(57)【要約】      （修正有）【課題】少なくとも４つの並列負荷整流インバータによって発生される電流値を受信するコントローラを備える装置を提供する。【解決手段】コントローラは、受信した電流値に基づいて少なくとも４つの並列負荷整流インバータ１２の各々のための独立ソース点弧コマンドを発生し、独立ソース点弧コマンドの各々を少なくとも４つの並列ＬＣＩのそれぞれ１つに送信するソース点弧発生器を備え、ソース点弧コマンドは、４つの並列ＬＣＩの入力位相角値を設定するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも４つの並列負荷整流インバータ（ＬＣＩ）によって発生される電流値を受信するように構成されたコントローラを備える装置であって、前記コントローラは、
前記受信した電流値に基づいて前記少なくとも４つの並列ＬＣＩの各々のための独立ソース点弧コマンドを発生し、
前記独立ソース点弧コマンドの各々を前記少なくとも４つの並列ＬＣＩのそれぞれ１つに送信するように構成されたソース点弧発生器を含み、前記ソース点弧コマンドは、前記４つの並列ＬＣＩの入力位相角値を設定するように構成される、装置。
【請求項２】
前記ソース点弧発生器は、前記ＬＣＩに供給され、少なくとも１つの位相同期ループを介して前記ソース点弧発生器に送信される入力電圧および電流に基づいて、前記少なくとも４つの並列ＬＣＩの各々のための前記独立ソース点弧コマンドを発生する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記コントローラは、
独立ソース点弧角を計算し、
前記計算した独立ソース点弧角を表す信号を前記ソース点弧発生器に送信するように構成された点弧角発生器を備える、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記ソース点弧発生器は、前記計算した独立ソース点弧角を表す前記信号に基づいて、前記少なくとも４つの並列ＬＣＩの各々のための前記独立ソース点弧コマンドを発生するように構成される、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラは、組み合わされた出力電圧および電流値を前記ＬＣＩから受信するように構成され、前記コントローラは、
前記受信した組み合わされた出力電圧および電流値に基づいて、前記少なくとも４つの並列ＬＣＩの各々のための独立負荷点弧コマンドを発生し、
前記独立負荷点弧コマンドの各々を前記少なくとも４つの並列ＬＣＩのそれぞれ１つに送信するように構成された負荷点弧発生器を備え、前記負荷点弧コマンドは、前記４つの並列ＬＣＩの負荷位相角値を設定するように構成される、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記コントローラは、
前記独立負荷点弧角を計算し、
前記計算した独立負荷点弧角を表す信号を前記負荷点弧発生器に送信するように構成された点弧角発生器を備える、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記負荷点弧発生器は、前記計算した独立負荷点弧角を表す前記信号と、負荷位相同期ループからの信号とに基づいて、前記少なくとも４つの並列ＬＣＩの各々のための前記独立負荷点弧コマンドを発生するように構成される、請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記コントローラは、
前記ＬＣＩからの出力電圧の周波数を表す推定速度値を前記ＬＣＩから受信し、
前記ＬＣＩに結合した機械の動作特性の指標を発生するために、前記推定速度値を、少なくとも１つの格納された値と比較するように構成された速度調整器を備える、請求項５記載の装置。
【請求項９】
前記動作特性は、前記機械の少なくとも１つの要素の回転数を含む、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記装置は産業用コンピュータを備える、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
コンピュータ実行可能コードを格納した非一時的コンピュータ読み取り可能媒体であって、前記コードは、
少なくとも４つの並列負荷整流インバータ（ＬＣＩ）によって発生される電流値を受信する命令と、
前記受信した電流値に基づいて前記少なくとも４つの並列ＬＣＩの各々のための独立ソース点弧コマンドを発生する命令と、
前記独立ソース点弧コマンドの各々を前記少なくとも４つの並列ＬＣＩのそれぞれ１つに送信する命令とを備え、前記ソース点弧コマンドは、前記４つの並列ＬＣＩの入力位相角値を設定するように構成される、非一時的コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１２】
前記コードは、前記ＬＣＩに供給され、少なくとも１つの位相同期ループを介して前記ソース点弧発生器に送信される入力電圧および電流に基づいて、前記少なくとも４つの並列ＬＣＩの各々のための独立ソース点弧コマンドを発生する命令を備える、請求項１１記載の非一時的コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１３】
前記コードは、
独立ソース点弧角を計算する命令と、
前記計算した独立ソース点弧角を表す信号を前記ソース点弧発生器に送信する命令とを備える、請求項１１記載の非一時的コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１４】
前記コードは、前記計算した独立ソース点弧角を表す前記信号に基づいて、前記少なくとも４つの並列ＬＣＩの各々のための前記独立ソース点弧コマンドを発生する命令を備える、請求項１３記載の非一時的コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１５】
前記コードは、
組み合わされた出力電圧および電流値を前記ＬＣＩから受信する命令と、
前記受信した組み合わされた出力電圧および電流値に基づいて、前記少なくとも４つの並列ＬＣＩの各々のための独立負荷点弧コマンドを発生する命令と、
前記独立負荷点弧コマンドの各々を前記少なくとも４つの並列ＬＣＩのそれぞれ１つに送信する命令とを備え、前記負荷点弧コマンドは、前記４つの並列ＬＣＩの入力位相角値を設定するように構成される、請求項１１記載の非一時的コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１６】
前記コードは、
前記独立負荷点弧角を計算する命令と、
前記計算した独立負荷点弧角を表す信号を負荷点弧発生器に送信する命令とを備える、請求項１５記載の非一時的コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１７】
前記コードは、前記計算した独立負荷点弧角を表す前記信号と、負荷位相同期ループからの信号とに基づいて、前記少なくとも４つの並列ＬＣＩの各々のための前記独立負荷点弧コマンドを発生する命令を備える、請求項１６記載の非一時的コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１８】
前記コードは、
前記ＬＣＩからの出力電圧の周波数を表す推定速度値を前記ＬＣＩから受信する命令と、
前記ＬＣＩに結合した機械の動作特性の指標を発生するために、前記推定速度値を、少なくとも１つの格納された値と比較する命令とを備える、請求項１５記載の非一時的コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１９】
第１の負荷整流インバータ（ＬＣＩ）と、
第２のＬＣＩと、
第３のＬＣＩと、
第４のＬＣＩとを備える装置であって、前記第１、第２、第３および第４のＬＣＩの各々は、並列に接続し、前記第１、第２、第３および第４のＬＣＩの各々は、隣接するＬＣＩに対して一定の値だけ位相シフトしたソース入力を受信する、装置。
【請求項２０】
前記第１、第２、第３および第４のＬＣＩの各々は、前記第１、第２、第３および第４のＬＣＩの各々の各々に関する出力信号を発生するように構成された個々の負荷インバータを備え、前記第１、第２、第３および第４のＬＣＩのいずれかのＬＣＩの出力信号は、隣接するＬＣＩの出力信号に対して第２の一定の値だけ位相シフトされる、請求項１９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、電力制御システムに関し、より詳細には、電力制御システム内で使用することができる複数の負荷整流インバータの並列化に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷整流インバータ（ＬＣＩ）は、自然転流を経て直流（ＤＣ）電気を交流（ＡＣ）電気に変換する電気装置である。ＬＣＩの典型的な用途は、コンプレッサ、ファン、ポンプ、押出機、船舶の駆動装置、発電機等、同期機械のための始動装置および電力駆動装置を含む。しかしながら、十分な駆動トルク、循環電流の最小の影響、最小の入力ライン電流高調波、および、最小の機械トルクリップルを含む高電力ＬＣＩが、より大型でより緊急的な機械を効果的且つ効率的に始動および駆動するために必要な場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７１７３３９９号明細書
【発明の概要】
【０００４】
最初に特許請求された発明の範囲に相応する特定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、特許請求される発明の範囲を限定することを意図しておらず、これらの実施形態は、本発明の可能な形態の簡単な要約を提供することのみを意図している。実際に、本発明は、以下に記載する実施形態と同様のまたは異なる場合がある種々の形態を含むことができる。
【０００５】
一実施形態では、装置は、少なくとも４つの並列負荷整流インバータ（ＬＣＩ）によって発生される電流値を受信するように構成されたコントローラを含み、コントローラは、受信した電流値に基づいて少なくとも４つの並列ＬＣＩの各々のための独立ソース点弧コマンドを発生し、独立ソース点弧コマンドの各々を少なくとも４つの並列ＬＣＩのそれぞれ１つに送信するように構成されたソース点弧発生器を含み、ソース点弧コマンドは、４つの並列ＬＣＩの入力位相角値を設定するように構成される。
【０００６】
第２の実施形態では、コンピュータ実行可能コードを格納した非一時的コンピュータ読み取り可能媒体であって、コードは、少なくとも４つの並列負荷整流インバータ（ＬＣＩ）によって発生される電流値を受信する命令と、受信した電流値に基づいて少なくとも４つの並列ＬＣＩの各々のための独立ソース点弧コマンドを発生する命令と、独立ソース点弧コマンドの各々を少なくとも４つの並列ＬＣＩのそれぞれ１つに送信する命令とを含み、ソース点弧コマンドは、４つの並列ＬＣＩの入力位相角値を設定するように構成される。
【０００７】
第３の実施形態では、第１の負荷整流インバータ（ＬＣＩ）と、第２のＬＣＩと、第３のＬＣＩと、第４のＬＣＩとを含む装置であって、第１、第２、第３および第４ＬＣＩの各々は並列に接続され、第１、第２、第３および第４ＬＣＩの各々は、隣接するＬＣＩに対して一定の値だけシフトされたソース入力位相を受ける。
【０００８】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、同じ文字が同じ部品を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読んだときに、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】並列負荷整流インバータ電力制御システムの一実施形態の概略図である。
【図２】図１の負荷整流インバータ電力制御システムの実施形態およびコントローラの一実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の１つまたは複数の具体的な実施形態を以下に説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するために、実際の実施のすべての特徴が明細書に記載されない場合がある。あらゆるこのような実際の実施の開発では、あらゆるエンジニアリングまたは設計プロジェクトでのように、開発者の固有の目標を達成するために、システム関連およびビジネス関連の制限にしたがうような、実施ごとに異なることがある多数の実施固有の決定を行わなければならないことを理解すべきである。さらに、このような開発努力は、複雑で時間が掛かるかもしれないが、それにもかかわらず、本開示の利益を有する当業者にとって、設計、製作および製造の日常的な仕事であろうことを理解すべきである。
【００１１】
本発明の種々の実施形態の要素を紹介する際、冠詞「１つの（ａ、ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」および「前記」は、１つまたは複数の要素が存在することを意味することを意図している。用語「備える」、「含む」および「有する」は、包含的なものであることを意図しており、列挙した要素以外の追加の項目が存在してもよいことを意味する。
【００１２】
本実施形態は、同期回転機器および他の産業機械の電力および速度制御の方法を実行するために、複数の並列負荷整流インバータ構成を使用する大型の電力制御システムに関する。ＬＣＩブリッジの各々の点弧角および位相シフトを管理および調整することによって、複数のＬＣＩブリッジを同時に制御するために、単一の制御ユニットを使用することができる。このような制御方式は、電力ブリッジおよび機械システムへの大幅な再設計および追加の構成要素なしに、より高電力のＬＣＩ駆動装置を得るために、複数のより低電力のＬＣＩ駆動装置を並列化する柔軟性を提供することができる。本明細書に記載の方法は、同期機械だけでなく任意の産業機械に適用することができることも認識すべきである。
【００１３】
上記を念頭に置いて、図１は、複数の並列負荷整流インバータ（ＬＣＩ）システム１０の概略図であり、ＬＣＩシステム１０は、複数の並列負荷整流インバータ（ＬＣＩ）ブリッジ１２と、それぞれが一次巻線２６並びに２つの二次巻線２８および３０を含むことができる入力変圧器と、出力変圧器３４、３６と、機械２４とを含む。ＬＣＩシステム１０は、始動変換器として、連続使用駆動装置として、または、動力源を、転じて、機械２４のような種々の産業機械に提供される速度およびトルクを制御する同様のシステムとして使用することができる。ＬＣＩシステム１０が始動変換器である場合、例えば、（例えば回転機械が全体的に静止位置から最初に始動されるとき）ＬＣＩシステム１０は、例えば同期モータを駆動する可変速度交流（ＡＣ）駆動システムとして機能することができる。同様に、ＬＣＩシステム１０は、連続使用駆動装置として動作することができる。例えば、ＬＣＩシステム１０は、例えば機械２４のゼロ近くから最適な定格速度まで、機械２４の定格トルクで連続的に動作することができる。ＬＣＩシステム１０は、高い始動および加速トルク能力を含むこともでき、これは、例えば、大型コンベア、金属加工、線材圧延機、横棒圧延機およびワイヤ圧延機、並びに、種々の押出加工用途、混合用途、粉砕用途および圧縮機用途に有用であるかもしれない。特定の実施形態では、ＬＣＩシステム１０は、機械２４のトルクおよび速度を制御するために、機械電流および力率の両方を制御することができるため、ＬＣＩシステム１０は、高い出力能力を有することもできる。例えば、機械２４は、三相同期機械であってもよく、ＬＣＩシステム１０を、例えば、５６メガワット（ＭＷ）以上の定格の１つまたは複数の機械２４を始動または連続的に駆動するために使用することができる。
【００１４】
特定の実施形態では、ＬＣＩシステム１０は、例えば機械２４のステータ巻線に給電し制御するために、負荷整流位相制御電力技術（例えば、負荷整流インバータ、変圧器、点弧角発生器等）を使用することによって動作することができる。ＬＣＩシステム１０の電力回路（例えばＬＣＩブリッジ１２）は、電源に接続される複数のソース変換器、および、機械２４に接続される負荷インバータを含むことができる。駆動する場合、例えば、電力は電源から機械２４に流れることができる。ＬＣＩシステム１０は、例えば、モータトルクを監視し、モータ速度を調節するために、制御を行うことができる。機械２４のトルクまたは同様の動作特性を、直流リンク電流を介して制御することができる。さらに認識されるように、点弧角の管理および調節によって制御されるソース変換器は、リンクリアクタの両端間の電圧を変化させることによって、直流リンク電流を制御することができ、転じて機械２４のトルクおよび速度を制御することができる。同様に、点弧角の管理および調節によって制御することもできる負荷インバータは、例えば、機械２４への電力出力の望ましくない周波数の高調波を低減するために、力率を１近くに維持するために、電力出力を最大にし、出力力率（すなわち、出力電圧および電流間の位相角）を制御することができる。本明細書で使用する点弧角という用語は、ソース変換器ブリッジおよび負荷インバータブリッジを構成することができるシリコン制御整流素子（ＳＣＲ）すなわちサイリスタが、「オン」状態、すなわち、個々のソース変換器ブリッジおよび負荷インバータブリッジの各々が電流を伝導する状態に切り替えられる、電圧、電流またはその組み合わせの位相角をさすことができる。
【００１５】
特定の実施形態では、ＬＣＩシステム１０は、複数の並列負荷整流インバータ（ＬＣＩ）ブリッジ１２および変換器１４を含み、変換器１４は、図１に示すようにソース変換器ブリッジ１６および１８を含むことができる。ＬＣＩブリッジ１２は、各々、直流（ＤＣ）電気を、直流リアクタリンクを介して、自然転流によって交流（ＡＣ）電気に変換する電気装置であってもよい。例えば、上述したように、ＬＣＩブリッジ１２は、各々、電流源であってもよく、一般的には、機械２４のような産業回転機械用の始動変換器および連続使用駆動装置の両方として動作させることができるサイリスタベースの電流駆動装置であってもよい。複数の並列ＬＣＩブリッジ１２は、各々、２つの直列に接続されたソースブリッジ変換器１６および１８、直流リンクリアクタ２８、並びに、負荷インバータブリッジ２０を含むことができる。図示したように、ソースブリッジ１６および１８は、電流を、直流リンクリアクタ２２を介して負荷ブリッジインバータ２０に導くことができる。２つの直列に接続されたソース変換器ブリッジ１６および１８は、各々、シリコン制御整流素子（ＳＣＲ）すなわちサイリスタを含むことができ、このＳＣＲは、ソース変換器ブリッジ１６および１８を「オン」状態から「オフ」状態にそれぞれ切り替えるために使用することができる。例えば、「オフ」状態では、ソース変換器ブリッジ１６および１８は、各々、電流の流れを漏れ電流のみに制限することができる。同様に、「オン」状態では、例えば、ソースブリッジ変換器１６および１８は、各々、入力電流がソース変換器ブリッジ１６および１８のしきい値電圧を超える場合、電流を導通することができる。
【００１６】
特定の実施形態では、ソースブリッジ１６および１８の各々は、多相全波ＳＣＲすなわちサイリスタブリッジであってもよい。したがって、集合的に、ソースブリッジ変換器１６およびソースブリッジ変換器１８は、１２パルスソースブリッジ変換器整流器を提供することができる。加えて、負荷インバータブリッジ２０は、各々、複数のＳＣＲすなわちサイリスタを含むことができる。特定の実施形態では、負荷インバータブリッジ２０は、各々、負荷整流インバータ（ＬＣＩ）であってもよく、各々の負荷整流インバータ（ＬＣＩ）を、同期機械２４のステータ巻線への電力供給を制御するために、より具体的には、機械２４の速度を調節するためにトルクを制御するために、並列構成で使用することができる。認識できるように、ソース変換器ブリッジ１６およびソース変換器ブリッジ１８の直列接続は、ソース変換器ブリッジ１６および１８が直流リンクリアクタ２２に直流電圧を提供するために合計することができるように、電気バスの共有を可能にすることができる。合計された直流電圧は、例えば、同期機械２４に供給される可変周波数交流信号を発生するために、負荷インバータブリッジ２０を使用して、三相交流信号に再変換することができる。直流リンクリアクタ２２は、各々、入力電力が交流から直流に整流される場合に、ソース変換器ブリッジ１６および１８と負荷インバータブリッジ２０との間に流れる可能性があるリップル電流を制限することもできる。さらに、図示したように、直流リンクリアクタ２２は、各々、抵抗成分およびリアクタンス成分を含むこともできる。図示したように、且つ、さらに認識されるように、ＬＣＩブリッジ１２の各々は、独立した直流リンクリアクタ２２を含むことができ、直流リンクリアクタ２２を通って流れる電流は、点弧（例えば、ソース変換器ブリッジ１６および１８を「オン」状態にする電圧および電流）を決定するために同じ基準電流にしたがうために、独立して制御することができる。
【００１７】
特定の実施形態では、ＬＣＩシステム１０は、並列の多相多巻線入力変圧器を含むこともでき、並列の多相多巻線入力変圧器の各々は、一次巻線２６並びに２つの二次巻線２８および３０を含むことができる。並列入力変圧器は、例えば、入力電力の電圧を一次配電電圧（例えば１３．８キロボルト［ｋＶ］）から低下した配電電圧（例えば４１６０ボルト［Ｖ］）に変換する（例えば電圧を上げる、または電圧を下げる）ために、集団的に使用することができる。並列入力変圧器２６、２８、３０は、電力を並列ＬＣＩブリッジ１２に集団的に入力することもできる。例えば、並列入力変圧器の各々は、４１６０Ｖを、整流すべきソース変換器ブリッジ１６および１８並びに負荷インバータブリッジ２０に入力し、６パルス出力（すなわち、４つの並列ＬＣＩブリッジ１２に関して２４パルス出力）を有する三相電力信号を発生することができる。
【００１８】
前述のように、並列多巻線入力変圧器は、各々、一次巻線２６並びに２つの二次巻線２８および３０を含むことができる。一次巻線２６は、一方の端部では二次巻線２８および３０に電気的に結合することができ、反対側の端部では交流入力バス３２に電気的に結合することができる。特定の実施形態では、一次巻線２６並びに２つの二次巻線２８および３０は、多数の異なった三相変圧器接続で接続することができる。例えば、一次巻線２６は、Ｙ字状接続で接続することができ、デルタ接続で接続された二次巻線２８と並列に接続することができる。同様に、二次巻線３０は、Ｙ字状接続で接続することができる。一次および二次巻線２６、２８および３０のこのような構成を、並列入力変圧器のＹ−並列−デルタ、Ｙ字状接続と呼ぶことができる。所定の変圧器の任意のデルタ−Ｙ（例えば一次から二次へ）またはＹ−デルタ（例えば一次から二次へ）接続に関して、電力が変圧器の一次巻線から変圧器の二次巻線に変換されるとき、３０度の位相シフトが存在する。
【００１９】
特定の実施形態では、例えば、並列ソースブリッジ変換器１６および１８と合わせて並列入力変圧器のＹ−並列−デルタ、Ｙ字状接続は、三相入力交流電力信号から１２パルス直流電力信号を生成することができる。並列入力変圧器に関して上述したように、巻線構成が同じ三相変圧器接続ではない場合、３０度の位相シフトを多相入力変圧器の一次巻線２６から二次巻線（例えば巻線２８および／または３０）に導入することができる。例えば、Ｙ−デルタまたはデルタ−Ｙのいずれかで接続された変圧器は、電力の３０度の位相シフトを生成することができるが、Ｙ−Ｙまたはデルタ−デルタ接続された三相入力変圧器に関しては一次巻線および二次巻線間に位相シフトがない場合がある。したがって、一次巻線２６をＹ接続することができる場合、３０度の位相シフトされた６パルス直流電力出力を生成するために、二次巻線２８をデルタ接続し、ソースブリッジ変換器１６に結合することができる。同様に、二次巻線３０は、６パルス直流出力電力を生成するためにも、Ｙ字状接続する（例えば、一次巻線２６と同じ三相変圧器接続を有する）ことができる。並列６パルス直流電力出力の重ね合わせは、１２パルス直流電力出力を生成することができ、この１２パルス直流電力出力は、負荷インバータブリッジ２０への電力入力になる。交流入力電流は１２パルス電力入力であってもよいことも理解すべきである。結果として、負荷インバータブリッジ２０は、６パルス交流電力出力を出力することができる。注目する価値があるように、例えば、入力源からの電流高調波を低減し、元の１２パルス入力の代わりに４８パルス入力を生成するために、複数の並列入力変圧器は、各々、さらに、７．５度だけ位相シフトすることができる。さらに、交流入力電流が１２パルスとなり、交流出力電流が６パルスとなるように、交流入力電流も１２パルス入力であることも理解すべきであり、このことは直流側になにも与えない。
【００２０】
特定の実施形態では、入力変圧器およびＬＣＩブリッジ１２の複数の並列化は、入力変圧器およびＬＣＩブリッジ１２の組みの各々に関して１２パルス交流電力入力および６パルス交流電力出力を生成することができる。例えば、図１に示すように、入力変圧器およびＬＣＩブリッジ１２の４つの組みは、４８パルス交流電力入力（すなわち、各ＬＣＩブリッジ１２に関する直流電力は依然として１２パルス整流化直流値でありながら、４８パルス交流電力入力交流ライン電流）および２４パルス交流電力出力（すなわち、例えば機械２４のモータステータ巻線に伝達され２４パルス出力を生成する２４パルス出力交流電流）を集団的に生成することができ、出力変圧器３４、３６は、ＬＣＩ１２間の他の出力変圧器に対して１５度位相シフトする。負荷インバータブリッジ２０の各々の出力は、個々の並列出力変圧器の一次巻線３４に接続することができ、個々の出力変圧器の二次巻線３６は、交流出力バス３８を介して、例えば機械２４のステータ巻線に集団的に電気的に結合することができる。さらに詳細に論じるように、並列出力変圧器の各々は、並列出力変圧器の各々の間で１５度位相シフトすることができる。
【００２１】
特定の実施形態では、並列出力変圧器３４、３６は、入力変圧器と同様に、個々の出力変圧器３４、３６の各々の間に位相シフトを含むことができる。さらに理解されるように、各ＬＣＩブリッジ１２の位相シフトを制御することは、出力変圧器３４、３６の一次巻線と二次巻線との間に生じる可能性がある位相シフトを補償することができる。例えば、並列出力変圧器３４、３６の第１の出力変圧器はデルタ−デルタ構成で接続することができ、この構成では位相シフトは０度である。他の並列出力変圧器３４、３６は、１５度の位相シフトを生じるデルタ−ジグザグ構成で接続することができる。同様に、例えば図１に示すように、並列出力変圧器３４、３６の第３の出力変圧器をデルタ−Ｙ構成で接続することができ、この構成では、３０度位相シフトし、並列出力変圧器３４、３６の第４の出力変換器は、４５度の位相シフトを生じるために、デルタ−ジグザグ構成で接続することができる。結果として生じる電力出力は、２４パルス交流電流出力であり、この２４パルス交流電流出力は、例えば、個々の出力変圧器３４、３６の元の６パルス電力出力と比較して、望ましくない信号高調波および機械トルクリップルを低減することができる。２４パルス出力電流の利点の１つは、機械トルクリップルを低減することであり、４８パルス入力電流は、入力フィルタの必要性を最小にするまたは除去するという利点を有する。
【００２２】
特定の実施形態では、ＬＣＩブリッジ１２の各々を含む図１のＬＣＩシステム１０を、図２に示す中央産業用コンピュータ５０によって同時に制御することができる。産業用コンピュータ５０は、本明細書で開示する方法を行う命令を実行するために、メモリ５４および記憶装置５６に作動的に結合することができる中央処理装置５２および／または他のデータ処理回路網（例えば、特定用途向け集積回路）を含むことができる。これらの命令を、メモリ５４（例えば、ＲＡＭ、フラッシュ等）および／または記憶装置５６（例えばディスクドライブ）のような実体的な非一時的コンピュータ読み取り可能媒体に格納されたプログラムに符号化することができる。中央処理装置５２は、ソフトウェアアプリケーションおよびシステム（例えば、ウェブブラウザ、システムマネージャ、ディジタル信号処理アプリケーション、制御アプリケーション等）をサポートおよび管理することができるオペレーティングシステム（すなわち特定のプログラム）をサポートすることもできる。命令およびプログラムを、メモリ５４および／または記憶装置５６のような、これらの命令またはルーチンを少なくとも集団的に格納する少なくとも１つの実体的な非一時的コンピュータ読み取り可能媒体を含む任意の適切な製品に格納することができる。図示していないが、産業用コンピュータ５０は、例えば、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）および／またはＬＣＩシステム１０内の通信に関係するデータを表示するためのディスプレイを含むこともできる。加えて、産業用コンピュータ５０は、外部装置（例えば、ＵＳＢ、ラップトップ等）に接続するための入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポート、並びに、種々のネットワーク（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ、イーサネット(登録商標）接続、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ等）上での通信を提供できるネットワークインタフェースを含むことができる。一実施形態では、産業用コンピュータ５０は、システム１０のＬＣＩブリッジ１２の各々のための独立したユーザインタフェース（ＵＩ）を含むこともできる。
【００２３】
図１に関連して上述したように、ＬＣＩブリッジ１２の各々に関して、直流リンクリアクタ２２の各々の電流を、電流調整器５８を介して独立して調整することができる。電流調整器５８は、各々、産業用コンピュータ５０のハードウェア部品として、または、産業用コンピュータ５０の中央処理装置５２によってサポートされる組み込みソフトウェアシステムとして実装することができる。電流調整器５８は、個々の直流リンクリアクタ２２の電流を各々標本化し、実時間標本直流リンクリアクタ２２電流値を、速度調整器７２から受信することができる予め決められた基準電流値と比較することができる。次に、電流調整器５８の各々の出力を、ＬＣＩブリッジ１２の各々のソース変換器ブリッジ１６および１８の各々の点弧角を決定するために処理し、使用することができる。
【００２４】
特定の実施形態では、産業用コンピュータ５０は、ソース点弧コマンド発生器６０を含むことができ、ソース点弧コマンド発生器６０は、電流調整器５８のように、産業用コンピュータ５０のハードウェア部品として、または、産業用コンピュータ５０の中央処理装置５２によってサポートされる組み込みソフトウェアシステムとして実装することができる。ソース点弧コマンド発生器６０は、電流調整器５８の各々のソース変換器ブリッジ点弧角出力、並びに、ソース電圧および電流タイミングおよび／または位相情報出力を、個々のソース位相同期ループ６２を介して受信することができる。例えば、ＬＣＩブリッジ１２の各々のソース変換器ブリッジ１６および１８の各々は、独立したソース（例えば電圧および電流）フィードバックおよび対応するソース位相同期ループ６２を含むことができ、これらは、安定した出力周波数および低い位相ノイズを提供することによって、ソースタイミングおよび／または位相情報の決定を容易にすることができる。ソース点弧コマンド発生器６０は、上述した出力（例えば、ソース点弧角およびソースタイミング情報）を受信し、ソース変換器ブリッジ１６および１８の各々の受信した出力データを点弧角計算機６４に提供することができる。ソース点弧コマンド発生器６０は、次に、点弧角計算機６４から、ソース変換器ブリッジ１６および１８の各々に関する要求された個々の点弧角計算を受信し、ＬＣＩブリッジ１２の各々のソース変換器ブリッジ１６および１８の各々に関する実際の点弧コマンドを発生することができる。一実施形態では、ソース変換器点弧角は、主に、電流調整器５８の出力によって決定し、加えて、直流電流高調波を低減するために、低速での負荷からの負荷電圧フィードフォワードによって調節することができる。加えて、点弧角計算機６４は、例えば、負荷電圧フィードフォワードを決定し、ソース点弧角を計算するために、負荷点弧発生器６６からの情報を利用することができる。さらに、点弧角計算機６４は、例えば、負荷点弧角を決定するために、ソース点弧発生器６０からの情報を利用することもできる。一実施形態では、個々のソース変換器ブリッジ１６および１８は互いに独立したものであってもよいため、ソース点弧コマンド発生器６０は、例えば、直流リンクリアクタ２２の電流を、転じて機械２４のトルクおよび速度を制御するために、ソースブリッジ変換器１６および１８の２つのみを「オン」状態にするために、点弧角コマンドを送信することができる。
【００２５】
同様に、産業用コンピュータ５０は、負荷点弧コマンド発生器６６を含むこともできる。再び電流調整器５８と同様に、負荷点弧コマンド発生器６６は、産業用コンピュータ５０のハードウェア部品として、または、産業用コンピュータ５０の中央処理装置５２によってサポートされる組み込みソフトウェアシステムとして実装することができる。負荷点弧角コマンド発生器６６は、負荷インバータブリッジ２０のための機械速度およびタイミング信号を発生するために、点弧角計算機６４から負荷インバータブリッジ点弧角出力を受信することができ、同時に、機械２４の電圧および電流タイミングおよび／または位相情報出力を、１つの負荷位相同期ループ６８を介して受信することができる。注目する価値があるように、点弧角計算機６４は、負荷点弧角を決定するために、ソース点弧コマンド発生器６０から受信した情報を使用することもできる。位相同期ループ６８の出力は、電流プロファイル７０にしたがって電流基準を発生するために速度基準に対して比較すべき速度調整器７２への入力であってもよく、電流プロファイル７０は、機械２４の異なった速度での最大許容電流基準を制限することができる。
【００２６】
負荷インバータブリッジ２０の各々に関する点弧角は、ＬＣＩブリッジ１２の各々に関する出力変圧器３４、３６の位相シフトにしたがって調整することができる。負荷点弧角コマンド発生器６６は、次に、点弧角計算機６４から負荷インバータブリッジ２０の各々に関する要求される個々の点弧角計算を受信し、ＬＣＩブリッジ１２の各々の負荷インバータブリッジ２０の各々に関する実際の点弧角コマンドを発生することができる。
【００２７】
実施形態の技術的効果は、駆動電力を増加し、大型同期機械の速度を制御するために、複数の負荷整流インバータを並列化することに関する方法を含む。ＬＣＩブリッジの各々の点弧角および位相シフトを同時に管理および調整することによって、実施形態は、種々の大規模な産業機械を始動または連続的に駆動するために、少なくとも４８パルス電力入力、低出力電圧、および、少なくとも２４パルス電力出力を提供することもできる。同様に、より多くの並列ＬＣＩブリッジを加えることによって、実施形態は、５６ＭＷより大きい電力を生成するために、ＬＣＩ駆動装置および始動装置の定格電力をスケールアップするための柔軟且つコスト効果的な方法を提供することもできる。したがって、高駆動電力出力を、十分な駆動トルク、循環電流の最小の影響、最小の入力ライン電流高調波、最小の機械ライン電流、および、最小の機械トルクリップルで達成することができる。
【００２８】
本明細書は、最良の形態を含んで本発明を開示するために、そしてまた、任意の装置またはシステムを製造および使用することと、任意の組み込み方法を実行することとを含んで、如何なる当業者もが本発明を実施することができるようにするために、例を使用する。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図している。
【符号の説明】
【００２９】
１０  負荷整流インバータシステム
１２  負荷整流インバータブリッジ
１４  変換器
１６  ソース変換器ブリッジ
１８  ソース変換器ブリッジ
２０  負荷インバータブリッジ
２２  直流リンクリアクタ
２４  機械
２６  一次巻線
２８  二次巻線
３０  二次巻線
３２  交流入力バス
３４  出力変圧器
３６  出力変圧器
３８  交流出力バス
５０  中央産業用コンピュータ
５２  中央処理装置
５４  メモリ
５６  記憶装置
５８  電流調整器
６０  ソース点弧コマンド発生器
６２  ソース位相同期ループ
６４  点弧角計算機
６６  負荷点弧発生器
６８  負荷位相同期ループ
７０  電流プロファイル
７２  速度調整器
【図１】
2013223421.tif 000003
【図２】
2013223421.tif 000004
【外国語明細書】
2013223421000001.pdf