的接続部のうち少なくとも１つは、継目板として形成されている。とりわけ、異なるモジュールに配置された相間トランスユニット間のすべての電気的接続部を継目板として形成することができる。たとえば、異なるモジュールをこのような継目板によって相互に接続することができる。
【００２７】
換言すると、前記複数の第１の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットの１次コイルと該複数の第１の相間トランスユニットのうち別の相間トランスユニットの２次コイルとの接続部、前記複数の第２の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットの１次コイルと該複数の第２の相間トランスユニットのうち別の相間トランスユニットの２次コイルとの接続部、および、前記複数の第３の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットの１次コイルと該複数の第３の相間トランスユニットのうち別の相間トランスユニットの２次コイルとの接続部のうち少なくとも１つの接続部を、継目板によって形成することができる。とりわけ、第１の相間トランスユニット間の接続部と第２の相間トランスユニット間の接続部と第３の相間トランスユニット間の接続部すべてを、それぞれ継目板によって形成することができる。
【００２８】
とりわけ継目板は、１つの相間トランスユニットの１次コイルと、該１つの相間トランスユニットに隣接して配置されたかまたは近接して配置された別の相間トランスユニットの２次コイルとの電気的接続部として使用することができる。
【００２９】
電力変換装置の１つの実施例では、第１の相間トランスユニットセットの１次コイルと第２の相間トランスユニットセットの１次コイルとの間の電気的接続部のうち少なくとも１つは、折返し接続導線として形成されている。とりわけ、異なるモジュールに配置された相間トランスユニット間のすべての電気的接続部を折返し接続導線として形成することができる。たとえば、これらの異なるモジュールをこのような折返し接続導線によって相互に接続することができる。
【００３０】
換言すると、前記複数の第１の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットの１次コイルと該複数の第１の相間トランスユニットのうち別の相間トランスユニットの２次コイルとの接続部、前記複数の第２の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットの１次コイルと該複数の第２の相間トランスユニットのうち別の相間トランスユニットの２次コイルとの接続部、および、前記複数の第３の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットの１次コイルと該複数の第３の相間トランスユニットのうち別の相間トランスユニットの２次コイルとの接続部のうち少なくとも１つの接続部を、折返し接続導線によって形成することができる。
【００３１】
とりわけ折返し接続導線を、電気的な導線接続によるフィードバックループ部とすることができる。とりわけ、第１の相間トランスユニット間の接続部と第２の相間トランスユニット間の接続部と第３の相間トランスユニット間の接続部すべてをそれぞれ折返し接続導線によって形成することができる。とりわけ折返し接続導線は、１つの相間トランスユニットの１次コイルと、該１つの相間トランスユニットに隣接または近接して配置されていない別の相間トランスユニットの２次コイルとの電気的接続部として使用することができる。
【００３２】
電力変換装置の１つの実施例では、前記第１の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットの１次コイルおよび２次コイルのうち少なくとも１つと、前記第２の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットの１次コイルおよび２次コイルのうち少なくとも１つと、前記第３の相間トランスユニットのうち１つの相間トランスユニットの１次コイルおよび２次コイルとのうち少なくとも１つのコイルを、相互に同一にすることができる。とりわけ、前記複数の各第１の相間トランスユニットの１次コイルおよび２次コイルを相互に同一にすることができ、前記複数の各第２の相間トランスユニットの１次コイルおよび２次コイルを相互に同一にすることができ、前記複数の各第３の相間トランスユニットの１次コイルおよび２次コイルを相互に同一にすることができる。とりわけ、前記第１の相間トランスユニット、前記第２の相間トランスユニットおよび前記第３の相間トランスユニットの各１次コイルおよび各２次コイルを、相互に同一にすることができる。
【００３３】
とりわけ巻数を等しくすることができる。たとえば、各相間トランスユニットの１次コイルの巻数を等しくすることができる。付加的に、各相間トランスユニットの２次コイルの巻数を等しくすることができる。択一的に、前記複数のＮ個の第１の相間トランスユニットおよび／または前記複数のＮ個の第２の相間トランスユニットおよび／または前記複数のＮ個の第３の相間トランスユニットの１次コイルおよび／または２次コイルの巻数のみを等しくすることができる。
【００３４】
換言すると、１つの相間トランスユニットセットの相間トランスユニットを等しくするかまたは同一にすることができる。とりわけ、前記複数の第１の相間トランスユニットすべておよび／または前記複数の第２の相間トランスユニットすべておよび／または前記複数の第３の相間トランスユニットすべてを同一または等しくすることができる。
【００３５】
とりわけ、少なくとも第１の相間トランスユニットと第２の相間トランスユニットと第３の相間トランスユニットの１次コイルおよび２次コイルが同一であることにより、前記電圧変換ユニットの第１の出力端と第２の出力端と第３の出力端とによって出力される変圧電圧信号はそれぞれ２つの同一のコイルによって出力され、その後にそれぞれ、前記第１の共通ノード、前記第２の共通ノード、前記第３の共通ノードへ供給される。このようにして、これらのコイルに発生する漏れインダクタンスが同一になり、出力される電力定格を正確に求めることができるようになる。
【００３６】
電力変換装置の１つの実施例では、複数の第１の相間トランスユニットおよび複数の第２の相間トランスユニットおよび複数の第３の相間トランスユニットのうち少なくとも１つの相間トランスユニットは、１次コイルおよび２次コイルが設けられる磁気コア部材を含む。とりわけ、前記電力変換装置の各相間トランスユニットが磁気コア部材を含むことができる。たとえば、第１の相間トランスユニットと第２の相間トランスユニットと第３の相間トランスユニットとを同一に構成することができる。さらに、少なくとも１つの相間トランスユニットセットの相間トランスユニットの各相間トランスユニットが磁気コア部材を含むこともできる。択一的に、前記複数の第１の相間トランスユニットの相間トランスユニットのみ、および／または、前記複数の第２の相間トランスユニットの相間トランスユニットのみ、および／または、前記複数の第３の相間トランスユニットの相間トランスユニットのみが、磁気コア部材を含む構成も可能である。とりわけ、このような磁気コア部材を矩形の鉄部材として形成することができる。その際には、この矩形の鉄部材の相互に対向する辺にそれぞれ１次コイルおよび２次コイルが設けられる。磁気コア部材を使用することにより、隣接して設けられ電磁結合されたコイル間の磁束が増強され、相間トランスユニットのパフォーマンスを上昇させることができる。
【００３７】
以下で、電力供給装置の別の実施例を説明するが、これらの実施例は電力変換装置にも当てはまる。
【００３８】
発電装置は風力タービンとすることができる。択一的に、発電装置を１つまたは複数のソーラーセルとすることができる。その際には、本発明の一実施例によれば電力変換装置は、電力供給網に接続可能な任意の種類の電力供給装置に実装することができる。
【００３９】
本発明の別の実施例によれば、電力変換装置と、該電力変換装置を含む電力供給装置とが提供される。とりわけ、インターブリッジトランス（ＩＢＴ）の構成をモジュール方式で構成することにより、複数の並列のインバータまたは変換器の実際のスイッチング周波数を上昇させることなく、これらのインバータまたは変換器の実効スイッチング周波数が上昇するという利点を実現することができる。とりわけこのような電力変換装置および電力供給装置により、複数の並列のインバータの種々の数に対応して、ＩＢＴアセンブリの標準化およびモジュール化を実現することができる。
【００４０】
複数の異なる定格の風力タービンに適用する場合、風力タービンの発電電力範囲内のすべての電力定格に対し、１つのＩＢＴ構成を種々の数で使用できることが理解できる。このようなＩＢＴ構成体により、ＩＢＴ接続によって並列動作しているすべてのインバータ相の出力電圧の平均である出力電圧を出力することができる。個別のインバータ相の高調波出力を適切に位相シフトすることにより、（負荷に接続された）共通ノードで見られる高調波周波数から、各インバータのスイッチング周波数の少なくとも１次高調波成分を無くすことができる。一例として、それぞれスイッチング周波数が２．５ｋＨｚであるインバータモジュールが４つ設けられ、各インバータモジュールのＰＷＭ（位相幅変調）信号は相互に適切に位相シフトされており、これらのインバータモジュールが相互に接続されることにより、上記のようなＩＢＴを有するアレイが構成された場合、出力ノードでは１０ｋＨｚの高調波が得られ、共通ノードにおいて２．５ｋＨｚ、５ｋＨｚおよび７．５ｋＨｚの関連する高調波が相殺される。
【００４１】
ＩＢＴのこのような編成体または電力変換装置は、３相ＩＢＴアセンブリがそれぞれ、各３相インバータモジュールに直接対応して設けられるように構成される。より多数の３相インバータモジュールを設けると、すべて同一のＩＢＴアセンブリの数の増加に直接繋がり、全体のシステムレベルでの電力定格を上昇させることができる。アレイに含まれる各３相インバータを同一にすることができる。というのも、この各３相インバータは、アレイに含まれる各３相ＩＢＴアセンブリとすることができるからだ。インバータ／ＩＢＴ全体の電力定格をスケールアップするために、さらに１つ（または複数の）同一のセクションを追加することができる。このことは、システム全体のレベルで電力定格に幅を持たせなければならない場合に特に有利である。システム全体の配線の点では、ＩＢＴは、アレイ内の最後のＩＢＴからの電流が最初のＩＢＴへ戻される帰還（循環）を完成するための導体を含むことができる。その際には、アレイ内のすべてのＩＢＴ間の相互接続を簡単な継目板によって実現することができる。
【００４２】
とりわけこのような構成は、すべての電力定格に対してＩＢＴアセンブリをモジュール方式で構成して標準化する場合に適用することができる。このことは、ＩＢＴ自体の製造物流と、製造規模の経済性とにおいて、１つの形態のみが製造されている場合に有利である。
【００４３】
所属のインバータモジュールの３つの別個の相に対応づけなければならないこのような３つの別個の機能的なＩＢＴは、量産される１つのアセンブリにまとめることができる。‐たとえば所期の電磁特性を実現するために‐各ＩＢＴの磁気回路は別個のままであるから、たとえば液冷インタフェースや空冷設備等の別の要件を３つすべてのＩＢＴで共有することができ、アセンブリ全体のコストが削減し、かつ、この構成体が適用されるＩＢＴのモジュール構成および標準化をすべての電力定格に対して行えるという利点を維持することができる。
【００４４】
ＩＢＴの環状構成を適用しなければならないケースは、たとえば以下の通りである：アレイ全体のインバータの総数に関係なく、各インバータ相が別の２つの出力相とのみ比較される場合。さらに、アレイ全体のインバータの総数に関係なく、各インバータ相が２つのコイルのみによって出力ノードに接続される場合。このことにより、各相ごとに発生する漏れ（コモンモード）インダクタンスが等しくなることを保証することができる。さらに、すべてのＩＢＴが同一にされ、環状構成に適合するために、これらのＩＢＴの端子と、とりわけ１次コイルおよび２次コイルの巻き回転のドット記述とが設定される場合。またさらに、環状構成が、後で定義される任意の数のＩＢＴアセンブリをサポートしなければならない場合。
【００４５】
環状構成に適合するために各ＩＢＴを設定しなければならない場合。以下の機械的な端子構成により、このことを保証することができる。もちろん、この構成がインバータモジュール構成に適合される場合、ドットの取り決めを相応に変更すれば、この構成をＸ軸およびＹ軸の両軸で表現することができる。このことは、‐右手と左手とで巻線構成（回転方向）を一貫して維持するために、コイルの巻回方向が対極線上で逆になる比較的従来のＩＢＴ構成と異なる。
【００４６】
１つのＩＢＴは４つの端子「ａ」、「ｂ」、「ｃ」および「ｄ」を備えている。端子「ａ」を「相出力」端子とし、共通相接続点に接続される１相の出力端とすることができる。端子「ｂ」を「相入力」端子とし、インバータに接続される端子とすることができる。端子「ｃ」は「先行のＩＢＴからの入力」端子とすることができる。その際には、この端子「ｃ」は必然的に、先行のＩＢＴの「次のＩＢＴへの出力」端子に整合される。端子「ｄ」は「次のＩＢＴへの出力」端子とすることができる。その際には、この端子「ｄ」は必然的に、次のＩＢＴの「先行のＩＢＴからの入力」端子に整合される。
【００４７】
上記のようなＩＢＴ端子を設置する利点は、端子「ｂ」および「ｄ」の構成のおかげで、環状構成の次のインバータの次のセットのＩＢＴが最初のセットに「適合」できることである。また、端子「ａ」および「ｂ」を電気的に接続できるので、インバータの数に関係なく、各インバータ相を２つのコイルによって出力ノードに接続することもできる。
【００４８】
１つのＩＢＴアセンブリは、相互に重ねられた３つの個別のＩＢＴとして定義することができ、これら３つの個別のＩＢＴはそれぞれ、相応のインバータの１相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を次のＩＢＴアセンブリに接続する。この構成に継目板接続部を設けることができる。これらの継目板接続部は、環状構成を構成する個々のＩＢＴアセンブリ間の相互接続部を成すことができる。ここでは、接続およびＩＢＴアセンブリの規則が規定されているので、このような環状構成は要件を満たすことができる。
【００４９】
インバータモジュールおよびＩＢＴモジュールの直線アレイを構成し、かつ、電気的な観点で環状構成を実現するためには、上記のような電力変換ユニットの特別な構成が提案される。
【００５０】
終端接続導線または折返し接続導線とは、最後のＩＢＴが最初のＩＢＴに折返し接続される場合に、環状構成を途切れさせることなく任意の数のＩＢＴアセンブリおよびインバータを追加することも意味する。３相ＩＢＴアセンブリは、同一のインバータの第１の出力端、第２の出力端および第３の出力端にそれぞれ接続された第１の相間トランスユニット、第２の相間トランスユニットおよび第３の相間トランスユニットを含むことができる。
【００５１】
完全なアレイを実現するためには、同一の３相ＩＢＴアセンブリの複数のインスタンス、とりわけ４つのインスタンスが必要である場合がある。結論として、複数のＩＢＴアセンブリから成る環状円が提案される。ここで提案した循環構成により、３以上のＮ個のインバータを並列接続することができる。というのも、１つまたは２つのインバータでは循環カスケード配置することは禁止されないが、そうする意味がないからである。ここで提案した環状構成の配置により、まず、各相を２つの別の相に電磁的に接続することができ、第２に、各インバータを２つのコイルによって出力ノードに接続することができ（このことにより、すべてのインバータ出力に発生する漏れインダクタンスを等しくすることができ）、第３に、すべてのＩＢＴが上記のような同じ基本的な配置を有し、第４に、上記の基本的規則にしたがって３つ以上のＩＢＴアセンブリを接続できることが保証される。
【００５２】
まとめると、１つの実施例では、それぞれ複数の出力端を有する複数の電圧変換ユニットを含む電力変換ユニットが設けられ、該複数の電圧変換ユニットはたとえば３つであり、該複数の出力端はたとえば３つであり、該複数の出力端は電圧信号を出力するように構成されており、インターブリッジトランスの１次コイルの第１の接続部に結合されており、該１次コイルは、同一のインターブリッジトランスの２次コイルに電磁結合されており、該第１のコイルの出力端は次のインターブリッジトランスの第２接続部に接続されており、該第２のコイルの第１接続部は最終出力ノードに接続されており、構成体内の最後のインターブリッジトランスの次のインターブリッジトランスは最初のインターブリッジトランスであり、各電圧変換ユニットに対応する複数のインターブリッジトランスのアセンブリがまとめられて１つの量産可能なユニットを構成する。インターブリッジトランスのこのような構成は、インターブリッジトランスの環状構成または循環カスケード接続とも称することができる。当業者であれば、"Modeling and Analysis of Multi-Interphase Transformers for Connecting Power Converters in Parallel" from In Gyu Park et al., IEEE 0.7803-3840-5/97 から、循環カスケード接続の基本的思想に関する情報をさらに得ることができる。
【００５３】
以下で説明する実施例に、本発明の上記の構成および別の構成を開示している。実施例に基づいて、このような構成を説明する。以下では実施例を参照して本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施例による電力変換装置の概略図である。
【図２ａ】図１に示した電力変換装置の一部の前面図である。
【図２ｂ】図１に示した電力変換装置の一部の側面図である。
【図３】図１に示した電力変換装置の第１の相間トランスユニットを示す。
【００５５】
各図は概略的に示されたものであり、異なる図において同様または同一の要素には同一の符号を付してあるか、または、対応する符号と１の位だけが異なる符号を付していることに留意されたい。
【００５６】
一般的には、電力変換装置はＮ個の電力変換ユニットと、それぞれ第１の相間トランスユニットおよび第２の相間トランスユニットおよび第３の相間トランスユニットを含むＮ個の相間トランスユニットセットとを含む。Ｎ個の電圧変換ユニットはそれぞれ、第１の出力端と第２の出力端と第３の出力端とを有する。第１の相間トランスユニット、第２の相間トランスユニットおよび第３の相間トランスユニットはそれぞれ、相互に電磁結合された１次コイルおよび２次コイルを含む。
【００５７】
Ｎ個の電圧変換ユニットの第１の出力端は、Ｎ個の第１の相間トランスユニットの異なる１次コイルに電気的に接続されている。同様に、Ｎ個の電圧変換ユニットの第２の出力端はＮ個の第２の相間トランスユニットの異なる１次コイルに電気的に接続されており、該Ｎ個の電圧変換ユニットの第３の出力端はＮ個の第３の相間トランスユニットの異なる１次コイルに電気的に接続されている。Ｎ個の第１の相間トランスユニットの１次コイル、Ｎ個の第２の相間トランスユニットの１次コイル、および第３の相間トランスユニットの１次コイルはそれぞれ、Ｎ個の第１の相間トランスユニットのうちいずれかの異なる相間トランスユニットの２次コイル、Ｎ個の第２の相間トランスユニットのうちいずれかの異なる相間トランスユニットの２次コイル、および、Ｎ個の第３の相間トランスユニットのいずれかの異なる相間トランスユニットの２次コイルに、それぞれ電気的に接続されている。Ｎ個の第１の相間トランスユニットの２次コイル、Ｎ個の第２の相間トランスユニットの２次コイル、および、Ｎ個の第３の相間トランスユニットの２次コイルはそれぞれ、第１の共通ノード、第２の共通ノード、第３の共通ノードに電気的に接続されている。
【００５８】
電力変換装置の動作中には、Ｎ個の電圧変換ユニットはそれぞれ、第１の電圧信号、第２の電圧信号および第３の電圧信号を出力する。第１の電圧信号の第１相、第２の電圧信号の第２相、および第３の電圧信号の第３相は、相互に異なる。しかし、第１の電圧信号の第１相、第２の電圧信号の第２相、および第３の電圧信号の第３相を、それぞれ相互に同一にすることができる。Ｎ個の第１の電圧信号、Ｎ個の第２の電圧信号、およびＮ個の第３の電圧信号が、対応する第１の相間トランスユニット、第２の相間トランスユニットおよび第３の相間トランスユニットに供給され、該第１の相間トランスユニット、第２の相間トランスユニットおよび第３の相間トランスユニットがそれぞれ、第１の変圧電圧信号、第２の変圧電圧信号および第３の変圧電圧信号を生成し、第１の変圧電圧信号は第１の共通ノードでまとめられ、第２の変圧電圧信号は第２の共通ノードでまとめられ、第３の変圧電圧信号は第３の共通ノードでまとめられる。
【００５９】
以下では、Ｎ＝４の場合の電圧変換装置を説明する。
【００６０】
図１に多相電力変換装置１００を示す。この多相電力変換装置１００は４つの電圧変換ユニット１０２〜１０８を含み、これらの電圧変換ユニットは（図中にない）入力された交流電圧信号を、第１相の第１の電圧信号、第２相の第２の電圧信号および第３相の第３の電圧信号１１０ａ〜ｃ、１１２ａ〜ｃ、１１４ａ〜ｃ、１１６ａ〜ｃに変換するように構成されている。同図では電気的信号路を、第１の電圧信号、第２の電圧信号および第３の電圧信号１１０ａ〜ｃ、１１２ａ〜ｃ、１１４ａ〜ｃ、１１６ａ〜ｃとして示している。第１の電圧信号１１０ａは第１相を有し、該第１相は、第２の電圧信号１１０ｂの第２相および第３の電圧信号１１０ｃの第３相と異なる。また、第１の電圧信号１１０ａ，１１２ａ，１１４ａ，１１６ａの第１相、第２の電圧信号１１０ｂ，１１２ｂ，１１４ｂ，１１６ｂの第２相、および、第３の信号１１０ｃ，１１２ｃ，１１４ｃ，１１６ｃの第３相を、相互に同一にすることもできる。
【００６１】
この多相電力変換装置１００はさらに、４つの相間トランスユニットセット１１８〜１２４を含む。各相間トランスユニットセット１１８〜１２４は、電圧変換ユニット１０２〜１０８のうちそれぞれ異なる１つの電圧変換ユニットに対応して設けられ、電気的に接続されている。相間トランスユニットセット１１８〜１２４は連続的に配置されている。第１の相間トランスユニットセット１１８、第２の相間トランスユニットセット１２０、第３の相間トランスユニットセット１２２および第４の相間トランスユニットセット１２４のすべてのトランスユニットを、同一に構成することができる。
【００６２】
図２ａ，２ｂを参照すると、第１の電圧変換ユニット１０２と第１の相間トランスユニットセット１１８の詳細な前面図および斜視図を示している。第１の相間トランスユニットセット１１８は、第１の相間トランスユニット１２６ａと、第２の相間トランスユニット１２６ｂと、第３の相間トランスユニット１２６ｃとを含み、これらは垂直方向に重ねられている。しかし、第１の相間トランスユニット１２６ａと第２の相間トランスユニット１２６ｂと第３の相間トランスユニット１２６ｃとを、他の任意の可能な構成で配置することもできる。
【００６３】
以下で図３を参照して、第１の電圧変換ユニット１０２に対して設けられた第１の相間トランスユニットセット１１８の第１の相間トランスユニット１２６ａを説明する。
【００６４】
この相間トランスユニット１２６ａは、第１の１次コイル１２４ａおよび第１の２次コイル１３４ｂと、磁気コア部材１３６とを有する。磁気コア部材１３６は、相互に対向する辺１３８ａ〜ｄの２セットを含む矩形の鉄部材として形成されている。第１の１次コイル１３４ａは磁気コア部材１３６の辺１３８ａに設けられ、第１の２次コイル１３４ｂは該磁気コア部材１３６の対向する辺１３８ｃに設けられる。１次コイル１３４ａおよび２次コイル１３４ｂは螺旋状に形成され、矩形の巻線を含む。１次コイル１３４ａの第１の終端部分１４０ａは、第１の電圧信号１１０ａを入力するための入力ポートを成す。１次コイル１３４ａの第２の終端部分１４０ｂは、別の第１の相間トランスユニットの２次コイルに電気的に接続するための接続端子を成す。すなわち、第２の相間トランスユニットセット１２０の第１の相間トランスユニット１２８ａの２次コイルに電気的に接続するための接続端子を成す。同様に、２次コイル１３４ｂの第１の終端部分１４２ａは、第１の変圧電圧信号を出力するための出力ポートを成す。２次コイル１３４ｂの第２の終端部分１４２ｂは、別の第１の相間トランスユニットの１次コイルに電気的に接続するための接続端子を成す。すなわち、第４の相間トランスユニットセット１２４の第１の相間トランスユニット１３２ａの１次コイルに電気的に接続するための接続端子を成す。１次コイル１３４ａの第１の終端部分１４０ａに供給される第１の電圧信号１１０ａの信号伝送方向で見ると、該１次コイル１３４ａは時計回りの方向に巻回されている。２次コイル１３４ｂの第１の終端部分１４２ａから出力される第１の変圧電圧信号の信号伝送方向で見ると、該２次コイル１３４ｂも時計回りの方向に巻回されている。
【００６５】
図２ｂを再び参照すると、第１のトランスユニット１２６ａ、第２のトランスユニット１２６ｂおよび第３のトランスユニット１２６ｃが、配線接続のために電圧変換ユニット１０２に対して水平方向になるように配置されている。１次コイル１３４ａおよび２次コイル１３４ｂの終端部分１４０ａ，１４０ｂ，１４２ａ，１４２ｂは、適切な大きさの継目板１４４ａ〜ｄに接続されている。さらに、１次コイル１３４ａおよび２次コイル１３４ｂの第１の終端部分１４０ａ，１４２ａは、磁気コア部材１３６の同様の側に配置されている。また、第１の１次コイル１３４ａおよび第１の２次コイル１３４ｂの第２の終端部分１４０ｂおよび１４２ｂは、磁気コア部材１３６の同様の側に配置されており、かつ、該第１の終端部分１４０ａ，１４２ａと異なる該磁気コア部材１３６の側に配置されている。
【００６６】
図１に示しているように、第１の相間トランスユニットセット１１８、第２の相間トランスユニットセット１２０、第３の相間トランスユニットセット１２２および第４の相間トランスユニットセット１２４の第１のトランスユニット１２６ａ，１２８ａ，１３０ａ，１３２ａの出力ポート、すなわち、２次コイル１３４ｂ，１６６ｂ，１６８ｂ，１７０ｂの第１の終端部分１４２ａ，１８４ａ，１８６ａ，１８８ａは、第１の共通ノード１４６に接続されている。同様に、第１の相間トランスユニットセット１１８、第２の相間トランスユニットセット１２０、第３の相間トランスユニットセット１２２および第４の相間トランスユニットセット１２４の第２の相間トランスユニット１２６ｂ，１２８ｂ，１３０ｂ，１３２ｂの出力ポートは、第２の共通ノード１４８に接続されている。第１の相間トランスユニットセット１１８、第２の相間トランスユニットセット１２０、第３の相間トランスユニットセット１２２および第４の相間トランスユニットセット１２４の第３の相間トランスユニット１２６ｃ，１２８ｃ，１３０ｃ，１３２ｃの出力ポートは、第３の共通ノード１５０に接続されている。第１の共通ノード１４６，第２の共通ノード１４８および第３の共通ノード１５０は、同様の相の変圧変換信号１５２ａ〜ｃ，１５４ａ〜ｃ，１５６ａ〜ｃ，１５８ａ〜ｃを組み合わせ、３つの異なる相の単相出力電圧信号（図示されていない）が発生するようにする。
【００６７】
第１の相間トランスユニットセット１１８、第２の相間トランスユニットセット１２０、第３の相間トランスユニットセット１２２および第４の相間トランスユニットセット１２４の第１の相間トランスユニット１２６ａ，１２８ａ，１３０ａ，１３２ａ、第２の相間トランスユニット１２６ｂ，１２８ｂ，１３０ｂ，１３２ｂ、および第３の相間トランスユニット１２６ｃ，１２８ｃ，１３０ｃ，１３２ｃはそれぞれ、循環構成になるように相互に接続される。ここでは、第１の相間トランスユニットセット１１８の第１の相間トランスユニット１２６ａの第１の１次コイル１３４ａは、第２の相間トランスユニットセット１２０の第１の相間トランスユニット１２８ａの２次コイル１６６ｂに接続され、その際には、該１次コイル１３４ａの第２の終端部分１４０ｂが該２次コイル１６６ｂの第２の終端部分１８４ｂに接続される。さらに、第２の相間トランスユニットセット１２０の第１の相間トランスユニット１２８ａの１次コイル１６６ａは、第３の相間トランスユニットセット１２２の第１の相間トランスユニット１３０ａの２次コイル１６８ｂに接続され、その際には、該１次コイル１６６ａの第２の終端部分１７２ｂが該２次コイル１６８ｂの第２の終端部分１８６ｂに接続される。さらに、第３の相間トランスユニットセット１２２の第１の相間トランスユニット１３０ａの１次コイル１６８ａは、第４の相間トランスユニットセット１２４の第１の相間トランスユニット１３２ａの２次コイル１７０ｂに接続され、その際には、該１次コイル１６８ａの第２の終端部分１７４ｂが該２次コイル１７０ｂの第２の終端部分１８８ｂに接続される。上述のようにこれらの接続は、コイルの相応の終端部分を継目板に接続することによって行われる。
【００６８】
さらに、第４の相間トランスユニットセット１２４の第１の相間トランスユニット１３２ａの１次コイル１７０ａは、第１の相間トランスユニットセット１１８の第１の相間トランスユニット１２６ａの２次コイル１３４ｂに接続され、その際には、該１次コイル１７０ａの第２の終端部分１７６ｂが折返し接続導線１９０を介して該２次コイル１３４ｂの第２の終端部分１４２ｂに接続される。折返し接続導線１９０をコイル１７０ａ，１３４ｂの終端部分１７６ｂ，１４２ｂに直接接続することはできず、各導線終端間に介挿された継目板に接続することはできる。
【００６９】
第２の相間トランスユニット１２６ｂ，１２８ｂ，１３０ｂ，１３２ｂおよび第３の相間トランスユニット１２６ｃ，１２８ｃ，１３０ｃ，１３２ｃも、上記で配線接続に関して説明したのと同様に、相互に結合される。
【００７０】
多相変換装置１００の動作中には、第１の電圧信号、第２の電圧信号および第３の電圧信号１１０ａ〜ｃ，１１２ａ〜ｃ，１１４ａ〜ｃ，１１６ａ〜ｃが、第１の相間トランスユニット、第２の相間トランスユニット、第３の相間トランスユニット１２６ａ〜ｃ、１２８ａ〜ｃ、１３０ａ〜ｃ、１３２ａ〜ｃの第１の１次コイル１３４ａ、第２の１次コイル１６６ａ、第３の１次コイル１６８ａおよび第４の１次コイル１７０ａに供給される。電磁誘導を使用して変圧電圧信号１５２ａ〜ｃ，１５４ａ〜ｃ，１５６ａ〜ｃ，１５８ａ〜ｃが生成され、次にまとめられて１つの出力電圧信号を形成するために、第１の共通ノード１４６，第２の共通ノード１４８，第３の共通ノード１５０に供給される。
【００７１】
最後に、上記で述べた実施形態は本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するものではないことと、当業者であれば、特許請求の範囲に規定した本発明の範囲から逸脱せずに構成できる択一的な実施形態は数多く存在することとに留意すべきである。特許請求の範囲では、括弧内に記載された符号はすべて、特許請求の範囲を限定するものとして解釈してはならない。「含む」等の用語は、特許請求の範囲および明細書全体に挙げられた以外の要素またはステップを設けることを排除するものではない。要素を１つだけ挙げていることは、この要素が複数であることを排除するものではなく、その逆のことも当てはまる。複数の手段を規定する装置クレームでは、これらの手段のうちいずれか複数の手段を、ソフトウェアまたはハードウェアの同一の物で具現化することができる。特定の測定結果が、相互に異なる従属請求項に記載されているという事実だけでは、これらの測定結果を有利に組み合わせて実施することができないと解してはならない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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