(57)【要約】本発明は、少なくとも１つの入力交流電圧源（ｌ1〜ｌn）と出力交流電流源（４1〜４n）を形成する少なくとも１つの負荷（４1〜４n）との間に接続することができる電力の可逆変換のための装置に関し、各入力交流電圧源（ｌ1〜ｌn）は給電端子（２1〜２n）とニュートラル端子（３1〜３n）を有する。前記装置は少なくとも１つのスイッチングブロック（６1〜６n）を備え、電圧源（ｌ1〜ｌn）の給電端子（２1〜２n）を接続することができる入力端子（７1〜７n）、単一の基準端子（９1〜９n）及び出力端子（１０1〜１０n）を含む。各スイッチングブロック（６1〜６n）はコンデンサとスイッチングセルで形成されるスイッチングマトリクス（１２1〜１２n）から成り、それらの動作を制御する手段によって個別に制御される。各基準端子（９1〜９n）は前記電圧源（ｌ1〜ｌn）の前記ニュートラル端子（３1〜３n）とは別の基準点に接続され、各ブロック（６1〜６n）は、各スイッチングブロック（６1〜６n）の前記第１の入力端子（７1〜７n）と前記基準端子（９1〜９n）の間の電位差を一定の符号あるいはゼロに永続的に維持するための手段を備える。
2004536548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーを可逆的に変換するための装置であって、該装置は、少なくとも１つの入力交流電圧源（１1から１n）と、出力電流源（４1から４n）を形成する少なくとも１つの負荷（４1から４n）と間に接続されることができ、各前記入力交流電圧源（１1から１n）が給電端子（２1から２n）及びニュートラル端子（３1から３n）を有し、前記装置が、前記出力交流電流源（４1から４n）と結合されるのに適する少なくとも１つの転流ブロック（６1から６n）であって、前記入力交流電圧源（１1から１n）の前記給電端子（２1から２n）を接続することができる入力端子（７1から７n）と、少なくとも１つの基準端子（９1から９n）と、前記出力交流電流源を形成する前記負荷（４1から４n）を接続することができる出力端子（１０1から１０n）とを備える少なくとも１つの転流ブロック（６1から６n）を含み、該ブロック（６1から６n）が、コンデンサ（２０j,i,k）及び転流セル（２２j,i,k）によって形成される転流マトリクス（１２1から１２n）をも含み、前記セルが該セルの動作を制御するための手段（２８j,i,k）によって個別に制御される装置において、各前記転流ブロック（６1から６n）が前記電圧源（１1から１n）の前記ニュートラル端子（３1から３n）の電位とは異なる基準電位にある単一の基準端子（９1から９n）を含むことと、各前記転流ブロック（６1から６n）が該転流ブロック（６1から６n）の前記入力端子（７1から７n）と前記基準端子（９1から９n）との間の電位差を一定の符号またはゼロに永続的に維持するための手段（１３1から１３n、５０）を含むこととを特徴とする電気エネルギーを可逆的に変換するための装置。
【請求項２】
各前記ブロック（６1から６n）の前記マトリクス（１２1から１２n）が前記転流セル（２２j,i,k）の少なくとも１つの列（３２j,1から３２j,p）を含む少なくとも１つの行（３０j,1から３０j,n）を含み、前記転流セル（２２j,i,k）が同一列（３２j,1から３２j,p）の各行（３０j,1から３０j,n）に対して単一の転流セル（２２j,i,k）という基準で配列され、各前記転流セル（２２j,i,k）がスイッチ（２４j,i,k、２６j,i,k）を形成する２つの素子で構成され、各前記行（３０j,1から３０j,n）が、直列に接続される２組のスイッチを規定し、かつ前記転流マトリクス（１２1から１２n）が２組の両端のスイッチを規定し、各前記転流セル（２２j,i,k）が、各該転流セル（２２j,i,k）の２つの前記スイッチ（２４j,i,k、２６j,i,k）の相同の端子の間で前記入力交流電圧源（１1から１n）の電圧の所定の割合に等しい充電電圧を維持するための大きさのコンデンサ（２０j,i,k）と結合され、前記の電圧の割合が前記電圧源から始まる前記列の関数として減少し、同一列（３２j,1から３２j,p）の前記コンデンサ（２０j,i,k）が前記２組の両端のスイッチの間に直列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の変換装置。
【請求項３】
各前記転流セル（２２j,i,k）の全ての前記スイッチ（２４j,i,k、２６j,i,k）が電圧に関して一方向性であり電流に関して双方向性であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
各前記転流セル（２２j,i,k）の全ての前記スイッチ（２４j,i,k、２６j,i,k）が、電圧に関して一方向性であり、かつ電流に関して一方向性である電子コンポーネント（５２、５４）によって形成されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
各前記転流セル（２２j,i,k）の全ての前記スイッチ（２４j,i,k、２６j,i,k）が全て同じ電子コンポーネントによって構成されることと、各前記スイッチが直列に接続される同じ基本スイッチ（５０）によって構成され、該直列に接続される基本スイッチの数が前記スイッチの端子間に印加できる最大電圧の関数であることとを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記装置が、複数の二次基準信号（Ｓｒ1からＳｒn）を出力として供給するために基準信号（Ｓｒ）を処理するための手段（４２、４４）と、前記装置の全ての前記ブロック（６1から６n）の全ての前記マトリクス（１２1から１２n）の同じ行の前記転流セルの全ての前記制御手段（２８j,i,k）に各前記二次基準信号を送信するための手段と、を含む前記制御手段（２８j,i,k）を監視するための手段（３４、４０、４２、４４）を含むことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記の処理手段（４２、４４）が前記基準信号（Ｓｒ）の一部によって関係付けられる関数である複数の前記二次基準信号（Ｓｒ1からＳｒn）を供給するために適し、１つの行（３０j,k）の各前記二次基準信号（Ｓｒ1からＳｒn）が常に前記電圧源（１1から１n）により近い行の二次基準信号の値より大きいかまたは等しい値を有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記監視手段（３４、４０、４２、４４）が、複数の二次同期化信号（Ｓｄ1からＳｄp）を供給するための同期化信号を出力として発生するための手段（３４）と、前記装置の全ての前記ブロック（６1から６n）の全ての前記マトリクス（１２1から１２n）の同じ列の前記転流セルの全ての前記制御手段（２８j,i,k）に各前記二次同期化信号（Ｓｄ1からＳｄp）を送信するための手段とを備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記装置が、単一の転流ブロック（６）を含み、かつ単一の入力交流電圧源（１）に接続されることができ、前記電圧源の前記ニュートラル端子（３）が接続を可能にするためにアクセス可能であり、前記電圧源が出力交流電流源を形成する単一の負荷（４）と対応付けられることと、前記装置が、さらに前記電圧源（１）の前記ニュートラル端子（３）と前記負荷（４）の出力端子（５）との間に接続することができる第一のコンデンサ（２０）と、前記転流ブロック（６）の前記基準端子（９）と前記負荷（４）の前記出力端子（５）との間に接続することができる第二のコンデンサ（２２）とを備えることとを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置が、単一の転流ブロック（６）を含み、かつ単一の入力交流電圧源（１）に接続されることができ、前記電圧源の前記ニュートラル端子（３）が接続を可能にするためにアクセス可能であり、前記電圧源が出力交流電流源を形成する単一の負荷（４）と対応付けられることと、前記装置が、前記電圧源（１）の前記ニュートラル端子（３）に接続されるために適する入力端子（１５）と、前記転流ブロック（６）の前記基準端子（９）に接続される基準端子（１６）と、前記負荷（４）の前記出力端子（５）に接続することができる出力端子（１７）とを含むシフト・ブロック（１４）を含み、該シフト・ブロック（１４）が、前記負荷（４）の出力端子（５）に接続することができる前記シフト・ブロック（１４）の出力端子（１７）の電位を修正できるようにすることとを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置が、第一の転流ブロック（６1）と第二の転流ブロック（６2）とを含み、かつ単一の入力交流電圧源（１）に接続されることができ、前記電圧源の前記ニュートラル端子（３）が接続を可能にするためにアクセス可能であり、前記電圧源が出力交流電流源を形成する単一の負荷（４）に対応付けられ、前記の２つの転流ブロック（６1、６2）の前記基準端子が相互に接続され、前記第一の転流ブロック（６1）が該第一の転流ブロックの入力端子（７1）において前記電圧源（１）の前記給電端子（２）に接続されるために適し、前記第二の転流ブロック（６2）が該第二の転流ブロックの入力端子（７2）において前記電圧源（１）の前記ニュートラル端子（３）に接続されるために適し、前記装置が、さらに、前記２つの転流ブロックの前記出力端子（１０1、１０2）の間に前記負荷（４）を接続するために適することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記入力端子（７；７1、７2）と前記基準端子（９；９1、９2）の間の電位差を一定の符号またはゼロに永続的に維持するための前記手段が、各前記転流ブロック（６；６1、６2）と結合され、かつ前記入力端子（７）と前記電圧源（１）の前記ニュートラル端子（３）との間の電位差の符号を評価するための手段を含む抑止手段（１３；１３1、１３2）を含み、前記の評価手段が、前記転流ブロック（６）を抑止するための信号を出力として供給するために適することと、各前記転流ブロック（６；６1、６2）が、前記の抑止信号が受信されるときに該転流ブロックの前記入力端子（７；７1、７2）と、前記基準端子（９；９1、９2）と、前記出力端子（１０；１０1、１０2）とを一緒に接続するために適することとを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記抑止手段（１３）が、前記入力端子（７）と前記電圧源（１）の前記ニュートラル端子（３）との間の前記電位差が負であるときに前記抑止信号を供給するために適し、前記転流マトリクス（１２）が、さらに前記転流ブロックが正の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けされる電子コンポーネント（５２、５４）によって形成されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記抑止手段（１３）が、前記入力端子（７）と前記電圧源（１）の前記ニュートラル端子（３）との間の前記電位差が正のときに前記抑止信号を供給するために適し、前記転流マトリクス（１２）が、さらに前記転流ブロックが負の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けされる電子コンポーネント（５２、５４）によって形成されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記装置が、少なくとも２つの入力交流電圧源（１1から１n）に接続されることができ、前記電圧源の前記ニュートラル端子（３1から３n）が全て相互に接続され、かつ前記電圧源が出力交流電流源を形成する負荷で、前記電圧源の数と同じ数の負荷（４1から４n）と対応付けられ、かつ前記負荷の出力端子（５1から５n）も全て相互に接続されることと、前記装置が複数の前記転流ブロック（６1から６n）を含み、前記転流ブロック（６1から６n）の前記基準端子（９1から９n）が全て相互に接続されることとを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記電圧源（１1から１n）の前記ニュートラル端子（３1から３n）が接続を可能にするためにアクセス可能であることと、前記装置が、前記ニュートラル端子（３1から３n）に接続されるために適する入力端子（１５）と、前記転流ブロック（６1から６n）の全ての前記基準端子（９1から９n）に接続される基準端子（１６）と、出力交流電流源を形成する前記負荷（４1から４n）の全ての前記出力端子（５1から５n）に接続することができる出力端子（１７）とを備えるシフト・ブロック（１４）を含み、該シフト・ブロック（１４）が、前記負荷（４1から４n）の前記出力端子（５1から５n）に接続することができる前記シフト・ブロック（１４）の出力端子（１７）の電位を修正できるようにすることとを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記入力端子（７1から７n）と前記基準端子（９1から９n）との間の前記電位差を一定の符号またはゼロに永続的に維持するための前記手段が、各前記転流ブロック（６1から６n）と対応付けられる抑止手段であって、前記入力端子（７1から７n）と、前記電圧源（１1から１n）の前記ニュートラル端子（３1から３n）、前記負荷（４1から４n）の前記出力端子（５1から５n）または前記基準端子（９1から９n）のような全ての前記転流ブロック（６1から６n）に共通の電位を有する端子との間の前記電位差を比較するための手段を含む抑止手段（１３1から１３n）を含み、前記抑止手段が前記転流ブロック（６1から６n）を抑止するための信号を出力として供給するために適することと、各前記転流ブロック（６1から６n）が、前記抑止信号が受信されるときに該転流ブロックの前記入力端子（７1から７n）と前記基準端子（９1から９n）と前記出力端子（１０1から１０n）とを一緒に接続するために適することとを特徴とする請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記抑止手段（１３1から１３n）が、前記入力端子（７1から７n）と、前記電圧源（１1から１n）の前記ニュートラル端子（３1から３n）、前記負荷（４1から４n）の前記出力端子（５1から５n）または前記基準端子（９1から９n）のような全ての前記転流ブロック（６1から６n）に共通の電位を有する端子との間の電位差が最も小さいブロックのみに抑止信号を供給するために適し、前記転流マトリクス（１２1から１２n）が、さらに前記ブロック（６1から６n）が正の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けられる電子コンポーネント（５２、５４）によって形成されることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記抑止手段（１３1から１３n）が、前記入力端子（７1から７n）と、前記電圧源（１1から１n）の前記ニュートラル端子（３1から３n）、前記負荷（４1から４n）の前記出力端子（５1から５n）または前記基準端子（９1から９n）のような全ての前記転流ブロック（６1から６n）に共通の電位を有する端子との間の電位差が最も大きいブロックのみに抑止信号を供給するために適し、前記転流マトリクス（１２1から１２n）が、さらに前記ブロック（６1から６n）が負の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けられる電子コンポーネント（５２、５４）によって形成されることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置が、三相電気エネルギー給電回路の３つの相を形成する３つの入力交流電圧源（１1から１n）に接続されるために適することを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
各前記転流ブロック（６1、６2、６3）の各前記マトリクス（１２1、１２2、１２3）が単一のコンデンサ（２０j,i,k）及び単一の転流セル（２２j,i,k）を含むことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、1つまたはそれ以上の交流電圧源と1つまたはそれ以上の交流電流源の間でチョッピングにより電気エネルギーを可逆的に変換するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンタクタまたはサイリスタと変圧器に基づく既存の解決法により、この種の変換が実施可能である。
しかしながら、このような解決法では、不連続な調整しか可能でなく、従って不正確であり、その応答は遅い。
また上記の解決法は、更に、電圧の調整を行うために中間タップを有する変圧器を必要とする。従って装置のコストが高い。
エネルギー変換装置を作るための別の方法は、異ったコンデンサ間で電流が転流できるようにし、これにより信号の変換を可能にするコンデンサとスイッチの結合回路を使用する方法である。
このように信号を変換するために転流コンデンサを使用することは、従来のエレクトロニクス技術である。
【０００３】
電圧源と電流源の間でマトリクスの形で配列されるスイッチとコンデンサとして作用する半導体回路網は、本願と同じ出願人が２，０００年５月２６日に出願したフランス特許出願第０００６７８６号において説明した装置において使用されている。
しかしながら、フランス特許出願第０００６７８６号において述べられている装置は、交流電圧源と交流電流源の間で変換を行えるようにするものではない。
交流電圧源と交流電流源の間の変換を理論的に行う装置は、ＩＥＥ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒ．  Ｐｏｗｅｒ  Ａｐｐｌ．において発表された「ＡＣチョッパの新規のトポロジー（Ｎｏｖｅｌ  ｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓ  ｏｆ  ＡＣ  ｃｈｏｐｐｅｒｓ）」（１４３巻第４号、３２３−３３０ページ、１９９６年７月）と題するＤ．Ｈ．Ｋｗｏｎ、Ｄ．Ｄ．Ｍｉｎ及びＪ．Ｈ．Ｋｉｍによる論文において述べられている。
しかしながら、この論文は、３つの交流電流源を有する特定の場合について純粋に理論的に述べているもので、平均的な電力及び高電力の電子回路に関する実際的な設置上の問題を無視している。
特に、この文献の電子回路は、低電力で高い過電圧の危険をもたらし、高電力、特に７５０ｋＷより大きい電力では危機的な過電圧の危険をもたらすことが分かるであろう。
【０００４】
【特許文献１】
フランス特許出願第０００６７８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、１つまたはそれ以上の交流電圧源と１つまたはそれ以上の交流電流源の間の電気エネルギーの可逆的変換で、全ての電力レベルに対して信頼できる変換を可能にすることによって上記の問題を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このために、本発明は、電気エネルギーを可逆的に変換するための装置に関するものであり、この装置は、少なくとも１つの入力交流電圧源と出力交流電流源を形成する少なくとも１つの負荷との間で接続されることができ、各入力交流電圧源は給電端子及びニュートラル端子を有し、この装置は、出力交流電流源と対応付けられるのに適した転流ブロックであって、上記の入力交流電圧源の給電端子を接続することができる入力端子、少なくとも1つの基準端子及び上記の出力交流電流源を形成する負荷を接続することができる出力端子を備える少なくとも１つの転流ブロックを備え、このブロックは、またコンデンサ及び転流セルによって形成される転流マトリクスを備え、このセルは、その動作を制御するための手段によって個別に制御される装置において、この装置は、各転流ブロックが、上記の電圧源のニュートラル端子の電位とは異なる基準電位にある単一の基準端子を備えること、及びこの装置が上記の各転流ブロックの入力端子と基準端子との間の電位差を一定の符号またはゼロに永続的に維持するための手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
その他の特徴によれば、
-各ブロックのマトリクスは、少なくとも１列の転流セルを含む少なくとも１つの行を含み、この転流セルは同一列の各行ごとに単一の転流セルという基準に基づいて配列され、各転流セルはスイッチを形成する２つの素子から成り、各行は直列に接続される２組のスイッチを規定し、転流マトリクスはそのとき２組の両端のスイッチを規定し、各転流セルは、各転流セルの２つの上記のスイッチの相同の端子間で入力交流電圧源の電圧のある割合に等しい充電電圧を維持するために必要な大きさのコンデンサに結合され、この電圧の割合は、上記の電圧源から始まるその列の関数として減少し、同じ列のコンデンサは上記の２組の両端のスイッチの間で直列に接続される。
【０００８】
-各転流セルの全てのスイッチは、電圧に関しては一方向性であり、電流に関しては双方向性である。
-各転流セルの全てのスイッチは、電圧に関して一方向性であり電流に関して一方向性である電子コンポーネントによって形成される。
-各転流セルの全てのスイッチは、全て同じ電子コンポーネントによって形成され、各スイッチは直列に接続される同じ基本スイッチによって構成され、スイッチの数は、その端子間に印加することができる最大電圧の関数である。
-装置は、複数の二次基準信号を出力として供給するために基準信号を処理するための手段を備える制御手段を監視するための手段、及び装置の全てのブロックの全てのマトリクスの同じ行の転流セルの全ての上記の制御手段に上記の各二次基準信号を送信するための手段を備える。
【０００９】
-上記の処理手段は、上記の基準信号の一部によって関係付けられる関数である複数の上記の二次基準信号を供給するのに適し、ある行の各二次基準信号は、常に、電圧源により近い行の二次基準信号の値より大きいまたはこれに等しい値を有する。
-上記の監視手段は、複数の上記の二次同期化信号を出力として供給するために同期化信号を生成するための手段、及び装置の全てのブロックの全てのマトリクスの同じ列の転流セルの全ての上記の制御手段に各二次同期化信号を送信するための手段を備える。
【００１０】
-装置は、単一の転流ブロックを備え、単一の入力交流電圧源に接続されることができ、この電圧源のニュートラル端子は接続を可能にするためにアクセス可能であり、またこの電圧源は出力交流電流源を形成する単一の負荷と対応付けられ、さらに、装置は上記の電圧源のニュートラル端子と負荷の出力端子の間に接続することができる第一のコンデンサ、及び転流ブロックの基準端子と負荷の出力端子の間に接続することができる第二のコンデンサを備える。
【００１１】
-装置は、単一の転流ブロックを備え、単一の入力交流電圧源に接続されることができ、その電圧源のニュートラル端子は接続を可能にするためにアクセス可能であり、またこの電圧源は出力交流電流源を形成する単一の負荷と対応付けられ、また、装置は、上記の電圧源のニュートラル端子に接続されるのに適する入力端子、転流ブロックの基準端子に接続される基準端子、及び負荷の出力端子に接続することができる出力端子を備えるシフト・ブロックを備え、このシフト・ブロックは、負荷の出力端子に接続することができるシフト・ブロックの出力端子の電位を修正できるようにする。
【００１２】
-装置は、第一の転流ブロック及び第二の転流ブロックを備え、単一の交流電圧源に接続されることができ、この電圧源のニュートラル端子は接続を可能にするためにアクセス可能であり、またこの電圧源は出力交流電流源を形成する単一の負荷に対応付けられ、上記の２つの転流ブロックの基準端子は相互に接続され、第一の転流ブロックはその入力端子で上記の電圧源の給電端子に接続されるのに適し、第二の転流ブロックは、その入力端子で上記の電圧源のニュートラル端子に接続されるのに適し、この装置は、さらに、上記の２つの転流ブロックの出力端子の間に負荷を接続するのに適する。
【００１３】
-上記の入力端子と基準端子の間の電位差を一定の符号またはゼロに永続的に維持するための手段は、各転流ブロックと結合され、上記の電圧源の入力端子とニュートラル端子の間の電位差の符号を評価するための手段を備える抑止手段を備え、この評価するための手段は、転流ブロックを抑止するための信号を出力として供給するのに適し、各転流ブロックは、この抑止信号が受信されるときにその入力端子、基準端子及び出力端子を一緒に接続するのに適する。
【００１４】
-上記の抑止手段は、上記の電圧源の入力端子とニュートラル端子の間の電位差が負のときに抑止信号を供給するのに適し、転流マトリクスは、さらに転流ブロックが正の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けられる電子コンポーネントによって形成される。
-上記の抑止手段は、上記の電圧源の入力端子とニュートラル端子の間の電位差が正のときに抑止信号を供給するのに適し、転流マトリクスは、さらに、上記の転流ブロックが負の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けられる電子コンポーネントによって形成される。
【００１５】
-装置は、少なくとも２つの入力交流電圧源に接続されることができ、この電圧源のニュートラル端子は全て相互に接続され、またこの電圧源は、出力交流電流源を形成する負荷で、電源電圧と同じ数の負荷と対応付けられ、この電流源の出力端子も全て相互に接続され、また、この装置は、複数の転流ブロックを備え、この転流ブロックの基準端子は全て相互に接続される。
【００１６】
-上記の電圧源のニュートラル端子は、接続を可能にするためにアクセス可能であり、装置は、上記のニュートラル端子に接続されるのに適する入力端子、転流ブロックの全ての基準端子に接続される基準端子、及び出力交流電流源を形成する負荷の全ての出力端子に接続することができる出力端子を備えるシフト・ブロックを備え、このシフト・ブロックは、負荷の出力端子に接続することができるこのシフト・ブロックの出力端子の電位を修正できるようにする。
【００１７】
-上記の入力端子と基準端子の間の電位差を一定の符号またはゼロに永続的に維持するための手段は、各転流ブロックと結合され、かつ上記の入力端子と、上記の電圧源のニュートラル端子、負荷の出力端子または基準端子のような、全ての転流ブロックに共通の電位を有する端子との間の電位差を比較するための手段を備える抑止手段を備え、この抑止手段は、転流ブロックを抑止するための信号を出力として供給するのに適し、各転流ブロックは、上記の抑止信号が受信されるときにその入力端子、基準端子及び出力端子を一緒に接続するのに適する。
【００１８】
-上記の抑止手段は、上記の入力端子と、上記の電圧源のニュートラル端子、負荷の出力端子または基準端子のような、全ての転流ブロックに共通の電位を有する端子との間の電位差が最も小さいブロックに対してのみ抑止信号を供給するのに適し、転流マトリクスは、さらにブロックが正の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けされる電子コンポーネントによって形成される。
-上記の抑止手段は、上記の入力端子と、上記の電圧源のニュートラル端子、負荷の出力端子または基準端子のような、全ての転流ブロックに共通の電位を有する端子との間の電位差が最も大きいブロックに対してのみ抑止信号を供給するのに適し、転流マトリクスは、さらにブロックが負の電圧またはゼロ電圧のみを持つように方向付けされる電子コンポーネントによって形成される。
-装置は、三相電気エネルギー供給回路網の３つの相を形成する３つの入力交流電圧源に接続されるのに適する。
-各転流ブロックの各マトリクスは、単一のコンデンサ及び単一の転流セルを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、添付の図面を参照して純粋に例として示す以下の記載によって更によく理解されると思われる。
図１は、本発明に従ったエネルギー変換装置を示す。
この装置は、例えば多相給電回路のそれぞれの相によって構成される複数の入力交流電圧源１1〜１nに接続される。
入力交流電圧源１1〜１nは、全て相互に位相がずれている。このように、このシステムがｎ個の入力交流電圧源を有する場合は、それらは２π/ｎずつ相互に位相がずれる。
これらの入力交流電圧源１1〜１nは、各々、給電端子２1〜２n及びニュートラル端子３1〜３nを備え、ニュートラル端子３1〜３nはアクセス可能またはアクセス不能とすることができる。交流電圧源は、エネルギー変換装置に一体化される転流ブロック６1〜６nによって負荷４1〜４nに対応付けられる。負荷４1〜４nは、例えばインダクタと直列の抵抗器によって構成される二極性素子であり、電流源として作用する。負荷は、各々出力端子５1〜５nを有する。
【００２０】
転流ブロック６1〜６nは、各々、これと結合される電圧源１1〜１nの給電端子２1〜２nに接続される入力端子７1〜７nを備える。
転流ブロック６1〜６nは、さらに、各々、単一の基準端子９1〜９n及び出力端子１０1〜１０nを備える。また、それらは転流マトリクス１２1〜１２nと、上記のブロックの入力端子７j、基準端子９j及び出力端子１０jを一緒に接続して、それにより問題のブロックを抑止するのに適する付属の抑止手段１３1〜１３nをも備える。
【００２１】
この装置が各々転流ブロック６1〜６nと結合される少なくとも２つの入力交流電圧源１1〜１nを備える場合、電圧源１1〜１nのニュートラル端子３1〜３nは、全て一緒に同じ電位に接続される。
例えば、この電位は入力交流電圧源１1〜１nに対応する給電回路のニュートラル電位である。
さらに、全ての転流ブロックク６1〜６nの基準端子９1〜９nは相互に接続されて、共通の基準電位を構成する。負荷４1〜４nの出力端子５1〜５nも、全て相互に同じ電位で接続される。
最後に、抑止手段１３1〜１３nは、入力端子７1〜７nと、基準端子９1〜９n、出力端子５1〜５nまたはニュートラル端子３1〜３nのような、全てのブロック６1〜６nに対して共通の電位を有する端子との間に存在する電圧を比較するための手段を備える。
図１においては、他の図の場合と同様に、抑止手段１３1〜１３nは、転流ブロック６1〜６nに分散化して示されている。ただし、これらの回路は、単一の比較手段を備え全てのブロック６1〜６nを制御する中央抑止回路にまとめることもできる。
【００２２】
ニュートラル端子３1〜３nがアクセス可能である場合、変換装置は、転流ブロックの回路構造と同じ回路構造を持つが入力交流電圧源とは結合されないシフト・ブロック１４を備えるのが有利である。
このとき入力端子１５は、電圧源１1〜１nの全てのニュートラル端子３1〜３nに接続される。
シフト・ブロック１４は、基準端子１６及び出力端子１７も備える。シフト・ブロックは、転流ブロック６1〜６nのマトリクス１２1〜１２nと同じ転流マトリクス１８によって構成される。
【００２３】
図２、７及び８を参照して述べる通り、基準端子１６は転流ブロック６1〜６nの基準端子９1〜９nに接続され、出力端子１７は負荷４1〜４nの出力端子５1〜５nに接続される。
図２、７及び８を参照して述べる通り、シフト・ブロック１４は、負荷４1〜４nの出力端子５1〜５nの電位をシフトすることができるようにする。
これによって、変換装置を負荷４1〜４nのタイプに適合させる。
【００２４】
図２は、本発明で使用されるものと同様の転流マトリクス１２jの回路構造を示す。
転流ブロック６jは、交流電圧源１jの給電端子２jが接続される入力端子７j、出力端子１０j、及び基準端子９jを備える。
転流ブロック６jは、コンデンサ２０j,1,1〜２０j,n,p及び転流セル２２j,1,1〜２２j,n,pによって構成される転流マトリクス１２jを備える。
各転流セル２２j,i,kは、２つのスイッチ２４j,i,k及び２６j,i,kによって構成され、これを監視するためにそれぞれに固有の制御手段２８j,i,kに接続される。
【００２５】
この装置において、スイッチは、電圧に関しては一方向性であり、電流に関しては双方向性であり、図８を参照して述べる通り、転流セル２２j,1,1〜２２j,n,pのスイッチ２４j,i,k及び２６j,i,kを形成する電子コンポーネントは、電流及び電圧に関して一方向性である。
全体としてマトリクス１２jを形成するコンデンサ２０j,i,k及び転流セル２２j,i,kは、ｎ個の行３０j,1〜３０j,n及びｐ個の列３２j,1〜３２j,pに順序付けられる。
各マトリクス１２jは、随意に、単一行３０j,1,1と単一列３２j,1,1を含むように構成することができる。この場合、マトリクス１２jは、単一の転流セル２２j,1,1及び単一のコンデンサ２０j,1,1によって構成される。
【００２６】
マトリクス１２jのｎ個の行は、ｎ+１組のスイッチを規定する。
第一の組のスイッチは、第一の行のｐ個の転流セルの直列に接続される回路遮断器２４j,1,1〜２４j,1,pによって構成される。（ｎ+１）番目の組のスイッチは、ｎ番目の行のｐ個の転流セルの直列に接続されるスイッチ２６j,n,1〜２６j,n,pによって構成される。ｉ番目の組のスイッチ（１＜ｉ＜＝ｎ）は、交互に直列に接続されるｉ番目の行のｐ個の転流セルのスイッチ２４j,i,1〜２４j,i,p及び（ｉ-1）番目の行のｐ個の転流セルのスイッチ２６j,i-1,1〜２６j,i-1,pによって構成される。
全ての組のスイッチは、その最後のスイッチで転流ブロック６jの出力端子１０jに接続される。
【００２７】
転流ブロック６jのマトリクス１２jは、さらに、２つの両端の組のスイッチを規定する。この第一の行の組は一方の端で出力端子１０jに接続され、他方の端で基準端子９jに接続される。（ｎ+１）番目の行の組は、一方の端で出力端子１０jに接続され、他方の端で入力端子７jに接続される。
２つの連続する列３２j,kと３２j,k+1の間で、列ｋのｎ個のコンデンサ２０j,1,k〜２０j,n,kが１行に１つずつ直列に接続される。このようにして、i番目の行においては、コンデンサ２０j,i,kは一方でｉ番目の組のスイッチに接続され、他方で（ｉ+１）番目の組のスイッチに接続される。
各コンデンサ２０j,i,kは、その端子間で充電電圧を維持するために適するもので、その列ｋの増加関数となり、電圧源１jの部分電圧の割合を表す。
本発明に従った変換装置に使用される全ての転流ブロック６1〜６n、並びにシフト・ブロック１４は、図２を参照して述べた転流ブロック６jと同様に構成される。
同じ装置において、全ての転流ブロック６1〜６nは、同じ数の行及び列を含み、従って同じ数の転流セルとコンデンサを含むマトリクス１２1〜１２nをさらに備える。
【００２８】
このような装置の動作について次に説明する。
転流ブロック６1〜６nは、各々、抑止手段１３1〜１３nによって課せられる２つの動作モードを有する。
第一の動作モードにおいて、転流ブロック６jは、入力信号を同じタイプの、同じ周波数を有する出力信号に変換する。
この第一の動作モードにおいては、転流ブロック６1〜６nの転流セル２２j,i,kは、各セルの２つのスイッチが反対の状態に維持されるように制御される。
従って、入力端子７jと基準端子９jの間の電圧は、一定の符号を有する。この符号は、マトリクス１２jにおけるコンポーネントの方向付けによって決まる。
例えば、図８を参照して以下に述べるコンポーネントの与えられた方向付けによっては、入力端子７jと基準端子９jの間の電位差は常に正の電位差となる。
【００２９】
この場合、抑止手段１３jの比較手段が、入力端子７jと、ニュートラル端子３1〜３n、出力端子５1〜５nまたは基準端子９1〜９nのような、全てのブロック６1〜６nについて共通の電位を有する端子との間の電圧が、このシステムの他の全てのブロックの入力端子と、共通の電位を有する同じ端子との間の電圧より小さいことを検出するときに、抑止手段１３jは、転流ブロック６jに抑止信号を供給する。
転流ブロックは、このとき「転流ブロック抑止」モードとして知られる第二の動作モードに切り替わり、転流ブロック６jの転流セルを形成する全てのスイッチが閉じられ、これによって、転流ブロック６jの入力端子７j、基準端子９j、及び出力端子１０jを短絡する。
【００３０】
コンポーネントの方向付けが転流中に端子７jと９jの間に常に負の電圧を与える場合は、上記の抑止基準は逆になる。
上に述べた転流ブロックの抑止条件により、変換装置の全ての転流ブロック６1〜６nのうち同時には１つの転流ブロックのみが抑止モードで機能することができる。
この装置がシフト・ブロックを備える場合、これは、非抑止転流ブロックと同様に機能する。
入力交流電圧源１1〜１nの位相が相互にずれており、転流ブロック６1〜６nは各々２π/ｎの期間の間抑止モードに切り替わる。
【００３１】
このような装置において、全ての基準端子９1〜９n、及び全てのニュートラル端子３1〜３nを同じ電位にすると、抑止手段によって制御される抑止期間及びコンポーネントの方向付けによって、転流ブロックの各々の入力端子７1〜７nと基準端子９1〜９nの間の電圧は一定の符号またはゼロに維持される。
Ｖｂ1〜Ｖｂnと呼ばれるこれらの電圧は、それぞれＶ１1〜Ｖ１nと呼ばれる電圧源１1〜１nの電源電圧と直接的に関連付けられた状態にある。
常にＶｂ1-Ｖｂ3＝Ｖ１1-Ｖ１3の関係が検証されることが理解されよう。この関係は、円順列によって全てのブロックについて検証される。
同様に、Ｖ１０1〜Ｖ１０jと呼ばれるブロックの結合出力電圧も正弦波電圧であり、これは負荷４1〜４nにおいて、入力交流電圧源１1〜１nと同じ周波数を有し相互に２π/ｎずつ位相がずれている正弦波電流を発生する。
【００３２】
図３において、単一の入力交流電圧源１に接続される本発明に従った装置の回路構造が規定されている。
この装置は、入力交流電圧源１と対応付けられる負荷４に接続され、転流ブロック６を備え、電圧源のニュートラル端子３はアクセス可能である。
転流ブロック６は、入力交流電圧源１の給電端子２に接続される入力端子７を備える。このブロックは、さらに、基準端子９、負荷４に接続される出力端子１０、及び抑止手段１３に対応する転流マトリクス１２を備える。
この構成において、この装置は、さらに、電圧源１のニュートラル端子３と負荷４の出力端子５の間に接続される第一のコンデンサ２０、及び負荷４の出力端子５と転流ブロック６の基準端子９の間に接続される第二のコンデンサ２２を備える。
このようにして、転流ブロック６の基準点９と入力交流電圧源１のニュートラル端子３の間の電位差を常に維持するのに適する回路が得られる。
【００３３】
この構成において、転流ブロック６の抑止手段１３は、さらに、電圧源１における電位差に相当する、入力端子７とニュートラル端子３の間の電位差の符号を評価するための手段を備える。
この電圧が与えられたある符号、即ち、例えば正の符号を有するかまたはゼロである場合、ブロック６は転流ブロックとして機能する。この電圧が反対の符号、この例においては負の符号を持つ場合は、抑止手段１３は、全てのスイッチが閉じることによって、入力端子７、基準端子９及び出力端子１０を短絡するように転流マトリクス１２を制御し、ブロック６はそのとき抑止モードに切り替わる。
【００３４】
正弦波信号の完全性を再構築するためには、回路は、入力電圧が常に正またはゼロであるように入力交流電圧源１の信号をシフトするための手段を都合よく備えなければならない。
図４は、単一の入力交流電圧源１に接続される本発明に従った装置を示しており、電圧源のニュートラル端子３はアクセス可能であり、この装置はシフト・ブロック１４を備える。
図３を参照して上述したように、この装置は、出力電流源として作用する負荷４と対応付けられる入力交流電圧源１に接続され、転流ブロック６を備える。
転流ブロック６は、抑止手段１３に対応するマトリクス１２を備える。
この装置は、さらに、電圧源１のニュートラル端子３に接続される入力端子１５、負荷４の出力端子５に接続される出力端子１７、及び転流ブロック６の基準端子９に接続される基準端子１６を有するシフト・ブロック１４を備える。
図２、７及び８を参照して述べる通り、シフト・ブロック１４は、負荷４の出力端子５の電位を修正することができるようにする。
【００３５】
図５は、単一の入力交流電圧源１に接続され、そのニュートラル端子３がアクセス可能である、本発明に従った装置の変形を示す。
この装置が単一の入力交流電圧源１に接続され、その給電端子２及びニュートラル端子３はアクセス可能であるとき、この入力交流電圧源１は逆位相の２つの交流圧力源１1及び１2によって形成されると考えることができる。
従って、この装置は、図１を参照して述べたように、従来通りの２つの仮想電圧源１1及び１2に接続される２つの転流ブロック６1及び６2を備え、ニュートラル端子３は給電端子２2として作用する。
転流ブロック６1は負荷４1と結合され、転流ブロック６2は負荷４2と結合される。この２つの負荷４1及び４2は、その出力端子５1及び５2において相互に接続される。
２つの負荷４1及び４2を、転流ブロック６1と６2の出力点１０1と１０2の間に接続される単一の負荷４に随意に置き換えることができる。
このような装置は、図１を参照して述べた一般的な装置と同様に機能する。
しかしながら、このような物理的構成においては、シフト・ブロックを接続することができない。
【００３６】
本発明に従った装置の動作について、図６から８を参照して述べる特定のケースに基づいて説明する。
図６は、変換装置が転流ブロック６1、６2及び６3によって３つの負荷４1、４2及び４3と対応付けられる３つの入力交流電圧源１1、１2及び１3に接続されるという特定のケースにおいて、本発明に従った変換装置を示す。
３つの入力交流電圧源１1、１2及び１3は、周波数ｆの同じ正弦波交流信号を供給し、１/（３ｆ）の時間間隔だけ相互に位相シフトされている。これらの電圧源は、各々、給電端子２1、２2及び２3及びニュートラル端子３1、３2及び３3を有し、ニュートラル端子はアクセス可能な場合もアクセス不可能な場合もある。
例えば、三相給電回路の場合、入力交流電圧源の各々は、その給電回路の1つの相を表す。
各転流ブロック６1、６2および６3は、入力端子７1、７2及び７3、基準端子９1、９2及び９3及び出力端子１０1、１０2及び１０3を備える。入力端子７1、７2及び７3は給電端子２1、２2及び２3に接続され、同じ参照番号７1、７2及び７3で示される。
【００３７】
転流ブロックは、それぞれ抑止手段１３1、１３2及び１３3に対応する転流マトリクス１２1、１２2及び１２3を備える。
特定のケースにおいては、各転流マトリクス１２1、１２2及び１２3は１つの行及び１つの列のみ含み、従って、単一のコンデンサに結合される１つの転流セルのみ含む。
図１を参照して規定した通り、ニュートラル端子３1、３2及び３3は、全て相互に接続され、３つの入力交流電圧源１1、１2および１3に共通なニュートラルを規定する。
基準端子９1、９2及び９3は、負荷４1、４2及び４3の出力端子５1、５2及び５3と同様に、相互に接続される。
【００３８】
転流ブロック６1及びその制御システムの詳細については図７および８を参照して述べる。
ブロック６1のマトリクス１２1は、２つの行３０1,1及び３０1,2及び２つの列３２1,1及び３２1,2を含む。従って、このマトリクスは、それぞれ４つのコンデンサ２０1,1,1、２０1,1,2、２０1,2,1及び２０1,2,2に結合され、４つの制御装置２８1,1,1、２８1,1,2、２８1,2,1及び２８1,2,2によって制御される４つの転流セル２２1,1,1、２２1,1,2、２２1,2,1及び２２1,2,2を含む。
【００３９】
制御システムは、周波数Ｆの対称、交流の三角信号を生成するための手段３６並びに遅延回路３８を備える同期化モジュール３４によって構成され、同期化モジュールは１/（２Ｆ）の時間間隔だけ位相シフトされる２つの信号Ｓｄ1及びＳｄ2を生成し、それぞれ第一の列の制御装置２８1,1,1、２８1,2,1及び第二の列の制御装置２８1,1,2、２２1,2,2に信号を供給する。
当然、各転流マトリクスがｐ個の列を含む場合、同期化モジュール３４によって発せられる三角信号は全て１/（ｐＦ）の時間間隔だけ位相シフトされる。
これらの同期化信号は、装置の全ての転流ブロックによって使用される。
本明細書で述べる実施態様においては、周波数Ｆは、交流電圧源１1、１2及び１3の周波数ｆより明らかに大きく、より正確には単純化のためにｆの倍数を表すように選択される。
【００４０】
この装置は、また、０と１の間で変化し、入力交流電圧源６1と電流源４1の間で伝達されるエネルギー量の調整に応じた連続基準信号Ｓｒを供給する監視信号発生器４０も備える。
この基準信号Ｓｒは、それぞれ２つの二次基準信号Ｓｒ1及びＳｒ2を出力として供給するために、第一及び第二の行の２つの処理モジュール４２及び４４によって監視信号発生器４０の出力で処理される。この２つの信号Ｓｒ1及びＳｒ2は、それぞれ第一の行の制御装置２８1,1,1、２８1,1,2及び第二の行の制御装置２８1,2,1、２２1,2,2に与えられる。
上記の二次制御信号は、装置の全ての転流ブロックによって使用される。
【００４１】
４つの制御装置２８1,1,1〜２２1,2,2は同期化されて、周波数Ｆで制御信号を送り、この制御信号は、ブロック６1の抑止期間外では各セルの２つのスイッチが確実に反対状態に転流するようにするのに適している。
各制御装置２８1,1,1〜２８1,2,2は、例えば、その出力における論理状態が３つの信号の比較の結果となるコンパレータを備え、この３つの信号のうち１つは同期化モジュール３４によって出力される信号であり、もう１つは監視信号発生器４０によって出力される信号であり、三番目は抑止手段１３1によって出力される信号である。
従って、制御装置２８1,i,kは、出力として制御信号Ｓｃ1,i,kを供給し、その制御信号の値は転流セル２２1,i,kの状態を決定する。
この制御信号Ｓｃ1,i,kは、転流セルの３つの状態を区別することができる、すなわちスイッチの互に反対の転流の２つの状態と２つのスイッチが閉じられる抑止状態とを区別することができるようにするものでなければならない。
【００４２】
このような制御システムの一例を、図８を参照して説明する。
記載の実施態様においては、両端の組のスイッチは、中間の組によって持てる電圧の２倍の電圧を持つことができることが分かるであろう。
両端の組のスイッチ２４1,1,1、２４1,2,1、２６1,1,2及び２６1,2,2は、直列に配列され、常に同じ状態であるように制御される２つの同じ基本スイッチ５０によって形成される。各基本スイッチ５０は、逆並列状態にダイオード５４と共に配列されるトランジスタ５２によって形成される。このように、転流ブロックのスイッチを形成する全ての電子コンポーネントは同じである。
さらに、本発明に従った装置の全ての転流ブロックの基本スイッチ５０を形成する全ての電子コンポーネントは、電流及び電圧に関して一方向性である。図８を参照して説明する例においては、入力端子７1と基準端子９1の間の電圧は常に正またはゼロである。
この装置の、極性を有する全ての電子コンポーネントが極性を反転すると、この電圧は負またはゼロになる。
【００４３】
次に、制御システムの変形について、転流セル、特に転流セル２２1,2,2のスイッチに関して詳細に説明する。
このセルは、単一の基本スイッチ５０によって形成される第一のスイッチ２４1,2,2及び２つの基本スイッチ５０によって形成される第二のスイッチ２６1,2,2を備える。このセルは、制御装置２８1,2,2によって制御される。
この制御装置２８1,2,2は、制御信号Ｓｃ1,2,2を発生し、その出力で、直接第一のＯＲ論理ゲートに接続され、またインバータをよって第二のＯＲ論理ゲートに接続される。
上記の２つのＯＲゲートは、さらに抑止手段１３1に接続され、信号Ｉｎ1を受け取る。
第一のＯＲゲートは、信号Ｓｃ1,2,2とＩｎ1の間のＯＲ論理演算のために得られる制御信号Ｓｃ２６1,2,2を供給するために、その出力でスイッチ２６1,2,2を構成する２つの基本スイッチに接続される。
第二のＯＲゲートは、信号Ｓｃ1,2,2とＩｎ1の間のＯＲ論理演算によって得られる制御信号Ｓｃ２４1,2,2を供給するために、その出力でスイッチ２４1,2,2に接続される。
【００４４】
従って、抑止信号Ｉｎ1がゼロに等しいとき、制御信号Ｓｃ２４1,2,2及びＳｃ２６1,2,2は相補的であり、これにより、セル２２1,2,2を形成する２つのスイッチが確実に反対の状態に転流できるようになることが分かるであろう。
信号Ｉｎ1が１に等しいとき、２つの制御信号Ｓｃ２４1,2,2及びＳｃ２６1,2,2は１に等しく、これはスイッチ２４1,2,2及び２６1,2,2の閉に該当する。このとき、セル２２1,2,2は抑止される。
この装置の他のセルも同様に制御される。
【００４５】
別の例においては、制御信号は、２ビットでコード化される数値制御によって構成される。
この方法では、抑止信号Ｉｎ1がゼロに等しいときは、制御信号Ｓｃ1,i,kは０１または００に等しい。これが０１に等しい場合は、転流セル２２1,i,kのスイッチ２４1,i,kは閉じられ、同じセルのスイッチ２６1,i,kは開かれる。これと逆に、制御信号Ｓｃ1,i,kが００に等しいときは、転流セル２２1,i,kのスイッチ２４1,i,kは開かれ、同じセルのスイッチ２６1,i,kは閉じられる。
最後に、転流ブロック６1が抑止される場合は、抑止信号Ｉｎ1は１に等しく、信号Ｓｃ1,i,kは１１または１０に等しく、転流セル２２1,1,1〜２２1,2,2の全てのスイッチは閉じられる。
この装置がシフト・ブロックを備える場合は、抑止信号がない場合の転流ブロックと同様に制御される。従って、全てのスイッチは互に反対の転流状態に制御される。
同じセルの２つのスイッチの同時制御については、先行技術において知られていると考えられるので、これ以上説明しない。
【００４６】
図９を参照すれば分かる通り、第一の行３０1,1の制御装置に向けられる信号Ｓｒ1は０と１/２の間では２×Ｓｒに等しく、１/２と１の間では１に固定される。第二の行３０1,2の制御装置に向けられる信号Ｓｒ2は１/２までは０に等しく、１/２と１の間では２×Ｓｒに等しい。
転流ブロック６1〜６3のマトリクス１２1〜１２3が３つの行を含む場合は、３つの二次制御信号を決定するのが有利である。第一の信号は、０と１/３の間では３×Ｓｒに等しく、その後は１に固定され、第二の信号は、０から１/３までは０に等しく、１/３と２/３の間では３×Ｓｒに等しく、２/３以降は１に等しく、また、第三の信号は２/３までは０に等しく２/３と１の間では３×Ｓｒに等しい。一般的に言って、ｎ個の行を含む装置は、ｎ個の信号Ｓｒ1〜Ｓｒnを有する。
例えば、図６から９までを参照して述べた装置においては、信号Ｓｒが０．２５に等しい場合は、信号Ｓｒ1は０．５に等しく、信号Ｓｒ2はゼロである。
【００４７】
図１０は、一方では制御装置２８1,1,1の入力において与えられる３つの信号Ｓｒ1、Ｓｄ1及びＩｎ1の経過を、また他方では制御装置２８1,1,1が入力において受け取る信号の関数としてスイッチ２６1,1,1に与える制御信号Ｓｃ２６1,1,1の経過を示す。
スイッチ２４1,1,1に導かれる制御信号Ｓｃ２４1,1,1はこの図には示されていない。
信号Ｓｄ1は、０と１の間で変化する振幅及び、この場合には２０ｆである周波数Ｆを有する三角信号である。
【００４８】
第一の行の第一の列に対しては、抑止信号Ｉｎ1がゼロである場合、信号Ｓｃ２６1,1,1は、図１０に示す通り、Ｓｄ1＞Ｓｒ1の関係が検証されるとき値ゼロを有し、Ｓｄ1＜Ｓｒ1の関係が検証されるとき値１を有する方形波形の信号である。
この信号と信号Ｓｃ２４1,1,1は相補的であり、転流セル２２1,1,1のスイッチを互に反対の状態に転流させる。
信号Ｉｎ1が１に等しいときは、信号Ｓｃ２４1,1,1及び信号Ｓｃ２６1,1,1は１に固定され、転流セル２２1,1,1の全てのスイッチは閉じられる。
転流マトリクスの全てのセルは同一の抑止信号Ｉｎ1を受け取るので、全てのスイッチが閉じられる。このときこのブロックは抑止モードである。
【００４９】
第二の行の第一の列に対しては、Ｓｒ＝０．２５として選択された例においては、信号Ｓｒ2はゼロである。実際には、Ｉｎ1がゼロで、Ｓｒ2がＳｄ1より小さいとき、信号Ｓｃ1,2,1はゼロに等しい。転流セル２２1,2,1は固定状態にあり、スイッチ２６1,2,1は開かれ、スイッチ２４1,2,1は閉じられる。
Ｉｎ1が１に等しいとき、転流ブロック６は抑止され、信号Ｓｃ２４1,2,1及びＳｃ２６1,2,1は１に固定され、全てのスイッチは閉じられる。
この装置の第二の列に対しては、信号Ｓｄ2は、０と１の間で変化する振幅及び周波数Ｆを有し、信号Ｓｄ1に対してして時間間隔１/（２Ｆ）だけ位相シフトされる三角信号である。信号Ｓｃ1,1,2及びＳｃ1,2,2は、そのとき信号Ｓｃ1,1,1及びＳｃ1,2,1に対して１/（２Ｆ）の時間間隔だけ位相シフトされる方形波形の信号である。
さらに、抑止信号Ｉｎ1はブロックの全てのセルに共通である。従って、同じ行の異った列は同じようにふるまい、時間間隔１/（２Ｆ）を有する。
【００５０】
図１１は、図６から１０までを参照して述べた装置の転流ブロックのうち１つの入力電圧を示す。
電圧Ｖｂ1は、転流ブロック６1の入力端子７1と基準端子９1の間の電位差に相当する。
ブロック６1と結合される電圧源１1は正弦波交流電圧源であるが、電圧Ｖｂ1は、基準端子９1の電位の変動及び転流ブロック６1の抑止期間のために特有の形状を有することが分かるであろう。
この電圧は、２/３ｆの期間にわたる二様の曲線を持つ正の部分及びブロック６1の抑止期間に相当する１/３ｆの期間にわたるゼロ部分を有する。
電圧Ｖｂ2及びＶｂ3は、電圧Ｖｂ1と同じ形状を有しており、一周期の３分の１だけ相互に位相シフトされる。
転流ブロック６1、６2及び６3は、各々、入力交流電圧源１1、１2及び１3の周波数ｆに相当する周期の３分の１の間抑止される。
３つの電圧源１1、１2及び１3は、さらに、一周期の３分の１だけ相互に位相シフトされる。
【００５１】
転流ブロック６1、６2及び６3の出力電圧は、図１２によって示されている。
これらの出力電圧Ｖｓ1、Ｖｓ2及びＶｓ3は、転流ブロック６1、６2及び６3の出力端子１０1、１０2及び１０3とその基準端子９1、９2及び９3の間の電位差に相当する。
これらの出力電圧は、制御手段の周波数Ｆに変調される入力電圧Ｖｂ1、Ｖｂ2及びＶｂ3の全体形状に対応する包絡線を有する。
図１２に示すものはシンボリックに表したものであり、周波数ｆとＦの間の比率２０に従っていない。
負荷４1、４2及び４3に現れる充電電流については図１３によって示されている。
結合電圧Ｖｓ1-Ｖｓ2、Ｖｓ2-Ｖｓ3及びＶｓ3-Ｖｓ1によって与えられる充電電流Ｉ４1、Ｉ４2及びＩ４3が正弦波であり、入力交流電圧源１1、１2及び１3と同じ周波数ｆを有することが分かるであろう。
これらの電流の大きさは、決定された制御信号Ｓｒによって連続的になるように固定される。
【００５２】
本発明に従う電気エネルギーを変換するための装置は、転流ブロックの入力電圧が常に同じ符号を有するかゼロであるため、既存の装置より安価でより小さい寸法の電子コンポーネントを使用することができるという利点を持つことが明確に分かるであろう。
さらに、本発明に使用される電子コンポーネントは、受ける電圧に関するストレスが既存の装置の電圧ストレスより小さい。
従って、このような装置は、低コストの素子を使用し、迅速で連続的かつ信頼できる調整により、１つまたはそれ以上の入力交流電圧源と１つまたはそれ以上の交流電流源の間で平均的な電力または高電力の電気エネルギーの変換を行うことができる。
さらに、従来のフィルタが各入力交流電圧源及び各出力電流源に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に従った変換装置のブロック略図である。
【図２】転流ブロックの電気回路略図である。
【図３】単一の入力交流電圧源への接続の特定の場合（その１）について本発明に従った装置の生成を詳細に示すブロック図である。
【図４】単一の入力交流電圧源への接続の特定の場合（その２）について本発明に従った装置の生成を詳細に示すブロック図である。
【図５】単一の入力交流電圧源への接続の特定の場合（その３）について本発明に従った装置の生成を詳細に示すブロック図である。
【図６】３つの入力交流電圧源の特定の場合について本発明に従ったエネルギー交換装置を詳細に示すブロック図である。
【図７】２つの行及び２つの列を含むときの本発明で使用される転流マトリクスを詳細に示し、更にこの装置の制御回路を詳細に示す電気回路略図（その１）である。
【図８】２つの行及び２つの列を含むときの本発明で使用される転流マトリクスを詳細に示し、更にこの装置の制御回路を詳細に示す電気回路略図（その２）である。
【図９】図６から８までを参照して記載される装置の基準信号の経過を示す図である。
【図１０】図６から８までを参照して記載される装置の制御信号の経過を示す図である。
【図１１】図６から８までを参照して記載される装置の転流ブロックの入力端子と基準端子の間の電圧の経過を示す図である。
【図１２】図６から８までを参照して記載される装置の転流ブロックの出力電圧の経過を示す図である。
【図１３】図６から８までを参照して記載される装置の転流ブロックの出力電流の経過を示す図である。
【国際公開パンフレット】
2004536548.tif 000003
2004536548.tif 000004
2004536548.tif 000005
2004536548.tif 000006
2004536548.tif 000007
2004536548.tif 000008
2004536548.tif 000009
2004536548.tif 000010
2004536548.tif 000011
2004536548.tif 000012
2004536548.tif 000013
2004536548.tif 000014
2004536548.tif 000015
2004536548.tif 000016
2004536548.tif 000017
2004536548.tif 000018
2004536548.tif 000019
2004536548.tif 000020
2004536548.tif 000021
2004536548.tif 000022
2004536548.tif 000023
2004536548.tif 000024
2004536548.tif 000025
2004536548.tif 000026
2004536548.tif 000027
2004536548.tif 000028
2004536548.tif 000029
2004536548.tif 000030
2004536548.tif 000031
2004536548.tif 000032
2004536548.tif 000033
2004536548.tif 000034
2004536548.tif 000035
2004536548.tif 000036
2004536548.tif 000037
2004536548.tif 000038
2004536548.tif 000039
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004536548.tif 000040
2004536548.tif 000041
【国際調査報告】
2004536548.tif 000042
2004536548.tif 000043
2004536548.tif 000044
2004536548.tif 000045