▶ ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-16
(45)【発行日】2022-09-28
(54)【発明の名称】コンバータ方式
(51)【国際特許分類】
H02J 3/36 20060101AFI20220920BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20220920BHJP
H02J 1/00 20060101ALI20220920BHJP
【ＦＩ】
H02J3/36
H02M7/48 R
H02J1/00 301B
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2020519133
(86)(22)【出願日】2018-10-05
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-12-17
(86)【国際出願番号】 EP2018077154
(87)【国際公開番号】W WO2019068874
(87)【国際公開日】2019-04-11
【審査請求日】2021-09-24
(31)【優先権主張番号】201741035540
(32)【優先日】2017-10-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN
(73)【特許権者】
【識別番号】515322297
【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ７， ＣＨ－５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(74)【代理人】
【識別番号】100129779
【弁理士】
【氏名又は名称】黒川 俊久
(72)【発明者】
【氏名】ムクヘドカル，ラドニア・アナント
(72)【発明者】
【氏名】オハイディン，ジャロイド・ショーン
(72)【発明者】
【氏名】クマール，アミット
【審査官】高野 誠治
(56)【参考文献】
【文献】特開平４－７１３２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１１９９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０４０６５２８７（ＣＮ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／００１５０６６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ １／００－５／００
Ｈ０２Ｍ ７／４２－７／９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンバータ方式（３０、１３０）は、複数の極（６０、６２、６４）および複数のコンバータ（３２）を備え、前記複数の極（６０、６２、６４）は、少なくとも１つの正極（６０、６０ａ、６０ｂ）、少なくとも１つの負極（６２）および中性極（６４）を含み、前記複数のコンバータ（３２）は、少なくとも１つの第１のコンバータ（３２ａ）および少なくとも１つの第２のコンバータ（３２ｂ）を含み、前記第１のコンバータ（３２ａ）または各第１のコンバータ（３２ａ）は、前記中性極（６４）および前記正極（６０、６０ａ、６０ｂ）または前記それぞれの正極（６０、６０ａ、６０ｂ）に接続され、前記第１のコンバータ（３２ａ）または各第１のコンバータ（３２ａ）は、前記中性極（６４）および前記対応する正極（６０、６０ａ、６０ｂ）にわたるコンバータ電圧を制御するように動作可能であり、前記第２のコンバータ（３２ｂ）または各第２のコンバータ（３２ｂ）は、前記中性極（６４）および前記負極（６２）または前記それぞれの負極（６２）に接続され、前記第２のコンバータ（３２ｂ）または各第２のコンバータ（３２ｂ）は、前記中性極（６４）および前記対応する負極（６２）にわたるコンバータ電圧を制御するように動作可能であり、前記コンバータ方式（３０、１３０）は、前記正および負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の電力または電流レベルの間に不均衡があるとき、および前記中性極（６４）が非ゼロ電位（Ｖｎ）にあるときに電圧制御モードを実行するようにプログラムされたコントローラ（３６）を含み、前記コントローラ（３６）は、前記対応する正または負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の極対地電圧が前記対応する正または負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の定格電圧以下になるように、各コンバータ（３２ａ、３２ｂ）を動作させ、前記対応するコンバータ電圧を制御する電圧制御モードを実行するようにプログラムされる、コンバータ方式（３０、１３０）。
【請求項2】
前記コントローラ（３６）は、前記対応する正または負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の前記極対地電圧が前記対応する正または負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の前記定格電圧以下になるように、各コンバータ（３２ａ、３２ｂ）を動作させ、前記正および負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の前記電力または電流レベルの間の前記不均衡の変化に応じてリアルタイムで前記対応するコンバータ電圧を更新する前記電圧制御モードを実行するようにプログラムされる、請求項１に記載のコンバータ方式（３０、１３０）。
【請求項3】
前記コントローラ（３６）は、前記対応する正または負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の前記極対地電圧が前記対応する正または負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の前記定格電圧以下になるように、および／または
前記中性極（６４）の電流が前記中性極（６４）の導体の定格電流以下になるように、
前記コンバータ（３２ａ、３２ｂ、３４）の少なくとも１つを動作させて前記対応するコンバータ電圧を低下させ、任意選択で前記対応する正または負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の電流を増加させる前記電圧制御モードを実行するようにプログラムされる、請求項１に記載のコンバータ方式（３０、１３０）。
【請求項4】
第１のコンバータ（３２ａ）の数は、第２のコンバータ（３２ｂ）の数と等しく、前記コントローラ（３６）は、前記正極（６０）の電力もしくは電流レベルと前記負極（６２）の電力もしくは電流レベルとの間、または
前記正極（６０）の電力もしくは電流レベルの合計と前記負極（６２）の電力もしくは電流レベルの合計との間
に不均衡があるときに前記電圧制御モードを実行するようにプログラムされる、請求項１に記載のコンバータ方式（３０）。
【請求項5】
前記第１のコンバータ（３２ａ）の数は、前記第２のコンバータ（３２ｂ）の数と等しくなく、前記コントローラ（３６）は、前記正極（６０ａ、６０ｂ）の電力もしくは電流レベルの合計と前記負極（６２）の電力もしくは電流レベルとの間、
前記正極（６０ａ、６０ｂ）の電力もしくは電流レベルと前記負極（６２）の電力もしくは電流レベルの合計との間、または
前記正極（６０ａ、６０ｂ）の電力もしくは電流レベルの合計と前記負極（６２）の電力もしくは電流レベルの合計との間
に不均衡があるときに前記電圧制御モードを実行するようにプログラムされる、請求項１に記載のコンバータ方式（３０、１３０）。
【請求項6】
前記コントローラ（３６）は、前記正および負極（６０、６２）の少なくとも１つの電力または電流レベルの変化中、および前記正および負極（６０、６２）の前記少なくとも１つの電力または電流レベルの前記変化中に前記正および負極（６０、６２）の前記電力または電流レベルの間に不均衡があるときに前記コンバータ（３２ａ、３２ｂ）の少なくとも１つを動作させ、前記対応するコンバータ電圧を変化させる前記電圧制御モードを実行するようにプログラムされる、請求項１に記載のコンバータ方式（３０、１３０）。
【請求項7】
前記コントローラ（３６）は、前記対応する正または負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の前記極対地電圧が前記対応する正または負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の前記定格電圧以下になるように、前記中性極（６４）の前記非ゼロ電位（Ｖｎ）を基準値として前記電圧制御モードで使用して前記コンバータ（３２ａ、３２ｂ、３４）の少なくとも１つを動作させ、前記対応するコンバータ電圧を制御するようにプログラムされる、請求項１に記載のコンバータ方式（３０、１３０）。
【請求項8】
前記コントローラ（３６）は、前記中性極（６４）の１つまたは複数の動作パラメータを取得もしくは決定し、前記中性極（６４）の前記取得もしくは決定された動作パラメータまたは各取得もしくは決定された動作パラメータを使用して前記中性極（６４）の前記非ゼロ電位（Ｖｎ）を決定するようにプログラムされる、請求項１に記載のコンバータ方式（３０、１３０）。
【請求項9】
前記コントローラ（３６）は、前記中性極（６４）の動作パラメータの少なくとも１つの変化に応じてリアルタイムで前記中性極（６４）の前記決定された非ゼロ電位（Ｖｎ）を更新するようにプログラムされる、請求項８に記載のコンバータ方式（３０、１３０）。
【請求項10】
前記コントローラ（３６）は、前記中性極（６４）の電流を取得または決定し、前記中性極（６４）の前記取得または決定された電流を使用して前記中性極（６４）の前記非ゼロ電位（Ｖｎ）を決定するようにプログラムされる、請求項８に記載のコンバータ方式（３０、１３０）。
【請求項11】
前記中性極（６４）に接続された導体をさらに含み、前記コントローラ（３６）は、前記導体の抵抗またはインピーダンスを取得または決定し、前記導体の前記取得または決定された抵抗またはインピーダンスを使用して前記中性極（６４）の前記非ゼロ電位（Ｖｎ）を決定するようにプログラムされる、請求項８に記載のコンバータ方式（３０、１３０）。
【請求項12】
前記コントローラ（３６）は、前記導体の動作パラメータの少なくとも１つの変化に応じてリアルタイムで前記導体の前記取得または決定された抵抗またはインピーダンスを更新するようにプログラムされる、請求項１１に記載のコンバータ方式（３０、１３０）。
【請求項13】
前記導体の電気的特性を測定して前記導体の前記抵抗またはインピーダンスを取得するように構成された測定装置をさらに含み、前記コントローラ（３６）は、前記導体の前記取得された抵抗またはインピーダンスを使用して前記導体の前記抵抗またはインピーダンスを決定する手順を更新するようにプログラムされる、請求項１１に記載のコンバータ方式（３０、１３０）。
【請求項14】
前記コントローラ（３６）は、前記導体の最大抵抗またはインピーダンスを取得または決定し、前記導体の前記取得または決定された最大抵抗またはインピーダンスを使用して前記中性極（６４）の前記非ゼロ電位（Ｖｎ）を決定するようにプログラムされる、請求項１１に記載のコンバータ方式（３０、１３０）。
【請求項15】
コンバータ方式（３０、１３０）を動作させる方法であって、前記コンバータ方式（３０、１３０）は、複数の極（６０、６２、６４）および複数のコンバータ（３２）を備え、前記複数の極（６０、６２、６４）は、少なくとも１つの正極（６０）、少なくとも１つの負極（６２）および中性極（６４）を含み、前記複数のコンバータ（３２）は、少なくとも１つの第１のコンバータ（３２ａ）および少なくとも１つの第２のコンバータ（３２ｂ）を含み、前記第１のコンバータ（３２ａ）または各第１のコンバータ（３２ａ）は、前記中性極（６４）および前記正極（６０）または前記それぞれの正極（６０）に接続され、前記第２のコンバータ（３２ｂ）または各第２のコンバータ（３２ｂ）は、前記中性極（６４）および前記負極（６２）または前記それぞれの負極（６２）に接続され、前記方法は、前記第１のコンバータ（３２ａ）または各第１のコンバータ（３２ａ）を動作させ、前記中性極（６４）および前記対応する正極（６０、６０ａ、６０ｂ）にわたるコンバータ電圧を制御するステップと、
前記第２のコンバータ（３２ｂ）または各第２のコンバータ（３２ｂ）を動作させ、前記中性極（６４）および前記対応する負極（６２）にわたるコンバータ電圧を制御するステップと、
前記正および負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の電力または電流レベルの間に不均衡があるとき、および前記中性極（６４）が非ゼロ電位（Ｖｎ）にあるとき、前記対応する正または負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の極対地電圧が前記対応する正または負極（６０、６０ａ、６０ｂ、６２）の定格電圧以下になるように、各コンバータ（３２ａ、３２ｂ）を動作させ、前記対応するコンバータ電圧を制御する電圧制御モードを実行するステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数のコンバータを備えるコンバータ方式に関し、特に、中性極と接地との間に高インピーダンス導体を有する、好ましくは高電圧直流電力伝送および配電に使用するためのコンバータ方式に関する。
【背景技術】
【0002】
複数のコンバータを備えるコンバータ方式を動作させることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際出願第２０１５／１４８９７７号パンフレット
【発明の概要】
【0004】
本発明の第１の態様によれば、複数の極および複数のコンバータを備えるコンバータ方式が提供され、複数の極は、少なくとも１つの正極、少なくとも１つの負極および中性極を含み、複数のコンバータは、少なくとも１つの第１のコンバータおよび少なくとも１つの第２のコンバータを含み、第１のコンバータまたは各第１のコンバータは、中性極および正極またはそれぞれの正極に接続され、第１のコンバータまたは各第１のコンバータは、中性極および対応する正極にわたるコンバータ電圧を制御するように動作可能であり、第２のコンバータまたは各第２のコンバータは、中性極および負極またはそれぞれの負極に接続され、第２のコンバータまたは各第２のコンバータは、中性極および対応する負極にわたるコンバータ電圧を制御するように動作可能であり、コンバータ方式は、正および負極の電力または電流レベルの間に不均衡があるとき、および中性極が非ゼロ電位にあるときに電圧制御モードを実行するようにプログラムされたコントローラを含み、コントローラは、対応する正または負極の極対地電圧が対応する正または負極の定格電圧以下になるように、各コンバータを動作させ、対応するコンバータ電圧を制御する電圧制御モードを実行するようにプログラムされる。
【0005】
本発明のコンバータ方式は、限定はしないが、バイポーラ電力伝送方式で使用するためのバイポーラコンバータ配置を含んでもよい。代替的または追加的に、本発明のコンバータ方式は、限定はしないが、並列に接続された複数の第１のコンバータおよび／または並列に接続された複数の第２のコンバータを備える多端子コンバータ配置を含んでもよい。
【0006】
正および負極の各々の定格電圧は、接続されたまたは関連する電力伝送機器の定格電圧によって定義され得る。
【0007】
使用中、第１および第２のコンバータの各々は、正および負極の電力または電流レベルが均衡であり、中性極がゼロ電位にある均衡動作条件下での電力伝送を容易にするために、中性極および対応する正または負極にわたるそれぞれのコンバータ電圧を制御するように動作する。第１および第２のコンバータによって提供されるコンバータ電圧は、典型的には、電力伝送全体を通じてコンバータ電圧の一定レベルの維持を含むユーザ要件によって定義される。
【0008】
本発明のコンバータ方式にコントローラを含めることは、正および負極の電力または電流レベルが不均衡であり、中性極が非ゼロ電位にある不均衡動作条件下での電力伝送を容易にすることをコンバータ方式に可能にさせることによって、コンバータ方式の信頼性および可用性を改善する。これは、不均衡動作条件により少なくとも１つの正または負極の定格電圧を超えるリスクが生じるものの、コントローラは、不均衡動作条件の間に電圧制御モードを自動的に実行し、正および負極の定格電圧を超えないようにすることができる。場合によっては、コンバータ方式からコントローラを省略すると、不均衡動作条件下でのコンバータ方式の動作が少なくとも１つの正または負極の定格電圧を超えるリスクにより許可され得ないため、均衡動作条件に回復するまでコンバータ方式をシャットダウンする必要があるか、またはより高い電力レベルで動作する極の電力をより低い電力レベルで動作する極の電力と同じになるように低下させる必要があり、したがってコンバータ方式の全体的な電力能力に悪影響を及ぼすことになる。
【0009】
加えて、電圧制御モードの性能により、コンバータ方式は、不均衡動作条件下でのコンバータ方式が均衡動作条件中にも使用されたコンバータ電圧を採用し続ける最適化されていないシナリオと比較して、不均衡動作条件から生じるコンバータ方式の動作損失を最適化する効果を有するコンバータ電圧を採用することが可能になる。
【0010】
正および負極の電力または電流レベルの間の不均衡の変化は、例えば、１つまたは複数の動作パラメータの変化またはコンバータ方式の構成の変化の結果として生じ得る。以前の不均衡動作条件下において電圧制御モードで使用されたコンバータ電圧は、新しい不均衡動作条件下でのコンバータ方式の最適以下の性能（損失の増加、電圧ストレスの増加および寿命の短縮など）をもたらし得る可能性がある。コンバータ方式の構成の変化は、（中性極のインピーダンスを変化させる）中性極に関連する使用中の導体の数の変化および／または並列接続されたコンバータの数の変化の結果として生じ得る。
【0011】
本発明の実施形態では、コントローラは、対応する正または負極の極対地電圧が対応する正または負極の定格電圧以下になるように、各コンバータを動作させ、正および負極の電力または電流レベルの間の不均衡の変化に応じてリアルタイムで対応するコンバータ電圧を更新する電圧制御モードを実行するようにプログラムされてもよい。
【0012】
上記の様式でコントローラをプログラムすると、コントローラは、各コンバータを動作させて対応するコンバータ電圧を動的に制御し、コンバータ方式の不均衡動作条件が変化しているときでも、対応する正または負極の極対地電圧を対応する正または負極の定格電圧以下のレベルに維持することが可能になる。
【0013】
本発明のさらなる実施形態では、コントローラは、対応する正または負極の極対地電圧が対応する正または負極の定格電圧以下になるように、コンバータの少なくとも１つを動作させて対応するコンバータ電圧を低下させ、対応する正または負極の電流を増加させる電圧制御モードを実行するようにプログラムされてもよい。これにより、対応する正または負極を介して必要な電力を供給するコンバータ方式の機能は、対応するコンバータ電圧の低下の影響を受けないようになる。
【0014】
電圧制御モードは、第１のコンバータの数および第２のコンバータの数に応じて異なり得る。第１のコンバータの数は、１つから多数の範囲であり、第２のコンバータの数は、１つから多数の範囲であることが認識されよう。
【0015】
本発明の実施形態では、第１のコンバータの数は、第２のコンバータの数と等しくてもよい。そのような実施形態では、コントローラは、
単一の正極および単一の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルと負極の電力もしくは電流レベルとの間、または
複数の正極および複数の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルの合計と負極の電力もしくは電流レベルの合計との間
に不均衡があるときに電圧制御モードを実行するようにプログラムされてもよい。
単一の正極および単一の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルと負極の電力もしくは電流レベルとの間、または
複数の正極および複数の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルの合計と負極の電力もしくは電流レベルの合計との間
に不均衡があるときに電圧制御モードを実行するようにプログラムされてもよい。
【0016】
上記の不均衡動作条件は、例えば、コンバータ方式のテスト／コミッショニングおよび／またはメンテナンス中、一定期間異なる電力レベルで正および負極を動作させる必要があるときに生じ得る。上記の不均衡動作条件は、例えば、関連する冷却システムの停止、または部分的な停止などによる関連する機器のディレーティングにより、第１および第２のコンバータの少なくとも１つの電力能力が低下するときにも生じ得る。
【0017】
本発明の他の実施形態では、第１のコンバータの数は、第２のコンバータの数と等しくなくてもよい。そのような実施形態では、コントローラは、
複数の正極および単一の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルの合計と負極の電力もしくは電流レベルとの間、
単一の正極および複数の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルと負極の電力もしくは電流レベルの合計との間、または
複数の正極および複数の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルの合計と負極の電力もしくは電流レベルの合計との間
に不均衡があるときに電圧制御モードを実行するようにプログラムされてもよい。
複数の正極および単一の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルの合計と負極の電力もしくは電流レベルとの間、
単一の正極および複数の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルと負極の電力もしくは電流レベルの合計との間、または
複数の正極および複数の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルの合計と負極の電力もしくは電流レベルの合計との間
に不均衡があるときに電圧制御モードを実行するようにプログラムされてもよい。
【0018】
上記の不均衡動作条件は、故障またはメンテナンスのために１つまたは複数の極が使用不可能なときに生じ得る。上記の不均衡動作条件は、コンバータ方式の要件が第１のコンバータと第２のコンバータとの間で異なる電力需要を含むときにも生じ得る。
【0019】
コントローラは、正および負極の少なくとも１つの電力または電流レベルの変化中、および正および負極の少なくとも１つの電力または電流レベルの変化中に正および負極の電力または電流レベルの間に不均衡があるときにコンバータの少なくとも１つを動作させ、対応するコンバータ電圧を変化させる電圧制御モードを実行するようにプログラムされてもよい。
【0020】
上記の不均衡動作条件は、正および負極の少なくとも１つが電力または電流レベルの変化を受け、一時的な不均衡が正および負極の電力または電流レベルの間に発生するときに生じ得る。正および負極の少なくとも１つの電力もしくは電流レベルの変化は、対応するコンバータが非遮断にされた後の正および負極の少なくとも１つの電力もしくは電流レベルの増加、または対応するコンバータが遮断される前の正および負極の少なくとも１つの電力もしくは電流レベルの低下の形をとり得る。
【0021】
したがって、本発明のコンバータ方式は、電圧制御モードを実行し、広範囲の不均衡動作条件にわたる電力伝送を容易にすることができる。
【0022】
本発明の好ましい実施形態では、コントローラは、対応する正または負極の極対地電圧が対応する正または負極の定格電圧以下になるように、中性極の非ゼロ電位を基準値として電圧制御モードで使用してコンバータの少なくとも１つを動作させ、対応するコンバータ電圧を制御するようにプログラムされてもよい。
【0023】
この様式でコントローラをプログラムすると、電圧制御モードでコンバータ電圧を制御して対応する正または負極の定格電圧を超えるリスクを回避する信頼性のある手段が提供される。
【0024】
コントローラは、中性極の１つまたは複数の動作パラメータを取得もしくは決定し、中性極の取得もしくは決定された動作パラメータまたは各取得もしくは決定された動作パラメータを使用して中性極の非ゼロ電位を決定するようにプログラムされてもよい。例えば、所与の動作パラメータは、中性極の所与の動作パラメータを直接測定するように構成される測定装置から受け取ることができ、または中性極の所与の動作パラメータは、コンバータ方式の動作パラメータに基づいてコントローラによって計算、予測もしくはモデル化することができる。中性極の非ゼロ電位の決定は、計算、予測またはモデル化によって実施することができる。中性極の動作パラメータは、使用中の並列接続された導体の数、導体の温度、および導体を通って流れる電流に依存する、中性極に関連する導体のインピーダンスに関連し得る。中性極に関連する導体のインピーダンスは、定期的に更新されるルックアップテーブルから選択するか、またはリアルタイムで計算することができる。
【0025】
中性極の非ゼロ電位の変化は、例えば、中性極の１つまたは複数の動作パラメータの変化の結果として生じ得る。コントローラは、中性極の動作パラメータの少なくとも１つの変化に応じてリアルタイムで中性極の決定された非ゼロ電位を更新するようにプログラムすることができる。これにより、電圧制御モードでコンバータ電圧の所望の制御を確実に達成するために、基準値が中性極の実際の非ゼロ電位を正確に反映するようになり、したがってコントローラがコンバータを動作させ、中性極の動作パラメータの少なくとも１つの変化に応じて電圧制御モードでコンバータ電圧を動的に制御することを可能にする。
【0026】
コントローラは、中性極の電流を取得または決定し、中性極の取得または決定された電流を使用して中性極の非ゼロ電位を決定するようにプログラムすることができる。
【0027】
コンバータ方式は、中性極に接続された導体をさらに含んでもよく、導体は、接地電位に接続されてもよい。より具体的には、コンバータ方式は、中性極に接続された少なくとも１つの導体を含むことができ、導体または各導体は、例えば、専用の金属帰路または電極線の形態である。さらに、コンバータ方式は、中性極に接続され、並列に接続された複数の導体を含むことができ、コンバータ方式は、使用中の１つまたは複数の導体で動作可能である。
【0028】
コンバータ方式が中性極に接続された導体を含むとき、コントローラは、導体の抵抗またはインピーダンスを取得または決定し、導体の取得または決定された抵抗またはインピーダンスを使用して中性極の非ゼロ電位を決定するようにプログラムされてもよい。
【0029】
導体の抵抗またはインピーダンスの変化は、例えば、導体の１つまたは複数の動作パラメータの変化の結果として生じ得る。コントローラは、導体の動作パラメータの少なくとも１つの変化に応じてリアルタイムで導体の取得または決定された抵抗またはインピーダンスを更新するようにプログラムすることができる。これにより、電圧制御モードでコンバータ電圧の所望の制御を確実に達成するために、基準値が中性極の実際の非ゼロ電位を正確に反映するようになり、したがってコントローラが導体の動作パラメータの少なくとも１つの変化に応じて電圧制御モードでコンバータ電圧を動的に制御することを可能にする。
【0030】
コンバータ方式は、導体の電気的特性を測定して導体の抵抗またはインピーダンスを取得するように構成された測定装置をさらに含んでもよい。コントローラは、導体の取得された抵抗またはインピーダンスを使用して導体の抵抗またはインピーダンスを決定する手順を更新するようにプログラムされてもよい。これにより、コントローラには、導体の取得または決定された抵抗またはインピーダンスに基づいて中性極の非ゼロ電位を正確に決定するインテリジェントな学習メカニズムが提供される。
【0031】
コントローラは、導体の最大抵抗またはインピーダンスを取得または決定し、導体の取得または決定された最大抵抗またはインピーダンスを使用して中性極の非ゼロ電位を決定するようにプログラムされてもよい。
【0032】
導体の最大抵抗またはインピーダンスを使用すると、電圧制御モードで使用するための中性極の非ゼロ電位の決定を単純化し、導体の実際の抵抗またはインピーダンスを使用すると、コンバータ方式のより最適な電力伝送性能が可能になるが、電圧制御モードで使用するための中性極の非ゼロ電位をより複雑に決定する必要がある。
【0033】
本発明の第２の態様によれば、コンバータ方式を動作させる方法が提供され、コンバータ方式は、複数の極および複数のコンバータを備え、複数の極は、少なくとも１つの正極、少なくとも１つの負極および中性極を含み、複数のコンバータは、少なくとも１つの第１のコンバータおよび少なくとも１つの第２のコンバータを含み、第１のコンバータまたは各第１のコンバータは、中性極および正極またはそれぞれの正極に接続され、第２のコンバータまたは各第２のコンバータは、中性極および負極またはそれぞれの負極に接続され、方法は、
第１のコンバータまたは各第１のコンバータを動作させ、中性極および対応する正極にわたるコンバータ電圧を制御するステップと、
第２のコンバータまたは各第２のコンバータを動作させ、中性極および対応する負極にわたるコンバータ電圧を制御するステップと、
正および負極の電力または電流レベルの間に不均衡があるとき、および中性極が非ゼロ電位にあるとき、対応する正または負極の極対地電圧が対応する正または負極の定格電圧以下になるように、各コンバータを動作させ、対応するコンバータ電圧を制御する電圧制御モードを実行するステップと
を含む。
第１のコンバータまたは各第１のコンバータを動作させ、中性極および対応する正極にわたるコンバータ電圧を制御するステップと、
第２のコンバータまたは各第２のコンバータを動作させ、中性極および対応する負極にわたるコンバータ電圧を制御するステップと、
正および負極の電力または電流レベルの間に不均衡があるとき、および中性極が非ゼロ電位にあるとき、対応する正または負極の極対地電圧が対応する正または負極の定格電圧以下になるように、各コンバータを動作させ、対応するコンバータ電圧を制御する電圧制御モードを実行するステップと
を含む。
【0034】
本発明の第１の態様およびその実施形態のコンバータ方式の利点は、本発明の第２の態様およびその実施形態の方法に準用する。
【0035】
本発明の方法は、対応する正または負極の極対地電圧が対応する正または負極の定格電圧以下になるように、各コンバータを動作させ、正および負極の電力または電流レベルの間の不均衡の変化に応じてリアルタイムで対応するコンバータ電圧を更新する電圧制御モードを実行するステップを含んでもよい。
【0036】
本発明の方法は、
対応する正または負極の極対地電圧が対応する正または負極の定格電圧以下になるように、および／または
中性極の電流が中性極の導体の定格電流以下になるように、
コンバータの少なくとも１つを動作させて対応するコンバータ電圧を低下させ、任意選択で対応する正または負極の電流を増加させる電圧制御モードを実行するステップを含んでもよい。
対応する正または負極の極対地電圧が対応する正または負極の定格電圧以下になるように、および／または
中性極の電流が中性極の導体の定格電流以下になるように、
コンバータの少なくとも１つを動作させて対応するコンバータ電圧を低下させ、任意選択で対応する正または負極の電流を増加させる電圧制御モードを実行するステップを含んでもよい。
【0037】
対応する正または負極の電流の増加は、対応するコンバータまたは各対応するコンバータからの電力の所望のレベルを維持するためである。
【0038】
本発明の方法の実施形態では、第１のコンバータの数は、第２のコンバータの数と等しくてもよい。そのような実施形態では、本発明の方法は、
単一の正極および単一の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルと負極の電力もしくは電流レベルとの間、または
複数の正極および複数の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルの合計と負極の電力もしくは電流レベルの合計との間
に不均衡があるときに電圧制御モードを実行するステップを含んでもよい。
単一の正極および単一の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルと負極の電力もしくは電流レベルとの間、または
複数の正極および複数の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルの合計と負極の電力もしくは電流レベルの合計との間
に不均衡があるときに電圧制御モードを実行するステップを含んでもよい。
【0039】
本発明の方法の他の実施形態では、第１のコンバータの数は、第２のコンバータの数と等しくなくてもよい。そのような実施形態では、本発明の方法は、
複数の正極および単一の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルの合計と負極の電力もしくは電流レベルとの間、
単一の正極および複数の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルと負極の電力もしくは電流レベルの合計との間、または
複数の正極および複数の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルの合計と負極の電力もしくは電流レベルの合計との間
に不均衡があるときに電圧制御モードを実行するステップを含んでもよい。
複数の正極および単一の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルの合計と負極の電力もしくは電流レベルとの間、
単一の正極および複数の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルと負極の電力もしくは電流レベルの合計との間、または
複数の正極および複数の負極がある場合、正極の電力もしくは電流レベルの合計と負極の電力もしくは電流レベルの合計との間
に不均衡があるときに電圧制御モードを実行するステップを含んでもよい。
【0040】
本発明の方法は、正および負極の少なくとも１つの電力または電流レベルの変化中、および正および負極の少なくとも１つの電力または電流レベルの変化中に正および負極の電力または電流レベルの間に不均衡があるときにコンバータの少なくとも１つを動作させ、対応するコンバータ電圧を変化させる電圧制御モードを実行するステップを含んでもよい。
【0041】
本発明の方法は、対応する正または負極の極対地電圧が対応する正または負極の定格電圧以下になるように、中性極の非ゼロ電位を基準値として電圧制御モードで使用してコンバータの少なくとも１つを動作させ、対応するコンバータ電圧を制御するステップを含んでもよい。
【0042】
本発明の方法は、中性極の１つまたは複数の動作パラメータを取得もしくは決定するステップと、中性極の取得もしくは決定された動作パラメータまたは各取得もしくは決定された動作パラメータを使用して中性極の非ゼロ電位を決定するステップとを含んでもよい。
【0043】
本発明の方法は、中性極の動作パラメータの少なくとも１つの変化に応じてリアルタイムで中性極の決定された非ゼロ電位を更新するステップを含んでもよい。
【0044】
本発明の方法は、中性極の電流を取得または決定するステップと、中性極の取得または決定された電流を使用して中性極の非ゼロ電位を決定するステップとを含んでもよい。
【0045】
コンバータ方式が中性極に接続された導体をさらに含むとき、本発明の方法は、導体の抵抗またはインピーダンスを取得または決定するステップと、導体の取得または決定された抵抗またはインピーダンスを使用して中性極の非ゼロ電位を決定するステップとを含んでもよい。
【0046】
本発明の方法は、導体の動作パラメータの少なくとも１つの変化に応じてリアルタイムで導体の取得または決定された抵抗またはインピーダンスを更新するステップを含んでもよい。
【0047】
コンバータ方式が導体の電気的特性を測定して導体の抵抗またはインピーダンスを取得するように構成された測定装置をさらに含むとき、本発明の方法は、導体の取得された抵抗またはインピーダンスを使用して導体の抵抗またはインピーダンスを決定する手順を更新するステップを含んでもよい。
【0048】
本発明の方法は、導体の最大抵抗またはインピーダンスを取得または決定するステップと、導体の取得または決定された最大抵抗またはインピーダンスを使用して中性極の非ゼロ電位を決定するステップとを含んでもよい。
【0049】
この特許明細書における「第１の」および「第２の」などの用語の使用は、同様の特徴（例えば、第１および第２のコンバータ）を区別することのみを意図しており、別段の指定がない限り、ある特徴の別の特徴に対する相対的な重要性を示すことを意図していないことが認識されよう。
【0050】
次に、本発明の好ましい実施形態を、非限定的な例として、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【発明を実施するための形態】
【0052】
本発明の第１の実施形態によるバイポーラコンバータ方式が図１に示されており、全体として参照番号３０で示されている。好ましくは、バイポーラコンバータ方式は、高電圧直流伝送で使用するためのものである。
【0053】
バイポーラコンバータ方式３０は、複数の極と、複数の第１および第２のコンバータ３２と、複数の第３のコンバータ３４と、コントローラ３６とを備える。明確にするために、図では、各第１のコンバータはまた３２ａとラベル付けされ、各第２のコンバータはまた３２ｂとラベル付けされている。
【0054】
簡単にするために、図１のバイポーラコンバータ方式のコントローラ３６は、単一の制御ユニット３８としてのその実装に関して例示的に説明される。コントローラ３６の構成は、バイポーラコンバータ方式３０の特定の要件に応じて異なり得る。例えば、コントローラ３６は、複数のコンバータ３２、３４を制御するためのグローバル制御ユニット、バイポーラコンバータ方式３０を制御するための少なくとも１つのローカル制御ユニット、少なくとも１つのコンバータ３２、３４を制御するための少なくとも１つのローカル制御ユニット、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。グローバル制御ユニットは、各コンバータ３２、３４から離れて位置し得、電気通信リンクを介して各コンバータ３２、３４と通信するように構成することができる。ローカル制御ユニットまたは各ローカル制御ユニットは、少なくとも１つのコンバータ３２、３４の近くに位置し得る。グローバル制御ユニットは、電気通信リンクを介して少なくとも１つのローカル制御ユニットと通信するように構成することができる。複数のローカル制御ユニットの場合、各ローカル制御ユニットは、電気通信リンクを介して少なくとも１つの他のローカル制御ユニットと通信するように構成され得る。
【0055】
バイポーラコンバータ方式３０は、第１および第２の端部の間に延びる第１のＤＣ電力伝送線４０と、第１および第２の端部の間に延びる第２のＤＣ電力伝送線４２とを含む。
【0056】
各コンバータ３２、３４は、第１のＤＣ端子４４と、第２のＤＣ端子４６とを含む。加えて、図１に示す各コンバータ３２、３４は、複数のＡＣ端子４８を含み、その各々は、使用中、それぞれの多相ＡＣネットワーク５０のそれぞれの相に接続される。より具体的には、図１に示す各コンバータ３２、３４は、複数のコンバータリム５２を含むＡＣ／ＤＣ電圧源コンバータ３２、３４を定義し、その各々は、図２に示すように配置される。他の実施形態では、各電圧源コンバータ３２、３４は、線整流コンバータによって置き換えられてもよいと想定される。
【0057】
各コンバータリム５２は、第１および第２のＤＣ端子４４、４６の間に延び、第１のＤＣ端子４４とＡＣ端子４８との間に延びる第１のリム部分５４と、第２のＤＣ端子４６とＡＣ端子４８との間に延びる第２のリム部分５６とを含む。
【0058】
各リム部分５４、５６は、複数の直列接続されたスイッチング素子５８を含み、その各々は、サイリスタの形態である。本発明の他の実施形態では、各リム部分の複数の直列接続されたスイッチング素子は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などの１つまたは複数の他のタイプの半導体スイッチによって置き換えられてもよいと想定される。
【0059】
各コンバータ３２、３４のトポロジーは、本発明の動作を例示するのを助けるために単に選択されており、各コンバータ３２、３４は、異なるトポロジーを有する別のコンバータによって置き換えられてもよいことが認識されよう。例えば、各コンバータ３２、３４は、モジュール式マルチレベルコンバータ（ＭＭＣ）または代替アームコンバータ（ＡＡＣ）などのチェーンリンクコンバータとして構成されてもよい。
【0060】
複数の極は、正ＤＣ極６０と、負ＤＣ極６２と、中性極６４とを含む。
【0061】
第１のコンバータ３２ａの第１のＤＣ端子４４は、正ＤＣ極６０に接続され、第２のコンバータ３２ｂの第１のＤＣ端子４４は、負ＤＣ極６２に接続され、第１および第２のコンバータ３２ａ、３２ｂの第２のＤＣ端子４６は、中性極６４に接続される。
【0062】
第１のＤＣ電力伝送線４０の第１の端部は、正ＤＣ極６０に動作可能に接続され、第１のＤＣ電力伝送線４０の第２の端部は、複数の第３のコンバータ３４の一方の第１のＤＣ端子４４に動作可能に接続される。第２のＤＣ電力伝送線４２の第１の端部は、負ＤＣ極６２に動作可能に接続され、第２のＤＣ電力伝送線４２の第２の端部は、複数の第３のコンバータ３４の他方の第１のＤＣ端子４４に動作可能に接続される。
【0063】
中性極６４は、高インピーダンス電流帰路６６の第１の端部に動作可能に接続され、電流帰路６６の第２の端部は、複数の第３のコンバータ３４の第２のＤＣ端子４６に接続される。電流帰路６６は、その第２の端部で接地されているように図１に示されているが、他の実施形態では、その第１の端部で接地されてもよい。電流帰路６６は、単一の導体または複数の並列接続された導体を含むことができ、導体または各導体は、電極線または専用の金属帰路の形態である。電流帰路６６が複数の並列接続された導体を含むとき、バイポーラコンバータ方式３０は、使用中の１つまたは複数の導体で動作可能である。
【0064】
コントローラ３６は、各コンバータ３２、３４を動作させ、第１および第２のコンバータ３２ａ、３２ｂと第３のコンバータ３４との間の電力伝送を容易にするようにプログラムされる。より具体的には、コントローラ３６は、第１のコンバータ３２ａが正ＤＣおよび中性極６０、６４にわたるコンバータ電圧を制御することができ、第２のコンバータ３２ｂが負ＤＣおよび中性極６２、６４にわたるコンバータ電圧を制御することができるように、各コンバータ３２を動作させ、対応するＤＣ端子４４、４６にわたるそれぞれのコンバータ電圧を制御するようにプログラムされる。また、コントローラ３６は、各コンバータ３２、３４を選択的に動作させ、遮断状態と非遮断状態を切り替えてコンバータ３２ａ、３４ａの間のＤＣ電力の流れ、およびコンバータ３２ｂ、３４ｂの間のＤＣ電力の流れを制御するようにプログラムされる。
【0065】
使用中、第１および第２のコンバータ３２ａ、３２ｂの各々は、正および負ＤＣ極６０、６２の電力および電流レベルが均衡であり、中性極６４がゼロ電位Ｖｎにある均衡動作条件下での電力伝送を容易にするために、中性極６４および対応する正または負ＤＣ極６０、６２にわたるそれぞれのコンバータ電圧を制御するように動作する。一方、コンバータ電圧は、電力伝送全体を通じて等しく一定レベルに維持され、正および負ＤＣ極６０、６２の極対地電圧がそれぞれ正および負ＤＣ極６０、６２の定格電圧を超えないようにするように定義される。例示のために、正および負ＤＣ極６０、６２の定格電圧は８００ｋＶに設定されているが、正および負ＤＣ極６０、６２の各定格電圧は、８００ｋＶ以外の異なる値を有し得ることが理解されるであろう。
【0066】
図３は、バイポーラコンバータ方式３０の不均衡動作条件の例を示している。図３では、正ＤＣ極６０は１６５０ＭＷの最大電力レベルで動作しており、８００ｋＶのオペレータ定義のコンバータ電圧が正ＤＣおよび中性極６０、６４にわたって適用され、第２のＤＣ極６２は１５０ＭＷの最小電力レベルで動作しており、８００ｋＶのオペレータ定義のコンバータ電圧が負ＤＣおよび中性極６２、６４にわたって適用される。２．０６２５ｋＡの電流が第１のＤＣ電力伝送線４０を通って流れ、一方０．１９７４ｋＡの電流が第２のＤＣ電力伝送線４２を通って流れる。正および負ＤＣ極６０、６２の間の電力および電流レベルの不均衡の結果、１．８６５ｋＡの電流が２９．５Ωの最大抵抗を有する電流帰路６６を通って流れ、したがって中性極が－５５ｋＶの非ゼロ電位Ｖｎで動作する。
【0067】
中性極６４の－５５ｋＶの非ゼロ電位Ｖｎの存在は、正および負ＤＣ極６０、６２の極対地電圧がそれぞれ７４５ｋＶおよび－８５５ｋＶに変更されることを意味する。負ＤＣ極６２の極対地電圧が－８５５ｋＶに増加することは、負ＤＣ極６２の定格電圧を超えることを意味する。
【0068】
同様に、正ＤＣ極６０が１５０ＭＷの最小電力レベルで動作しており、８００ｋＶのコンバータ電圧が正ＤＣおよび中性極６０、６４にわたって適用され、第２のＤＣ極６２が１６５０ＭＷの最大電力レベルで動作しており、８００ｋＶのコンバータ電圧が負ＤＣおよび中性極６２、６４にわたって適用される場合、正および負ＤＣ極６０、６２の極対地電圧がそれぞれ８５５ｋＶおよび－７４５ｋＶに変更され、正ＤＣ極６０の定格電圧を超えることになる。
【0069】
上記の不均衡動作条件中に正および負ＤＣ極６０、６２の定格電圧を超えないようにするために、コントローラ３６は、図４を参照して以下に説明する電圧制御モードで動作する。
【0070】
正および負ＤＣ極６０、６２の間の電力および電流レベルの不均衡に基づいて、電流帰路６６を流れる電流を計算、予測またはモデル化することができる。電流帰路６６の構成（すなわち、１つまたは複数の導体が使用中であるかどうか）に基づいて、電流帰路６６の抵抗を測定、計算、予測またはモデル化することができる。次に、中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎは、電流帰路６６を流れる決定された電流および電流帰路６６の決定された抵抗から計算することができる。
【0071】
正および負ＤＣ極６０、６２の電力および電流レベルの間の不均衡は次いで、正および負ＤＣ極６０、６２の電力レベルの間の電力差ΔＰを比較することによって、またはそれぞれ第１および第２のＤＣ電力伝送線４０、４２を通って流れる電流である、正および負ＤＣ極６０、６２を流れる電流の絶対値の間の電流差ΔＩを比較することによって評価される。
【0072】
電力差ΔＰまたは電流差ΔＩが所定の閾値以上である場合、次に第１のコンバータ３２ａが動作し、正ＤＣおよび中性極６０、６４にわたるコンバータ電圧をオペレータ定義のコンバータ電圧（例えば、８００ｋＶ）になるように制御し、一方で第２のコンバータ３２ｂが動作し、負ＤＣおよび中性極６２、６４にわたるコンバータ電圧を（ｉ）オペレータ定義のコンバータ電圧、および（ｉｉ）極対地電圧制限Ｖｄｃ＿ｌｉｍｉｔと中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎとの間の差の低い方になるように制御する。この場合、極対地電圧制限Ｖｄｃ＿ｌｉｍｉｔは、負ＤＣ極６２の定格電圧によって定義される。
【0073】
電力差ΔＰまたは電流差ΔＩが所定の閾値よりも低い場合、次に第１のコンバータ３２ａが動作し、正ＤＣおよび中性極６０、６４にわたるコンバータ電圧を（ｉ）オペレータ定義のコンバータ電圧（例えば、８００ｋＶ）、および（ｉｉ）極対地電圧制限Ｖｄｃ＿ｌｉｍｉｔと中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎとの間の差の低い方になるように制御し、一方で第２のコンバータ３２ｂが動作し、負ＤＣおよび中性極６２、６４にわたるコンバータ電圧をオペレータ定義のコンバータ電圧になるように制御する。この場合、極対地電圧制限Ｖｄｃ＿ｌｉｍｉｔは、正ＤＣ極６０の定格電圧によって定義される。
【0074】
電流帰路６６における電流の方向を使用して、対応するコンバータ電圧を（ｉ）オペレータ定義のコンバータ電圧、および（ｉｉ）極対地電圧制限Ｖｄｃ＿ｌｉｍｉｔと中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎとの間の差の低い方になるように制御するためにどのコンバータ３２ａ、３２ｂを動作させるべきかを識別することができることが理解されるであろう。より具体的には、第２のコンバータ３２ｂは、電流が電流帰路６６の第１の端部に向かって流れている場合にこの様式で制御され、第１のコンバータ３２ａは、電流が電流帰路６６の第２の端部に向かって流れている場合にこの様式で制御される。
【0075】
図４は、バイポーラコンバータ方式３０の上記の不均衡動作条件の間の電圧制御モードの性能を示している。図４では、正ＤＣ極６０は１６５０ＭＷの最大電力レベルで動作しており、８００ｋＶのオペレータ定義のコンバータ電圧が正ＤＣおよび中性極６０、６４にわたって適用され、第２のＤＣ極６２は１５０ＭＷの最小電力レベルで動作しており、－７４５ｋＶのコントローラ定義のコンバータ電圧が負ＤＣおよび中性極６２、６４にわたって適用される。ここでのコントローラ定義のコンバータ電圧は、－８００ｋＶの負ＤＣ極６２の定格電圧と５５ｋＶの中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎとの間の差である。２．０６２５ｋＡの電流が第１のＤＣ電力伝送線４０を通って流れ、一方０．２０１３ｋＡの増加した電流が第２のＤＣ電力伝送線４２を通って流れる。正および負ＤＣ極６０、６２の極対地電圧は、それぞれ７４５ｋＶおよび－７９９．９ｋＶである。
【0076】
したがって、バイポーラコンバータ方式３０の不均衡動作条件の間の電圧制御モードの性能は、正および負ＤＣ極６０、６２の極対地電圧を超えるリスクを回避し、それにより不均衡動作条件下での電力伝送を容易にすることをバイポーラコンバータ方式３０に可能にさせることによって、バイポーラコンバータ方式３０の信頼性および可用性を改善する。
【0077】
加えて、電圧制御モードの性能により、バイポーラコンバータ方式３０は、不均衡動作条件下でのバイポーラコンバータ方式３０が均衡動作条件中にも使用されたコンバータ電圧を採用し続けるシナリオと比較して、不均衡動作条件から生じるバイポーラコンバータ方式３０の動作損失を低減する効果を有するコンバータ電圧を採用することが可能になる。
【0078】
任意選択で、コントローラ３６は、電流帰路６６の抵抗を定期的に更新し、電流帰路６６の温度および電流帰路６６を通って流れる電流などの電流帰路６６の動作パラメータの変化を考慮に入れるようにプログラムされてもよい。これは、電流帰路６６の両端における電圧の差を、電流帰路６６を通って流れる電流で除算することによって行うことができる。これにより、中性極６４の実際の非ゼロ電位Ｖｎを正確に反映する非ゼロ電位基準値に基づいて電圧制御モードを実装することが可能になる。
【0079】
さらに任意選択で、コントローラ３６は、電流帰路６６の取得された抵抗を使用して抵抗計算式またはルックアップテーブルを更新するようにプログラムされてもよく、それによりコントローラ３６は、中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎをより正確に決定するインテリジェントな学習メカニズムを備えるようになる。
【0080】
さらにまた任意選択で、電圧制御モードのコントローラ３６は、周囲温度に対する電流帰路６６の最大抵抗を使用するように、および事前計算されたルックアップテーブルまたは式としてソフトウェアを使用してモデル化することができる電流帰路６６の所与の導体構成に対してプログラムすることができる。これは、電圧制御モードで基準値として使用するための中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎの決定を単純化するという利点を有する。
【0081】
図５は、バイポーラコンバータ方式３０の不均衡動作条件の別の例を示している。図５では、正ＤＣ極６０は１６５０ＭＷの最大電力レベルで動作しており、８００ｋＶのオペレータ定義のコンバータ電圧が正ＤＣおよび中性極６０、６４にわたって適用され、第２のコンバータ３２ｂ、したがって負ＤＣ極６２は、最初に遮断される。第２のコンバータ３２ｂ、したがって負ＤＣ極６２が非遮断にされた後、負ＤＣ極６２の電力レベルは、毎分６０ＭＷのランプレートで１６５０ＭＷにランプアップされる前に１５０ＭＷに瞬時に上げられて３３００ＭＷの所望の双極電力レベルを達成し、バイポーラコンバータ方式３０を均衡動作条件に回復する。しかしながら、バイポーラコンバータ方式３０が均衡動作条件に回復する前に、負ＤＣ極６２の電力レベルが１５０ＭＷから１６５０ＭＷにランプアップする間の正および負ＤＣ極６０、６２の電力レベルの間の不均衡は、図６に示すように、８００ｋＶの負ＤＣ極６２の定格電圧を超える負ＤＣ極６２の極対地電圧をもたらす。
【0082】
上記の不均衡動作条件中に正および負ＤＣ極６０、６２の定格電圧を超えないようにするために、コントローラ３６は、図７を参照して以下に説明する電圧制御モードで動作する。
【0083】
この場合も、正および負ＤＣ極６０、６２の間の電力および電流レベルの不均衡に基づいて、電流帰路６６を流れる電流を計算、予測またはモデル化することができる。電流帰路６６の構成（すなわち、１つまたは複数の導体が使用中であるかどうか）に基づいて、電流帰路６６の抵抗を測定、計算、予測またはモデル化することができる。次に、中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎは、電流帰路６６を流れる決定された電流および電流帰路６６の決定された抵抗から計算することができる。
【0084】
第１のコンバータ３２ａが動作し、正ＤＣおよび中性極６０、６４にわたるコンバータ電圧をオペレータ定義のコンバータ電圧（例えば、８００ｋＶ）になるように制御する。一方、第２のコンバータ３２ｂが動作し、負ＤＣおよび中性極６２、６４にわたるコンバータ電圧を（ｉ）オペレータ定義のコンバータ電圧、および（ｉｉ）極対地電圧制限Ｖｄｃ＿ｌｉｍｉｔと中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎとの間の差の低い方になるように制御する。この場合、極対地電圧制限Ｖｄｃ＿ｌｉｍｉｔは、負ＤＣ極６２の定格電圧によって定義される。
【0085】
図７は、バイポーラコンバータ方式３０の上記の不均衡動作条件の間の電圧制御モードの性能を示している。図７では、負ＤＣ極６２の極対中性の大きさ（すなわち、負および中性ＤＣ極６２、６４にわたるコンバータ電圧）は、負ＤＣ極６２の電力レベルが１５０ＭＷから１６５０ＭＷにランプアップする間に７４５ｋＶから８００ｋＶに変化するように制御され、一方で負ＤＣ極６２の極対地電圧の大きさは、８００ｋＶの一定レベルに留まる。言い換えると、電圧制御モードのコントローラ３６は、第２のコンバータ３２ｂを動作させて負ＤＣ極６２の電力レベルのランプアップ中にそのコンバータ電圧を動的に変化させ、負ＤＣ極６２の極対地電圧を負ＤＣ極６２の定格電圧以下に維持する。これは、負ＤＣ極６２の電力レベルのランプアップ中におけるバイポーラコンバータ方式３０の電力伝送性能の最適化を可能にするだけでなく、均衡動作条件へのバイポーラコンバータ方式３０の漸進的な回復を可能にする。
【0086】
説明された電圧制御モードは、負ＤＣ極６２が１６５０ＭＷの最大電力レベルで動作し、８００ｋＶのオペレータ定義のコンバータ電圧が負ＤＣおよび中性極６２、６４にわたって適用される不均衡動作条件に準用し、第１のコンバータ３２ａ、したがって正ＤＣ極６０は最初に遮断され、次に正ＤＣ極６０の電力レベルを１６５０ＭＷにランプアップする前に非遮断にされる。
【0087】
本発明の他の実施形態では、第１のコンバータ３２ａは、複数の並列接続された第１のコンバータによって置き換えられてもよく、一方で正ＤＣ極６０は、複数の正ＤＣ極によって置き換えられてもよく、第１のコンバータの各々は、複数の正ＤＣ極のそれぞれ１つに接続され、および／または第２のコンバータ３２ｂは、複数の並列接続された第２のコンバータによって置き換えられてもよく、一方で負ＤＣ極６２は、複数の負ＤＣ極によって置き換えられてもよく、第２のコンバータの各々は、複数の負ＤＣ極のそれぞれ１つに接続されると想定される。任意選択で、各第３のコンバータ３４は、複数の並列接続された第３のコンバータによって置き換えられてもよい。そのような実施形態では、コントローラは、正極の電力または電流レベルの合計と負極の電力または電流レベルの合計との間に不均衡があるとき、電圧制御モードを実行するようにプログラムされてもよい。
【0088】
本発明の第２の実施形態によるバイポーラコンバータ方式が図８に示されており、全体として参照番号１３０で示されている。図８のバイポーラコンバータ方式１３０は、構造および構成において図１のバイポーラコンバータ方式３０と同様であり、同様の特徴は同じ参照番号を共有する。
【0089】
図８のバイポーラコンバータ方式１３０は、図８のバイポーラコンバータ方式１３０が複数の並列接続された第１のコンバータ３２ａおよび複数の正ＤＣ極６０ａ、６０ｂを含むという点で、図１のバイポーラコンバータ方式とは異なる。並列接続された第１のコンバータ３２ａの各々は、正ＤＣ極６０ａ、６０ｂのそれぞれ１つに接続される。各第１のコンバータ３２は、それぞれの多相ＡＣネットワーク５０に接続される。
【0090】
図９は、バイポーラコンバータ方式１３０の不均衡動作条件の例を示している。図９では、正ＤＣ極６０ａ、６０ｂの各々は１５００ＭＷの電力レベルで動作しており、８００ｋＶのオペレータ定義のコンバータ電圧が正ＤＣおよび中性極６０ａ、６０ｂ、６４にわたって適用され、第２のＤＣ極６２は１５００ＭＷの電力レベルで動作しており、８００ｋＶのオペレータ定義のコンバータ電圧が負ＤＣおよび中性極６２、６４にわたって適用される。３．７５ｋＡの電流が第１のＤＣ電力伝送線４０を通って流れ、一方１．８７５ｋＡの電流が第２のＤＣ電力伝送線４２を通って流れる。正および負ＤＣ極６０ａ、６０ｂ、６２の間の電力および電流レベルの不均衡の結果、１．８７５ｋＡの電流が２９．５Ωの最大抵抗を有する電流帰路６６を通って流れ、したがって中性極が－５５ｋＶの非ゼロ電位Ｖｎで動作する。
【0091】
中性極６４の－５５ｋＶの非ゼロ電位Ｖｎの存在は、正ＤＣ極の極対地電圧が７４７．５ｋＶに変更され、一方で負ＤＣ極６２の極対地電圧が－８５５ｋＶに変更されることを意味する。負ＤＣ極６２の極対地電圧が－８５５ｋＶに増加することは、負ＤＣ極６２の定格電圧を超えることを意味する。
【0092】
上記の不均衡動作条件中に正および負ＤＣ極６０ａ、６０ｂ、６２の定格電圧を超えないようにするために、コントローラ３６は、図１０を参照して以下に説明する電圧制御モードで動作する。
【0093】
正および負ＤＣ極６０ａ、６０ｂ、６２の間の電力および電流レベルの不均衡に基づいて、電流帰路６６を流れる電流を計算、予測またはモデル化することができる。電流帰路６６の構成（すなわち、１つまたは複数の導体が使用中であるかどうか）に基づいて、電流帰路６６の抵抗を測定、計算、予測またはモデル化することができる。次に、中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎは、電流帰路６６を流れる決定された電流および電流帰路６６の決定された抵抗から計算することができる。
【0094】
正および負ＤＣ極６０ａ、６０ｂ、６２の電力および電流レベルの間の不均衡は次いで、正ＤＣ極６０ａ、６０ｂの電力レベルの合計と負ＤＣ極６２の電力レベルとの間の電力差ΔＰを比較することによって、またはそれぞれ第１および第２のＤＣ電力伝送線４０、４２を通って流れる電流である、正および負ＤＣ極６０ａ、６０ｂ、６２を流れる電流の絶対値の間の電流差ΔＩを比較することによって評価される。
【0095】
電力差ΔＰまたは電流差ΔＩが所定の閾値以上である場合、次に各第１のコンバータ３２ａが動作し、対応する正ＤＣおよび中性極６０ａ、６０ｂ、６４にわたるコンバータ電圧をオペレータ定義のコンバータ電圧（例えば、８００ｋＶ）になるように制御し、一方で第２のコンバータ３２ｂが動作し、負ＤＣおよび中性極６２、６４にわたるコンバータ電圧を（ｉ）オペレータ定義のコンバータ電圧、および（ｉｉ）極対地電圧制限Ｖｄｃ＿ｌｉｍｉｔと中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎとの間の差の低い方になるように制御する。この場合、極対地電圧制限Ｖｄｃ＿ｌｉｍｉｔは、負ＤＣ極６２の定格電圧によって定義される。
【0096】
電力差ΔＰまたは電流差ΔＩが所定の閾値よりも低い場合、次に各第１のコンバータ３２ａが動作し、対応する正ＤＣおよび中性極６０、６０ｂ、６４にわたるコンバータ電圧を（ｉ）オペレータ定義のコンバータ電圧（例えば、８００ｋＶ）、および（ｉｉ）極対地電圧制限Ｖｄｃ＿ｌｉｍｉｔと中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎとの間の差の低い方になるように制御し、一方で第２のコンバータ３２ｂが動作し、負ＤＣおよび中性極６２、６４にわたるコンバータ電圧をオペレータ定義のコンバータ電圧になるように制御する。この場合、極対地電圧制限Ｖｄｃ＿ｌｉｍｉｔは、正ＤＣ極６０ａ、６０ｂの定格電圧によって定義される。
【0097】
図１０は、バイポーラコンバータ方式１３０の上記の不均衡動作条件の間の電圧制御モードの性能を示している。図１０では、各正ＤＣ極６０ａ、６０ｂは１５００ＭＷの電力レベルで動作しており、８００ｋＶのオペレータ定義のコンバータ電圧が対応する正ＤＣおよび中性極６０ａ、６０ｂ、６４にわたって適用され、第２のＤＣ極６２は１５０ＭＷの電力レベルで動作しており、－７４７．５ｋＶのコントローラ定義のコンバータ電圧が負ＤＣおよび中性極６２、６４にわたって適用される。このような不均衡動作条件下では、中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎは、－５２．５ｋＶである。ここでのコントローラ定義のコンバータ電圧は、８００ｋＶの負ＤＣ極６２の定格電圧と－５２．５ｋＶの中性極６４の非ゼロ電位Ｖｎとの間の差である。３．７５ｋＡの電流が第１のＤＣ電力伝送線４０を通って流れ、一方１．９７４ｋＡの増加した電流が第２のＤＣ電力伝送線４２を通って流れる。正および負ＤＣ極６０、６２の極対地電圧は、それぞれ７４７．５ｋＶおよび－８００ｋＶである。
【0098】
したがって、バイポーラコンバータ方式３０の不均衡動作条件の間の電圧制御モードの性能は、正および負ＤＣ極６０ａ、６０ｂ、６２の極対地電圧を超えるリスクを回避する。
【0099】
説明された電圧制御モードは、バイポーラコンバータ方式１３０の他の変形例に準用する。１つのそのような変形例では、バイポーラコンバータ方式は、単一の正ＤＣ極に接続された単一の第１のコンバータを含み、かつ複数の負ＤＣ極にそれぞれ接続された複数の第２のコンバータを含む。別のそのような変形例では、バイポーラコンバータ方式は、複数の正ＤＣ極にそれぞれ接続された複数の第１のコンバータを含み、かつ複数の負ＤＣ極にそれぞれ接続された複数の第２のコンバータを含み、第１のコンバータの数は、第２のコンバータの数と等しくない。
【0100】
上記の実施形態を説明するために使用される数値の各々は、本発明の働きを例示するのを助けるために単に選択されており、別の適切な数値によって置き換えられてもよいことが認識されよう。さらに、コンバータ方式のトポロジーは、本発明の働きを例示するのを助けるために単に選択されており、他の適切なトポロジーによって置き換えられてもよいことが認識されよう。
【符号の説明】
【0101】
３０ バイポーラコンバータ方式
３２ コンバータ
３２ａ 第１のコンバータ
３２ｂ 第２のコンバータ
３４ 第３のコンバータ
３６ コントローラ
３８ 制御ユニット
４０ 第１のＤＣ電力伝送線
４２ 第２のＤＣ電力伝送線
４４ 第１のＤＣ端子
４６ 第２のＤＣ端子
４８ ＡＣ端子
５０ 多相ＡＣネットワーク
５２ コンバータリム
５４ 第１のリム部分
５６ 第２のリム部分
５８ スイッチング素子
６０ 正ＤＣ極
６０ａ 正ＤＣ極
６０ｂ 正ＤＣ極
６２ 負ＤＣ極、第２のＤＣ極
６４ 中性極
６６ 高インピーダンス電流帰路
１３０ バイポーラコンバータ方式
Ｖｎ ゼロ電位、非ゼロ電位
３２ コンバータ
３２ａ 第１のコンバータ
３２ｂ 第２のコンバータ
３４ 第３のコンバータ
３６ コントローラ
３８ 制御ユニット
４０ 第１のＤＣ電力伝送線
４２ 第２のＤＣ電力伝送線
４４ 第１のＤＣ端子
４６ 第２のＤＣ端子
４８ ＡＣ端子
５０ 多相ＡＣネットワーク
５２ コンバータリム
５４ 第１のリム部分
５６ 第２のリム部分
５８ スイッチング素子
６０ 正ＤＣ極
６０ａ 正ＤＣ極
６０ｂ 正ＤＣ極
６２ 負ＤＣ極、第２のＤＣ極
６４ 中性極
６６ 高インピーダンス電流帰路
１３０ バイポーラコンバータ方式
Ｖｎ ゼロ電位、非ゼロ電位
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
