(57)【要約】本発明は、電力を送信するための変換器ステーション（１）であって、直流端子および交流端子を有する変換器（２）と、交流端子に接続された少なくとも１つの変圧器（６、７）とを備える変換器ステーション（１）に関する。変換器ステーション（１）の対費用効果を可能な限り高くするために、変換器ステーション（１）は、少なくとも２つの独立した支持構造体（１８、１９、２０）にわたって分散される。【選択図】図１
2016510203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を送信するための変換ステーション（１）であって、直流電圧接続および交流電圧接続を有する変換器（２）と、前記交流電圧接続に接続された少なくとも１つの変圧器（６、７）とを有し、
前記変換器ステーション（１）が、互いに独立して立つ少なくとも２つの支持構造体（１８、１９、２０）上に分散して配置される、
ことを特徴とする変換器ステーション（１）。
【請求項２】
前記変換器（２）と前記変圧器（６、７）のうちの少なくとも１つとが、異なる支持構造体（１８、１９、２０）上に保持される、
ことを特徴とする請求項１に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項３】
前記支持構造体（１８、１９、２０）を、海または湖内に配置することができ、
少なくとも１つの支持構造体（１８、１９、２０）が、ウインド・タービン（３８）を保持するように寸法決めされたウインド・タービン支持構造体である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項４】
前記変換器（２）が、複数の直流電圧側‐直列接続または並列接続部分変換器（４２）を有し、
前記複数の部分変換器が、異なる支持構造体（１８、１９、２０）上で少なくとも部分的に保持される、
ことを特徴とする先の請求項のいずれか１項に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項５】
各部分変換器（４２）が、前記交流電圧側で部分変圧器（４０）に接続される、
ことを特徴とする請求項４に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項６】
前記部分変換器（４２）および前記部分変圧器（４０）が、共通の部分的カプセル化筐体（３９）内に配置される、
ことを特徴とする請求項５に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項７】
各部分変換器（４２）が、バイパス・スイッチ（３５）によりバイパス可能な２つの直流電圧端子（３１、３２）を有する、
ことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項８】
各部分変換器（４２）が、６パルス・ブリッジを形成する、
ことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項９】
各部分変換器（４２）が、１２パルス・ブリッジを形成する、
ことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項１０】
前記変換器（２）の前記交流電圧側にフィルタ・ユニットが設けられる、
ことを特徴とする先の請求項のいずれか１項に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項１１】
各部分変換器が、前記直流電圧側で部分平滑インダクタに接続される、
ことを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項１２】
複数の部分変換器が、少なくとも部分的には部分ダイオード整流器またはサイリスタ部分変換器であり、
前記部分ダイオード整流器またはサイリスタ部分変換器の電流バルブが、ダイオードまたはサイリスタからなる直列回路を有する、
ことを特徴とする請求項４〜１１のいずれか１項に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項１３】
前記変換器がダイオード整流器である、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項１４】
前記ダイオード整流器が、前記直流電圧側で部分平滑インダクタに接続される、
ことを特徴とする請求項１３に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項１５】
前記変換器ステーション（１）に接続された交流電圧グリッド（８）に電力を供給する電力供給手段（２１）が設けられる、
ことを特徴とする先の請求項のいずれか１項に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項１６】
前記電力供給手段（２１）が、前記直流電圧側で前記部分ダイオード整流器（４２）と直列に接続された部分変換器（３２）を有する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項１７】
各変圧器（６、７）が、開閉器アセンブリに接続される、
ことを特徴とする先の請求項のいずれか１項に記載の変換器ステーション（１）。
【請求項１８】
前記開閉器アセンブリを、陸上の電力供給グリッド（１７）または海中の交流電圧グリッドに接続されたカップリングイン（ｃｏｕｐｌｉｎｇ−ｉｎ）・コンポーネント（２２）に交流電圧線（２５）を介して接続可能である、
ことを特徴とする請求項１７に記載の変換器ステーション（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を送信するための変換器ステーションであって、直流電圧接続および交流電圧接続を有する変換器と、交流電圧接続に接続された少なくとも１つの変圧器とを有する変換器ステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、Ｓ．Ｂｅｒｎａｌ−Ｐｅｒｅｚ等の論文、「Wind power plant control for the connection to multiterminalHVdc links」、ＩＥＥＥ、２０１２、２８７３ページなどの変換器ステーションが知られている。この文献は、ダイオード整流器が直流電圧側で直流電圧中間回路に接続された設置例を開示している。この直流電圧中間回路は、２つの電圧源変換器（ＶＳＣ）間に延在している。ダイオード整流器は、変圧器および交流電圧グリッドを介してウインド・ファーム（ｗｉｎｄ  ｆａｒｍ：風車群）に接続されている。さらに、変換器の交流電圧側に配置されたフィルタ・ユニットが開示されている。直流電圧側では、ダイオード整流器により生成される直流電流を平滑化するのに平滑インダクタが使用される。
【０００３】
大型の伝送路の場合、海中に立つウインド・ファームの陸上の供給グリッドへの接続は、一般には直流で行われる。これが理由で、実際には、海中のウインド・ファームの近傍に立つ外海（ｏｐｅｎ−ｓｅａ）プラットフォーム上に変換器が収容されるのが現状である。この海中の変換器は、交流電圧グリッドを介してウインド・ファームに接続されるが、この変換器の直流電圧接続から陸上の変換器に、直流電圧接続が延びている。しかし、変換器の重量および体積が依然大きいので、こうした変換器を海中に立てるには多くのコストを要する。
【０００４】
したがって、本発明で取り扱う課題は、可能な限り廉価な冒頭で述べたタイプの変換器ステーションを提供することである。
【０００５】
変換器ステーションが、互いに独立して立つ少なくとも２つの支持構造体上に分散して配置されるという点で、上記の問題は本発明の文脈において解決される。
【０００６】
本発明によれば、変換器ステーションは、もはや単一の支持構造体上に配置されず、変換器ステーションの重量は、様々な支持構造体上で分散される。したがって、本発明によって、今日通常である非常に高価なプラットフォームを省略することが可能であり、代わりに、たとえばウインド・タービンを支持するためにも用いられる支持構造体が使用される。比較的廉価な支持構造体上での本発明による変換器ステーションの分散配置は、ダイオード整流器として構成された変換器の場合に特に有利である。ダイオード整流器は、ウインド・ファームに接続するために現在まで使用されてきた自整流式変換器と比較して著しく低重量である。このことは限定的に、サイリスタ形状の電流バルブが内部に存在するサイリスタ変換器にもあてはまる。
【０００７】
本発明による変換器ステーションは、たとえば、個別の、つまり別々の支持構造体により保持される変換器を有することがある。この支持構造体上で更なる構成部品は保持されない。この場合、変換器は、自体の電流または電圧バルブを有する少なくとも１つの６パルス・ブリッジを形成する。この６パルス・ブリッジの直流電圧端子のうちの１つは、たとえば、接地電位に接続される。この場合、他の直流電圧端子は、たとえば、単極直流電圧接続を介して陸上の変換器に接続される。高電圧直流電流伝送から知られる１２パルス・ブリッジとして変換器を構成することも可能である。１２パルス・ブリッジは、直流電圧側で直列接続された２つの６パルス・ブリッジを有する。その接続点は、一般には接地電位である。各６パルス・ブリッジは、たとえば、別々の変圧器を介して交流電圧グリッドに接続される。２つの変圧器の巻き線は、異なる手法で互いに接続されており、この結果、伝送中に変圧器にて異なる位相シフトが発生する。当然、変換器ステーションは、それぞれが接地電位の端子を１つ有する、２つの６パルス・ブリッジを有することもある。
【０００８】
本変換器の構成は、原則として、本発明の文脈において任意のものである。例として、変換器は、たとえば電圧源変換器（ＶＳＣ）などの自整流式変換器である。本発明の文脈においては、モジュール式マルチレベル変換器の使用も可能である。当然、本変換器は、外的整流式変換器であってもよいが、こうした外的整流式変換器の変換器バルブは、サイリスタを有する。
【０００９】
本発明の第１の変形形態によれば、変換器と変圧器のうちの少なくとも１つとが、異なる支持構造体上に保持される。この分離は、重量の分散について特に好都合であることが証明されている。
【００１０】
本発明の好ましい一変形形態によれば、支持構造体は、海または湖内に配置することができるが、少なくとも１つの支持構造体が、ウインド・タービンを保持するように寸法決めされたウインド・タービン支持構造体である。すなわち、本発明のこの変形形態によれば、ウインド・タービンを保持するようにも機能する、またはウインド・タービンを保持するように機能することの可能な支持構造体が使用される。それらの寸法決め、使用材料、その材料強度に関連して、支持構造体は、市場に従来からあるウインド・タービンの質量に相当する質量を保持するように設計される。ウインド・タービンを保持するための通常のこうした支持構造体、すなわちウインド・タービン支持構造体は、モノ・パイル（ｍｏｎｏ−ｐｉｌｅ）、トリ・パイル（ｔｒｉ−ｐｉｌｅ）、トリポッド（ｔｒｉｐｏｄ）、ジャケット、重力基礎（ｇｒａｖｉｔｙ  ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ）、浮遊支持構造体などの用語で当業者に知られている。支持構造体の例示的形態を、以下で図面を参照して特定している。ウインド・タービン支持構造体は、外海プラットフォームと比較して製造において好都合である。この場合、本発明の文脈において、変換器ステーションの構成部品以外の構成部品もそれぞれの支持構造体により保持されることは、除外されない。したがって、本発明によれば、変換器ステーションの部品も、ウインド・タービンを更に支持または保持する支持構造体上に配置されことがある。本発明の文脈においては、変換器ステーションの構成部品も、ウインド・タービンの支持フレームのタワー上に直接装着することができる。
【００１１】
好都合なことに、本変換器は、複数の直流電圧側‐直列接続または並列接続部分変換器を有する。これらの部分変換器を使用して、変換器を容易に拡大・縮小することができるので、本電流要件または電圧要件に対して、其々、容易に適合させることが可能である。この場合、各部分変換器を、その部分変換器のみに割り当てられた個別の支持構造体（たとえば、モノ・パイル）上に配置することもできる。当然、複数の部分変換器を１つの支持構造体上に保持することもできる。
【００１２】
本明細書に関連して好都合である更なる発展例によれば、各部分変換器が、交流電圧側で部分変圧器に接続されるが、各部分変換器および部分変圧器は、共通の部分的カプセル化（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）筐体内に配置される。この更なる有利な発展例によれば、たとえばウインド・ファームのストリングに割り当てられた構成部品を作ることができるが、このストリングは、多数のウインド・タービンに接続されている。カプセル化筐体は、たとえばウインド・タービンの支持構造体上など、簡単な方法で海中に配置することができる。
【００１３】
好都合なことに、各部分変換器は、バイパス・スイッチを用いてバイパスすることの可能な２つの直流電圧端子を有する。上記の更なる有利な発展例によれば、例として部分変換器および部分変圧器を備える部分変換器ステーションを、たとえば障害のある場合にバイパスすることができる。部分変換器ステーションがウインド・ファームの１つのセクション（たとえば、ウインド・ファームのストリング）に接続されている場合、そのやり方でそのセクションをバイパスすることもできる。障害が各構成部品とストリングとの両方、または構成部品に接続された交流電圧グリッドの分岐に存在しうるので、このことは有利である。
【００１４】
好都合なことに、各部分変換器は、６パルス・ブリッジまたは１２パルス・ブリッジを形成する。
【００１５】
好都合なことに、変換器の交流電圧側にフィルタ・ユニットが設けられる。フィルタ・ユニットは、無効電力を補償するため、および、変換器の通常動作中に起こりうる基本波の高調波をフィルタリング除去するために使用される。フィルタ・ユニットは、ウインド・タービンを備えていてもよいし、ウインド・タービンのみから構成されていてもよい。
【００１６】
好都合なことに、各部分変換器は、直流電圧側で部分平滑インダクタに接続される。部分平滑インダクタは、直流電流を平滑化するのに使用される。このことは、部分変換器が少なくとも部分的に部分ダイオード整流器として構成される場合に特に好都合である。
【００１７】
本発明の好ましい一構成の場合、部分変換器は、少なくとも部分的には部分ダイオード整流器またはサイリスタ部分変換器であるが、それらの電流バルブは、ダイオードまたはサイリスタからなる直列回路を有する。やはり６パルスまたは１２パルス・ブリッジを形成することのできる部分ダイオード整流器は、自整流式の部分変換器と比較して特に軽量であり、もたらすロスが少なくなる。サイリスタ部分変換器は、電流バルブを形成するが、これら電流バルブは、能動的にスイッチを入れられ、したがって、イグニッション・インパルス中にスイッチを切ることができない。しかし、サイリスタ電流バルブは、強固で廉価である。
【００１８】
有利なことに、変換器はダイオード整流器である。すでに述べたように、動作させることのできない受動的電力半導体を有するダイオード整流器は、スイッチを入れたり、切ったりすることのできる変換器を有する変換器と比較して、軽量であり、ロスが小さい。しかし、本発明の文脈においては、変換器は、たとえば電圧源変換器（ＶＳＣ）などの自整流式変換器、具体的には、モジュール式マルチレベル変換器であってもよい。こうした変換器は、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、ＩＧＣＴなど、スイッチを入れたり切ったりすることの可能な電力半導体スイッチを有する。
【００１９】
変換器がダイオード整流器である場合、それが直流電圧側で平滑インダクタに接続されるのが好都合である。
【００２０】
好都合なことに、変換器ステーションに接続された交流電圧グリッドを供給する電力供給手段が設けられる。電力供給手段は、ダイオード整流器が１方向のみの送電を可能にする環境に適合する。しかし、本発明による変換器ステーションが特に適するウインド・ファーム接続の場合、変換器ステーションに接続された交流電圧グリッドに電力を供給することがしばしば必要である。例として、ウインド・ファームのウインド・タービンは、その電気エネルギーを使用してセットアップ可能であり、各ロータ・ブレードは、それぞれの必要な角度に合わせて調整可能である。電力供給手段は、たとえば、ジェネレータを駆動するディーゼル・エンジンを備えるが、そのジェネレータは必要な電力を作り、それが、ウインド・ファームに接続された交流電圧グリッド内に送られる。
【００２１】
ただし、有利なことに、電力供給手段は、ディーゼル・エンジンを省略することができるように構成されており、これは、ディーゼル・エンジンは多くのメンテナンスが必要であり、継続してディーゼルを供給しなければならないからである。具体的には、本発明による変換器ステーションが海中に位置する場合、風または嵐の際の燃料供給は困難である。これが理由で、本発明の文脈においては、陸上の供給グリッドまたは海中の隣接する交流電圧グリッドから電力を供給することを可能にする電力供給手段を設けることが好都合である。こうした電力供給手段は、少なくとも部分的には水中で延在し、たとえば、電圧の範囲が５０〜７０ｋＶの交流電圧線である電力供給線を備える。
【００２２】
本発明の構成からは逸脱する１つの構成では、電力供給手段が、直流電圧側の変換器の部分ダイオード整流器に直列接続される部分変換器を備える。この部分変換器を使用することにより、変換器ステーションが陸上の電力供給グリッドに接続される直流電圧接続を用いて、反対方向にも、すなわち陸上からウインド・ファームに対しても、電力の流れを供給することが可能である。この接続においては、当然、部分ダイオード整流器が上記のようにバイパス・スイッチを備えるのが好都合であるが、このバイパス・スイッチにより、直列回路内での部分ダイオード整流器のバイパスが可能になり、この結果、陸上の変換器からの電力が直流電圧接続により提供され、部分変換器または複数の変換器から交流電圧に変換される。次いで、生成される交流電圧は、接続されたウインド・ファームの電力供給のために使用される。
【００２３】
好都合なことに、変圧器が開閉器アセンブリに接続される。開閉器アセンブリは、たとえば、ガス絶縁開閉器アセンブリであるが、たとえばオイル内に入れた、変換器アセンブリ−変圧器間の対応するブッシングが設けられる。先で既に記載したように、本発明の文脈においては、複数の変圧器を使用することも可能である。これは、開閉器アセンブリにもあてはまる。
【００２４】
開閉器アセンブリは、好都合なことに、陸上の電力供給グリッドまたは海中の交流電圧グリッドに接続されたカップリングイン（ｃｏｕｐｌｉｎｇ−ｉｎ）・コンポーネントに交流電圧線を介して接続可能である。
【００２５】
有利なことに、変圧器および変換器は、絶縁材料中に配置される。絶縁材料という用語は、本発明の文脈においては、大気と比較して絶縁性が改善された気体、液体、固体の全てを含むことを意図している。この改善された絶縁性ゆえに、様々なレベルの電位の変換器の個別の構成部品を、電圧フラッシュオーバが起こることなく互いに対してより短い距離で配置することができる。具体的には、受動的であり、動作させることのできない電力半導体を有するダイオード整流器を、絶縁材料の問題なく配置可能である。このことは、サイリスタを備える外的整流式変換器にもあてはまる。メンテナンスの場合には、絶縁材料を取り除くだけでよい。この目的のために、たとえば、絶縁材料を排出することまたは流し入れることが可能な入口および出口手段が、内部に変換器が配置されるカプセル化筐体上に設けられる。
【００２６】
本発明の好ましい一構成によれば、変換器および変圧器は、それぞれカプセル化筐体内に配置されるが、これらのカプセル化筐体は、互いに接続されている。こうすることで、高電圧電位の導体を、１つの絶縁材料環境から他の絶縁材料環境または大気雰囲気に移す手の込んだブッシングを使用せずに、上記の構成部品を互いに電気的に接続することができる。変換器ステーションの構成部品のカプセル化は、一般には接地電位であり、更には、特に変換器ステーションが海中または湖中に立つ場合に損傷を与えうる損傷環境影響に対して上記の構成部品を保護する。
【００２７】
有利なことに、変換器の少なくとも一部分および変圧器の少なくとも一部分が共に内部に配置される、少なくとも１つのカプセル化筐体が設けられるが、このカプセル化筐体は、絶縁材料で充填される。この本発明の更なる有利な発展例によれば、絶縁材料で充填されたカプセル化筐体が設けられるが、このカプセル化筐体内では、少なくとも部分的に、（部分）変換器および（部分）変圧器が共に配置される。このようにして、変換器ステーションをよりコンパクトに構成することができる。当然、変換器の配線網もカプセル化筐体または複数の筐体内に収容される。カプセル化筐体または複数の筐体は、接地電位であるのが好都合である。
【００２８】
絶縁材料は、原則として気体、液体、または固体とすることができる。六フッ化硫黄など、エネルギーの伝送および分配において知られる保護ガスを使用するのが好都合である。ただし、たとえば好都合な絶縁油などの液体が絶縁材料として使用される場合に、特定の利点が生じる。この油は、絶縁に加えて冷却をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本発明の更なる好都合な構成および利点は、図面に関連する本発明の例示的実施形態の以下での説明の発明特定事項であるが、図面においては、同一の参照符号は、動作が同じ構成部品を指す。
【図１】本発明による変換器ステーションの一例示的実施形態を模式的に示す図である。
【図１ａ】ダイオード整流器の詳細を模式的に示す図である。
【図２】本発明による変換器ステーションであって、海中に配置されたウインド・ファームを陸上の変換器に接続する変換器ステーションの更なる例示的実施形態を模式的に示す図である。
【図３】部分ダイオード整流器、部分平滑インダクタおよび部分変圧器を共通のカプセル化筐体内に有する部分変換器ステーションの一例示的実施形態を模式的に示す図である。
【図４】部分変圧器を有する部分変換器の一例示的実施形態を模式的に示す図である。
【図５】図３の部分変換器ステーションを模式的に示す側面図である。
【図６】現在使用される一連のウインド・タービン支持構造体を模式的に示す図である。
【図７】図５の部分変換器ステーションを固定したウインド・タービン支持構造体を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明による変換器ステーション１であって、ダイオード整流器２を備える変換器ステーション１の一例示的実施形態を示す。ダイオード整流器２は、いわゆる１２パルス・ブリッジを形成し、これは、２つの６パルス・ブリッジ３および４を備える。６パルス・ブリッジ３および４は、接地接続線５により、それらの直流電圧端子のうちの１つにて互いに接続され、変圧器６または７を介して交流電圧グリッドの様々なセクションまたはストリング８に接続される。変圧器６、７はそれぞれ、１次巻き線９および２次巻き線１０を有する。第１の変圧器６の１次巻き線９は、６パルス・ブリッジ３の交流電圧接続に電気的に接続されており、スター・ポイント（ｓｔａｒ  ｐｏｉｎｔ）を形成する。対照的に、第２の変圧器７の１次巻き線９は、デルタ回路として存在する。こうすることで、それらの巻き線により交流電圧が送られる場合に、異なる位相シフトが起こる。当然、本発明の文脈においては、２つの６パルス・ブリッジ３、４のそれぞれについて、他方の６パルス・ブリッジとは独立させて、自体の直流電圧端子にて接地させることも可能である。ダイオード整流器２が６パルス・ブリッジを１つだけ有するとしても、この６パルス・ブリッジを直流電圧端子にて接地電位に接続することが可能であり、この結果、いわゆるモノポールが形成される。
【００３１】
図１に示すダイオード整流器２の場合、６パルス・ブリッジ３および４は、それぞれ直流電圧接続端子１１、１２を有するが、直流電圧接続端子１１、１２は、それぞれ直流電圧接続１５のポール１３、１４に接続される。各ポール１３、１４内には平滑インダクタ（図示せず）が配置される。ダイオード整流器２は、陸上に立ち、沿岸に近接する変換器１６に、直流電圧接続１５により接続されるが、この陸上の変換器１６は、自体を陸上の電力供給グリッド１７に接続する交流電圧接続を有する。この電力供給グリッドは、図面中では模式的に示しているのみである。電力供給グリッド１７は、交流電圧グリッドである。
【００３２】
ダイオード整流器２は、約５０〜４００ｋｍの沖合で海中に配置される支持構造体１８上に配置される。特に有利な一実施形態では、それぞれのウインド・ファームにて支持構造体１８または構成部品として使用される支持構造体および基礎は、ウインド・タービンのタワーに直接固定される。変圧器６は対応する支持構造体１９上に配置され、変圧器７は、支持構造体２０上に配置される。したがって、支持構造体１８、１９、２０は、特に廉価である。先で既に述べたように、海中に配置される変換器ステーションは、ウインド・ファームにより生成された電力を直流電圧接続１５に送信するのに使用される。
【００３３】
ダイオード整流器２は、１方向のみ、すなわち変圧器６から陸上の変換器１６に電力を送信するように設定されるので、無風の場合にウインド・ファームが必要とするエネルギーは、他の方法でウインド・ファームに提供されなければならない。この目的のために、この場合には、カップリングイン変圧器２３および機械的スイッチ２４からなるカップリングイン・コンポーネント２２を有するエネルギー送信手段２１が使用される。カップリングイン・コンポーネント２２は、交流電圧線２５および開閉器アセンブリ（図示せず）を介して、交流電圧グリッドのストリング８に接続される。この場合、カップリングイン・コンポーネント２２は、変圧器２５を介して電力供給グリッド１７に接続される。変圧器２５は、約５０ｋＶ〜７０ｋＶのオーダの好都合な交流電圧を供給する。こうして、ウインド・ファームに陸地からエネルギーを供給することができる。
【００３４】
６パルス・ブリッジ３の構造をより詳細に図１ａに示す。６パルス・ブリッジ３が、モジュール２７を３つ有するのが分かるが、この数は、変圧器６、７がそれぞれ接続された交流電圧グリッド８の相の数に対応する。各相モジュール２７は、互いに対して反対に分極可能な２つの直流電圧接続または直流電圧端子を有するが、これらは、プラス符号およびマイナス符号で標識されている。さらに、各相モジュール２７は、交流電圧接続２８を有する。各場合において、ダイオード・バルブ２９が、交流電圧接続２８とそれぞれの直流電圧接続との間に延在し、この結果、各相モジュール２７は、２つのダイオード・バルブ２９を有する。ダイオード・バルブ２９は、ダイオードからなる直列回路を備えるが、ダイオードの数は、各場合において、存在する電圧に依存する。ダイオード整流器２の直流電圧側には、平滑インダクタ３０をカプセル化筐体なしで模式的に示している。
【００３５】
図２は、本発明による変換器ステーション１であって、複数の部分変換器ステーション３１からなる変換器ステーション１の他の例示的実施形態を示すが、各部分変換器ステーション３１は、部分ダイオード整流器に加え、部分変圧器および部分平滑インダクタ（ともに図示せず）を有する。部分変換器ステーション３１は、直流電圧側で互いに直列接続される。さらに、その直列回路内に部分変換器３２を見ることできる。各部分変換器ステーション３１は、第１の直流電圧接続端子３３および第２の直流電圧接続端子３４を有するが、これらの端子は、バイパス・スイッチ３５により互いに接続することもできる。したがって、バイパス・スイッチ３５により、たとえば故障した部分変換器ステーション３１のバイパスが可能になる。
【００３６】
既に先で述べたように、変換器ステーション１は、沿岸３６から約１００ｋｍの海中で複数の支持構造体上で分散されるが、陸上の変換器１６が、直流電圧接続１５を介して変換器ステーション１に接続される。各部分変換器３１が、交流電圧グリッド７のストリング８に接続されていることが分かるが、ストリング８は、ウインド・ファーム３７を変換器ステーション１に接続するのに使用される。ウインド・ファーム３７は、多種多様なウインド・タービン３８からなる。
【００３７】
無風の場合でも、ウインド・ファーム３７はエネルギーを必要とする。このエネルギーは、部分変換器３２を使用してウインド・ファーム３７に提供される。この目的のために、たとえば、それぞれのバイパス・スイッチ３５を閉じることにより、部分ダイオード整流器３１の全てがバイパスされ、この結果、部分変換器３２が陸上の変換器１６に直接的に接続されるが、この変換器１６は、たとえばモジュール式マルチレベル変換器である。このモジュール式マルチレベル変換器は電力供給グリッド（図示せず）に接続され、必要な電力を部分変換器３２に供給し、部分変換器３２は、この交流電圧側の電力をウインド・ファーム３７に提供する。
【００３８】
図３は、部分変換器３１をより詳細に示す。部分変換器ステーション３１は、２つの部分平滑インダクタ４１、部分ダイオード整流器４２および部分変圧器４０が内部に配置された部分的カプセル化筐体３９を有するのが分かる。部分ダイオード整流器は、たとえば６パルス・ブリッジを形成する。部分的カプセル化筐体３９は、絶縁油で充填される。部分的カプセル化筐体３９の外側には、機械的直流電圧スイッチ４３があるが、これを用いることで、それぞれのポールをバイパス・スイッチ３５に接続可能になる。
【００３９】
図４は、部分変換器３２をより詳細に示すが、この部分変換器３２は、分かれたカプセル化筐体内には配置されていない。部分変換器３２は、直流電圧側に如何なる平滑インダクタも有さない。平滑インダクタは、制御された部分変換器または自整流式の部分変換器の場合には不要である。さらに、直流電圧側でバイパス・スイッチ３５を使用することにより、部分変換器３２をバイパスすることが可能である。
【００４０】
図５は、部分変換器ステーション３１の模式側面図である。部分変圧器４０、部分平滑インダクタ４１および部分ダイオード整流器４２が、油で充填された共通のカプセル化筐体３９内に配置されていることが分かる。さらに、高電圧導体を油絶縁から保護ガス絶縁に移すのに用いるブッシング４４があるが、ブッシング４４は、それぞれのカプセル化筐体の１つ以上の壁内を延びており、これらの壁は接地電位である。さらに、バイパス・スイッチ３５が同様にカプセル化筐体４５内に配置されているのが分かるが、このカプセル化筐体４５は、保護ガス、この場合には六フッ化硫黄で充填されている。ブッシング４６により、保護ガスで充填された筐体４５にケーブルを接続することが可能になる。
【００４１】
図６は、変換器ステーション１の部品を支持するように設置されたウインド・タービン支持構造体４７〜５２の例示的実施形態を示す。この場合には、海底に基準標識５３が設けられ、水面に基準標識５４が設けられる。
【００４２】
支持構造体４７は、いわゆる浮遊支持構造体であるが、浮遊している浮力体５５が、アンカ５６およびロープ５７により海底に永続的に固定される。タワーまたはマスト５８が、浮遊体５５上で支持され、ウインド・タービンを保持するように設置される。浮力体５５は、タワー５８の固有重量およびウインド・タービンの重量に対して、自体の浮力を調整される。海底５３への固定５６は、たとえば、海底に杭を打ち込むことにより行われる。これらの打込み杭とは離して、バラスト体（ｂａｌｌａｓｔ  ｂｏｄｙ）が提供されるが、これは、固定されることなく海底に置かれ、ロープがそれに留められる。
【００４３】
支持構造体４８の場合、打込み杭が１本のみ海底５３に打ち込まれているが、この打込んだ杭は、タワーまたはタワー・セクション５８により延在する。やはり、変換器ステーション１の部品をタワー５８に固定することが可能である。
【００４４】
支持構造体４９は、３本の打込み杭５９が海底に打込まれているという点で支持構造体４８と異なる。３本の打込み杭上の水面５４の上方に空間フレーム枠６０を見ることができるが、この空間フレーム枠は、３本全ての打込み杭上で支持されている。タワーまたはマスト５８が、空間フレーム枠６０から垂直に突き出ている。
【００４５】
支持構造体５０は、空間フレーム枠６０が四面体であり、水面５４の下方に配置されるという点で支持構造体４９と異なる。
【００４６】
支持構造体５１は、空間フレーム枠ではなく支持フレーム枠６１を有するが、この支持フレーム枠は、４本の打込み杭５９上で支持され、水面５４の下方、上方の両方に延びる。やはり、ウインド・タービンのタワーまたはマスト５８が、支持フレーム枠６１上で支持される。
【００４７】
支持構造体５２は、海底５３に置かれるスタンド・フット６２を有する。マストまたはタワー５８は、スタンド・フット６２から直接延びる。
【００４８】
図７は、図５の部分変換器ステーション３１を、図６のウインド・タービン支持構造体５０のタワー５８に固定する様を示す。タワーまたはマスト５８に接して支持プラットフォーム６３が載置されているのが分かるが、この支持プラットフォーム上で、図５の部分変換器ステーション３１が支持される。ここで部分変換器ステーション３１のベース領域内に配置されるブッシング４４により、ウインド・ファーム３７に変換器ステーション１を接続する交流電圧グリッドのストリング８のうちの１つに相当する交流電圧ケーブルの接続が可能になる。約６５ｋＶの電圧がストリング８に印加される。さらに、直流電圧接続５のポール１３を見ることができるが、このポールは、接地電位に対して２００〜４００ｋＶの直流電圧電位である。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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