(57)【要約】【課題】  本発明は、変換器に関する。【解決手段】  本発明による変換器（１０）は、入力線（１５）と接続された第一変換ステージ（２０）と、出力線（１６）と接続された第二変換ステージ（２４）とを備えた変換グループ（１７）を有する。この第一変換ステージ（２０）と第二変換ステージ（２４）は、相互接続された正の分岐部（２７，３０）と負の分岐部（２８，３１）を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ本の入力線（１５）をＢ本の出力線（１６）と接続する、Ａ／Ｂ変換グループ（１７）を備えた変換器（１０）であって、
各変換グループ（１７）が、
Ｂ本の入力線（１５）と接続されるとともに、
その変換グループ（１７）の入力線（１５）の各々と接続されたスイッチ（２１）を備えた第一変換ステージ（２０）と、
Ｂ本の出力線（１６）の各々と接続されたスイッチ（２５）を備えた第二変換ステージ（２４）と、
を有し、
第一変換ステージ（２０）のスイッチ（２１）が、第二変換ステージ（２４）のスイッチ（２５）と接続されている、
変換器において、
第一変換ステージ（２０）が、
変換グループ（１７）の入力線（１５）の各々と接続された正の分岐部（２７）であって、正極性の下で導通状態となるように構成されたスイッチ（２１）を備えた正の分岐部（２７）と、
変換グループ（１７）の入力線（１５）の各々と接続された負の分岐部（２８）であって、負極性の下で導通状態となるように構成されたスイッチ（２１）を備えた負の分岐部（２８）と、
を有することと、
第二変換ステージ（２４）が、
出力線（１６）の各々と接続された正の分岐部（３０）であって、正極性の下で導通状態となるように構成されたスイッチ（２５）を備えた正の分岐部（３０）と、
出力線（１６）の各々と接続された負の分岐部（３１）であって、負極性の下で導通状態となるように構成されたスイッチ（２５）を備えた負の分岐部（３１）と、
を有することと、
各変換グループ（１７）では、
第一変換ステージ（２０）の正の分岐部（２７）の各々が、第二変換ステージ（２４）の正の分岐部（３０）の全てと接続されており、
第一変換ステージ（２０）の負の分岐部（２８）の各々が、第二変換ステージ（２４）の負の分岐部（３１）の全てと接続されていることと、
を特徴とする変換器。
【請求項２】
請求項１に記載の変換器（１０）において、
各変換グループ（１７）では、第一変換ステージ（２０）の正の分岐部（２７）が、第一変換ステージ（２０）の負の分岐部（２８）から分離されていることを特徴とする変換器。
【請求項３】
請求項１に記載の変換器（１０）において、
各変換グループ（１７）では、第二変換ステージ（２４）の正の分岐部（３０）が、第二変換ステージ（２４）の負の分岐部（３１）から分離されていることを特徴とする変換器。
【請求項４】
請求項１に記載の変換器（１０）において、
出力線（１６）の各々が、
第二変換ステージ（２４）の正の分岐部（３０）と接続された第一の導電体（３３）と、
第二変換ステージ（２４）の負の分岐部（３１）と接続された第二の導電体（３４）と、
に接続されていることを特徴とする変換器。
【請求項５】
請求項４に記載の変換器（１０）において、
第一と第二の導電体（３３，３４）の中の少なくとも一方がインダクタンス（３６）を有することを特徴とする変換器。
【請求項６】
請求項１に記載の変換器（１０）において、
第一変換ステージ（２０）と第二変換ステージ（２４）のスイッチ（２１，２５）が電子スイッチであることを特徴とする変換器。
【請求項７】
請求項６に記載の変換器（１０）において、
当該の電子スイッチがサイリスタ、トランジスタ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ又はＩＧＣＴであることを特徴とする変換器。
【請求項８】
請求項１に記載の変換器（１０）において、
当該の数Ａが数Ｂよりも大きいことを特徴とする変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変換器に関し、特に、発電機と配電網の間に接続することができる、発電機で発電した電力を配電網の要件に適合させるための変換器を記載している。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、３本の出力線３と接続される１５本の入力線２と、５つの変換グループ４とを備えた変換器１を開示している（図１と２参照）。これらの５つの変換グループ４の各々は、入力線２と接続されたスイッチを備えた第一変換ステージ５と、出力線３と接続されたスイッチを備えた第二変換ステージ６とから構成されている。各変換グループ４では、第一変換ステージ５の全てのスイッチは、第二変換ステージ６の全てのスイッチと接続されている。これらのスイッチは、制御システムによって駆動される両方向スイッチである。
【０００３】
この変換器は、幾つかの欠点を有する。
【０００４】
実際、動作している間、制御システムは、同じ変換グループ４の入力線が異なる極性で動作することを防止しなければならない、言い換えると、一つの変換グループにおいて、例えば、一つの入力線２ａが正の入力電圧を供給され、例えば、別の入力線２ｂが負の電圧を供給されると、回路を短絡させることとなるので、両方の入力線２ａと２ｂのスイッチが導通状態となることを防止しなければならない。
【０００５】
図２を参照すると、正の電圧から負の電圧又はその逆にスイッチングされた場合の安全性の理由から、０ボルトのセーフティゾーン８が設けられている。
【０００６】
そのため、出力線での電圧（と特に、その高調波）が、ニーズに対して完全には最適化されておらず、それを実現する制御システムとソフトウェアが複雑になる場合が有る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７４６０３７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のことから、本発明の課題は、周知の変換器を使用した場合よりも少ない制約で、電圧（と特に、電圧の高調波）をニーズに応じて最適化できる変換器を提供することである。
【０００９】
別の課題は、スイッチを駆動する制御システムとそれを実現するソフトウェアが周知の変換器で必要な制御システムとソフトウェアと比べて、より簡単となる変換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これらの課題は、特許請求の範囲の請求項に記載された変換器を提供することによって解決される。
【００１１】
本発明は、
Ａ本の入力線をＢ本の出力線と接続する、Ａ／Ｂ変換グループを備えた変換器であって、
各変換グループが、Ｂ本の入力線と接続されるとともに、その変換グループの入力線の各々と接続されたスイッチを備えた第一変換ステージと、Ｂ本の出力線の各々と接続されたスイッチを備えた第二変換ステージとを有し、
第一変換ステージのスイッチが、第二変換ステージのスイッチと接続されている、
変換器において、
第一変換ステージが、
変換グループの入力線の各々と接続された正の分岐部であって、正極性の下で導通状態となるように構成されたスイッチを備えた正の分岐部と、
変換グループの入力線の各々と接続された負の分岐部であって、負極性の下で導通状態となるように構成されたスイッチを備えた負の分岐部と、
を有することと、
第二変換ステージが、
出力線の各々と接続された正の分岐部であって、正極性の下で導通状態となるように構成されたスイッチを備えた正の分岐部と、
出力線（１６）の各々と接続された負の分岐部であって、負極性の下で導通状態となるように構成されたスイッチを備えた負の分岐部と、
を有することと、
各変換グループでは、
第一変換ステージの正の分岐部の各々が、第二変換ステージの正の分岐部の全てと接続されており、
第一変換ステージの負の分岐部の各々が、第二変換ステージの負の分岐部の全てと接続されていることと、
を特徴とする変換器である。
【００１２】
有利な実施形態において、各変換グループでは、第一変換ステージの正の分岐部が、第一変換ステージの負の分岐部から分離されている。
【００１３】
有利な実施形態において、各変換グループでは、第二変換ステージの正の分岐部が、第二変換ステージの負の分岐部から分離されている。
【００１４】
有利な実施形態において、出力線の各々が、第二変換ステージの正の分岐部と接続された第一の導電体と、第二変換ステージの負の分岐部と接続された第二の導電体とに接続されている。
【００１５】
有利な実施形態において、第一と第二の導電体の中の少なくとも一方がインダクタンスを有する。
【００１６】
有利な実施形態において、第一変換ステージと第二変換ステージのスイッチが電子スイッチである。
【００１７】
有利な実施形態において、前記の電子スイッチがサイリスタ、トランジスタ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ又はＩＧＣＴである。
【００１８】
有利な実施形態において、前記の数Ａが数Ｂよりも大きい。
【００１９】
別の特徴と利点は、添付図面の限定することを目的としない実施例に図示された、好ましいが排他的ではない変換器の実施形態の記載から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】周知の変換器の模式図
【図２】周知の変換器のスイッチング時の電圧と時間の関係グラフ
【図３】本発明による変換器の一つの実施形態の模式図
【図４】図３の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図３と４を参照すると、これらの図面は、発電機１１と配電網１２の間に接続された変換器１０を図示しており、発電機１１が電力を発電し、変換器１０が、その電力を配電網１２の要件に適合させている。
【００２２】
変換器１０は、Ａ本の入力線１５をＢ本の出力線１６に接続し、Ａ／Ｂ変換グループ１７を備えている。数Ａは数Ｂよりも大きく、例えば、この変換器は、次の通り構成することができる。
【００２３】
Ａ＝１５、Ｂ＝３、Ａ／Ｂ＝５
この場合、変換器１０は、１５本の入力線１５と、３本の出力線１６と、５つの変換グループ１７を有する。前記のパラメータは、単なる例であり、異なるパラメータを用いることもできる。
【００２４】
各変換グループ１７は、Ｂ本の入力線（この例では、３本の入力線１５と接続されている）と、Ｂ本の出力線１６の全てとに接続されている。
【００２５】
更に、各変換グループ１７は、Ｂ本の入力線１５の各々と接続されたスイッチ２１を備えた第一変換ステージ２０と、Ｂ本の出力線１６の各々と接続されたスイッチ２５を備えた第二変換ステージ２４とを有する。
【００２６】
第一変換ステージ２０のスイッチ２１は、第二変換ステージ２４のスイッチ２５と接続されている。
【００２７】
第一変換ステージ２０は、変換グループ１７の各入力線１５と接続された正の分岐部２７を有し、この正の分岐部２７は、正極性の下で（即ち、対応する入力線１５が正の電圧を有する場合に）導通状態となるように構成されたスイッチ２１を備えている。
【００２８】
また、第一変換ステージ２０は、変換グループ１７の各入力線１５と接続された負の分岐部２８を有し、この負の分岐部２８は、負極性の下で（即ち、対応する入力線１５が負の電圧を有する場合に）導通状態となるように構成されたスイッチ２１を備えている。
【００２９】
第二変換ステージ２４は、各出力線１６と接続された正の分岐部３０を有し、この正の分岐部３０は、正極性の下で（即ち、変換グループ１７の少なくとも一つの入力線が正の電圧を有する場合に）導通状態となるように構成されたスイッチ２５を備えている。
【００３０】
また、第二変換ステージ２４は、各出力線１６と接続された負の分岐部３１を有し、この負の分岐部３１は、負極性の下で（即ち、変換グループ１７の少なくとも一つの入力線が負の電圧を有する場合に）導通状態となるように構成されたスイッチ２５を備えている。
【００３１】
更に、各変換グループ１７では、第一変換ステージ２０の正の分岐部２７の各々が、第二変換ステージ２４の正の分岐部３０の全てと接続されている。
【００３２】
同様に、第一変換ステージ２０の負の分岐部２８の各々が、第二変換ステージ２４の負の分岐部３１の全てと接続されている。
【００３３】
図示されている通り、各変換グループ１７の第一変換ステージ２０の正の分岐部２７は、各変換グループ１７の第一変換ステージ２０の負の分岐部２８から分離されている。
【００３４】
同様に、各変換グループ１７の第二変換ステージ２４の正の分岐部３０は、各変換グループ１７の第二変換ステージ２４の負の分岐部３１から分離されている。
【００３５】
各出力線１６は、第二変換ステージ２４の正の分岐部３０と接続された第一の導電体３３と、第二変換ステージ２４の負の分岐部３１と接続された第二の導電体３４とに接続することができるが、この特徴は、必ずしも必須な特徴ではない。
【００３６】
更に、第一と第二の導電体３３，３４の中の一方又は第一と第二の導電体３３，３４の両方は、インダクタンス３６を備えることができる。このインダクタンス３６は、循環する電流を制限するために使用することができ、何れにせよ、このインダクタンス３６は任意選択である。
【００３７】
これらのスイッチ２１と２５は、サイリスタ（又はトランジスタ）、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ又はＩＧＣＴなどの電子スイッチである。
【００３８】
出力線１６と配電網１２の接続は、変圧器３７を介して実施することができる。
【００３９】
この変換器の動作は、前述した記載と図面から明らかであり、ほぼ次の通りである。
【００４０】
入力線１５は、互いに異なる電圧を供給される。
【００４１】
一つの変換グループ１７の全ての入力線１５が正の電圧を供給された場合、第一変換ステージ２０の正の分岐部２７だけが動作して、第二変換ステージ２４の正の分岐部３０に電圧を供給する。
【００４２】
第一変換ステージ２０の正の分岐部２７の各々からの電圧は、第二変換ステージ２４の正の分岐部３０の各々に供給される。
【００４３】
第二変換ステージ２４の正の分岐部３０からの電圧は、出力線１６に供給される。
【００４４】
一つの変換グループ１７の全ての入力線１５が負の電圧を供給された場合、その動作は前記と同様である（当然のことながら、正の分岐部を負の分岐部に置き換える）。
【００４５】
幾つかの入力線１５が正の電圧を供給され、幾つかの入力線１５が負の電圧を供給された場合、その動作は依然として前記と同様である。正の分岐部２７，３０と負の分岐部２８，３１が分離されていることによって、正と負の電圧の間の干渉が防止されるので、この場合の動作は、尚も問題無く、短絡の虞も無しに実施することができる。
【００４６】
各変換グループ１７では、第一変換ステージ２０の正の分岐部２７が第二変換ステージ２４の正の分岐部３０とのみ接続されており、同じく第一変換ステージ２０の負の分岐部２８が第二変換ステージ２４の負の分岐部３１とのみ接続されているので、正の分岐部２７，３０と負の分岐部２８，３１の間の干渉又は短絡は起こり得ず、それによって、スイッチを駆動する制御システム（特に、ソフトウェア）を簡単なものに構成することができる。
【００４７】
当然のことながら、前述した特徴は、互いに独立して規定することができる。
【００４８】
実際には、使用する材料と寸法を要件と技術水準に応じて任意に選択することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１    変換器
２，２ａ，２ｂ    入力線
３    出力線
４    変換グループ
５    変換ステージ
６    変換ステージ
８    セーフティゾーン
１０    変換器
１１    発電機
１２    配電網
１５    入力線
１６    出力線
１７    変換グループ
２０    変換ステージ
２１    スイッチ
２４    変換ステージ
２５    スイッチ
２７    変換ステージ２０の正の分岐部
２８    変換ステージ２０の負の分岐部
３０    変換ステージ２４の正の分岐部
３１    変換ステージ２４の負の分岐部
３３    第一の導電体
３４    第二の導電体
３６    インダクタンス
３７    変圧器
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013121316.tif 000005
【図４】
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【外国語明細書】
2013121316000001.pdf