(57)【要約】  本発明は、サイリスタ製半導体スイッチ素子に基づく切換モジュールを制御する方法に関する。特に、本方法は、少なくとも一つの切換モジュールを制御する方法に関し、この切換モジュールは、それぞれ制御変圧器の制御巻線の第一の端子と第二の端子を介して組み込まれた第一の転流セルと第二の転流セルから構成される。各切換モジュールは、入力配線と出力配線を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ第一の端子（１０）と第二の端子（２０）を介して制御変圧器（１）の制御巻線（８）に組み込まれた第一の転流セル（９ａ）と第二の転流セル（９ｂ）から構成される少なくとも一つの切換モジュール（５）を制御する方法であって、
各切換モジュール（５）が入力配線（４ａ）と出力配線（４ｂ）を備え、
これらの転流セル（９ａ，９ｂ）が、
逆並列に接続された二つのサイリスタ（６１ａ，６１ｂ）を有する第一のスイッチ素子（６１）と、
逆並列に接続された二つのサイリスタ（６２ａ，６２ｂ）を有する第二のスイッチ素子（６２）と、
を備えた方法において、
第一の端子（１０）と第二の端子（２０）の間に加わる、制御変圧器（１）の制御巻線（８）による電圧であるタップ電圧（ｖｔ）を確定する工程と、
制御巻線（８）に誘導される電圧である誘導電圧（ｖｉ）を確定する工程と、
転流セル（９ａ）の出力配線（４ｂ）から流れ出る負荷電流（ｉＬ）を検出する工程と、
負荷電流（ｉＬ）とタップ電圧（ｖｔ）の間の位相シフト（φ）を確定する工程と、
第一のスイッチ素子（６１）から第二のスイッチ素子（６２）に電流を転流させるとの転流コマンドの受信後に、第一の転流方式（４００）に基づき、第一の調査が実行され、この第一の調査（４０１ａ）が、
負荷電流（ｉＬ）とタップ電圧（ｖｔ）の間の位相シフト（φ）が限界範囲外に有るのか否かが調査されて、
この位相シフト（φ）が限界範囲外に有る場合に、第一の調査（４０１ａ）の結果が肯定的であると評価される、
ことから成る工程と、
第二の調査（４０１ｃ）が実行され、この第二の調査（４０１ｃ）が、
前記の電圧（ｖｔ）の次に期待されるゼロ交差までの時間が転流時間期間（ｔｋｏｍｍ）よりも長いのか否かが調査されて、
長い場合に、この結果が肯定的であると評価される、
ことから成る工程と、
第一と第二の調査（４０１ａ，４０１ｃ）が肯定的である場合に、工程（４０２）において、第一のスイッチ素子（６１）に属し、誘導電圧（ｖｉ）に対してブロック方向に有る第一のサイリスタ（６１ａ，６１ｂ）が非活性化されるとともに、第二のスイッチ素子（６２）に属し、前記の電圧（ｖｉ）に対して阻止方向に有る第二のサイリスタ（６２ａ，６２ｂ）が活性化されることによって、転流プロセスが準備される工程と、
工程（４０２）での転流プロセスの準備後に、
タップ電圧（ｖｔ）の次に期待されるゼロ交差までの時間が転流時間期間（ｔｋｏｍｍ）よりも長い場合（４０３ｃ）に、第一のサイリスタ（６１ａ，６１ｂ）が回復しているのか否かの第三の調査が実行されて、回復している場合に、この調査（４０３ａ）が肯定的であると評価され、
第三の調査が肯定的であると評価された場合に、工程（４０４）において、第二のサイリスタ（６２ａ，６２ｂ）に対して逆並列である第三のサイリスタ（６２ａ，６２ｂ）が活性化されるとともに、第一のサイリスタ（６１ａ，６１ｂ）に対して逆並列である第四のサイリスタ（６１ａ，６１ｂ）が非活性化されることによって、転流が開始され、
第一及び／又は第二の調査（４０１ａ，４０１ｃ）が肯定的であると評価されない場合に、転流が開始されないか、或いは第三の調査（４０３ａ）が肯定的であると評価されない場合に、第一の転流方式に基づく転流が中止される工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記の転流は、第二のサイリスタ（６２ａ，６２ｂ）が非活性化されるとともに、第一のサイリスタ（６１ａ，６１ｂ）が活性化されることによって中止される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記の転流プロセスを準備する工程（４０２）の後に、
タップ電圧（ｖｔ）の次に期待されるゼロ交差までの時間が転流時間期間（ｔｋｏｍｍ）よりも長い場合に、誘導電圧（ｖｉ）の絶対値がタップ電圧の限界値（ｖｍａｘ）を下回るのか否かの第四の調査が行なわれて、下回る場合に、この結果が肯定的であると評価され、
第三の調査と第四の調査の結果が肯定的であると評価された場合に、転流が開始され、
肯定的であると評価されない場合に、第二のサイリスタ（６２ａ，６２ｂ）が非活性化されるとともに、第一のサイリスタ（６１ａ，６１ｂ）が活性化されることによって、転流が中止される、
、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
第一の転流方式（４００）に基づく転流が所定の回数（ｎｍａｘ）よりも多い回数中止されることと、
負荷電流（ｉＬ）とタップ電圧（ｖｔ）の位相シフトが限界範囲内に有ることと、
の一つ以上の場合に、
転流コマンドの受信後に、
工程（５０１）で、点弧時点（ｔｚ２）を待ち、
工程（５０２）で、点弧時点（ｔｚ２）に到達したら、第四のサイリスタが非活性化されるとともに、第三のサイリスタが活性化され、
工程（５０３）で、タップ電圧（ｖｔ）のゼロ交差後に、第一のサイリスタが非活性化されるとともに、第二のサイリスタが活性化される、
第二の転流方式（５００）による転流が実行される、
、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
前記の点弧時点（ｔｚ２）が、サイリスタの保護時間（ｔｐ１）と第二の転流方式（５００）から得られる最大電流負荷との関数に基づき確定される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記の転流時間期間（ｔｋｏｍｍ）がサイリスタのオーバーラップ時間（γ）と保護時間（ｔｐ１）の合計に等しい、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
前記のオーバーラップ時間（γ）が、点弧角（α）と負荷電流（ｉＬ）に依存するとともに、転流セル（９ａ）の二つのスイッチ素子（６１，６２）が転流プロセスの間に導通状態である時間を規定する、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
負荷電流（ｉＬ）とタップ電圧（ｖｔ）の間の位相シフト（φ）の限界範囲に関して、次の式が適用される、
φｃａｐ＜φ≦０、ここで、φｃａｐ＜０
、請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
サイリスタは、点弧を可能とするように、そのゲート端子（Ｇ）を駆動された場合に活性化され、
サイリスタは、そのサイリスタの点弧を防止するように、そのゲート端子（Ｇ）を駆動されない場合に非活性化される、
、請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
コンピュータプログラム製品であって、不揮発性でありコンピュータ読取可能な媒体で提供されて、制御ユニット（５０）が請求項１から９までのいずれか一つに記載の方法を実施することを許容するコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイリスタ製半導体スイッチ素子に基づく切換モジュールを制御する方法に関する。特に、本発明は、少なくとも一つの切換モジュールを制御する方法に関し、この切換モジュールは、それぞれ第一の端子と第二の端子を介して制御変圧器の制御巻線に組み込まれた第一の転流セルと第二の転流セルを有する。各切換モジュールは、入力配線と出力配線を備える。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、転流セルの制御方法を記載している。そこに記載されたシステム構成は、主巻線と制御巻線から成る一次側と、二次巻線から成る二次側とを備えた変圧器を有する。その一次側の制御巻線は、四つの半導体スイッチ素子から成る装置を用いて三つの異なる形態で主巻線と接続することができる。第一の切換モードでは、制御巻線を主巻線と直列に接続することができる。第二の切換モードでは、制御巻線を主巻線に対して切り換えることができる。第三の切換モードでは、制御巻線を回路から切り離すことができる、即ち、電流は制御巻線を介して流れない。それに対応して、四つの半導体スイッチ素子と制御巻線が一緒になって一つの切換モジュールを構成する。その切換モジュールは、二つの転流セルを有する。各転流セルは、上方と下方の電流経路を有する。それら二つの電流経路は、それぞれ逆並列に接続されたサイリスタ対によって「導通」又は「遮断」状態に切り換えることができる。それらのサイリスタ対が如何なる状態に有るのかに応じて、上方又は下方の経路の何れかに持続的に電流が流れる。
【０００３】
非特許文献１は、当初導通状態の経路から当初遮断状態の経路に電流を転流させるための二つの実現可能な転流方式を記載している。第一の転流方式では、転流に有利な条件が支配的であると、予め定義された転流時点を待つ。その転流時点に到達したら、その前に導通状態に切り換わっていたサイリスタ対が非活性化されるとともに、サイリスタの予期しない再点弧が起こらないことを保証する不感時間だけ待つ。不感時間の経過後に、その前に遮断状態であったサイリスタ対が活性化されるとともに、その前に導通状態であった経路からその前に遮断状態であった経路への電流の転流が行なわれて、転流が終了する。転流に有利な条件が満たされない場合、強制転流又は短絡式転流とも呼ばれる第二の転流方式に基づく転流が開始される。
【０００４】
特許文献１は、電力網内の変圧器の巻線タップを切り換える制御設備及び方法を記載している。その変圧器は、交流電圧源を負荷と接続する。その変圧器の各巻線タップには、それぞれ逆並列に配置された二つのサイリスタをから成る半導体スイッチ素子が組み込まれている。
【０００５】
その方法では、負荷電圧を上昇させる切換操作は、電力フローが交流電圧源から負荷への方向を示す場合にのみ許容される。負荷電圧を低下させる切換操作は、電力フローが負荷から交流電圧源への方向を示す場合にのみ許容される。更に、負荷電流及び交流電圧のゼロ交差点の近くでは、切換操作が抑制される。そのようにして、第一の巻線タップから第二の巻線タップに切り換える場合の巻線タップの短絡が防止されている。
【０００６】
従来技術で周知の転流セルを制御する方法は、その場合に歪んだ、特に、速く変化する負荷電流を考慮していない。周知の方法では、歪んだ負荷電流は、予期しない電流方向の変化のために、切り換え先の巻線箇所の予期しない短絡を引き起こす可能性が有る。
【０００７】
サイリスタは、周知の通り、パワーエレクトロニクスにおいて大電流及び高電圧を切り換えるために設計された電力半導体である。以下において、サイリスタと関連して、次の用語を使用する。
主電圧：サイリスタのアノードとカソードの間の電圧
主電流：サイリスタのカソードを流れる電流
制御電圧：サイリスタのゲートとカソードの間の電圧であり、ゲートがカソードと比べて高い電位を有する場合に、正である。
制御電流：サイリスタのゲートを流れる電流
点弧電流：ゲートに流れ込む制御電流であり、この場合のサイリスタの制御電流は正である。
順方向：アノードからカソードへの方向
順電圧：順方向に電極を接続した場合の主電圧であり、この場合の主電圧は正である。
順電流：順方向に流れる主電流であり、この場合の主電流は正である。
逆方向：カソードからアノードへの方向
逆電圧：逆方向に電極を接続した場合の主電圧であり、この場合の主電圧は負である。
逆電流：逆方向に流れる主電流であり、この場合の主電流は負である。
遮断状態及び導通状態：順電流が流れている場合にサイリスタが取り得る二つの安定した動作状態である。
ラッチング電流、保持電流及び回復時間：各サイリスタの特徴的なパラメータであり、大抵はそのデータシートに記載されている。
【０００８】
サイリスタは、周知の通り、順電流がラッチング電流を上回るまで、順電圧を加えるとともに、少なくとも短い時間の間、典型的には、約１０μｓの間、正の制御電圧を加えて、点弧電流を生成することによって、導通状態に移行させることができ、それは点弧又はスイッチオンとも呼ばれる。ここで、サイリスタは、制御電流が消失するか、或いはそれどころか転極された場合でも導通状態に留まるが、順電流が保持電流を下回らず、順電圧が加えられいる場合にのみ導通状態に留まる。しかし、主電圧が転極され、その結果、順電圧から逆電圧になるか、或いは順電流が保持電流を下回ると、サイリスタは遮断状態に移行し、それは、消弧又はスイッチオフとも呼ばれる。更に、以下において、「非活性化」とは、サイリスタの点弧を防止するように、ゲートの駆動を停止することを意味する。それに対応して、「活性化」とは、サイリスタのゲートを駆動することによって、点弧を可能にすることを意味する。
【０００９】
自然に転流するサイリスタとも呼ばれる標準的なサイリスタは、周知の通り、上述した手法でのみ消弧させることができる。ＧＴＯ（ゲート・ターン・オフ）サイリスタは、更に、消弧電流の生成によって消弧させることができる。そのため、標準的なサイリスタは、通常主電流が最も近いゼロ交差点に到達した場合に最も早く消弧する一方、ＧＴＯサイリスタは、任意の時点で消弧させることができる。標準的なサイリスタは、現在、例えば、２．２ｋＡまでの電流及びそれ以上の電流と、７ｋＶまでの電圧とそれ以上の電圧に対して設計される一方、ＧＴＯサイリスタは、現在、それよりも低い電流及び電圧に対してしか設計することができず、より高価である。
【００１０】
サイリスタは、消弧後、再び順方向に電圧を受けることができるまでに所定の時間期間を必要とする。その時間期間は、保護時間と呼ばれ、回復時間と安全マージンの合計から構成される。
【００１１】
以下において、「転流セルの制御」とは、一般的に、所望の切換状態を確実に達成できるように、転流セルを駆動することであると理解する。
【００１２】
更に、標準的な転流と強制転流の間を区別する。「標準的な転流」との用語は、転流セルのその前に導通状態であったスイッチ素子を流れる電流が直に短い時間内にその前に遮断状態であったスイッチ素子に転流する場合に使用される。この場合、標準的な転流では、電流が一方の負荷分岐部から他方の負荷分岐部に転流する物理的な転流は、負荷電流と誘導電圧が異なる符号を有する時間範囲内に行なわれる。それに対して、強制転流の場合、転流は、意図された短時間の短絡により行なわれる。短絡電流が上昇して、電圧のゼロ交差後に再び低下する間に、その前に導通状態であったスイッチ素子又はそのサイリスタは回復するのに十分な時間を有する。強制転流は、標準的な転流と異なり、何時でも実行することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第３，６１９，７６５号明細書
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ−Ｂａｓｅｄ  Ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ  Ｃｅｌｌｓ，ＩＥＥＥ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ｕｎｄ  Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ，  Ｒａｌｅｉｇｈ，  ＮＣ，  ＵＳＡ，  Ｓｅｐｔ．  ２０１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、個々の半導体スイッチ素子の電気的な負荷を低減する、半導体スイッチ素子に基づく切換モジュールを制御する方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この課題は、請求項１の特徴を有する方法により解決される。
【００１７】
前記の背景技術に鑑みて、本発明は、第一の観点では、第一の転流セルと第二の転流セルから構成される少なくとも一つの切換モジュールを制御する方法を提案する。これらの転流セルは、それぞれ第一の端子と第二の端子を介して、制御変圧器の制御巻線に組み込まれている。各切換モジュールは、入力配線と出力配線を備える。この場合、これらの転流セルは、それぞれ逆並列に接続された二つのサイリスタから構成される第一のスイッチ素子と第二のスイッチ素子を有する。
【００１８】
この切換モジュールを制御する方法の範囲内では、次のパラメータが確定される。
ａ）タップ電圧と呼ばれ、第一と第二の入力端子の間に加わり、制御変圧器の制御巻線を介した電圧を表す交流電圧、
ｂ）誘導電圧と呼ばれ、制御巻線内に誘導される電圧を表す交流電圧、
ｃ）負荷電流と呼ばれ、転流セルの出力配線から流れ出る交流電流、
ｄ）負荷電流とタップ電圧の間の位相シフト。
【００１９】
本方法の範囲内では、第一の転流方式では、第一のスイッチ素子から第二のスイッチ素子に電流を転流させるために、転流コマンドの受信後に、第一の調査が実行される。この場合、負荷電流とタップ電圧の間の位相シフトが限界範囲外に有るのか否かが調査される。この位相シフトが限界範囲外に有る場合に、第一の調査の結果が肯定的であると評価される。
【００２０】
更に、タップ電圧の次に期待されるゼロ交差までの時間が転流時間期間よりも長いか否かの第二の調査が実行され、長い場合に、その結果が肯定的であると評価される。この場合、転流時間期間は、サイリスタのオーバーラップ時間と保護時間の合計である。このオーバーラップ時間は、転流が両方のスイッチ素子に流れている時間を規定する。サイリスタの保護時間は、サイリスタの回復時間と安全マージンから構成される。この場合、安全マージンは、可変であると、例えば、或る時点における誘導電圧の絶対値又はサイリスタの電流に依存するとすることもできる。タップ電圧の次に期待されるゼロ交差までの時間が転流時間期間よりも長い場合に、この調査の結果は肯定的であると評価される。
【００２１】
第一と第二の調査が肯定的である場合に、第一のスイッチ素子に属し、誘導電圧に対して阻止方向に有る第一のサイリスタが非活性化されることによって、転流プロセスが準備される。第二のスイッチ素子に属し、誘導電圧に対して遮断方向に有る第二のサイリスタが活性化される。
【００２２】
この転流プロセスの準備後に、タップ電圧の次に期待されるゼロ交差までの時間が転流時間期間よりも長い場合に、第一のサイリスタが回復しているのか否かの第三の調査が実行される。回復している場合に、この調査は肯定的であると評価される。
【００２３】
第三の調査が肯定的であると評価された場合に、第二のサイリスタに対して逆並列に有る第三のサイリスタが活性化されるとともに、第一のサイリスタに対して逆並列に有る第四のサイリスタが非活性化されることによって、転流が開始される。
【００２４】
第一及び／又は第二の調査が肯定的であると評価されない場合には、第一の転流方式に基づく転流は開始されない。第三の調査が肯定的であると評価されない場合には、第一の転流方式に基づく転流が中止される。
【００２５】
タップ電圧は、例えば、電圧センサーを用いて、直に測定することができる。制御巻線を介して電流が流れていない場合には、誘導電圧を直に測定することができる。電流が制御巻線に流れている場合には、負荷電流とタップ電圧の測定によって、誘導電圧をモデルに基づき決定することができる。タップ電圧と誘導電圧を決定する別の手法は、例えば、変圧器の別の（制御）巻線の負荷電流とタップ電圧を測定して、誘導電圧とタップ電圧の周知のモデルに基づく、例えば、変圧器のアドミッタンス行列に基づく計算を適用することである。
【００２６】
サイリスタは、点弧を可能とするように、そのゲートが駆動された場合に、活性化されたと見做される。同様に、サイリスタは、サイリスタの点弧を防止するように、そのゲートが駆動されない場合に、非活性化されたと見做される。
【００２７】
サイリスタは、例えば、標準的なサイリスタとして、或いは光点弧サイリスタとして構成することができる。
【００２８】
サイリスタの活性化及び非活性化は制御ユニットにより行なわれる。この制御ユニットは、更に、そのために相応に構成されたセンサーによって、例えば、タップ電圧又は負荷電流などの関連する測定パラメータを検出するように構成される。これらのセンサーを用いて検出された測定パラメータ又はデータから、例えば、誘導電圧又は負荷電流とタップ電圧の間の位相シフトなどの別の関連する制御パラメータを従来技術で周知の算出及び計算方法に基づき決定することができる。当業者には、関連する測定パラメータを決定するために、如何なるセンサーを用いるのかは明らかであるので、分かり易さ及び単純化のために、測定パラメータの決定に用いられるセンサーには詳しく立ち入らない。
【００２９】
本発明は、歪んだ負荷電流の場合でも、第一と第二の端子の間の望ましくない短絡を引き起こすこと無く、サイリスタに基づく切換モジュールを備えたタップ切換器及びそれ以外の装置の安全な動作を可能にする。制御巻線の短絡は、巻線のインピーダンスの低下により引き起こされる大きな短絡電流を生じさせる。最適なシステム設計では、大きな短絡電流がより長く持続しないように、スイッチ素子／サイリスタを設計するので、これらの大きな短絡電流は望ましくない。頻繁に起こる大きな短絡電流は、スイッチ素子／サイリスタに大きな負荷をかけることになり、それは、それらの寿命に否定的な影響を及ぼす。これは、特に、頻繁な切換操作が要求される場合に当てはまる。それに対応して、短絡を出来る限り防止すべきである。
【００３０】
更に、ここで提案する方法によって、如何なる時点でも、各転流セルの少なくとも一つのサイリスタを電流方向に対して導通状態にできることが保証される。更に、本発明による方法によって、有利には、サイリスタのサイズを小さくすることが可能であり、それは、構造空間及び絶縁間隔に関して追加の自由空間を作り出す。
【００３１】
ここで提案する方法の一つの実施構成は、第二のサイリスタが非活性化されるとともに、第一のサイリスタが活性化されることによって、転流が中止されると規定する。それによって、このシステムが安定した初期状態に復帰することが保証される。
【００３２】
ここで提案する方法の一つの実施構成は、転流プロセスの準備後に、タップ電圧の次に期待されるゼロ交差までの時間が転流時間期間よりも長い場合に、第四の調査が実行されると規定する。この場合、タップ電圧の絶対値がタップ電圧の限界値を下回るのか否かが調査され、下回る場合に、この結果は肯定的であると評価される。第三の調査と第四の調査の結果が肯定的であると評価された場合に、転流が開始される。そうでない場合、第二のサイリスタが非活性化されるとともに、第一のサイリスタが活性化されることによって、転流が中止される。
【００３３】
切換時点における最大タップ電圧を制限し、それにより、サイリスタの負荷を最小化するのが有利である。有利には、サイリスタの電圧負荷を最小化する、タップ電圧の限界値は、タップ電圧の波高値の絶対値の３０％、４０％、５０％、６０％又は７０％である。この場合、サイリスタの電圧負荷の最小化は、設計をより有利にし、寿命をより長くするとともに、システム全体の信頼性を向上させる。
【００３４】
ここで提案する方法の一つの実施構成は、第一の転流方式に基づく転流が所与の回数よりも多い回数だけ中止された場合及び／又は負荷電流とタップ電圧の間の位相シフトが十分に大きくない場合に、第二の転流方式に基づく転流が実行されると規定する。この第二の転流方式では、転流コマンドの受信後に、強制転流による点弧時点を待つ。この強制転流による点弧時点に到達したら、第四のサイリスタが非活性化されるとともに、第三のサイリスタが活性化される。タップ電圧のゼロ交差後に、第一のサイリスタが非活性化されるとともに、第二のサイリスタが活性化される。
【００３５】
例えば、制御変圧器の臨界動作状態又は制御変圧器により提供される負荷が生じるとともに、即時の制御がシステム全体の安全な動作に不可欠である場合に、強制転流の実行が必要となる可能性が有る。この場合、制御ユニットによって、即時の強制転流を開始することができる。
【００３６】
標準的な転流が複数回連続して中止された場合、それは、例えば、位相シフト、電流及び電圧の歪みなどの外部のシステム条件が標準的な転流を許容せず、これらのシステム条件の迅速な変化が期待されないと推定することができる。この場合、制御ユニットは、同じく強制転流を開始することができる。
【００３７】
制御変圧器の臨界動作状態又は提供される負荷を評価するために、例えば、関連するシステムパラメータに関する別のパラメータ及び限界値を制御ユニットに保存することができる。
【００３８】
有利には、この転流方式を中止する所定の回数に関しては、例えば、３、５、７又は１０の値が選定される。
【００３９】
ここで提案する方法の有利な実施構成は、強制転流による点弧時点が、第二の転流方式から得られる、サイリスタの保護時間と最大電流負荷の関数に基づき確定されると規定する。この場合、サイリスタの保護時間は、サイリスタの回復時間と安全マージンから構成される。この場合、安全マージンは、可変であると、例えば、或る時点におけるサイリスタの電圧又は電流の絶対値に依存するとすることもできる。
【００４０】
ここで提案する方法の有利な実施構成は、転流時間期間がサイリスタのオーバーラップ時間と保護時間の合計に等しいと規定する。
【００４１】
ここで提案する方法の有利な実施構成は、このオーバーラップ時間が点弧角αと負荷電流に依存し、一つの転流セルの二つのスイッチ素子が転流プロセスの間に導通状態である時間を表すと規定する。
【００４２】
ここで提案する方法の有利な実施構成は、負荷電流とタップ電圧の間の位相シフトφの限界範囲に関して、次の式を適用すると規定し、
φｃａｐ＜φ≦０、ここでφｃａｐ＜０
この場合、φｃａｐは負の容量限界値を表す。
【００４３】
この負の容量限界値は、例えば、−５°、−７．５°、−１０°、−１２．５°、−１５°又は−４０°であるとすることができる。
【００４４】
本発明は、第二の観点において、コンピュータプログラム製品を提案し、このコンピュータプログラム製品は、不揮発性でありコンピュータにより読取可能な媒体で提供されて、制御ユニットが本発明の第一の観点による方法を実施することを許容する。
【００４５】
本発明の観点の中の一方、特に、その観点の個々の特徴に関する説明は、本発明の他方の観点に対しても同じく相応に適用される。
【００４６】
以下において、添付図面に基づく実施例により本発明の実施構成を詳しく説明する。しかし、それから得られる個々の特徴は、個々の実施構成に限定されるのではなく、前述した個々の特徴又は別の実施構成の個々の特徴と関連付ける、或いは組み合わせることができる。図面における詳細は単なる説明であり、本発明を制限するものであると解釈してはならない。請求項に含まれる符号は、決して本発明の保護範囲を制限するものではなく、単に図面内の特徴を指し示して、本発明の理解に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】パワーエレクトロニクス製切換モジュールを備えた制御変圧器の模式図
【図２ａ】制御巻線を含むパワエレクトロニクス製切換モジュールの構成図
【図２ｂ】観察している切換モジュールの電気パラメータを含む等価電気回路図
【図３】転流セルの模式構成図
【図４】ここで提案する転流制御方法のフロー図
【図５ａ】図４の方法による標準的な転流時における本方法の実施に関連する時点ｔ０〜ｔ５を含む図３の転流セルにおける電流と電圧の時間的推移を示すグラフ図
【図５ｂ】図４の方法による標準的な転流時におけるサイリスタの状態と転流セルの状態を示す回路図
【図６】図４の方法による強制転流時におけるサイリスタの状態と転流セルの状態を示す回路図
【図７】サイリスタの保護時間、最大負荷電流及び短絡電流の波高値
【数１】
2020500392.tif 000003
【図８】誘導負荷状況及び容量負荷状況において標準的な転流が可能な範囲を示すグラフ図
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１は、制御変圧器１の模式的な構成を図示している。この制御変圧器１は、制御可能な一次側１ａと二次側１ｂとから構成される。この一次側１ａは、主巻線２と切換モジュール５を有する。この二次側１ｂは二次巻線３を有する。この切換モジュール５は、制御巻線８とスイッチ素子６１，６２，６３，６４を有する。二次巻線３を介して降下する出力電圧ｖｓｅｋは、制御変圧器１の一次側の入力電圧ｖｐｒｉｍと制御変圧器１の伝達比に依存する。この制御変圧器１の伝達比に対して、そのため、出力電圧ｖｓｅｋに対して、主巻線２と制御巻線８の接続形態によって影響を与えることができる。この主巻線２と制御巻線８の接続形態に関して、スイッチ素子６１，６２，６３，６４を用いた三つの実現可能な構成が得られる。第一の構成では、制御巻線８を主巻線２と直列に接続することができる。第二の構成では、制御巻線８を主巻線２に対して切り換えることができる。第三の構成では、制御巻線８を回路から切り離すことができる。この場合、制御巻線８には、電流は流れない。転流セル９ａ，９ｂの制御は制御ユニット５０により行なわれる。必要な場合に、複数の切換モジュール５を直列に接続することもできる。更に、一つ又は複数の切換モジュール５を用いた制御変圧器１の二次側３に対する制御も可能である。
【００４９】
図２ａは、切換モジュール５の模式構成を図示している。切換モジュール５は、二つの転流セル９ａ，９ｂと制御巻線８を有する。各転流セル９ａ，９ｂは、第一の負荷分岐部６ａ，６ｂとそれに対して並列に配置された第二の負荷分岐部７ａ，７ｂを有する。制御巻線８は、第一の端子１０と第二の端子２０の間に配置されている。この切換モジュール５は、更に、切換モジュールへの入力配線４ａと切換モジュール５からの出力配線４ｂを有する。
【００５０】
図２ｂは、以下において転流制御方法を説明するために用いる電気パラメータを図示している。負荷電流ｉＬ（正弦波形状の交流電流）は、入力配線４ａ内を主巻線２から切換モジュール５の方に流れて、出力配線４ｂ内を切換モジュール５から流れ出る負荷電流を表す。この負荷電流ｉＬは、図２ｂに図示されている通り、出力配線４ｂ内を切換モジュール５から流れ出る場合に正として定義される。タップ電圧（正弦波形状のタップ電圧）ｖｔは制御巻線８を介して降下して、端子１０と２０の間に加わる。タップ電圧ｖｔは、端子１０から端子２０の方向への電圧降下が起こる場合に正として定義される。制御巻線８は、等価回路図において、制御変圧器１の漏れインダクタンスＬα，ｅｆｆに対して直列の正弦波形状の電圧源としてモデル化されている。この場合、誘導電圧ｖｉは、制御巻線８の誘導電圧を表し、Ｌα，ｅｆｆは、転流プロセスの間の制御変圧器１の実効漏れインダクタンスを表す。
【００５１】
図３は、転流セル９ａの模式構成を図示している。第一の端子１０と出力配線４の間には、上方のスイッチ素子６１が配置され、第二の端子２０と出力配線４の間には、下方のスイッチ素子６２が配置されている。各スイッチ素子６１，６２は、互いに逆並列に接続可能な上方のサイリスタ６１ａ，６１ｂと下方のサイリスタ６１ｂ，６２ｂから構成される。各サイリスタ６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂは、アノード端子Ａ、カソード端子Ｋ及びゲート端子Ｇを有する。各スイッチ素子６１，６２は、導通状態と阻止状態の二つの切換状態を占めることができる。標準的な状態では、負荷電流ｉＬは、スイッチ素子６１，６２の切換状態に応じて、第一の負荷分岐部６ａの上方のスイッチ素子６１又は第二の負荷分岐部７ａの下方のスイッチ素子６２の何れかを流れる。転流プロセスの間に、電流は、負荷分岐部６ａ及び７ａの二つのスイッチ素子６１，６２を短時間流れる。
【００５２】
以下において、ここで提案する制御変圧器１の伝達比を変更することを目的として図３の転流セル９ａにおいて電流を転流させる方法を詳しく説明する。ここでは、上方の、この場合、第一のスイッチ素子６１から、下方の、この場合、第二のスイッチ素子６２に負荷電流ｉＬを転流させることに基づき本方法を例示して説明する。転流プロセスの前に、第一のスイッチ素子６１の二つの逆並列のサイリスタ６１ａ，６１ｂが、それに対応して活性化されて、第一のスイッチ素子６１が導通状態になる。更に、第二のスイッチ素子６２の二つの逆並列のサイリスタ６２ａ，６２ｂが非活性化されて、第二のスイッチ素子６２が阻止状態になる。以下の実施形態は、タップ電圧ｖｔの負の半波における第一のスイッチ素子６１から第二のスイッチ素子６２への負荷電流ｉＬの転流に関して適用される。隣の転流セル９ｂに関しては、下方のスイッチ素子６４が導通状態に切り換えられ、上方のスイッチ素子６３が阻止状態に切り換えられていると見做される。更に、以下において、負荷電流ｉＬがタップ電圧ｖｔに先行する容量負荷状況が支配的である。負荷電流ｉＬがタップ電圧ｖｔに追従する誘導負荷状況に関連する制限又は変化形態は、以下における好適な箇所で説明する。
【００５３】
更に別の実現可能な転流状況は、次の規則に基づき同様に記述することができる。
ａ）サイリスタ６１ａをサイリスタ６２ａに置き換えることにより、第二のスイッチ素子６２から第一のスイッチ素子６１に転流させる。サイリスタ６１ｂをサイリスタ６２ｂに置き換えるとともに、誘導電圧ｖｉを反転させる。
ｂ）サイリスタ６１ａをサイリスタ６２ａに置き換えることにより、タップ電圧ｖｔの正の半波において転流させる。サイリスタ６２ａをサイリスタ６２ｂに置き換えるとともに、負荷電流ｉＬと誘導電圧ｖｉを反転させる。
ｃ）
【数２】
2020500392.tif 000004
の分だけ誘導電圧を上昇させることにより、隣の転流セル６３が導通状態であり、転流セル６４が阻止状態である状況を観察する。
ｄ）両方の切換セル９ａ，９ｂにおいて同時に転流させる場合、二つの転流セル９ａ，９ｂの対称的な構成のために、次の通りとなる。
【数３】
2020500392.tif 000005
【００５４】
図４は、本方法の一般的なフローを図示している。タップ電圧ｖｔと負荷電流ｉＬの推移を含む転流プロセスの時間的推移が図５ａに図示されている。転流プロセスの段階に関するサイリスタの状態と転流セルの状態が図５ｂに図示されている。
【００５５】
初期状態３０１では、サイリスタ６１ａと６１ｂは活性化されており、そのため、第一のスイッチ素子６１は導通状態である。サイリスタ６２ａ，６２ｂが非活性化されており、そのため、第二のスイッチ素子６２は阻止状態である。負荷電流ｉＬと誘導電圧ｖｉは、両方とも負の符号を有し、負荷電流ｉＬはサイリスタ６１ａを通って流れる。
【００５６】
時点ｔ＝ｔ０で（図５ａを参照）、制御ユニット５０により、負荷電流ｉＬを第一の負荷分岐部６ａから第二の負荷分岐部７ａに転流させる転流要求が行なわれる。そのため、サイリスタ６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂの実際のステータスＳａｃｔは、最早所望のステータスＳｒｅｆに一致しない。この場合、転流要求が行なわれる時点ｔ０は、タップ電圧ｖｔの負の半波における任意の時点であるとすることができる。ここで、本方法に基づき、以下で標準的な転流とも称する第一の転流方式４００による転流の試みが実行される。
【００５７】
そのために、先ずは、調査４０１において、標準的な転流プロセスに関する基本的な前提条件が満たされるのか否かが調査される。標準的な転流に関する前提条件は、
負荷電流ｉＬとタップ電圧ｖｔの間の十分に大きな位相シフトφ、
タップ電圧ｖｔの次のゼロ交差までの十分な間隔、
標準的な転流が未だ複数回（ｎｍａｘ）中止されていないこと、
である。
【００５８】
転流に関して十分に大きな位相シフトは、位相角が負の容量限界値φｃａｐよりも小さい場合に得られる。この条件は、転流の更なる推移におけるサイリスタ６１ｂの確実な回復と阻止可能性の確実な構築を保証するために必要である。この限界値φｃａｐは、以下の通り決定することができる。
【００５９】
先ずは、標準的な転流が可能となる最小点弧角αが用いられる。これは、容量性の状況に関して、次の式から計算される。
αｍｉｎ＝φ＋δ６１ａ−ω・γ（ｉＬ，αｍｉｎ）  （１）
ここで、
αｍｉｎ：ラジアン単位での最小点弧角
δ６１ａ：ラジアン単位でのサイリスタ６１ａの保護時間
γ：二つのスイッチ素子６１，６２が導通状態である転流の間の時間を表す、点弧角αと負荷電流ｉＬに依存するオーバーラップ時間
ω：ラジアン／秒単位での誘導電圧ｖｉの周波数
φ：負荷電流ｉＬとタップ電圧ｖｔの間の位相シフト
【００６０】
この場合、オーバーラップ時間γは、図２ｂによる等価回路図を用いて、以下の通り計算される。
γ＝（−ａｃｏｓ（ｉＬ・ω・Ｌσ，ｅｆｆ／Ｖｓ＋ｃｏｓα）−α）／ω
ここで、
Ｖｓ：誘導電圧ｖｉの波高値
【００６１】
標準的な転流が可能である最小点弧角は、次の式により制限される。
αｍａｘ＋ω・γ（ｉＬ，αｍａｘ）＝−δ６１ｂ  （２）
ここで、
αｍａｘ：ラジアン単位での最小点弧角
δ６１ｂ：ラジアン単位でのサイリスタ６１ｂの保護時間
【００６２】
そのため、標準的な転流が可能である最大位相シフトは、式（１）及び（２）を等しいものとすることによって得られる。そのため、サイリスタ６１ａとサイリスタ６１ｂの保護時間が等しいと仮定して、限界値φｃａｐに関して、次の式が得られる。
φｃａｐ＝−２・δ  （３）
ここで、
φｃａｐ：位相シフトφの負の容量限界値
δ：ラジアン単位でのサイリスタの保護時間
【００６３】
誘導負荷状況の場合には、次の条件が適用される。
φ＞０
【００６４】
タップ電圧ｖｔの次に期待されるゼロ交差までの十分な間隔は、タップ電圧ｖｔの次に期待されるゼロ交差までの時間が転流時間期間ｔｋｏｍｍよりも長い場合に得られる。この場合、ｔｋｏｍｍはオーバーラップ時間γと保護時間ｔｐ１の合計である。全てのサイリスタが同じ保護時間を有すると仮定して、次の式が成り立つ。
ｔｋｏｍｍ＝γ＋ｔｐ１
ここで、
ｔｋｏｍｍ：転流時間期間
ｔｐ１：秒単位でのサイリスタの保護時間
【００６５】
即ち、タップ電圧ｖｔの次に期待されるゼロ交差までの十分な間隔を保証するためには、次の条件を満たさなければならない。
ｔｋｏｍｍ＜ΔｔＮｕｌｌ
ここで、
ΔｔＮｕｌｌ：電圧ｖｔの次に期待されるゼロ交差までの時間
【００６６】
以下で説明する通り、転流は、安全な標準的な転流に関する相応の条件が満たされない場合に中止される。標準的な転流が複数回連続して中止された場合、そのことから、例えば、位相シフトなどの外部のシステム条件、或いは負荷電流ｉＬとタップ電圧ｖｔの歪みが標準的な転流を許容しないと推定することができる。この状況を早期に検知するために、標準的な転流プロセスを開始する前に、転流が既に複数回中止されたのか否かが調査される。これに関して、複数回とは、例えば、三回、五回又は七回を意味することができる。
【００６７】
上記の条件が満たされた場合に、調査４０１が肯定的であると評価されて、標準的な転流プロセスが実行される。そのために、工程４０２において、図５ａの時点ｔ１でサイリスタ６１ａが非活性化されるとともに、サイリスタ６２ａが活性化されることにより、標準的な転流が準備される。サイリスタ６２ａの活性化は、負荷電流ｉＬの方向が予期せずに変化した場合に負荷経路を提供するために必要である。時点ｔ１での転流セルの相応の構成は図５ｂから読み取られる。
【００６８】
工程４０２による転流の準備後に、工程４０３での転流の誤りの無い実行を保証するために、別の調査が行なわれる。この場合、転流を開始するための条件が満たされるのか否かが調査される。これらの条件は、次の通りである。
その前に非活性化されていたサイリスタ６１ａが回復していること、
タップ電圧ｖｔの次のゼロ交差までの十分な間隔が得られること、並びに
転流を開始する場合に、誘導電圧ｖｉの絶対値がタップ電圧の限界値ｖｍａｘを下回ること。
【００６９】
サイリスタ６１ａは、回復のために、ゲート駆動が非活性化されることにより、或る時間期間（保護時間）ｔｐ１の間電流を流されない。この保護時間ｔｐ１は、サイリスタの回復時間と安全マージンから構成される。この場合、安全マージンは、可変であるとすることもできる。この転流の場合には、サイリスタ６１ａは、負荷電流ｉＬの符号が変化した後に漸く電流を流されなくなる。それは、時点ｔ２において、負荷電流ｉＬの符号が負から正に変化して、サイリスタ６１ｂが負荷電流ｉＬを上方の負荷分岐部で引き受ける場合である。
【００７０】
ここで、標準的な転流方式では、サイリスタ６１ａの保護時間ｔｐ１の時間期間に関して、そのサイリスタ６１ａを通って電流が流れないことを監視する。これは、例えば、負荷電流ｉＬの方向の観察又はサイリスタ６１ａでの直接的な電流測定により行なわれる。サイリスタ６１ａの保護時間ｔｐ１の時間期間に関して、そのサイリスタ６１ａを通って電流が流れない場合、そのサイリスタ６１ａが回復しており、上方の負荷分岐部６ａから下方の負荷分岐部６ｂへの転流時に意図しない再点弧又は逆点弧を防止できることが保証される。
【００７１】
更に、既に工程４０１で行なったことと同様に、転流を開始する前にも、以下の条件に基づき、電圧の次に期待されるゼロ交差までの十分な間隔が存在するのか否かの調査が行なわれる。
ｔｋｏｍｍ＜ΔｔＮｕｌｌ
【００７２】
上記の両方の調査以外に、有利には、タップ電圧ｖｔの絶対値も監視される。転流を開始する時のタップ電圧ｖｔの絶対値は、サイリスタの負荷に関する標準的な因子である。その限りにおいて、転流時に発生して、サイリスタにより保持されなければならないタップ電圧の絶対値は、有利には、サイリスタの寿命と信頼性を向上させて、それによりシステム全体のコストを低減するために、所定の値に制限される。転流を開始できる最大タップ電圧としては、有利には、定格電圧ｖｔの５０％が選定される。
【００７３】
上記の三つの条件が全て満たされた場合、工程４０４において、時点ｔ３で、サイリスタ６１ｂが非活性化されるとともに、サイリスタ６２ｂが活性化されることによって、上方の負荷分岐部６ａから下方の負荷分岐部６ｂへの転流が開始される。サイリスタ６２ｂが活性化されると、負荷電流ｉＬ全体がサイリスタ６２ｂを通って流れるまで、サイリスタ６１ｂを通る電流が低下する。この場合は、オーバーラップ時間γの経過後の時点ｔ４ａである（図５ｂの時点ｔ４ａ／ｔ４ｂも参照）。時点ｔ４ａの後では、サイリスタ６１ｂに関して、タップ電圧ｖｔの次に期待されるゼロ交差前に、回復するのに十分な時間（少なくとも保護時間ｔｐ１）が依然として存在する。時点ｔ４ｂで保護時間ｔｐ１が経過すると、サイリスタ６１ｂは、それに対応して、その完全な阻止能力に到達する。そのため、タップ電圧ｖｔのそれに続くゼロ交差時におけるサイリスタ６１ｂの新たな意図しない点弧が予防される。時点ｔ５で、タップ電圧ｖｔもその符号を変えて、負荷電流ｉＬが引き続き下方の負荷分岐部６ｂを流れる。そのため、転流が終了して、サイリスタ６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂの実際のステータスＳａｃｔが制御により与えられるステータスＳｒｅｆに一致する最終状態３０２に到達する。
【００７４】
この調査（工程４０３）の範囲内で全ての条件が満たされない場合、転流は中止される。そのために、サイリスタ６１ａが活性化されるとともに、サイリスタ６２ａが非活性化される。そのため、システムは、転流の中止後に再びその初期状態３０１となる。
【００７５】
この調査４０１の条件が満たされないことと、転流プロセスが既に複数回中止された（中止回数ｎが所与の回数ｎｍａｘよりも多い）が、それにも関わらず上方の負荷分岐部から下方の負荷分岐部への転流が実行されるべきであることとの中の一つ以上の場合には、以下において、強制転流５００とも称する代替の転流方式５００を実行することができる。強制転流５００の必要性は、例えば、制御変圧器１の臨界動作状態又は制御変圧器１により提供される負荷が発生して、システム全体を安全に動作させるための即時制御が不可欠である場合に起こり得る。強制転流５００に関しては、工程５０１において、上方のスイッチ素子から下方のスイッチ素子に負荷電流ｉＬを転流させる転流コマンドの受信後に、強制転流に必要な前提条件が成立するまで待つ。強制転流に必要な条件は、
サイリスタ６１ｂに関して、回復するための十分な時間が得られるような、タップ電圧ｖｔのゼロ交差までの十分に大きな間隔、
転流プロセスの間に不必要に大きな電流強度を防止するような、タップ電圧ｖｔのゼロ交差までの十分に小さい間隔、
である。
【００７６】
これらの条件が成立すると、代替の転流方式では、強制的な転流が実行される。強制転流の個々の工程におけるサイリスタ及びスイッチ素子６１，６２の状態が図６に図示されている。
【００７７】
時点ｔ０では、タップ電圧ｖｔが負の半波内に有り、負荷電流ｉＬが同じく負であり、上方のスイッチ素子６１が導通状態であり、下方のスイッチ素子６２が阻止状態であり、サイリスタ６１ａが負荷電流ｉＬを流している。工程５０１では、先ずは、強制転流５００の必要な条件が満たされる、強制転流５００を開始する時点ｔｚ２を待つ。保護時間ｔｐ１と最大電流負荷の関数としての最適な時点ｔｚ２は、例えば、図７から読み取ることができる。この場合、ｉＬ，ｍａｘは、負荷電流ｉＬの理論的に可能な最大絶対値に等しく、
【数４】
2020500392.tif 000006
は、サイリスタ６２ｂの活性化後に転流セル内で上昇する短絡電流の波高値を表す。図６では、先ずは、負荷電流ｉＬの符号の変化が起こり、その結果、サイリスタ６１ｂは、負荷電流ｉＬの方向転換が行なわれた後の時点ｔ１で負荷電流ｉＬを通す。
【００７８】
最適な点弧時点ｔｚ２に到達したら、工程５０２で、サイリスタ６１ｂが非活性化されるとともに、サイリスタ６２ｂが活性化されることによって、強制転流の開始が実行される。サイリスタ６２ｂの活性化によって、端子１０と２０の短時間の短絡が起こり、その結果、点弧時点ｔｚ２の直後である時点ｔ３で、サイリスタ６１ａ及び６２ｂを通る短時間の短絡電流が上昇する（図６のｔ３を参照）。誘導電圧ｖｉのゼロ交差後の時点ｔ４で、短絡電流が再び下降する。これは、図４で時点ｔ＝ｔＮｕｌｌにより表示されている。サイリスタ６１ｂに関して、その回復条件を満たすための十分な時間がその間に得られる。時点ｔ５で、強制転流が終了され、サイリスタ６１ａが非活性化されるとともに、サイリスタ６２ａが活性化される（図４の工程５０３）。ここで、システムは、サイリスタ６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂの実際のステータスＳａｃｔが制御により与えられるステータスＳｒｅｆに一致する所望の状態３０２となる。
【００７９】
誘導負荷状況における、即ち、負荷電流ｉＬがタップ電圧ｖｔに追従する場合の標準的な転流に関する条件及びフローは、上述した容量負荷状況から容易に導き出すことができる。そのために、左に容量負荷状況が図示され、右に誘導負荷状況が図示された図８を参照する。本来の物理的な転流プロセスは、前述した通り、負荷電流ｉＬとタップ電圧ｖｔが異なる符号を有する領域でのみ実行可能である。これらの領域は、図８においてＩａ，Ｉｂ，ＩＩａ及びＩＩｂで表示されている。この場合、タップ電圧ｖｔが負であり、負荷電流ｉＬが正である容量状況における領域Ｉａは誘導負荷状況の領域Ｉｂに対応する。領域ＩＩａ及びＩＩｂは、それと同様に対応する。そのため、容量負荷状況の領域Ｉａに対して前に述べたことは、誘導負荷状況の領域Ｉｂに対して同様に成り立つ。
【００８０】
誘導負荷時において、標準的な転流に対する転流要求が領域Ｉｂ及びＩＩｂ外で出された場合、常に転流の中止が行なわれることを補足しておきたい。その理由は、タップ電圧ｖｔのゼロ交差が負荷電流ｉＬのゼロ交差の前に行なわれるため、第一のスイッチ素子６１に属し、誘導電圧ｖｉに対して阻止方向に有る第一のサイリスタ６１ａが、タップ電圧ｖｔのゼロ交差前には決して回復できないので、工程４０３で実行された調査が肯定的でないとの結果となる可能性が有るからである。この場合、転流要求は、発生したままであり、電圧のゼロ交差後に、即ち、領域Ｉｂ又はＩＩｂ内で実行することができる。
【００８１】
強制転流に関しては、誘導負荷状況のための別の特殊性は生じない。
【符号の説明】
【００８２】
１    制御変圧器（一次側、二次側）
１ａ    一次側
１ｂ    二次側
２    主巻線
３    二次巻線
４ａ    入力配線
４ｂ    出力配線
５    切換モジュール
６ａ，６ｂ    第一の負荷分岐部
７ａ，７ｂ    第二の負荷分岐部
８    制御巻線
９ａ，９ｂ    転流セル
１０    第一の端子
２０    第二の端子
５０    制御ユニット
６１    スイッチ素子
６２    スイッチ素子
６３    スイッチ素子
６４    スイッチ素子
６１ａ，６１ｂ，６２ａ．．．    サイリスタ
３０１    初期状態
３０２    最終状態
４００    転流方式
４０１    調査
４０２    工程
４０３    調査
４０４    工程
５００    代替の転流方式（強制転流）
５０１    工程
５０２    工程
５０３    工程
Ａ    アノード端子
Ｋ    カソード端子
Ｇ    ゲート端子
ｉＬ    負荷電流
ＩＳＣ    短絡電流の波高値
Ｌσ，ｅｆｆ    制御変圧器の漏れインダクタンス
ｖｉ    誘導電圧
ｖｍａｘ    タップ電圧の限界値
ｖｐｒｉｍ    入力電圧
ｖｓｅｋ    出力電圧
ｖｔ    タップ電圧
Ｓａｃｔ    実際のステータス
Ｓｒｅｆ    所望のステータス
ｔ０．．．ｔ５    時点
ΔｔＮｕｌｌ    電圧ｖｔの次に期待されるゼロ交差までの時間間隔
φ    負荷電流ｉＬとタップ電圧ｖｔの間の位相シフト
φｃａｐ    位相シフトφの負の容量限界値
α    ラジアン単位でのサイリスタの点弧角
αｍｉｎ    容量領域での転流時の最小点弧角
αｍａｘ    容量領域での転流時の最大点弧角
δ    ラジアン単位でのサイリスタの保護時間
γ    転流の間に両方のスイッチ素子６１，６２が導通状態である時間を表す、点弧角αと負荷電流ｉＬに依存するオーバーラップ時間
ω    ラジアン／秒単位での誘導電圧の周波数
ｔｐ１    秒単位でのサイリスタの保護時間
ｔｋｏｍｍ    サイリスタのオーバーラップ時間γと保護時間ｔｐ１の合計により定義される転流時間期間
ｔｚ２    強制転流時の点弧時点
【図１】
2020500392.tif 000007
【図２ａ】
2020500392.tif 000008
【図２ｂ】
2020500392.tif 000009
【図３】
2020500392.tif 000010
【図４】
2020500392.tif 000011
【図５ａ】
2020500392.tif 000012
【図５ｂ】
2020500392.tif 000013
【図６】
2020500392.tif 000014
【図７】
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【図８】
2020500392.tif 000016
【国際調査報告】
2020500392.tif 000017
2020500392.tif 000018
2020500392.tif 000019
2020500392.tif 000020
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