コンバータ回路を作動するための方法、およびこの方法を実行するための装置
望まれない循環電流を抑制し、全てのスイッチングセル（２）の容量性エネルギー蓄積手段の平均電圧偏差をゼロに調整するために、少なくとも１つのインダクタンス（６）は、それぞれ直列の接続で接続され、それぞれに関するスイッチングセル（２）とインダクタンス（６）とは、フェーズモジュール（１）を形成し、それぞれのフェーズモジュール（１）について、駆動信号（Ｓ１）は、フェーズモジュール（１）をわたる電圧（Ｕ１）に関するリファレンス信号（Ｖref,U1）から、および、インダクタンス（６）をわたる電圧信号（ＶL）から、形成され、インダクタンス（６）をわたる電圧信号（ＶL）は、フェーズモジュール（１）を通る電流（ｉU1）の中間セットポイント値（ΔｉU1）から形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーエレクトロニクスの分野に関する。それは、独立請求項の前文に係る、コンバータ回路を作動するための方法およびその方法を実行するための装置に基づく。
【先行技術】
【０００２】
これまでにおいて、ダイレクトコンバータは、特別のマトリックスコンバータの中で、やや学術的な意義を持っていた。しかしながら、最近、ダイレクトコンバータは、複雑なＤＣ電圧中間回路またはＤＣ中間回路がなくても、第１の振幅および第１の周波数を持つ入力電圧または入力電流を、ダイレクトコンバータによって直接的に第２の振幅および第２の周波数を持つ出力電圧または出力電流へ変換できるため、主に工業的用途の意義を獲得している。この種のダイレクトコンバータは、例えば、米国特許６９００９９８Ｂ２に記されている。前記の文献では、ダイレクトコンバータは、ｎ＝３の入力フェーズ接続およびｐ＝３の出力フェーズ接続を持つ。すなわち、米国特許６９００９９８Ｂ２からのダイレクトコンバータは、入力端および出力端で３フェーズの設計である。米国特許６９００９９８Ｂ２からのダイレクトコンバータは、また、それぞれに関して、複数の極の間でポジティブおよびネガティブ電圧をスイッチするための２極スイッチングを持つ９フェーズモジュールを備え、各出力フェーズ接続は、スイッチングセルによって直接に、それぞれに関して各入力フェーズ接続に対して直列に接続される。この種のスイッチングセルは、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを持つ。米国特許６９００９９８Ｂ２に係るダイレクトコンバータのフェーズモジュールは、スイッチングセルだけを含み、インダクタンスを含まない。したがって、それぞれのブランチの、すなわちそれぞれの２極スイッチングセルの、電圧は、継続的な電流フローが入力フェーズ接続から出力フェーズ接続まで達成できるように調整できず、結果としてそれぞれのブランチを通じておよびそれぞれのフェーズモジュールを通じて電流をアクティブに設定することは可能でない。フェーズモジュールの出力フェーズ接続の電流は、個別のフェーズモジュールに対して不連続にスイッチされる。すなわち、個別のフェーズモジュールの電流は、ゼロと関連する出力フェーズ接続における電流の瞬間値との間のセクションでジャンプする不連続関数を描く。フェーズモジュールの出力フェーズ接続への電流の接続および非接続は、複雑なテーブルによって解決される複雑制御アルゴリズムを要求する。ここで、２フェーズモジュールの合計電圧が通常、正確に同一ではないため、個々のフェーズは電圧メッシュを形成するためにショートされるべきでないことに、注意するべきである。同時に、接続中の電流の流れは、中断されるべきではない。すなわち、フェーズモジュールは、常に、正確に同時にスイッチされる必要があり、これは制御の相当な量の消費を要求する。さらに、フル電流の接続および非接続は、相応して、コンポーネントで、および、特にパワー半導体スイッチで、高い損失を持つ、高い実効電流（ＲＭＳ電流）を導出する。
【０００３】
フェーズモジュールのパワー、特に、さらに、フェーズモジュールのすべてのスイッチングセルのパワーは、例えばフェーズモジュールが複数のスイッチングセルを持つ場合、様々な理由のために、ゼロから平均にはずれることができる。原因は、不十分な制御、過渡的な動作状態、およびスイッチング動作の間の特定のシンメトリーと、フェーズモジュールを通る電流または個別のコンポーネントの間の他の物理的相違でありうる。フェーズモジュールのすべてのスイッチングセルの容量性エネルギー蓄積手段の平均電圧偏差がゼロに等しくない場合、その結果は、フェーズモジュールをわたる電圧のかなりの偏差であるかもしれず、このことは、その後、次に、フェーズモジュールを通る制御されない循環電流を導く。
【０００４】
さらに、限定ではなく、または、ほんのわずかに限定されて、個々のブランチの間の電気エネルギーの交換は、米国特許６９００９９８Ｂ２からのダイレクトコンバータにより可能である。しかしながら、もしダイレクトコンバータが大量の電気エネルギーを送信する位置にあったとすると、米国特許６９００９９８Ｂ２のスイッチングセルのキャパシタンスは、相応して大きな規模でなければならず、このことは、結果として、この種類のダイレクトコンバータによって必要とされる膨大なスペースと、かなりのコストを生じる。したがって、この種のダイレクトコンバータにより設計されるシステムは、同様に、相応して大きなスペースを持ち、相応して高価であろう。
【０００５】
ＷＯ２００８／０６７７８８Ａ１は、スイッチングセルのエネルギー内容を制御するＷＯ２００７／０２３０６４Ａ１に係るコンバータ回路を作動するための方法を明記する。ＷＯ２００８／０６７７８８Ａ１に記述される方法は、あるシステムの３フェーズを他のシステムの２フェーズに接続するＷＯ２００７／０２３０６４Ａ１に係るコンバータ回路にのみ適用する。「ダイナミックおよびモジューラマルチレベルコンバータの電圧制御」パワーエレクトロニクスとアプリケーション、２００９年、ＥＰＥ２００９、第１３回ＩＥＥＥヨーロッパ会議、２００９年９月１８日は、コンバータ回路を作動するための方法をさらに明記しており、その方法において、各フェーズモジュールは、直列に互いが接続された複数の２極スイッチングセルを持ち、各スイッチングセルは、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段を持つ。さらに、コンバータ回路を作動するこの総括的なタイプの方法は、また、ＷＯ２００８／０６７７８４Ａ１で明示される。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、発明の目的は、コンバータ回路のフェーズモジュールを通る望まれない循環電流が低減できる方法によって、コンバータ回路、特にダイレクトコンバータを作動するための方法を特定することである。発明のさらなる目的は、発明に係る方法が特に簡単な手法で実行できる装置を特定することである。
【０００７】
これらの目的は、それぞれ請求項１、およびそれぞれ請求項５，８の特徴によって達成される。従属請求項は、発明の有効な発展を特定する。
【０００８】
特にダイレクトコンバータである、コンバータ回路は、ｎ個の入力フェーズ接続とｐ個の出力フェーズ接続とを持ち、ここでｎ≧２およびｐ≧２である。コンバータ回路は、さらに、極の間の少なくとも１つのパッシブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするためのｎ・ｐ個の２極スイッチングセルを備え、各出力フェーズ接続は、スイッチングセルによって、それぞれに関して、各入力フェーズ接続に対して直列に接続される。各スイッチングセルは、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備える。方法にそって、スイッチングセルのパワー半導体スイッチは駆動信号によって駆動される。発明によれば、少なくとも1つのインダクタンスは、ここでそれぞれの直列の接続に接続され、それぞれに関するスイッチングセルとインダクタンスとは、フェーズモジュールを形成し、それぞれのフェーズモジュールについて、駆動信号は、フェーズモジュールをわたる電圧に関するリファレンス信号から、および、インダクタンスをわたる電圧信号から、形成される。インダクタンスをわたる電圧信号は、さらに、フェーズモジュールを通る電流の中間セットポイント値から形成される。この結果、関連するフェーズモジュールでのそれぞれの電流中間セットポイント値は、インダクタンスをわたる電圧信号の形態で含まれ、したがって、駆動信号の形態で、コンバータ回路のフェーズモジュールを通る望まれない循環電流は、有利に、ゼロへ調整できる。加えて、出力フェーズ接続における電流上の、制御に必要な、循環電流の効果は、有利に、影響を受け、または、正確に予め定義できる。入力フェーズ接続での、および、出力フェーズ接続での電流は、さらに、発明に係る方法により、連続的に割合を変更する場合に個々のフェーズモジュールに分配されることができる。ここに記述された方法は、任意の所望の数のフェーズを備えた変換器回路に適合可能である。
【０００９】
コンバータ回路を作動するための方法を実行するための発明に係る装置は、駆動信号を発生させる駆動回路を備え、それぞれのフェーズモジュールについて、駆動回路は、フェーズモジュールのスイッチングセルのパワー半導体スイッチと接続される。それぞれのフェーズモジュールに関して、フェーズモジュールをわたる電圧に関するリファレンス信号の、および、インダクタンスをわたる電圧信号の、合計は、駆動信号を形成するための駆動回路に供給される。最後に、それぞれのフェーズモジュールに関して、フェーズモジュールを通る電流の中間セットポイント値から、インダクタンスをわたる電圧信号を形成するための第１の計算ユニットが提供される。代替として、すべてのフェーズモジュールに対して、フェーズモジュールを通る電流の中間セットポイント値からそれぞれ関連するフェーズモジュールのインダクタンスをわたる電圧信号を形成するための共通の第１の計算ユニット、が提供されることも可能である。
【００１０】
したがって、回路複雑さが非常に低く、さらに、装置が少数のコンポーネントのみから構成されるため、コンバータ回路を作動するための方法を実行するための発明に係る装置は、非常に単純でコスト効率のよい仕様で実現することができる。さらに、発明に係る方法は、特に簡単な仕様の装置によって実行することができる。
【００１１】
これらのおよびさらなる、本発明の目的、効果、特徴は、図面と共に発明の好ましい実施形態の次の詳細な説明で開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、コンバータ回路を作動するための発明に係る方法を実行するための発明に係る装置の第１の実施形態を示す。
【図２】図２は、コンバータ回路を作動するための発明に係る方法を実行するための発明に係る装置の第２の実施形態を示す。
【図３】図３は、コンバータ回路、特にダイレクトコンバータの第１の実施形態を示す。
【図４】図４は、コンバータ回路、特にダイレクトコンバータの第２の実施形態を示す。
【図５】図５は、コンバータ回路、特にダイレクトコンバータの第３の実施形態を示す。
【００１３】
図面とそれらの意味に使用される参照番号は、名称のリストで要約される。原則として、同一の部分は、図において同一の参照符号で提供される。説明される実施形態は、発明の内容を表し、限定する意図を持たない。
【発明を実現する方法】
【００１４】
図１は、コンバータ回路を作動するための発明に係る方法を実行するための発明に係る装置の第１の実施形態を示し、明瞭さのために、図１は、コンバータ回路のただ１つのフェーズモジュール１を示し、このフェーズモジュールは、後でより詳細に議論される。特に、第１の振幅および第１の周波数を持つ入力電圧または入力電流を、直接に、第２の振幅および第２の周波数を持つ出力電圧または出力電流へ変換することができるダイレクトコンバータである、コンバータ回路は、概して、ｎ個の入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１とｐ個の出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を備え、ここでｎ≧２およびｐ≧２である。特にダイレクトコンバータとして設計される、コンバータ回路は、極の間で少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするためのｎ・ｐ個の２極スイッチングセル２を備え、各出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は、スイッチングセル２によってそれぞれに関して、各入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１へ直列に接続される。ｎ＝３の入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１とｐ＝３の出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を持つコンバータ回路に対するこの直列接続は、図３の例によって示される。さらに、図４は、ｎ＝２の入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１とｐ＝３の出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を持つコンバータ回路を示し、図３は、ｎ＝２の入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１とｐ＝２の出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２を持つコンバータ回路を示す。それぞれのスイッチングセル２は、概ね、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを持つ。それぞれの駆動可能パワー半導体スイッチは、特に、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）の形式であるか、または、それぞれに関して並列で背中合わせに接続されたダイオードを持つ転流駆動電極（ＩＧＣＴ−集積型ゲート転流サイリスタ）を持つ集積型サイリスタの形式である。しかしながら、さらに、例えば並列で背中合わせに付加的に接続されたダイオードを持つパワーダイオードのような、または、並列に背中合わせに付加的に接続されるダイオードを持つ絶縁ゲート電極（ＩＧＢＴ）を持つバイポーラトランジスタのような駆動可能パワー半導体スイッチを形成することは適している。
【００１５】
この方法にそって、スイッチングセル２のパワー半導体スイッチは、それぞれのフェーズモジュール１に対する駆動信号Ｓ１によって駆動される。駆動信号Ｓ１は、各スイッチングセル２の時間遅れに従うことが好ましく、その結果、それぞれのスイッチングセル２は、有効に、時間遅れにより駆動されることができる。
【００１６】
発明によれば、少なくとも１つのインダクタンス６は、それぞれの直列接続へ、すなわち上述したように、関連する２極スイッチングセル２による、出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２と入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１との間のそれぞれの接続へ、接続され、それぞれに関して、この種のインダクタンス６と共に、あるスイッチングセル２はフェーズモジュール１を形成し、それぞれのフェーズモジュールに対して、駆動信号Ｓ１は、フェーズモジュール１を横切る電圧Ｖ１に関するリファレンス信号Ｖref,U1から、および、インダクタンス６を横切る電圧信号ＶLから形成される。さらに、インダクタンス６を横切る電圧信号ＶLは、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1から形成される。電流の中間セットポイント値ΔｉU1は、それゆえに、中間の変数である。それぞれの直列接続、すなわち入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２との間のそれぞれのブランチにおけるインダクタンス６は、連続的な電流フローが入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１から出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２まで達成されることができるように、有利に、電圧がスイッチングセル２によってセットされることを可能にし、その結果、それぞれのブランチを通る電流をアクティブにセットすることができる。さらに、実質的には、個々のブランチの間の電気エネルギーの任意の所望の交換が、コンバータ回路により可能になる。その結果、関連するフェーズモジュール１でのそれぞれの電流中間セットポイント値ΔｉU1は、インダクタンス６を横切る電圧信号ＶLの形成に含まれ、ゆえに、それぞれの駆動信号Ｓ１の形成に含まれ、コンバータ回路のフェーズモジュール１を通る望まれない循環電流は、有利に、低減されるか、または、ゼロへ調整される。上記の方法ステップは、フェーズモジュール１の出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２での電流ｉuにおいて任意の望まない変化を引き起こさず、すなわち、これらの電流ｉuは、不適当な方法で影響を受けない。出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２における電流ｉu上の、制御の目的のために必要とされる、循環電流の効果は、有利に、影響を受け、または、正確に予め定義される。
【００１７】
下記の式：
【数１】
【００１８】
は、インダクタンス６を横切る電圧信号ＶLを形成するために使用される。
【００１９】
したがって、フェーズモジュール１を通る電流ｉu1は、フィードフォワード制御の形式にしたがう。
【００２０】
図１にしたがって、各スイッチングセル２は、例として、制御される単向電流ガイダンス方向による４つの駆動可能双方向パワー半導体スイッチ（パワー半導体スイッチは、ブリッジ回路の仕様で、特にフルブリッジ回路の仕様で接続される）と、パワー半導体スイッチのブリッジ回路と並列に接続される容量性エネルギー蓄積手段とを持ち、フェーズモジュール１は、付加的に、概ね、極の間の少なくとも１つのパッシブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための、直列接続で接続される、少なくとも１つの２極スイッチングセルをさらに持ち、フェーズモジュール１の４つのスイッチングセルは、このために、図１の例により示される。しなしながら、概ねマルチレベル回路の形式であり極の間の少なくとも１つのパッシブ電圧とネガティブ電圧とをスイッチすることが可能な２極スイッチングセル２も適する。個々のブランチの間、およびさらに個々のスイッチングセル２の間の電気エネルギーの交換によって、実質的に既に上記される程度で望まれるように、スイッチングセル２の容量性エネルギー蓄積手段は、有効に、コンバータ回路に関して相応して小さい規模とすることができ、特に、大量の電気エネルギーを転送できることが意図されたダイレクトコンバータとして設計され、この結果、既知のダイレクトコンバータと比較して、スペースに関する意味のあるセーブとコストのかなりの削減が得られる。したがって、この種のコンバータ回路により設計されたシステムは、同様に、相応して小さいスペース要求を持ち、相応してコスト効率が良くなり得る。さらに、すべてのフェーズモジュール１は、任意の時点で、クローズ型電圧メッシュを形成する。個別のスイッチングセル２の間の任意の電圧差は、インダクタンス６を横切って低下される。同時に、インダクタンス６を通る連続の電流は、フェーズモジュール１の出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２で電流が決して中断しないことを保証する。
【００２１】
コンバータ回路の実施形態において、特に、明確さのために例証されていない、ダイレクトコンバータの形成において、極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧をスイッチするための少なくとも１つのさらなる２極スイッチングセル２は、各直列接続へ接続され、結果として、入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２との間の全ての直列接続に関して、切り替えられる電圧、すなわち、電圧キャリーイングキャパシティは、有利に、増加させることができる。極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧をスイッチするための、上記の仕様で形成された例の、少なくとも１つのさらなる２極スイッチングセル２が、各スイッチングセル２に並列に接続されることは、また適している。入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２との間の全体の直列接続を通るより高い電流、すなわち、増加される電流キャリーイングキャパシティは、有利に、達成できる。少なくとも１つのさらなるインダクタンス６を持つ、極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための２極スイッチングセル２の少なくとも１つのさらなる直列回路が、少なくとも１つのインダクタンス６を持つスイッチングセル２の各直列回路と並列に接続されることも、可能である。
【００２２】
短絡回路素子は、好ましくは、スイッチングセル２の欠陥の場合に保護を提供するために、各スイッチングセル２に並列に接続されることができる。
【００２３】
複数のスイッチングセル２を持つフェーズモジュール１の上記の変形に係る、フェーズモジュール１のすべてのスイッチングセル２の容量性エネルギー蓄積手段の平均電圧偏差も、有利に、インダクタンス６をわたる電圧信号ＶLの形成とさらに駆動信号Ｓ１の形成とに含まれる関連するフェーズモジュール１でのそれぞれの電流中間セットポイント値ΔｉU1により、ゼロに調整されることができる。
【００２４】
各フェーズモジュール１に対して、その各フェーズモジュール１は上記の変形にしたがって複数のスイッチングセル２を備え、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1は、フェーズモジュール１のスイッチングセル２の容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧ＵＣ１の合計Ｕｓｕｍ１から、および、合計電圧セットポイント値Ｖref,UCから、形成される。これは、次の数式にしたがってなされる：
【数２】
【００２５】
もし、ただ単一のスイッチングセル２がフェーズモジュール１に備えられていれば、合計Ｕｓｕｍ１は、もちろん、フェーズモジュール１のこの個別のスイッチングセル２の容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧ＵＣ１に対応する。
【００２６】
数式［２］にしたがって、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1は、さらに、予め定義可能なコントローラ関数Ｆから形成される。比例特性は、好ましくは、コントローラ関数Ｆに対して選択される。したがって、コントローラ関数Ｆは、例えば、
Ｆ＝Ｋ
として選択される。
【００２７】
ここでＫは比例定数である。言うまでもなく、コントローラ関数Ｆに関する任意のコントローラ特性を選択することが一般に実現可能である。コントローラ関数Ｆを選択することにより、有利に、例えばコンバータ回路の特殊なアプリケーションで導出される非常に特殊なコントローラ特性を予め定義可能である。
【００２８】
フェーズモジュール１をわたる電圧Ｕ１に関するリファレンス信号Ｖref,U1は、典型的に、それぞれのフェーズモジュール１を通る電流ｉU1を制御するための上位の制御システムによって生成され、したがって、発明に係る方法は、電流制御に従属する。
【００２９】
コンバータ回路を作動するための方法を実行するための方法に係る装置は、駆動回路３を持ち、この駆動回路３は駆動信号Ｓ１を発生させ、それぞれのフェーズモジュール１について、その駆動回路３は、フェーズモジュール１のスイッチングセル２のパワー半導体スイッチに接続される。図１における実施形態にしたがって、複数のスイッチングセル２を用いるフェーズモジュール１の場合に、駆動回路１は、その後、フェーズモジュール１のスイッチングセル２のパワー半導体スイッチに接続される。発明にしたがって、それぞれのフェーズモジュール１に関して、フェーズモジュール１をわたる電圧Ｕ１に関してのリファレンス信号Ｖref,U1の、および、インダクタンス６をわたる電圧信号ＶLの、合計は、駆動信号Ｓ１を形成するために駆動回路３に供給される。さらに、それぞれのフェーズモジュール１に関して、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1からインダクタンス６をわたる電圧信号ＶLを形成するための第１の計算ユニット４が提供される。第１の計算ユニット４は、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1から、特に式[１]にしたがって、インダクタンス６をわたる電圧信号ＶLを形成する。
【００３０】
さらに、図１にしたがって、それぞれのフェーズモジュール１について、フェーズモジュール１のスイッチングセル２の容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧ＵＣ１の合計Ｕsum1から、および、合計電圧セットポイント値Ｖref,UCから、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1を形成するための第２の計算ユニット５が提供され、フェーズモジュール１を通る電流の電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1が、特に式［２］によって形成される。
【００３１】
第２の計算ユニット５は、さらに、特に式［２］によって示されるように、予め定義可能なコントローラ関数Ｆから、フェーズモジュール１を通る電流の電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1を形成する。
【００３２】
図１の発明に係る装置の代替的な実施形態は、図２に示される。図１と対比して、図２における代替の実施形態にしたがって、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1から、それぞれ関連するフェーズモジュール１のインダクタンス６をわたる電圧信号ＶLを形成するための共通の第１の計算ユニット４は、ここで、すべてのフェーズモジュール１に提供される。したがって、フェーズモジュール１のインダクタンス６をわたる電圧信号ＶLは、有利に、単一ユニット内で中心的に形成される。図２で例証されるように、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1の合計は、この目的のための共通の第１の計算ユニット４に供給される。次に、共通の第１の計算ユニット４は、それぞれ関連するフェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1のそれぞれの合計から、それぞれ関連するフェーズモジュール１のインダクタンス６をわたる電圧信号ＶLを形成する。共通の第１の計算ユニット４は、特に、式［１］にしたがって、それぞれ関連するフェーズモジュール１のインダクタンス６をわたる電圧信号ＶLを形成する。
【００３３】
さらに、図２にしたがって、すべてのフェーズモジュール１について、フェーズモジュール１のスイッチングセル２の容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧ＵＣ１の合計Ｕｓｕｍ１から、および、合計電圧セットポイント値Ｖref,UCから、すべてのフェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1を形成するための共通の第２の計算ユニット５が提供され、フェーズモジュール１を通る電流の電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1が、特に次の式［３］によって形成される：
【数３】
【００３４】
したがって、電流中間セットポイント値ΔｉU1は、有利に、単一ユニットで中心的に形成される。式［３］は、ベクトル方程式として例証され、フェーズモジュール１の電流中間セットポイント値ΔｉU1は電流中間セットポイント値ベクトル
【数４】
【００３５】
の要素であること、フェーズモジュール１の合計Ｕｓｕｍ１は合計電圧ベクトル
【数５】
【００３６】
の要素であること、および、リファレンス信号Ｖref,U1はリファレンス信号ベクトル
【数６】
【００３７】
の要素であること、に注意すべきである。
【００３８】
共通の第２の計算ユニット５は、さらに、特に式［３］にしたがって予め定義可能なコントローラ関数Ｆから、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1を形成する。
【００３９】
式［３］によれば、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1は、さらに、それぞれに関して、方法にしたがって、予め定義可能なデカップリング行列Ｖから形成され、その予め定義可能なデカップリング行列Ｖは、出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２における電流ｉUから、フェーズモジュール１を通る循環電流を分断することを供給する。電流中間セットポイント値ΔｉU1は、事前に部分空間に写像され、部分空間はフェーズモジュール９の出力接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２でのそれらの電流ｉUに直交し、フェーズモジュール９の出力接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２でのそれらの電流ｉUは変えられるようには意図されない。この種の部分空間と、写像のために必要とされるデカップリング行列Ｖは、例えば、結合行列Ｔから、予め計算されることができ、次にＴの特異値分解は次のように定義され：
Ｔ＝ＵΣＶ*
そして、Ｕはユニタリ行列であり、Ｖ*はユニタリ行列Ｖの随伴行列であり、Σは実行列であり、主対角線の他サイドでΣのすべての要素はゼロに等しくなければならない。Ｖσ=0は、特異値（Σにおける関連する要素）がゼロに等しいＶにおけるそれらのギャップである。Ｖσ=0はデカップリング行列Ｖにおける上記のギャップであり、デカップリング行列Ｖは電流中間セットポイント値ΔｉU1の部分空間のベースであり、部分空間はフェーズモジュール９の出力接続でのそれらの電流ｉUと直交する。次に、ＶTσ=0はＶσ=0の転置である。
【００４０】
コンバータ回路、特にダイレクトコンバータ回路に対して、例えば図３によれば、結合行列Ｔは、次のようにセットアップでき：
【数７】
【００４１】
そして、Ｖσ=0は例として次のようにセットアップできる：
【数８】
【００４２】
式［３］に係る電流中間セットポイント値ΔｉU1の上記の式は、有利に、フェーズモジュール９の出力接続での電流ｉUにおいて変更を引き起こさず、すなわち、これらの電流ｉUは影響を受けない。
【００４３】
図２によれば、次に、共通の第２の計算ユニット５は、さらに、特に式［３］にしたがって、予め定義可能なデカップリング行列Ｖから、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1を形成する。したがって、電流中間セットポイント値ΔｉU1は、同時に行列Ｖによって分断される。
【００４４】
装置が少数のコンポーネントだけから構成されてさらに前記にしておくことができるので、全体として、コンバータ回路を作動するための本発明に係る方法を実行するための、本発明に係る、特に図１および図２に示される、装置は、とてもシンプルでコスト効率のよい仕様で実現されることができることが、理解可能である。したがって、本発明に係る方法は、特にシンプルなやり方でこれらの装置によって実行できる。
【名称のリスト】
【００４５】
１ フェーズモジュール
２ スイッチングセル
３ 駆動回路
４ 第１の計算ユニット
５ 第２の計算ユニット
６ インダクタンス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーエレクトロニクスの分野に関する。それは、独立請求項の前文に係る、コンバータ回路を作動するための方法およびその方法を実行するための装置に基づく。
【先行技術】
【０００２】
これまでにおいて、ダイレクトコンバータは、特別のマトリックスコンバータの中で、やや学術的な意義を持っていた。しかしながら、最近、ダイレクトコンバータは、複雑なＤＣ電圧中間回路またはＤＣ中間回路がなくても、第１の振幅および第１の周波数を持つ入力電圧または入力電流を、ダイレクトコンバータによって直接的に第２の振幅および第２の周波数を持つ出力電圧または出力電流へ変換できるため、主に工業的用途の意義を獲得している。この種のダイレクトコンバータは、例えば、米国特許６９００９９８Ｂ２に記されている。前記の文献では、ダイレクトコンバータは、ｎ＝３の入力フェーズ接続およびｐ＝３の出力フェーズ接続を持つ。すなわち、米国特許６９００９９８Ｂ２からのダイレクトコンバータは、入力端および出力端で３フェーズの設計である。米国特許６９００９９８Ｂ２からのダイレクトコンバータは、また、それぞれに関して、複数の極の間でポジティブおよびネガティブ電圧をスイッチするための２極スイッチングを持つ９フェーズモジュールを備え、各出力フェーズ接続は、スイッチングセルによって直接に、それぞれに関して各入力フェーズ接続に対して直列に接続される。この種のスイッチングセルは、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを持つ。米国特許６９００９９８Ｂ２に係るダイレクトコンバータのフェーズモジュールは、スイッチングセルだけを含み、インダクタンスを含まない。したがって、それぞれのブランチの、すなわちそれぞれの２極スイッチングセルの、電圧は、継続的な電流フローが入力フェーズ接続から出力フェーズ接続まで達成できるように調整できず、結果としてそれぞれのブランチを通じておよびそれぞれのフェーズモジュールを通じて電流をアクティブに設定することは可能でない。フェーズモジュールの出力フェーズ接続の電流は、個別のフェーズモジュールに対して不連続にスイッチされる。すなわち、個別のフェーズモジュールの電流は、ゼロと関連する出力フェーズ接続における電流の瞬間値との間のセクションでジャンプする不連続関数を描く。フェーズモジュールの出力フェーズ接続への電流の接続および非接続は、複雑なテーブルによって解決される複雑制御アルゴリズムを要求する。ここで、２フェーズモジュールの合計電圧が通常、正確に同一ではないため、個々のフェーズは電圧メッシュを形成するためにショートされるべきでないことに、注意するべきである。同時に、接続中の電流の流れは、中断されるべきではない。すなわち、フェーズモジュールは、常に、正確に同時にスイッチされる必要があり、これは制御の相当な量の消費を要求する。さらに、フル電流の接続および非接続は、相応して、コンポーネントで、および、特にパワー半導体スイッチで、高い損失を持つ、高い実効電流（ＲＭＳ電流）を導出する。
【０００３】
フェーズモジュールのパワー、特に、さらに、フェーズモジュールのすべてのスイッチングセルのパワーは、例えばフェーズモジュールが複数のスイッチングセルを持つ場合、様々な理由のために、ゼロから平均にはずれることができる。原因は、不十分な制御、過渡的な動作状態、およびスイッチング動作の間の特定のシンメトリーと、フェーズモジュールを通る電流または個別のコンポーネントの間の他の物理的相違でありうる。フェーズモジュールのすべてのスイッチングセルの容量性エネルギー蓄積手段の平均電圧偏差がゼロに等しくない場合、その結果は、フェーズモジュールをわたる電圧のかなりの偏差であるかもしれず、このことは、その後、次に、フェーズモジュールを通る制御されない循環電流を導く。
【０００４】
さらに、限定ではなく、または、ほんのわずかに限定されて、個々のブランチの間の電気エネルギーの交換は、米国特許６９００９９８Ｂ２からのダイレクトコンバータにより可能である。しかしながら、もしダイレクトコンバータが大量の電気エネルギーを送信する位置にあったとすると、米国特許６９００９９８Ｂ２のスイッチングセルのキャパシタンスは、相応して大きな規模でなければならず、このことは、結果として、この種類のダイレクトコンバータによって必要とされる膨大なスペースと、かなりのコストを生じる。したがって、この種のダイレクトコンバータにより設計されるシステムは、同様に、相応して大きなスペースを持ち、相応して高価であろう。
【０００５】
ＷＯ２００８／０６７７８８Ａ１は、スイッチングセルのエネルギー内容を制御するＷＯ２００７／０２３０６４Ａ１に係るコンバータ回路を作動するための方法を明記する。ＷＯ２００８／０６７７８８Ａ１に記述される方法は、あるシステムの３フェーズを他のシステムの２フェーズに接続するＷＯ２００７／０２３０６４Ａ１に係るコンバータ回路にのみ適用する。「ダイナミックおよびモジューラマルチレベルコンバータの電圧制御」パワーエレクトロニクスとアプリケーション、２００９年、ＥＰＥ２００９、第１３回ＩＥＥＥヨーロッパ会議、２００９年９月１８日は、コンバータ回路を作動するための方法をさらに明記しており、その方法において、各フェーズモジュールは、直列に互いが接続された複数の２極スイッチングセルを持ち、各スイッチングセルは、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段を持つ。さらに、コンバータ回路を作動するこの総括的なタイプの方法は、また、ＷＯ２００８／０６７７８４Ａ１で明示される。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、発明の目的は、コンバータ回路のフェーズモジュールを通る望まれない循環電流が低減できる方法によって、コンバータ回路、特にダイレクトコンバータを作動するための方法を特定することである。発明のさらなる目的は、発明に係る方法が特に簡単な手法で実行できる装置を特定することである。
【０００７】
これらの目的は、それぞれ請求項１、およびそれぞれ請求項５，８の特徴によって達成される。従属請求項は、発明の有効な発展を特定する。
【０００８】
特にダイレクトコンバータである、コンバータ回路は、ｎ個の入力フェーズ接続とｐ個の出力フェーズ接続とを持ち、ここでｎ≧２およびｐ≧２である。コンバータ回路は、さらに、極の間の少なくとも１つのパッシブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするためのｎ・ｐ個の２極スイッチングセルを備え、各出力フェーズ接続は、スイッチングセルによって、それぞれに関して、各入力フェーズ接続に対して直列に接続される。各スイッチングセルは、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備える。方法にそって、スイッチングセルのパワー半導体スイッチは駆動信号によって駆動される。発明によれば、少なくとも1つのインダクタンスは、ここでそれぞれの直列の接続に接続され、それぞれに関するスイッチングセルとインダクタンスとは、フェーズモジュールを形成し、それぞれのフェーズモジュールについて、駆動信号は、フェーズモジュールをわたる電圧に関するリファレンス信号から、および、インダクタンスをわたる電圧信号から、形成される。インダクタンスをわたる電圧信号は、さらに、フェーズモジュールを通る電流の中間セットポイント値から形成される。この結果、関連するフェーズモジュールでのそれぞれの電流中間セットポイント値は、インダクタンスをわたる電圧信号の形態で含まれ、したがって、駆動信号の形態で、コンバータ回路のフェーズモジュールを通る望まれない循環電流は、有利に、ゼロへ調整できる。加えて、出力フェーズ接続における電流上の、制御に必要な、循環電流の効果は、有利に、影響を受け、または、正確に予め定義できる。入力フェーズ接続での、および、出力フェーズ接続での電流は、さらに、発明に係る方法により、連続的に割合を変更する場合に個々のフェーズモジュールに分配されることができる。ここに記述された方法は、任意の所望の数のフェーズを備えた変換器回路に適合可能である。
【０００９】
コンバータ回路を作動するための方法を実行するための発明に係る装置は、駆動信号を発生させる駆動回路を備え、それぞれのフェーズモジュールについて、駆動回路は、フェーズモジュールのスイッチングセルのパワー半導体スイッチと接続される。それぞれのフェーズモジュールに関して、フェーズモジュールをわたる電圧に関するリファレンス信号の、および、インダクタンスをわたる電圧信号の、合計は、駆動信号を形成するための駆動回路に供給される。最後に、それぞれのフェーズモジュールに関して、フェーズモジュールを通る電流の中間セットポイント値から、インダクタンスをわたる電圧信号を形成するための第１の計算ユニットが提供される。代替として、すべてのフェーズモジュールに対して、フェーズモジュールを通る電流の中間セットポイント値からそれぞれ関連するフェーズモジュールのインダクタンスをわたる電圧信号を形成するための共通の第１の計算ユニット、が提供されることも可能である。
【００１０】
したがって、回路複雑さが非常に低く、さらに、装置が少数のコンポーネントのみから構成されるため、コンバータ回路を作動するための方法を実行するための発明に係る装置は、非常に単純でコスト効率のよい仕様で実現することができる。さらに、発明に係る方法は、特に簡単な仕様の装置によって実行することができる。
【００１１】
これらのおよびさらなる、本発明の目的、効果、特徴は、図面と共に発明の好ましい実施形態の次の詳細な説明で開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、コンバータ回路を作動するための発明に係る方法を実行するための発明に係る装置の第１の実施形態を示す。
【図２】図２は、コンバータ回路を作動するための発明に係る方法を実行するための発明に係る装置の第２の実施形態を示す。
【図３】図３は、コンバータ回路、特にダイレクトコンバータの第１の実施形態を示す。
【図４】図４は、コンバータ回路、特にダイレクトコンバータの第２の実施形態を示す。
【図５】図５は、コンバータ回路、特にダイレクトコンバータの第３の実施形態を示す。
【００１３】
図面とそれらの意味に使用される参照番号は、名称のリストで要約される。原則として、同一の部分は、図において同一の参照符号で提供される。説明される実施形態は、発明の内容を表し、限定する意図を持たない。
【発明を実現する方法】
【００１４】
図１は、コンバータ回路を作動するための発明に係る方法を実行するための発明に係る装置の第１の実施形態を示し、明瞭さのために、図１は、コンバータ回路のただ１つのフェーズモジュール１を示し、このフェーズモジュールは、後でより詳細に議論される。特に、第１の振幅および第１の周波数を持つ入力電圧または入力電流を、直接に、第２の振幅および第２の周波数を持つ出力電圧または出力電流へ変換することができるダイレクトコンバータである、コンバータ回路は、概して、ｎ個の入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１とｐ個の出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を備え、ここでｎ≧２およびｐ≧２である。特にダイレクトコンバータとして設計される、コンバータ回路は、極の間で少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするためのｎ・ｐ個の２極スイッチングセル２を備え、各出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は、スイッチングセル２によってそれぞれに関して、各入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１へ直列に接続される。ｎ＝３の入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１とｐ＝３の出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を持つコンバータ回路に対するこの直列接続は、図３の例によって示される。さらに、図４は、ｎ＝２の入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１とｐ＝３の出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を持つコンバータ回路を示し、図３は、ｎ＝２の入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１とｐ＝２の出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２を持つコンバータ回路を示す。それぞれのスイッチングセル２は、概ね、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを持つ。それぞれの駆動可能パワー半導体スイッチは、特に、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）の形式であるか、または、それぞれに関して並列で背中合わせに接続されたダイオードを持つ転流駆動電極（ＩＧＣＴ−集積型ゲート転流サイリスタ）を持つ集積型サイリスタの形式である。しかしながら、さらに、例えば並列で背中合わせに付加的に接続されたダイオードを持つパワーダイオードのような、または、並列に背中合わせに付加的に接続されるダイオードを持つ絶縁ゲート電極（ＩＧＢＴ）を持つバイポーラトランジスタのような駆動可能パワー半導体スイッチを形成することは適している。
【００１５】
この方法にそって、スイッチングセル２のパワー半導体スイッチは、それぞれのフェーズモジュール１に対する駆動信号Ｓ１によって駆動される。駆動信号Ｓ１は、各スイッチングセル２の時間遅れに従うことが好ましく、その結果、それぞれのスイッチングセル２は、有効に、時間遅れにより駆動されることができる。
【００１６】
発明によれば、少なくとも１つのインダクタンス６は、それぞれの直列接続へ、すなわち上述したように、関連する２極スイッチングセル２による、出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２と入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１との間のそれぞれの接続へ、接続され、それぞれに関して、この種のインダクタンス６と共に、あるスイッチングセル２はフェーズモジュール１を形成し、それぞれのフェーズモジュールに対して、駆動信号Ｓ１は、フェーズモジュール１を横切る電圧Ｖ１に関するリファレンス信号Ｖref,U1から、および、インダクタンス６を横切る電圧信号ＶLから形成される。さらに、インダクタンス６を横切る電圧信号ＶLは、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1から形成される。電流の中間セットポイント値ΔｉU1は、それゆえに、中間の変数である。それぞれの直列接続、すなわち入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２との間のそれぞれのブランチにおけるインダクタンス６は、連続的な電流フローが入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１から出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２まで達成されることができるように、有利に、電圧がスイッチングセル２によってセットされることを可能にし、その結果、それぞれのブランチを通る電流をアクティブにセットすることができる。さらに、実質的には、個々のブランチの間の電気エネルギーの任意の所望の交換が、コンバータ回路により可能になる。その結果、関連するフェーズモジュール１でのそれぞれの電流中間セットポイント値ΔｉU1は、インダクタンス６を横切る電圧信号ＶLの形成に含まれ、ゆえに、それぞれの駆動信号Ｓ１の形成に含まれ、コンバータ回路のフェーズモジュール１を通る望まれない循環電流は、有利に、低減されるか、または、ゼロへ調整される。上記の方法ステップは、フェーズモジュール１の出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２での電流ｉuにおいて任意の望まない変化を引き起こさず、すなわち、これらの電流ｉuは、不適当な方法で影響を受けない。出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２における電流ｉu上の、制御の目的のために必要とされる、循環電流の効果は、有利に、影響を受け、または、正確に予め定義される。
【００１７】
下記の式：
【数１】
【００１８】
は、インダクタンス６を横切る電圧信号ＶLを形成するために使用される。
【００１９】
したがって、フェーズモジュール１を通る電流ｉu1は、フィードフォワード制御の形式にしたがう。
【００２０】
図１にしたがって、各スイッチングセル２は、例として、制御される単向電流ガイダンス方向による４つの駆動可能双方向パワー半導体スイッチ（パワー半導体スイッチは、ブリッジ回路の仕様で、特にフルブリッジ回路の仕様で接続される）と、パワー半導体スイッチのブリッジ回路と並列に接続される容量性エネルギー蓄積手段とを持ち、フェーズモジュール１は、付加的に、概ね、極の間の少なくとも１つのパッシブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための、直列接続で接続される、少なくとも１つの２極スイッチングセルをさらに持ち、フェーズモジュール１の４つのスイッチングセルは、このために、図１の例により示される。しなしながら、概ねマルチレベル回路の形式であり極の間の少なくとも１つのパッシブ電圧とネガティブ電圧とをスイッチすることが可能な２極スイッチングセル２も適する。個々のブランチの間、およびさらに個々のスイッチングセル２の間の電気エネルギーの交換によって、実質的に既に上記される程度で望まれるように、スイッチングセル２の容量性エネルギー蓄積手段は、有効に、コンバータ回路に関して相応して小さい規模とすることができ、特に、大量の電気エネルギーを転送できることが意図されたダイレクトコンバータとして設計され、この結果、既知のダイレクトコンバータと比較して、スペースに関する意味のあるセーブとコストのかなりの削減が得られる。したがって、この種のコンバータ回路により設計されたシステムは、同様に、相応して小さいスペース要求を持ち、相応してコスト効率が良くなり得る。さらに、すべてのフェーズモジュール１は、任意の時点で、クローズ型電圧メッシュを形成する。個別のスイッチングセル２の間の任意の電圧差は、インダクタンス６を横切って低下される。同時に、インダクタンス６を通る連続の電流は、フェーズモジュール１の出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２で電流が決して中断しないことを保証する。
【００２１】
コンバータ回路の実施形態において、特に、明確さのために例証されていない、ダイレクトコンバータの形成において、極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧をスイッチするための少なくとも１つのさらなる２極スイッチングセル２は、各直列接続へ接続され、結果として、入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２との間の全ての直列接続に関して、切り替えられる電圧、すなわち、電圧キャリーイングキャパシティは、有利に、増加させることができる。極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧をスイッチするための、上記の仕様で形成された例の、少なくとも１つのさらなる２極スイッチングセル２が、各スイッチングセル２に並列に接続されることは、また適している。入力フェーズ接続Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２との間の全体の直列接続を通るより高い電流、すなわち、増加される電流キャリーイングキャパシティは、有利に、達成できる。少なくとも１つのさらなるインダクタンス６を持つ、極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための２極スイッチングセル２の少なくとも１つのさらなる直列回路が、少なくとも１つのインダクタンス６を持つスイッチングセル２の各直列回路と並列に接続されることも、可能である。
【００２２】
短絡回路素子は、好ましくは、スイッチングセル２の欠陥の場合に保護を提供するために、各スイッチングセル２に並列に接続されることができる。
【００２３】
複数のスイッチングセル２を持つフェーズモジュール１の上記の変形に係る、フェーズモジュール１のすべてのスイッチングセル２の容量性エネルギー蓄積手段の平均電圧偏差も、有利に、インダクタンス６をわたる電圧信号ＶLの形成とさらに駆動信号Ｓ１の形成とに含まれる関連するフェーズモジュール１でのそれぞれの電流中間セットポイント値ΔｉU1により、ゼロに調整されることができる。
【００２４】
各フェーズモジュール１に対して、その各フェーズモジュール１は上記の変形にしたがって複数のスイッチングセル２を備え、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1は、フェーズモジュール１のスイッチングセル２の容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧ＵＣ１の合計Ｕｓｕｍ１から、および、合計電圧セットポイント値Ｖref,UCから、形成される。これは、次の数式にしたがってなされる：
【数２】
【００２５】
もし、ただ単一のスイッチングセル２がフェーズモジュール１に備えられていれば、合計Ｕｓｕｍ１は、もちろん、フェーズモジュール１のこの個別のスイッチングセル２の容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧ＵＣ１に対応する。
【００２６】
数式［２］にしたがって、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1は、さらに、予め定義可能なコントローラ関数Ｆから形成される。比例特性は、好ましくは、コントローラ関数Ｆに対して選択される。したがって、コントローラ関数Ｆは、例えば、
Ｆ＝Ｋ
として選択される。
【００２７】
ここでＫは比例定数である。言うまでもなく、コントローラ関数Ｆに関する任意のコントローラ特性を選択することが一般に実現可能である。コントローラ関数Ｆを選択することにより、有利に、例えばコンバータ回路の特殊なアプリケーションで導出される非常に特殊なコントローラ特性を予め定義可能である。
【００２８】
フェーズモジュール１をわたる電圧Ｕ１に関するリファレンス信号Ｖref,U1は、典型的に、それぞれのフェーズモジュール１を通る電流ｉU1を制御するための上位の制御システムによって生成され、したがって、発明に係る方法は、電流制御に従属する。
【００２９】
コンバータ回路を作動するための方法を実行するための方法に係る装置は、駆動回路３を持ち、この駆動回路３は駆動信号Ｓ１を発生させ、それぞれのフェーズモジュール１について、その駆動回路３は、フェーズモジュール１のスイッチングセル２のパワー半導体スイッチに接続される。図１における実施形態にしたがって、複数のスイッチングセル２を用いるフェーズモジュール１の場合に、駆動回路１は、その後、フェーズモジュール１のスイッチングセル２のパワー半導体スイッチに接続される。発明にしたがって、それぞれのフェーズモジュール１に関して、フェーズモジュール１をわたる電圧Ｕ１に関してのリファレンス信号Ｖref,U1の、および、インダクタンス６をわたる電圧信号ＶLの、合計は、駆動信号Ｓ１を形成するために駆動回路３に供給される。さらに、それぞれのフェーズモジュール１に関して、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1からインダクタンス６をわたる電圧信号ＶLを形成するための第１の計算ユニット４が提供される。第１の計算ユニット４は、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1から、特に式[１]にしたがって、インダクタンス６をわたる電圧信号ＶLを形成する。
【００３０】
さらに、図１にしたがって、それぞれのフェーズモジュール１について、フェーズモジュール１のスイッチングセル２の容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧ＵＣ１の合計Ｕsum1から、および、合計電圧セットポイント値Ｖref,UCから、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1を形成するための第２の計算ユニット５が提供され、フェーズモジュール１を通る電流の電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1が、特に式［２］によって形成される。
【００３１】
第２の計算ユニット５は、さらに、特に式［２］によって示されるように、予め定義可能なコントローラ関数Ｆから、フェーズモジュール１を通る電流の電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1を形成する。
【００３２】
図１の発明に係る装置の代替的な実施形態は、図２に示される。図１と対比して、図２における代替の実施形態にしたがって、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1から、それぞれ関連するフェーズモジュール１のインダクタンス６をわたる電圧信号ＶLを形成するための共通の第１の計算ユニット４は、ここで、すべてのフェーズモジュール１に提供される。したがって、フェーズモジュール１のインダクタンス６をわたる電圧信号ＶLは、有利に、単一ユニット内で中心的に形成される。図２で例証されるように、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1の合計は、この目的のための共通の第１の計算ユニット４に供給される。次に、共通の第１の計算ユニット４は、それぞれ関連するフェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1のそれぞれの合計から、それぞれ関連するフェーズモジュール１のインダクタンス６をわたる電圧信号ＶLを形成する。共通の第１の計算ユニット４は、特に、式［１］にしたがって、それぞれ関連するフェーズモジュール１のインダクタンス６をわたる電圧信号ＶLを形成する。
【００３３】
さらに、図２にしたがって、すべてのフェーズモジュール１について、フェーズモジュール１のスイッチングセル２の容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧ＵＣ１の合計Ｕｓｕｍ１から、および、合計電圧セットポイント値Ｖref,UCから、すべてのフェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1を形成するための共通の第２の計算ユニット５が提供され、フェーズモジュール１を通る電流の電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1が、特に次の式［３］によって形成される：
【数３】
【００３４】
したがって、電流中間セットポイント値ΔｉU1は、有利に、単一ユニットで中心的に形成される。式［３］は、ベクトル方程式として例証され、フェーズモジュール１の電流中間セットポイント値ΔｉU1は電流中間セットポイント値ベクトル
【数４】
【００３５】
の要素であること、フェーズモジュール１の合計Ｕｓｕｍ１は合計電圧ベクトル
【数５】
【００３６】
の要素であること、および、リファレンス信号Ｖref,U1はリファレンス信号ベクトル
【数６】
【００３７】
の要素であること、に注意すべきである。
【００３８】
共通の第２の計算ユニット５は、さらに、特に式［３］にしたがって予め定義可能なコントローラ関数Ｆから、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1を形成する。
【００３９】
式［３］によれば、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1は、さらに、それぞれに関して、方法にしたがって、予め定義可能なデカップリング行列Ｖから形成され、その予め定義可能なデカップリング行列Ｖは、出力フェーズ接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２における電流ｉUから、フェーズモジュール１を通る循環電流を分断することを供給する。電流中間セットポイント値ΔｉU1は、事前に部分空間に写像され、部分空間はフェーズモジュール９の出力接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２でのそれらの電流ｉUに直交し、フェーズモジュール９の出力接続Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２でのそれらの電流ｉUは変えられるようには意図されない。この種の部分空間と、写像のために必要とされるデカップリング行列Ｖは、例えば、結合行列Ｔから、予め計算されることができ、次にＴの特異値分解は次のように定義され：
Ｔ＝ＵΣＶ*
そして、Ｕはユニタリ行列であり、Ｖ*はユニタリ行列Ｖの随伴行列であり、Σは実行列であり、主対角線の他サイドでΣのすべての要素はゼロに等しくなければならない。Ｖσ=0は、特異値（Σにおける関連する要素）がゼロに等しいＶにおけるそれらのギャップである。Ｖσ=0はデカップリング行列Ｖにおける上記のギャップであり、デカップリング行列Ｖは電流中間セットポイント値ΔｉU1の部分空間のベースであり、部分空間はフェーズモジュール９の出力接続でのそれらの電流ｉUと直交する。次に、ＶTσ=0はＶσ=0の転置である。
【００４０】
コンバータ回路、特にダイレクトコンバータ回路に対して、例えば図３によれば、結合行列Ｔは、次のようにセットアップでき：
【数７】
【００４１】
そして、Ｖσ=0は例として次のようにセットアップできる：
【数８】
【００４２】
式［３］に係る電流中間セットポイント値ΔｉU1の上記の式は、有利に、フェーズモジュール９の出力接続での電流ｉUにおいて変更を引き起こさず、すなわち、これらの電流ｉUは影響を受けない。
【００４３】
図２によれば、次に、共通の第２の計算ユニット５は、さらに、特に式［３］にしたがって、予め定義可能なデカップリング行列Ｖから、フェーズモジュール１を通る電流ｉU1の中間セットポイント値ΔｉU1を形成する。したがって、電流中間セットポイント値ΔｉU1は、同時に行列Ｖによって分断される。
【００４４】
装置が少数のコンポーネントだけから構成されてさらに前記にしておくことができるので、全体として、コンバータ回路を作動するための本発明に係る方法を実行するための、本発明に係る、特に図１および図２に示される、装置は、とてもシンプルでコスト効率のよい仕様で実現されることができることが、理解可能である。したがって、本発明に係る方法は、特にシンプルなやり方でこれらの装置によって実行できる。
【名称のリスト】
【００４５】
１ フェーズモジュール
２ スイッチングセル
３ 駆動回路
４ 第１の計算ユニット
５ 第２の計算ユニット
６ インダクタンス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバータ回路を作動するための方法であって、
前記コンバータ回路は、ｎ個の入力フェーズ接続（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）とｐ個の出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）とを備え、ここでｎ≧２およびｐ≧２であり、極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための（ｎ・ｐ）の２極スイッチングセル（２）を具備し、
それぞれの出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）は、スイッチングセル（２）によってそれぞれに関してそれぞれの入力フェーズ接続（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）と直列に接続され、
それぞれのスイッチングセル（２）は、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備え、
前記方法で、前記スイッチングセル（２）の前記パワー半導体スイッチは、駆動信号（Ｓ１）によって駆動され、
少なくとも１つのインダクタンス（６）は、それぞれの直列の接続に対して接続され、
それぞれに関してこの種のインダクタンス（６）と共にスイッチングセル（２）は、フェーズモジュール（１）を形成し、
それぞれのフェーズモジュール（１）について、前記駆動信号（Ｓ１）は、前記フェーズモジュール（１）をわたる電圧（Ｕ１）に関するリファレンス信号（Ｖref,U1）から、および、前記インダクタンス（６）をわたる電圧信号（ＶL）から、形成され、
前記インダクタンス（６）をわたる前記電圧信号（ＶL）は、前記フェーズモジュール（１）を通る電流（ｉU1）の中間セットポイント値（ΔｉU1）から形成される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１で請求された方法において、
それぞれのスイッチングセル（２）は、制御される単向電流ガイダンス方向による４つの駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備え、前記パワー半導体スイッチはブリッジ回路の仕様で接続され、前記容量性エネルギー蓄積手段は前記パワー半導体スイッチの前記ブリッジ回路と並列に接続され、
前記フェーズモジュール（１）は、さらに、前記極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための、前記直列の接続へ接続される、少なくとも１つのさらなる２極スイッチングセル（２）を備え、
前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）は、前記フェーズモジュール（１）の前記スイッチングセル（２）の前記容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧（ＵＣ１）の合計（Ｕｓｕｍ１）から、および、合計電圧セットポイント値（Ｖref,UC）から、形成される
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２で請求された方法において、
前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）は、さらに、予め定義可能なコントローラ関数（Ｆ）から形成される
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３で請求された方法において、
前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）は、さらに、前記出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）における前記電流（ｉU）に対して前記フェーズモジュール１を通る循環電流を分断することを供給する予め定義可能なデカップリング行列（Ｖ）から形成される
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
コンバータ回路を作動するための方法を実行するための装置であって、
前記コンバータ回路は、ｎ個の入力フェーズ接続（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）とｐ個の出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）とを備え、ここでｎ≧２およびｐ≧２であり、極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための（ｎ・ｐ）の２極スイッチングセル（２）を具備し、
それぞれの出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）は、スイッチングセル（２）によってそれぞれに関してそれぞれの入力フェーズ接続（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）と直列に接続され、
それぞれのスイッチングセル（２）は、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備え、
前記装置は、駆動信号（Ｓ１）を発生させ、前記スイッチングセル（２）の前記パワー半導体スイッチと接続されている駆動回路（３）を備え、
少なくとも１つのインダクタンス（６）は、それぞれの直列の接続に対して接続され、
それぞれに関してこの種のインダクタンス（６）と共にスイッチングセル（２）は、フェーズモジュール（１）を形成し、
それぞれのフェーズモジュール（１）に関して、前記フェーズモジュール（１）をわたる電圧（Ｕ１）に関するリファレンス信号（Ｖref,U1）の、および、前記インダクタンス（６）をわたる電圧信号（ＶL）の、合計が、前記駆動信号（Ｓ１）を形成するための前記駆動回路（３）に供給され、
それぞれのフェーズモジュール（１）に関して、前記フェーズモジュール（１）を通る電流（ｉU1）の中間セットポイント値（ΔｉU1）から、前記インダクタンス（６）をわたる前記電圧信号（ＶL）を形成するための第１の計算ユニット（４）が提供される
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５で請求された装置において、
それぞれのスイッチングセル（２）は、制御される単向電流ガイダンス方向による４つの駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備え、前記パワー半導体スイッチはブリッジ回路の仕様で接続され、前記容量性エネルギー蓄積手段は前記パワー半導体スイッチの前記ブリッジ回路と並列に接続され、
前記フェーズモジュール（１）は、さらに、前記極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための、前記直列の接続へ接続される、少なくとも１つのさらなる２極スイッチングセル（２）を備え、
それぞれのフェーズモジュール（１）について、前記フェーズモジュール（１）の前記スイッチングセル（２）の前記容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧（ＵＣ１）の合計（Ｕｓｕｍ１）から、および、合計電圧セットポイント値（Ｖref,UC）から、前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）を形成するための第２の計算ユニット（５）が提供される
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６で請求された装置において、
前記第２の計算ユニット（５）は、さらに、予め定義可能なコントローラ関数（Ｆ）から、前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）を形成する
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
コンバータ回路を作動するための方法を実行するための装置であって、
前記コンバータ回路は、ｎ個の入力フェーズ接続（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）とｐ個の出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）とを備え、ここでｎ≧２およびｐ≧２であり、極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための（ｎ・ｐ）の２極スイッチングセル（２）を具備し、
それぞれの出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）は、スイッチングセル（２）によってそれぞれに関してそれぞれの入力フェーズ接続（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）と直列に接続され、
それぞれのスイッチングセル（２）は、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備え、
前記装置は、駆動信号（Ｓ１）を発生させ、前記スイッチングセル（２）の前記パワー半導体スイッチと接続されている駆動回路（３）を備え、
少なくとも１つのインダクタンス（６）は、それぞれの直列の接続に対して接続され、
それぞれに関してこの種のインダクタンス（６）と共にスイッチングセル（２）は、フェーズモジュール（１）を形成し、
それぞれのフェーズモジュール（１）に関して、前記フェーズモジュール（１）をわたる電圧（Ｕ１）に関するリファレンス信号（Ｖref,U1）の、および、前記インダクタンス（６）をわたる電圧信号（ＶL）の、合計が、前記駆動信号（Ｓ１）を形成するための前記駆動回路（３）に供給され、
すべてのフェーズモジュール（１）に対して、前記フェーズモジュール（１）を通る電流（ｉU1）の中間セットポイント値（ΔｉU1）から、それぞれ関連する位相モジュール（１）の前記インダクタンス（６）をわたる前記電圧信号（ＶL）を形成するための共通の第１の計算ユニット（４）が提供される
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８で請求された装置において、
それぞれのスイッチングセル（２）は、制御される単向電流ガイダンス方向による４つの駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備え、前記パワー半導体スイッチはブリッジ回路の仕様で接続され、前記容量性エネルギー蓄積手段は前記パワー半導体スイッチの前記ブリッジ回路と並列に接続され、
前記フェーズモジュール（１）は、さらに、前記極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための、前記直列の接続へ接続される、少なくとも１つのさらなる２極スイッチングセル（２）を備え、
すべてのフェーズモジュール（１）に対して、前記フェーズモジュール（１）の前記スイッチングセル（２）の前記容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧（ＵＣ１）の合計（Ｕｓｕｍ１）から、および、合計電圧セットポイント値（Ｖref,UC）から、すべての前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）を形成するための共通の第２の計算ユニット（５）が提供される
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９で請求された装置において、
前記共通の第２の計算ユニット（５）は、さらに、予め定義可能なコントローラ関数（Ｆ）から、前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）を形成する
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０で請求された装置において、
前記共通の第２の計算ユニット（５）は、さらに、前記出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）における前記電流（ｉU）から前記フェーズモジュール１を通る循環電流を分断することを供給する予め定義可能なデカップリング行列（Ｖ）、から前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）を形成する
ことを特徴とする装置。
【請求項１】
コンバータ回路を作動するための方法であって、
前記コンバータ回路は、ｎ個の入力フェーズ接続（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）とｐ個の出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）とを備え、ここでｎ≧２およびｐ≧２であり、極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための（ｎ・ｐ）の２極スイッチングセル（２）を具備し、
それぞれの出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）は、スイッチングセル（２）によってそれぞれに関してそれぞれの入力フェーズ接続（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）と直列に接続され、
それぞれのスイッチングセル（２）は、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備え、
前記方法で、前記スイッチングセル（２）の前記パワー半導体スイッチは、駆動信号（Ｓ１）によって駆動され、
少なくとも１つのインダクタンス（６）は、それぞれの直列の接続に対して接続され、
それぞれに関してこの種のインダクタンス（６）と共にスイッチングセル（２）は、フェーズモジュール（１）を形成し、
それぞれのフェーズモジュール（１）について、前記駆動信号（Ｓ１）は、前記フェーズモジュール（１）をわたる電圧（Ｕ１）に関するリファレンス信号（Ｖref,U1）から、および、前記インダクタンス（６）をわたる電圧信号（ＶL）から、形成され、
前記インダクタンス（６）をわたる前記電圧信号（ＶL）は、前記フェーズモジュール（１）を通る電流（ｉU1）の中間セットポイント値（ΔｉU1）から形成される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１で請求された方法において、
それぞれのスイッチングセル（２）は、制御される単向電流ガイダンス方向による４つの駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備え、前記パワー半導体スイッチはブリッジ回路の仕様で接続され、前記容量性エネルギー蓄積手段は前記パワー半導体スイッチの前記ブリッジ回路と並列に接続され、
前記フェーズモジュール（１）は、さらに、前記極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための、前記直列の接続へ接続される、少なくとも１つのさらなる２極スイッチングセル（２）を備え、
前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）は、前記フェーズモジュール（１）の前記スイッチングセル（２）の前記容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧（ＵＣ１）の合計（Ｕｓｕｍ１）から、および、合計電圧セットポイント値（Ｖref,UC）から、形成される
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２で請求された方法において、
前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）は、さらに、予め定義可能なコントローラ関数（Ｆ）から形成される
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３で請求された方法において、
前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）は、さらに、前記出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）における前記電流（ｉU）に対して前記フェーズモジュール１を通る循環電流を分断することを供給する予め定義可能なデカップリング行列（Ｖ）から形成される
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
コンバータ回路を作動するための方法を実行するための装置であって、
前記コンバータ回路は、ｎ個の入力フェーズ接続（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）とｐ個の出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）とを備え、ここでｎ≧２およびｐ≧２であり、極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための（ｎ・ｐ）の２極スイッチングセル（２）を具備し、
それぞれの出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）は、スイッチングセル（２）によってそれぞれに関してそれぞれの入力フェーズ接続（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）と直列に接続され、
それぞれのスイッチングセル（２）は、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備え、
前記装置は、駆動信号（Ｓ１）を発生させ、前記スイッチングセル（２）の前記パワー半導体スイッチと接続されている駆動回路（３）を備え、
少なくとも１つのインダクタンス（６）は、それぞれの直列の接続に対して接続され、
それぞれに関してこの種のインダクタンス（６）と共にスイッチングセル（２）は、フェーズモジュール（１）を形成し、
それぞれのフェーズモジュール（１）に関して、前記フェーズモジュール（１）をわたる電圧（Ｕ１）に関するリファレンス信号（Ｖref,U1）の、および、前記インダクタンス（６）をわたる電圧信号（ＶL）の、合計が、前記駆動信号（Ｓ１）を形成するための前記駆動回路（３）に供給され、
それぞれのフェーズモジュール（１）に関して、前記フェーズモジュール（１）を通る電流（ｉU1）の中間セットポイント値（ΔｉU1）から、前記インダクタンス（６）をわたる前記電圧信号（ＶL）を形成するための第１の計算ユニット（４）が提供される
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５で請求された装置において、
それぞれのスイッチングセル（２）は、制御される単向電流ガイダンス方向による４つの駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備え、前記パワー半導体スイッチはブリッジ回路の仕様で接続され、前記容量性エネルギー蓄積手段は前記パワー半導体スイッチの前記ブリッジ回路と並列に接続され、
前記フェーズモジュール（１）は、さらに、前記極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための、前記直列の接続へ接続される、少なくとも１つのさらなる２極スイッチングセル（２）を備え、
それぞれのフェーズモジュール（１）について、前記フェーズモジュール（１）の前記スイッチングセル（２）の前記容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧（ＵＣ１）の合計（Ｕｓｕｍ１）から、および、合計電圧セットポイント値（Ｖref,UC）から、前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）を形成するための第２の計算ユニット（５）が提供される
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６で請求された装置において、
前記第２の計算ユニット（５）は、さらに、予め定義可能なコントローラ関数（Ｆ）から、前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）を形成する
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
コンバータ回路を作動するための方法を実行するための装置であって、
前記コンバータ回路は、ｎ個の入力フェーズ接続（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）とｐ個の出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）とを備え、ここでｎ≧２およびｐ≧２であり、極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための（ｎ・ｐ）の２極スイッチングセル（２）を具備し、
それぞれの出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）は、スイッチングセル（２）によってそれぞれに関してそれぞれの入力フェーズ接続（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）と直列に接続され、
それぞれのスイッチングセル（２）は、制御される単向電流ガイダンス方向による駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備え、
前記装置は、駆動信号（Ｓ１）を発生させ、前記スイッチングセル（２）の前記パワー半導体スイッチと接続されている駆動回路（３）を備え、
少なくとも１つのインダクタンス（６）は、それぞれの直列の接続に対して接続され、
それぞれに関してこの種のインダクタンス（６）と共にスイッチングセル（２）は、フェーズモジュール（１）を形成し、
それぞれのフェーズモジュール（１）に関して、前記フェーズモジュール（１）をわたる電圧（Ｕ１）に関するリファレンス信号（Ｖref,U1）の、および、前記インダクタンス（６）をわたる電圧信号（ＶL）の、合計が、前記駆動信号（Ｓ１）を形成するための前記駆動回路（３）に供給され、
すべてのフェーズモジュール（１）に対して、前記フェーズモジュール（１）を通る電流（ｉU1）の中間セットポイント値（ΔｉU1）から、それぞれ関連する位相モジュール（１）の前記インダクタンス（６）をわたる前記電圧信号（ＶL）を形成するための共通の第１の計算ユニット（４）が提供される
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８で請求された装置において、
それぞれのスイッチングセル（２）は、制御される単向電流ガイダンス方向による４つの駆動可能双方向パワー半導体スイッチと容量性エネルギー蓄積手段とを備え、前記パワー半導体スイッチはブリッジ回路の仕様で接続され、前記容量性エネルギー蓄積手段は前記パワー半導体スイッチの前記ブリッジ回路と並列に接続され、
前記フェーズモジュール（１）は、さらに、前記極の間の少なくとも１つのポジティブ電圧と少なくとも１つのネガティブ電圧とをスイッチするための、前記直列の接続へ接続される、少なくとも１つのさらなる２極スイッチングセル（２）を備え、
すべてのフェーズモジュール（１）に対して、前記フェーズモジュール（１）の前記スイッチングセル（２）の前記容量性エネルギー蓄積手段をわたる電圧（ＵＣ１）の合計（Ｕｓｕｍ１）から、および、合計電圧セットポイント値（Ｖref,UC）から、すべての前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）を形成するための共通の第２の計算ユニット（５）が提供される
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９で請求された装置において、
前記共通の第２の計算ユニット（５）は、さらに、予め定義可能なコントローラ関数（Ｆ）から、前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）を形成する
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０で請求された装置において、
前記共通の第２の計算ユニット（５）は、さらに、前記出力フェーズ接続（Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）における前記電流（ｉU）から前記フェーズモジュール１を通る循環電流を分断することを供給する予め定義可能なデカップリング行列（Ｖ）、から前記フェーズモジュール（１）を通る前記電流（ｉU1）の前記中間セットポイント値（ΔｉU1）を形成する
ことを特徴とする装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１３−５１２６５３（Ｐ２０１３−５１２６５３Ａ）
【公表日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４１３８９（Ｐ２０１２−５４１３８９）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６７３７８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６７０９０
【国際公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（５０５０５６８４５）アーベーベー・シュバイツ・アーゲー (34)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６７３７８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６７０９０
【国際公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（５０５０５６８４５）アーベーベー・シュバイツ・アーゲー (34)
【Ｆターム（参考）】
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