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(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】2023-09-29
(45)【発行日】2023-10-10
(54)【発明の名称】変換器構成
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20231002BHJP
H03H 7/06 20060101ALI20231002BHJP
H05K 9/00 20060101ALI20231002BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 M
H03H7/06
H05K9/00 B
H05K9/00 Z
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2022507510
(86)(22)【出願日】2019-08-05
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-14
(86)【国際出願番号】 EP2019071032
(87)【国際公開番号】W WO2021023369
(87)【国際公開日】2021-02-11
【審査請求日】2022-04-01
(73)【特許権者】
【識別番号】519431812
【氏名又は名称】ヒタチ・エナジー・スウィツァーランド・アクチェンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】ＨＩＴＡＣＨＩ ＥＮＥＲＧＹ ＳＷＩＴＺＥＲＬＡＮＤ ＡＧ
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】シュローダー，アルネ
(72)【発明者】
【氏名】コッテ，ディディエ
(72)【発明者】
【氏名】ピアセツキ，ボイチェフ
(72)【発明者】
【氏名】グレツキ，フィリップ
(72)【発明者】
【氏名】ブンシュ，ベルンハルト
(72)【発明者】
【氏名】ニルソン，トルステン
【審査官】柳下 勝幸
(56)【参考文献】
【文献】実開昭４９－０８０６４７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】国際公開第２０１４／０６４８０７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開昭５５－１６２８８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１１／１３６２３２（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／４８
Ｈ０３Ｈ ７／０６
Ｈ０５Ｋ ９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
変換器構成（１０Ａ；１０Ｂ；）であって、電気的に相互接続されたモジュール（１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ，１８Ａ，２０Ａ，２２Ａ；１２Ｂ，１４Ｂ，１６Ｂ，１８Ｂ，２０Ｂ，２２Ｂ；ＣＥ１，ＣＥ２，ＣＥ３，ＣＥ４，ＣＥ５，ＣＥ６，ＣＥ７，ＣＥ８，ＣＥ９，ＣＥ１０，ＣＥ１１，ＣＥ１２；１２Ａ’，１４Ａ’，１６Ａ’，１８Ａ’，２０Ａ’，２２Ａ’）の少なくとも１つの第１のストリングと、第１のスクリーンおよび第２のスクリーン（２４Ａ，２６Ａ；２４Ｂ，２６Ｂ；ＦＲ１，ＦＲ２；４２Ａ，４４Ａ）とを備え、前記第１のスクリーン（２４Ａ；２４Ｂ；ＦＲ１；４２Ａ）は、第１の規定電位に接続されており、少なくとも１つの第１のモジュール（１４Ａ；１４Ｂ；ＣＥ１；１６Ａ’）を備える前記第１のストリング内の第１のモジュールグループ（Ｇ１Ａ；Ｇ１Ｂ；Ｇ１Ａ’）に隣接して配置されており、前記第２のスクリーン（２６Ａ；２６Ｂ；ＦＲ２；４４Ａ）は、第２の規定電位に接続されており、少なくとも１つの第２のモジュール（１８Ａ；１８Ｂ；ＣＥ３；１８Ａ’）を備える前記第１のストリング内の第２のモジュールグループ（Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂ；Ｇ２Ａ’）に隣接して配置されており、前記変換器構成の動作中、共振ループ（ＲＬ；ＲＬ１；ＲＬ’）が、前記第１のモジュール（１４Ａ；１４Ｂ；ＣＥ１；１６Ａ’）から前記第１のスクリーンおよび前記第２のスクリーン（２４Ａ，２６Ａ，２４Ｂ，２６Ｂ；ＦＲ１；ＦＲ２；４２Ａ，４４Ａ）ならびに前記第２のモジュール（１８Ａ，１８Ｂ，ＣＥ３；１８Ａ’）を介して前記第１のモジュール（１４Ａ；１４Ｂ；ＣＥ１；１６Ａ’）に戻るように作成され、前記変換器構成は、
前記共振ループ内の減衰ユニット（３２Ａ；３２Ｂ；３２Ｃ；３８Ａ；３８Ｂ；Ｄ１；Ｄ１２；４８Ａ）をさらに備え、前記減衰ユニットは、半導電性の前記スクリーンとして実現される抵抗を備え、前記規定電位を提供する前記グループの前記モジュールと前記電位が提供される前記スクリーン（２４Ａ；２４Ｂ；ＦＲ１；４２Ａ）との間に配置された第１の減衰ユニット（３２Ａ；３２Ｂ；３２Ｃ；Ｄ１；４８Ａ）、および、前記第１のスクリーンおよび前記第２のスクリーン（２４Ａ，２６Ａ；２４Ｂ，２６Ｂ；ＦＲ１，ＦＲ２）との間に接続された第２の減衰ユニット（３８Ａ；３８Ｂ；Ｄ１２）を含み、
前記減衰ユニットは、前記共振ループの前記浮遊容量および浮遊インダクタンスによって規定される周波数で電磁ノイズを減衰またはフィルタリングするように設定される、変換器構成（１０Ａ；１０Ｂ；）。
【請求項2】
前記第１の減衰ユニット（３２Ａ；３２Ｂ；Ｄ１）が、インダクタの形態のフィルタ構成要素を備える、請求項１に記載の変換器構成。
【請求項3】
前記減衰ユニット（３８Ａ；３８Ｂ；Ｄ１２）が、キャパシタの形態のフィルタリング構成要素を備える、請求項１に記載の変換器構成。
【請求項4】
前記減衰ユニット（３２Ｃ）は、規定電位を提供するモジュールと前記電位が提供される対応する前記スクリーンとの間の接続部（３０Ａ）を取り囲む磁性材料のコア（６０）を備える、請求項１に記載の変換器構成。
【請求項5】
前記減衰ユニット（３２Ｃ）が、前記磁性材料のコアの周りに巻かれたコイル（６２）を備える、請求項４に記載の変換器構成。
【請求項6】
前記抵抗が、インダクタである場合には前記フィルタ構成要素と並列に、またはキャパシタである場合には前記フィルタ構成要素と直列に接続される、請求項２または３に記載の変換器構成。
【請求項7】
前記減衰ユニットが、帯域通過フィルタリングまたは帯域阻止フィルタリングなどのフィルタリングの増強を可能にするための少なくとも１つのさらなるフィルタ構成要素を備える、請求項６に記載の変換器構成。
【請求項8】
前記第１のストリングが、互いに平行に配置された、第１および第２の電気的に相互接続され、水平に整列したスタックを備え、前記第１のモジュールグループおよび前記第２のモジュールグループ（Ｇ１Ａ’，Ｇ２Ａ’）が、それぞれ前記第１のスタックおよび前記第２のスタックに含まれる、請求項１～７のいずれか１項に記載の変換器構成。
【請求項9】
前記変換器構成が、ＡＣとＤＣとの間で変換するように構成され、前記第１のスクリーンおよび前記第２のスクリーンが、前記第１のストリング内の隣接するモジュールグループのために設けられたコロナシールドである、請求項１～８のいずれか１項に記載の変換器構成（１０Ａ）。
【請求項10】
ＡＣシステムの相間に接続された３つのストリングを備え、前記第１のスクリーンおよび前記第２のスクリーンが、隣接する第１のモジュールグループおよび第２のモジュールグループのためのエンクロージャである、請求項１～８のいずれか１項に記載の変換器構成（１０Ｂ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
技術分野
本発明は、電気的に相互接続されたモジュールの少なくとも１つのストリングを備える変換器構成に関する。
本発明は、電気的に相互接続されたモジュールの少なくとも１つのストリングを備える変換器構成に関する。
【背景技術】
【0002】
背景
今日、高電圧直流（ＨＶＤＣ）およびフレキシブル交流伝送システム（ＦＡＣＴＳ）用途のための変換変電所は、典型的には、多くの直列接続スイッチングセルを含む電圧形変換器（ＶＳＣ）に基づいている。半導体スイッチを含むスイッチングセルは、いわゆるＰＥＢＢ（パワーエレクトロニクスビルディングブロック）またはいわゆるバルブ構造（バルブタワーとも）に構成することができ、典型的にはいわゆるバルブホールに構成される。複数の理由から、ＰＥＢＢまたはセルスタックは、スイッチングセルと同じまたは同様の電位に接続された導電性構造によって取り囲まれ得る。これらの周囲構造は、以下の可能な機能を有する。
今日、高電圧直流（ＨＶＤＣ）およびフレキシブル交流伝送システム（ＦＡＣＴＳ）用途のための変換変電所は、典型的には、多くの直列接続スイッチングセルを含む電圧形変換器（ＶＳＣ）に基づいている。半導体スイッチを含むスイッチングセルは、いわゆるＰＥＢＢ（パワーエレクトロニクスビルディングブロック）またはいわゆるバルブ構造（バルブタワーとも）に構成することができ、典型的にはいわゆるバルブホールに構成される。複数の理由から、ＰＥＢＢまたはセルスタックは、スイッチングセルと同じまたは同様の電位に接続された導電性構造によって取り囲まれ得る。これらの周囲構造は、以下の可能な機能を有する。
【0003】
高電圧変換器では、周囲構造は、電場成形要素またはコロナシールドとして作用する。電場成形があまり重要でない中電圧変換器では、ＰＥＢＢエンクロージャは主に機械的支持機能を有する。
【0004】
バルブ構造とコロナシールドとの間に抵抗器が接続されていることが知られており、例えば、国際公開第２０１８／１７７５１５号パンフレットおよび米国特許出願公開第２００９／０２６６６０５号明細書を参照されたく、いずれの場合も、抵抗器の使用はコロナ放電に関連する。
【0005】
セル内のパワー半導体のスイッチング事象が、高周波電流を発生させ、相当の広帯域の電磁ノイズをもたらす。このノイズは、バルブホールから伝播する可能性があり、変電所付近の二次電子システムと干渉する可能性があり、これによって、電磁両立性（ＥＭＣ）の問題を引き起こす可能性がある。
【0006】
スイッチングによって発生する電磁ノイズは、典型的には、変電所のＡＣまたはＤＣヤードにフィルタ回路を導入することによって、または主変換器電流経路に高周波減衰装置を導入することによって、システムレベルでフィルタリングされる。
【0007】
そのような電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタリング構成要素は、典型的には、かさばり、重く、高価であり、しばしば追加の空間を必要とする。そのようなフィルタに使用される構成要素は、所与の要件に適合するように特別に設計されており、それらは棚から取り出されない。したがって、材料および工作のコストも大きくなり得る。
【0008】
主電流経路内の減衰装置は、完全な低周波電流を搬送しながら高周波フィルタリングを提供するように設計されなければならない。したがって、磁性材料の使用は、全電流負荷下での飽和を回避するために、非常に慎重な設計および典型的には大きいコアを必要とする。
【0009】
したがって、ＥＭＩ減衰に関して改善を提供する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0010】
発明の概要
したがって、本発明の１つの目的は、変換器構成の外部の追加の減衰またはフィルタリング機器を必要とせずに、変換器構成における電磁ノイズの減衰を提供することである。
したがって、本発明の１つの目的は、変換器構成の外部の追加の減衰またはフィルタリング機器を必要とせずに、変換器構成における電磁ノイズの減衰を提供することである。
【0011】
この目的は、変換器構成であって、電気的に相互接続されたモジュールの少なくとも１つの第１のストリングと、第１のスクリーンおよび第２のスクリーンとを備え、第１のスクリーンは、第１の規定電位に接続されており、少なくとも１つの第１のモジュールを備える第１のストリング内の第１のモジュールグループに隣接して配置されており、第２のスクリーンは、第２の規定電位に接続されており、少なくとも１つの第２のモジュールを備える第１のストリング内の第２のモジュールグループに隣接して配置されており、変換器構成の動作中、共振ループが、第１のモジュールから第１のスクリーンおよび第２のスクリーンならびに第２のモジュールを介して第１のモジュールに戻るように作成され、変換器構成は、電磁ノイズを減衰させるように設定されている、共振ループ内の減衰ユニットをさらに備える、変換器構成を通じて達成される第１の態様によるものである。
【0012】
各モジュールは、スイッチおよび少なくとも１つのキャパシタを含む構成要素を備える。第１の規定電位は、第１のモジュールと第１のスクリーンとの間の第１の電気接続部を介してさらに提供されてもよく、第２の規定電位は、第２のモジュールと第２のスクリーンとの間の第２の電気接続部を介して提供されてもよい。第１のスクリーンと第２のスクリーンとは、互いに隣接して配置され、それらの間の浮遊容量を規定する間隙によって分離されてもよい。
【0013】
共振ループが浮遊容量および浮遊インダクタンスを含むことは明らかである。したがって、減衰ユニットは、例えばフィルタリングによって、９ｋＨｚ～６ＧＨｚの範囲の電磁ノイズを減衰させることができる。このため、減衰ユニットは、共振ループの浮遊容量および浮遊インダクタンスによって規定される周波数で電磁ノイズを減衰またはフィルタリングするように設定することができる。
【0014】
第１の変形例によれば、減衰ユニットは、規定電位を提供するグループのモジュールと、当該電位が提供されるスクリーンとの間に配置された第１の減衰ユニットであってもよい。
【0015】
モジュールのグループは第１のモジュールグループであり、スクリーンは第１のスクリーンであることが可能である。この場合、第１の減衰ユニットは、第１のモジュールと第１のスクリーンとの間の第１の電気接続部に配置または接続されてもよい。同様に、減衰ユニットが、第２のモジュールと第２のスクリーンとの間の第２の電気接続部に配置されることも可能である。
【0016】
第２の変形例によれば、減衰ユニットは、第１のスクリーンと第２のスクリーンとの間に配置される。減衰ユニットは、より詳細には、第１のスクリーンと第２のスクリーンとの間に接続されてもよい。
【0017】
第１の変形例による減衰ユニット配置により、規定電位を提供するモジュールと、この規定電位を受け取ることになるスクリーン、すなわちこの電位が提供されるスクリーンとの間の電気接続部を囲む磁性材料のコアを使用して第１の減衰ユニットを実現することが可能である。さらに、この減衰ユニットは、磁性材料のコアの周りに巻かれたコイルと、場合によってはコイルに接続された抵抗器とを備えることが可能である。
【0018】
第１の変形例による減衰ユニット配置では、減衰ユニットは、インダクタの形態のフィルタリング構成要素を備えることができる。
【0019】
第２の変形例による減衰ユニット配置では、減衰ユニットは、キャパシタの形態のフィルタリング構成要素を備えることができる。
【0020】
両方の変形例による減衰ユニットは、実際に抵抗を含むことができる。抵抗は、減衰ユニットの唯一の要素であってもよい。代替として、減衰ユニットは、インダクタおよび／またはキャパシタを備えてもよい。そのような場合、減衰ユニットは、抵抗および別のフィルタ構成要素を含むフィルタであってもよく、抵抗は、第１のフィルタ構成要素を使用して実装されてもよく、前述のインダクタまたは前述のキャパシタのいずれかである他のフィルタ構成要素が、第２のフィルタ構成要素であってもよい。
【0021】
第２のフィルタ構成要素がインダクタである場合、第１のフィルタ構成要素は第２のフィルタ構成要素と並列に接続されてもよい。これは、第１の変形例の場合に特に当てはまる。第２のフィルタ構成要素がキャパシタである場合、第１のフィルタ構成要素は第２のフィルタ構成要素と直列に接続されてもよい。これは、第２の変形例の場合に特に当てはまる。
【0022】
これはさらに、帯域通過フィルタリングおよび帯域阻止フィルタリングなどのフィルタリングの増強を可能にするための、減衰ユニット内の少なくとも１つのさらなるフィルタ構成要素によって可能である。したがって、フィルタは、所望のフィルタリング機能を得るための複数の構成要素を含むことができる。
【0023】
スクリーンは、典型的には導電性であり、一例として、アルミニウムまたは銅から作成されてもよい。この場合、減衰ユニットの抵抗は、構成要素として、すなわち抵抗器として実現されてもよい。しかしながら、代替として、減衰ユニットの抵抗は、半導電性であるスクリーンを通じて実現されてもよい。スクリーンは、一例として、カーボンブラックなどの導電性フィラーを含む、熱可塑性または熱硬化性材料などの複合材を使用して実現されてもよい。これはまた、抵抗性コーティングを有する非導電性材料から作成されてもよく、この場合、電気接続部はコーティング層に対して行われる。
【0024】
第１のストリングは、互いに平行に配置された、第１および第２の電気的に相互接続され、水平に整列したスタックを含むことができ、第１のモジュールグループおよび第２のモジュールグループは、それぞれ第１のスタックおよび第２のスタックに含まれる。さらに、第１のモジュールグループおよび第２のモジュールグループが互いに垂直に整列されることが可能である。
【0025】
変換器構成は、交流電流ＡＣと直流電流ＤＣとの間で変換するように構成されてもよい。この場合、変換器構成は、２つの極の間または極と接地との間に接続された３つの相脚内のモジュールの３つのストリングを含んでもよく、中間点は３相ＡＣシステムの相に接続される。モジュールは、この場合、セルまたはサブモジュールであってもよい。この場合、第１のスクリーンおよび第２のスクリーンは、第１のストリング内の隣接するモジュールグループのために設けられたコロナシールドであってもよく、第１のモジュールグループおよび第２のモジュールグループは、２つのそのような隣接するグループである。
【0026】
別の例として、変換器構成は、ＡＣシステムにおける無効電力補償のために設けられてもよい。このために、変換器構成は、ＡＣシステムの相間に３つのストリングまたは相脚を備えることができる。ストリングは、相間にデルタまたはスター接続されてもよい。この場合、モジュールは、パワーエレクトロニクスビルディングブロック（ＰＥＢＢ）であってもよい。この変換器構成では、第１のスクリーンおよび第２のスクリーンは、隣接する第１のモジュールグループおよび第２のモジュールグループのためのエンクロージャである。スクリーンは、この場合、セルまたはサブモジュールの形態のモジュールグループを含むＰＥＢＢのエンクロージャまたはフレームであってもよい。
【0027】
本発明は、いくつかの利点を有する。それは高周波電流を減衰させ、したがって外部フィルタおよび減衰回路を必要とせずにＥＭＩを低減する。さらに、減衰ユニットは、多くの場合、変換器構成内の既存の空間に構成されてもよく、したがって、変換器構成のサイズを保持することができ、またはわずかに増加するだけとすることができる。減衰ユニットは、さらに、単純かつ経済的な方法で実現されてもよい。減衰ユニットは、主電流経路内に配置されず、したがって、低ジュール加熱、磁気飽和なしなどの高い電流搬送能力のために寸法決めされる必要はない。
【0028】
図面の簡単な説明
本発明は、添付の図面を参照して以下に説明される。
本発明は、添付の図面を参照して以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】第１のタイプの変換器構成の第１の変形例の相脚およびその中に現れる共振ループの概略図である。
【図2】第２のタイプの変換器構成の第１の変形例の相脚およびその中に生じる共振ループの概略図である。
【図3】並列のセルスタックを有する第１のタイプの変換器構成の第２の変形例に生じる共振ループの概略図である。
【図4】ジグザグ構成に構成されたセルのストリングを有する第２のタイプの変換器構成の第２の変形例に生じる共振ループの概略図である。
【図5】ＥＭＩフィルタリングを提供するための第１のタイプの変換器構成の第１の変形例において接続された第１のタイプの減衰ユニットの概略図である。
【図6】ＥＭＩフィルタリングを提供するための第２のタイプの変換器構成の第１の変形例において接続された第１のタイプの減衰ユニットを示す図である。
【図7】第２のタイプの変換器構成の第２の変形例において接続された第１のタイプの減衰ユニットを示す図である。
【図8】ＥＭＩフィルタリングを提供するための第１のタイプの変換器構成の第１の変形例において接続された第２のタイプの減衰ユニットを示す図である。
【図9】ＥＭＩフィルタリングを提供するための第２のタイプの変換器構成の第１の変形例において接続された第２のタイプの減衰ユニットを示す図である。
【図10】第２のタイプの変換器構成の第２の変形例において接続された第２のタイプの減衰ユニットを示す図である。
【図11】並列のセルスタックを有する第１のタイプの変換器構成の第２の変形例において接続された追加のスクリーンおよび減衰ユニットを示す図である。
【図12a】第１のタイプの減衰ユニットの第１の実現形態を示す図である。
【図12b】第１のタイプの減衰ユニットの第２の実現形態を示す図である。
【図12c】第２のタイプの減衰ユニットの実現形態を示す図である。
【図13】減衰されていない共振、ならびに、第１のタイプの減衰ユニットおよび第２のタイプの減衰ユニットを使用して減衰されている共振を示す図である。
【図14】第１のタイプの減衰ユニットを有する等価ＥＭＩ低減回路を示す図である。
【図15】第２のタイプの減衰ユニットを有する等価ＥＭＩ低減回路を示す図である。
【図16】第１のタイプの減衰ユニットとして使用され得るフィルタ変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
発明を実施するための形態
本発明は、高電力用途における変換器構成であり得る変換器構成に関する。変換器構成は、８０ｋＶ以上などの高電圧で動作する高電圧直流（ＨＶＤＣ）変換器を備えることができる。変換器構成はさらに、変換器構成の異なる個々の構成要素とは異なる電位を有するバルブホールなどのエンクロージャ内に封入されてもよい。例えば、変換器構成が＋１５００ｋＶもしくは－１５００ｋＶの電圧レベルまたはそれらの間の何らかの高電圧で動作している間、エンクロージャが接地されることが可能である。他の実現可能な電圧レベルは±８００ｋＶである。変換器構成は、例えば、電圧形変換器（ＶＳＣ）などの交流電流（ＡＣ）と直流電流（ＤＣ）との間で変換する変換器であってもよい。さらに、電圧形変換器は、モジュラーマルチレベル変換器（ＭＭＣ）として提供されてもよく、ＭＭＣにおいて、いくつかのカスケード接続された変換器サブモジュールまたはセルがＡＣ波形を形成するために使用され、セルはスイッチおよびキャパシタを含む。これらのセルは、２つのＤＣ極間または１つのＤＣ極と接地との間に延伸する３つの平行な相脚に接続されてもよく、相脚の中点は対応するＡＣ相に接続される。このタイプの変換器構成が、第１のタイプの変換器構成である。
本発明は、高電力用途における変換器構成であり得る変換器構成に関する。変換器構成は、８０ｋＶ以上などの高電圧で動作する高電圧直流（ＨＶＤＣ）変換器を備えることができる。変換器構成はさらに、変換器構成の異なる個々の構成要素とは異なる電位を有するバルブホールなどのエンクロージャ内に封入されてもよい。例えば、変換器構成が＋１５００ｋＶもしくは－１５００ｋＶの電圧レベルまたはそれらの間の何らかの高電圧で動作している間、エンクロージャが接地されることが可能である。他の実現可能な電圧レベルは±８００ｋＶである。変換器構成は、例えば、電圧形変換器（ＶＳＣ）などの交流電流（ＡＣ）と直流電流（ＤＣ）との間で変換する変換器であってもよい。さらに、電圧形変換器は、モジュラーマルチレベル変換器（ＭＭＣ）として提供されてもよく、ＭＭＣにおいて、いくつかのカスケード接続された変換器サブモジュールまたはセルがＡＣ波形を形成するために使用され、セルはスイッチおよびキャパシタを含む。これらのセルは、２つのＤＣ極間または１つのＤＣ極と接地との間に延伸する３つの平行な相脚に接続されてもよく、相脚の中点は対応するＡＣ相に接続される。このタイプの変換器構成が、第１のタイプの変換器構成である。
【0031】
代替として、変換器構成は、ＡＣシステムの相間にデルタまたはスター接続されたいくつかの相脚を備えることができる。このタイプの変換器構成が、無効電力補償を目的として設けられ得る第２のタイプの変換器構成である。また、この第２のタイプの変換器構成は、スイッチおよびキャパシタを含むセルまたはサブモジュールを含み、セルは、いわゆるパワーエレクトロニクスビルディングブロック（ＰＥＢＢ）に設けられてもよい。セルは、より詳細には、スイッチおよび少なくとも１つのキャパシタを含む構成要素を備えるモジュールである。
【0032】
図１は、第１のタイプの変換器構成１０Ａの第１の変形例の相脚内のストリングを概略的に示し、ストリング内で、いくつかのセルがカスケード接続されている。ここでは、上から下に、第１のセル１２Ａ、第２のセル１４Ａ、第３のセル１６Ａ、第４のセル１８Ａ、第５のセル２０Ａおよび第６のセル２２Ａがあり、第１のセル１２Ａおよび第２のセル１４Ａは共に第１のセルグループＧ１Ａを形成し、第３のセル１６Ａおよび第４のセル１８Ａは共に第２のセルグループＧ２Ａを形成し、第５のセル２０Ａおよび第６のセル２２Ａは共に第３のセルグループＧ３Ａを形成する。グループ内のセルの数は、より多くてもよく、またより少なくてもよいことを理解されたい。
【0033】
複数の異なるグループのセルまたはむしろセルの構成要素をコロナ放電から保護するために、第１のセルグループＧ１Ａは第１のコロナシールド２４Ａに接続されており、第２のセルグループＧ２Ａは第２のコロナシールド２６Ａに接続されており、第３のセルグループＧ３Ａは第３のコロナシールド２８Ａに接続されている。第１のコロナシールド２４Ａは、より詳細には、第１のセルグループＧ１Ａに隣接して配置され、第２のコロナシールド２６Ａは、第２のセルグループＧ２Ａに隣接して配置され、第３のコロナシールド２８Ａは、第３のセルグループＧ３Ａに隣接して配置される。コロナシールドは、ここではまた、典型的には銅またはアルミニウムなどの導電性材料から作成されたスクリーンである。保護は、ここでは、典型的には、バルブホールの壁などの環境からのコロナ放電からの保護であり、この壁は接地電位に維持され得る。コロナシールドは、規定電位に配置される。一例として、第１のセルグループＧ１Ａの第２のセル１４Ａは、ここでは、第１のコロナシールド２４Ａに第１の規定電位を提供するために、第１のコロナシールド２４Ａへの第１の電気接続部３０Ａを有し、第２のセルグループＧ２Ａの第４のセル１８Ａは、第２のコロナシールド２６Ａに第２の規定電位を提供するために、第２のコロナシールド２６Ａへの第２の電気接続部を有し、第３のセルグループＧ３Ａの第６のセル２２Ａは、第３のコロナシールド２８Ａに第３の規定電位を提供するために、第３のコロナシールド２８Ａへの第３の電気接続部を有する。規定電位は、この場合、ストリング内の特定のセルの電位または局所接地であり得る。したがって、電位は、細胞ごとに異なり得る。説明した第２のセル１４Ａ、第４のセル１８Ａおよび第６のセル２２Ａの代わりに、グループ内の別のセルがコロナシールドに規定電位を提供することが可能であることを理解されたい。
【0034】
同様に、図２は、第２のタイプの変換器構成１０Ｂの第１の変形例の相脚内のストリングを概略的に示し、ストリング内で、いくつかのセルがカスケード接続されている。ここでは、上から下に、第１のセル１２Ｂ、第２のセル１４Ｂ、第３のセル１６Ｂ、第４のセル１８Ｂ、第５のセル２０Ｂおよび第６のセル２２Ｂがあり、第１のセル１２Ｂおよび第２のセル１４Ｂは共に第１のセルグループＧ１Ｂを形成し、第３のセル１６Ｂおよび第４のセル１８Ｂは共に第２のセルグループＧ２Ｂを形成し、第５のセル２０Ｂおよび第６のセル２２Ｂは共に第３のセルグループＧ３Ｂを形成する。
【0035】
この第２のタイプの変換器構成１０Ｂでは、第１のセル１２Ｂおよび第２のセル１４Ｂは、第１のＰＥＢＢフレーム２４Ｂの形態のエンクロージャ内に封入され、第３のセル１６Ｂおよび第４のセル１８Ｂは、第２のＰＥＢＢフレーム２６Ｂの形態のエンクロージャ内に封入され、第５のセル２０Ｂおよび第６のセル２２Ｂは、第３のＰＥＢＢフレーム２８Ｂの形態のエンクロージャ内に封入される。第１のＰＥＢＢフレーム２４Ｂは第１のセルグループＧ１Ｂに隣接して配置され、この場合はまた、第１のセルグループＧ１Ｂを封入し、第２のＰＥＢＢフレーム２６Ｂは第２のセルグループＧ２Ｂに隣接して配置され、この場合はまた、第２のセルグループＧ２Ｂを封入し、第３のＰＥＢＢフレーム２８Ｂは第３のセルグループＧ３Ｂに隣接して配置され、この場合はまた、第３のセルグループＧ３Ｂを封入する。ＰＥＢＢフレームはまた、典型的には銅またはアルミニウムなどの導電性材料から作成されたスクリーンである。第１のセルグループＧ１Ｂの第２のセル１４Ｂは、ここでは、第１のＰＥＢＢフレーム２４Ｂに第１の規定電位を提供するために、第１のＰＥＢＢフレーム２４Ｂへの第１の電気接続部３０Ｂを有し、第２のセルグループＧ２Ｂの第４のセル１８Ｂは、第２のＰＥＢＢフレーム２６Ｂに第２の規定電位を提供するために、第２のＰＥＢＢフレーム２６Ｂへの第２の電気接続部を有し、第３のセルグループＧ３Ｂの第６のセル２２Ｂは、第３のＰＥＢＢフレーム２８Ｂに第３の規定電位を提供するために、第３のＰＥＢＢフレーム２８Ｂの第３の電気接続部を有する。この場合、これらの電位のうちの１つは接地電位であってもよい。ここで、グループ内の別のセルが規定電位をＰＥＢＢフレームに提供することも可能である。
【0036】
図３は、第１のタイプの変換器構成の第２の変形例１０Ａ’を示す。相脚のセルのストリングは、２つの平行な垂直スタックに配置されてもよい。このとき、前述の第１のセル１２’、第２のセル１４Ａ’および第３のセル１６Ａ’を第１のスタックに配置することができ、一方、第４のセル１８Ａ’、第５のセル２０Ａ’および第６のセル２２Ａ’を第２のスタックに配置することができる。第１のセル１２’、第２のセル１４Ａ’および第３のセル１６Ａ’が、この場合、第１のセルグループＧ１Ａ’であってもよく、第４のセル１８Ａ’、第５のセル２０Ａ’および第６のセル２２Ａ’が、第２のセルグループＧ２Ａ’を形成してもよい。したがって、スタックは垂直に配向され、互いに平行である。セルはさらに、水平に整列されてもよい。図３から分かるように、第３のセル１６Ａ’は、第４のセル１８Ａ’と水平に整列されてもよく、第２のセル１４Ａ’は、第５のセル２０Ａ’と水平に整列されてもよく、第１のセル１２Ａ’は、第６のセル２２Ａ’と水平に整列されてもよい。
【0037】
図４は、第２のタイプの変換器構成の第２の変形例を示す。この場合、第１ストリングは、互いに直列に接続された第１のセルＣＥ１、第２のセルＣＥ２、第３のセルＣＥ３、第４のセルＣＥ４、第５のセルＣＥ５、第６のセルＣＥ６、第７のセルＣＥ７、第８のセルＣＥ８、第９のセルＣＥ９、第１０のセルＣＥ１０、第１１のセルＣＥ１１および第１２のセルＣＥ１２を含む。第１のセルＣＥ１および第２のセルＣＥ２は、第１のＰＥＢＢフレームＦＲ１に封入され、第３のセルＣＥ３および第４のセルＣＥ４は、第２のＰＥＢＢフレームＦＲ２に封入され、第５のセルＣＥ５および第６のセルＣＥ６は、第３のＰＥＢＢフレームＦＲ３に封入され、第７のセルＣＥ７および第８のセルおよびＣＥ８は、第４のＰＥＢＢフレームＦＲ４に封入され、第９のセルＣＥ９および第１０のセルＣＥ１０は、第５のＰＥＢＢフレームＦＲ５に封入され、第１１のセルＣＥ１１および第１２のセルＣＥ１２は、第６のＰＥＢＢフレームＦＲ６に封入されている。ここで、第１のセルＣＥ１は、第１のＰＥＢＢフレームＦＲ１への第１の電気接続部を有し、第３のセルＣＥ３は、第２のＰＥＢＢフレームＦＲ２への第２の電気接続部を有し、第６のセルＣＥ６は、第３のＰＥＢＢフレームＦＲ３への第３の電気接続部を有し、第８のセルＣＥ８は、第４のＰＥＢＢフレームＦＲ４への第４の電気接続部を有し、第９のセルＣＥ９は、第５のＰＥＢＢフレームＦＲ５への第５の電気接続部を有し、第１１のセルＣＥ１１は、第６のＰＥＢＢフレームＦＲ６への第６の電気接続部を有する。ストリングは蛇行またはジグザグ構成を有し、この場合、第１のフレームＦＲ１および第２のフレームＦＲ２が第１のスタック内にあり、第３のフレームおよび第４のフレームＦＲ３およびＦＲ４が第２のスタック内にあり、第５のフレームＦＲ５および第６のフレームＦＲ６が第３のスタック内にあることを意味し、これらのスタックは互いに平行である。これにより、第１のフレームＦＲ１が第２のフレームＦＲ２および第４のフレームＦＲ４に隣接して配置され、第２のフレームＦＲ２が第１のフレームＦＲ１および第３のフレームＦＲ３に隣接して配置され、第３のフレームＦＲ３が第２のフレームＦＲ２、第４のフレームＦＲ４および第６のフレームＦＲ６に隣接して配置され、第４のフレームＦＲ４が第１のフレームＦＲ１、第３のフレームＦＲ３および第５のフレームＦＲ５に隣接して配置される。結果として、これにより、第５のフレームＦＲ５が第４のフレームＦＲ４および第６のフレームＦＲ６に隣接して配置され、第６のフレームＦＲ６が第３のフレームＦＲ３および第５のフレームＦＲ５に隣接して配置されることも明らかとなる。
【0038】
使用時に、上述の変換器構成は、様々な電磁干渉（ＥＭＩ）要件を満たすために除去しなければならない電磁ノイズを生成する。このＥＭＩは、従来、変換器構成に接続されたＡＣまたはＤＣヤードにフィルタ回路を導入することによって、または主変換器電流経路に高周波減衰装置を導入することによって、システムレベルでフィルタリングされてきた。
【0039】
そのようなＥＭＩフィルタリング構成要素は、典型的には、かさばり、重く、高価であり、しばしば追加の空間を必要とする。さらに、そのようなフィルタは、所与の要件に適合するように特別に設計されており、それらは棚から取り出されない。したがって、材料および工作のコストが大きくなり得る。
【0040】
主電流経路内の減衰装置は、完全な低周波電流を搬送しながら高周波フィルタリングを提供するように設計されなければならない。したがって、磁性材料の使用は、全電流負荷下での飽和を回避するために、非常に慎重な設計および典型的には大きいコアを必要とする。
【0041】
したがって、ＥＭＩ減衰を実現するためのかさが少なく単純な方法が必要とされている。
【0042】
本発明者らは、変換器構成におけるＥＭＩの１つの主な原因が、浮遊インダクタンスおよび浮遊容量を通じて形成される共振ループであることを認識した。
【0043】
シールドとＰＥＢＢ素子との間に浮遊容量が存在し、ならびに相脚内のセル間の浮遊インダクタンスが存在することになる。したがって、図１および図２において、第１の浮遊容量ＣＳＴＲ１Ａが第１のコロナシールド２４Ａと第２のコロナシールド２６Ａとの間に発生し、第１の浮遊容量ＣＳＲＴＲ１Ｂが第１のＰＥＢＢフレーム２４Ｂと第２のＰＥＢＢフレーム２６Ｂとの間に発生することが分かる。第２のコロナシールド２６Ａと第３のコロナシールド２８Ａとの間に第２の浮遊容量ＣＳＴＲ２Ａも存在し、ならびに第２のＰＥＢＢフレーム２６Ｂと第３のＰＥＢＢフレーム２８Ｂとの間に第２の浮遊容量ＣＳＲＴＲ１Ｂも存在する。コロナシールドおよびＰＥＢＢフレームはスクリーンであるため、第１のスクリーンおよび第２のスクリーンが互いに隣接して配置され、それらの間の浮遊容量を規定するギャップによって分離されており、第２のスクリーンおよび第３のスクリーンが互いに隣接して配置され、それらの間の浮遊容量を規定するギャップによって分離されていることが分かる。第１のセルグループＧ１Ａと第２のセルグループＧ２Ａとの間に第１の浮遊インダクタンスＬＳＴＲ１Ａも存在し、ならびに、第１のセルグループＧ１Ｂと第２のセルグループＧ２Ｂとの間に第１の浮遊インダクタンスＬＳＴＲ１Ｂも存在する。第２のセルグループＧ２Ａと第３のセルグループＧ３Ａとの間に第２の浮遊インダクタンスＬＳＴＲ２Ａも存在し、ならびに、第１のセルグループＧ２Ｂと第２のセルグループＧ３Ｂとの間に第２の浮遊インダクタンスＬＳＴＲ２Ｂも存在する。
【0044】
図３において、２つのスタック内の垂直に整列したセル間に浮遊容量が存在することが分かる。したがって、第３のセル１６Ａ’と第４のセル１８Ａ’との間に第３の浮遊容量ＣＳＴＲ３Ａがあり、第２のセル１４Ａ’と第５のセル２０Ａ’との間に第４の浮遊容量ＣＳＴＲ４Ａがあり、第１のセル１２Ａ’と第６のセル２２Ａ’との間に第５の浮遊容量ＣＳＴＲ５Ａがある。２つのスタック間に浮遊インダクタンスＬＳＴＲも存在する。
【0045】
図４において、互いに隣接して配置されたフレーム間に浮遊容量が存在することが分かる。したがって、第１のフレームＦＲ１と第２のフレームＦＲ２との間に浮遊容量Ｃ１２が存在し、第１のフレームＦＲ１と第４のフレームＦＲ４との間に浮遊容量Ｃ１４が存在し、第２のフレームＦＲ２と第３のフレームＦＲ３との間に浮遊容量Ｃ２３が存在し、第３のフレームＦＲ３と第４のフレームＦＲ４との間に浮遊容量Ｃ３４が存在し、第３のフレームＦＲ３と第６のフレームＦＲ６との間に浮遊容量Ｃ３６が存在し、第４のフレームＦＲ４と第５のフレームＦＲ５との間に浮遊容量Ｃ４５が存在し、および、第５のフレームＦＲ５と第６のフレームＦＲ６との間に浮遊容量Ｃ５６が存在する。
【0046】
フレーム間の電気経路にも浮遊インダクタンスがある。したがって、第１のフレームＦＲ１と第２のフレームＦＲ２との間に浮遊インダクタンスＬ１２が存在し、第２のフレームＦＲ２と第３のフレームＦＲ３との間に浮遊インダクタンスＬ２３が存在し、第３のフレームＦＲ３と第４のフレームＦＲ４との間に浮遊インダクタンスＬ３４が存在し、第４のフレームＦＲ４と第５のフレームＦＲ５との間に浮遊インダクタンスＬ４５が存在し、および第５のフレームＦＲ５と第６のフレームＦＲ６との間に浮遊インダクタンスＬ５６が存在する。
【0047】
上記に見られるように、ＰＥＢＢまたはバルブセルの周囲構造は非常に大きくなり得る。これにより、浮遊容量が大きくなり得る。セル浮遊インダクタンス、すなわちストリング内の浮遊インダクタンスと組み合わせて、浮遊容量はＬＣ共振回路を形成し得、これはＥＭＣ臨界周波数範囲に高いピークを引き起こし、これはステーションの外部に伝播して放射する可能性がある。可能な伝播経路は、接地への容量結合、バスバーへの誘導結合などを含む。
【0048】
この例として、図１に見られるように、第２のセル１４Ａから第１の接続部３０Ａ、第１のコロナシールド２４、第２のコロナシールド２６Ａ、第４のセル１８Ａおよび第３のセル１６Ａを介して第２のセル１４Ａに戻る第１の共振ループＲＬが形成され、第１のループＲＬは、第１の浮遊容量ＣＳＴＲ１Ａおよび第１の浮遊インダクタンスＬＳＴＲ１Ａを含む。上述したように、セルはモジュールである。このため、セルグループはモジュールグループでもある。第２のセル１４Ａは、ここでは、第１の共振ループＲＬ内の第１のモジュールグループの第１のモジュールであり、第４のセル１８Ａは、共振ループＲＬ内の第２のモジュールグループの第２のモジュールである。これにより、第１の共振ループＲＬはまた、第１のモジュールから第１のスクリーンおよび第２のスクリーンおよび第２のモジュールを介して第１のモジュールに戻って延伸するループでもある。ループＲＬはまた、第１のモジュールと第２のモジュールとの間に電気的に接続された任意のモジュールを通過し、この場合、モジュールは第３のセル１６Ａを通じて実装される。
【0049】
同様に、図２において、第２のセル１４Ｂから第１の接続部３０Ｂ、第１のＰＥＢＢフレーム２４Ｂ、第２のＰＥＢＢフレーム２６Ｂ、第４のセル１８Ｂ、および第３のセル１６Ｂを介して第２のセル１４Ｂに戻る第１の共振ループＲＬが形成され、第１のループＲＬは、同様に第１の浮遊容量ＣＳＴＲ１Ｂおよび第１の浮遊インダクタンスＬＳＴＲ２Ｂを含むことが分かる。この場合、第２のセル１４Ｂはまた、第１の共振ループＲＬ内の第１のモジュールグループの第１のモジュールでもあり、第４のセル１８Ｂは、共振ループＲＬ内の第２のモジュールグループの第２のモジュールであり、図２から分かるように、第１の共振ループＲＬは、第１のモジュールから第１のスクリーンおよび第２のスクリーンならびに第２のモジュールを介して第１のモジュールに戻って延伸するループである。また、この場合、ループＲＬは、この場合には第３のセル１６Ｂを通じて実装されるモジュールである、第１のモジュールと第２のモジュールとの間の任意のモジュールも通過する。
【0050】
次に、図３は、浮遊容量および浮遊インダクタンスＬＳＴＲを通過する垂直に整列したセルスタック間の１つまたは複数の共振ループを示す。この場合、第３のセル１６Ａ’は、第１の共振ループ内の第１のモジュールグループの第１のモジュールとして見ることができ、第４のセル１８Ａ’は、第１の共振ループ内の第２のモジュールグループの第２のモジュールとして見ることができる。第３のセル１６Ａ’は、第２の共振ループ内の第１のモジュールグループの第１のモジュールとして見ることができ、第５のセル２０Ａ’は、第２の共振ループ内の第２のモジュールグループの第２のモジュールとして見ることができる。最後に、第１のセル１２Ａ’は、第３の共振ループ内の第１のモジュールグループの第１のモジュールとして見ることができ、第６のセル２２Ａ’は、第３の共振ループ内の第２のモジュールグループの第２のモジュールとして見ることができる。また、この場合、各ループは、第１のモジュールと第２のモジュールとの間の任意のモジュールの構成要素も通過するとともに、浮遊インダクタンスＬＳＴＲを含む。これらの並列ループは、１つの共振ループＲＬ’と考えることもできる。
【0051】
図４にも複数の共振ループがある。第１のセルＣＥ１から第１の電気接続を介して第１のフレームＦＲ１に至り、第１のフレームＦＲ１からキャパシタンスＣ１２を介して第２のフレームＦＲ２に至り、第２のフレームＦ２から第２の電気接続を介して第３のセルＣＥ３に至り、第３のセルＣＥ３からインダクタンスＬ１２および第２のセルＣ２を介して第１のセルＣＥ１に戻る第１の共振ループＲＬ１が存在する。第８のセルＣＥ８から第４の電気接続を介して第４のフレームＦＲ４に至り、第４のフレームＦＲ４から容量Ｃ４５を介して第５のフレームＦＲ５に至り、第５のフレームＦＲ５から第５の電気接続を介して第９のセルＣＥ９に至り、第９のセルＣＥ９からインダクタンスＬ４５を介して第８のセルＣＥ８に戻る第２共振ループＲＬ２が存在する。最後に、第６のセルＣＥ６から第３の電気接続を介して第３のフレームＦＲ３に至り、第３のフレームＦＲ３からキャパシタンスＣ３６を介して第６のフレームＦＲ６に至り、第６のフレームＦＲ６から第６の電気接続を介して第１１のセルＣＥ１１に至り、第１１のセルＣＥ１１からインダクタンスＬ５６を介して第１０のセルに至り、第１０のセルＣＥ１０から第９のセルＣＥ９、インダクタンスＬ４５、第８のセルＣＥ８、第７のセルＣＥ７およびインダクタンスＬ３４を介して第６のセルＣＥ６に戻る第３の共振ループＲＬ３が存在する。
【0052】
図４から分かるように、共振ループは、３つ以上のフレームからなるセルを含んでもよい。したがって、共振ループが浮遊容量を介して間を通過する２つのフレームの間に、フレーム内のセルが存在し得る。したがって、共振ループの第１のモジュールおよび第２のモジュールよりも多くのモジュールが存在してもよく、これらの追加のモジュールは、第１のモジュールと第２のモジュールとの間に接続される。
【0053】
本発明の態様は、ＥＭＩ低減を得るために、上述のＬＣループ内に局所減衰ユニットを配置することに関する。これにより、個々の減衰ユニットは、中央減衰および／またはフィルタリングが使用される場合よりも小さくすることができる。それらはまた、他の目的のために任意の様態で必要とされる場所に配置されてもよい。コロナスクリーンは、例えば、保護するセルのグループから一定の空間を必要とし得る。減衰ユニットがこの空間内に構成される場合、変換器構成の体積は、減衰ユニットの追加に伴って変化しないままである。これにより、減衰ユニットは、変換器構成のかさを増大させなくてもよい。減衰ユニットはまた、より単純な実現形態を有してもよい。場合によっては、減衰ユニットは、単に適切な寸法の抵抗器を使用して実現されてもよい。
【0054】
したがって、本開示の態様は、共振ピークを減衰させるために共振ループ内に減衰ユニットまたは消散要素を導入することを対象とする。フィルタリングまたは減衰は、９ｋＨｚ～６ＧＨｚの周波数範囲、有利には９ｋＨｚ～２ＧＨｚの周波数範囲、好ましくは９ｋＨｚ～１ＧＨｚの周波数範囲、より好ましくは９ｋＨｚ～３０ＭＨｚの周波数範囲内で行われてもよい。
【0055】
これは、以下で論じるいくつかの手段によって達成することができる。
図５から分かるように、第１のタイプの変換器構成１０Ａの第１の変形例では、減衰は、理想的にはセルがコロナシールドに接続されている明確に規定された位置で、第１の共振ループＲＬ内に第１の減衰ユニット３２Ａを実装することによって達成される。したがって、減衰ユニットは、この例では第２のセル１４Ａと第１のコロナシールド２４Ａとの間の第１の電気接続部３０Ａである、第１のコロナシールド２４Ａの規定電位を提供するために使用される第１の電気接続部に配置することができる。この第１の減衰ユニット３２Ａは、第１の共振ループＲＬ内の浮遊容量ＣＳＴＲ１Ａおよび浮遊インダクタンスＬＳＴＲ１Ａと直列に接続されており、第１の浮遊インダクタンスＬＳＴＲ１Ａおよび第１の浮遊容量ＣＳＴＲ１Ａとともに、第２のセル１４Ａ、第３のセル１６Ａおよび第４のセル１８Ａによって形成されるこの第１の共振ループＲＬ内の共振を減衰させる。同様の減衰ユニット３４Ａおよび３６Ａが、第４のセル１８Ａと第２のコロナシールド２６Ａとの間、および第６のセル２２Ａと第３のコロナシールド２８Ａとの間に、すなわち、セルと対応するコロナシールドとの間に接続されてもよく、コロナシールドの規定電位を提供する。減衰ユニットはすべて第１のタイプである。
図５から分かるように、第１のタイプの変換器構成１０Ａの第１の変形例では、減衰は、理想的にはセルがコロナシールドに接続されている明確に規定された位置で、第１の共振ループＲＬ内に第１の減衰ユニット３２Ａを実装することによって達成される。したがって、減衰ユニットは、この例では第２のセル１４Ａと第１のコロナシールド２４Ａとの間の第１の電気接続部３０Ａである、第１のコロナシールド２４Ａの規定電位を提供するために使用される第１の電気接続部に配置することができる。この第１の減衰ユニット３２Ａは、第１の共振ループＲＬ内の浮遊容量ＣＳＴＲ１Ａおよび浮遊インダクタンスＬＳＴＲ１Ａと直列に接続されており、第１の浮遊インダクタンスＬＳＴＲ１Ａおよび第１の浮遊容量ＣＳＴＲ１Ａとともに、第２のセル１４Ａ、第３のセル１６Ａおよび第４のセル１８Ａによって形成されるこの第１の共振ループＲＬ内の共振を減衰させる。同様の減衰ユニット３４Ａおよび３６Ａが、第４のセル１８Ａと第２のコロナシールド２６Ａとの間、および第６のセル２２Ａと第３のコロナシールド２８Ａとの間に、すなわち、セルと対応するコロナシールドとの間に接続されてもよく、コロナシールドの規定電位を提供する。減衰ユニットはすべて第１のタイプである。
【0056】
図６から分かるように、第２のタイプの変換器構成１０Ｂの第１の変形例では、減衰は、理想的にはセルがＰＥＢＢフレームに接続されている明確に規定された位置で、ループＲＬ内に第１の減衰ユニット３２Ｂを実装することによって達成される。したがって、第１の減衰ユニット３２Ｂは、第２のセル１４Ｂ、第３のセル１６Ｂ、および第４のセル１８Ｂ、ならびに第１の浮遊インダクタンスＬＳＴＲ１Ｂおよび第１の浮遊容量ＣＳＴＲ１Ｂによって形成される第１の共振ループＲＬ内の共振を減衰させるために、第２のセル１４Ｂと第１のＰＥＢＢフレーム２４Ｂとの間の第１の電気接続３０Ｂ内に配置することができる。同様の減衰ユニット３４Ｂ，３６Ｂが、第４のセル１８Ｂと第２のＰＥＢＢフレーム２６Ｂとの間、および、第６のセル２２Ｂと第３のＰＥＢＢフレーム２８Ｂとの間に接続されてもよい。これらの減衰ユニットはすべて第１のタイプのものである。
【0057】
図７から分かるように、第２のタイプの変換器の第２の変形例においても、セルとフレームとの間の接続において第１のタイプの減衰ユニットを接続することが同様に可能である。したがって、第１のセルＣＥ１と第１のフレームＦＲ１との間の第１の電気接続部は減衰ユニットＤ１を備え、第３のセルＣＥ３と第２のフレームＦＲ２との間の第２の電気接続部は減衰ユニットＤ２を備え、第６のセルＣＥ６と第３のフレームＦＲ３との間の第３の電気接続部は減衰ユニットＤ３を備え、第８のセルＣＥ８と第４のフレームＦＲ４との間の第４の電気接続部は減衰ユニットＤ４を備え、第９のセルＣＥ９と第５のフレームＦＲ５との間の第５の電気接続部は減衰ユニットＤ５を備え、第１１のセルＣＥ１１と第６のフレームＦＲ６との間の第６の電気接続部は減衰ユニットＤ６を備え、すべての減衰ユニットは第１のタイプである。
【0058】
第１のタイプの減衰ユニットは、図１２ａに示すように、抵抗器Ｒとして実現されてもよく、または、図１２ｂに見られるように、インダクタンスＬと並列の抵抗器Ｒとして実現されてもよく、後者の場合、第１のタイプの減衰ユニットは実際には第１のフィルタであってもよい。
【0059】
減衰ユニットの別の可能な配置は、共振ループの浮遊容量と並列である。第１のタイプの変換器構成の第１の変形例を開示している図８から分かるように、第１のコロナシールド２４Ａと第２のコロナシールド２６Ａとの間に第２の減衰ユニット３８Ａを接続することが可能であり、これは実効的に第１の浮遊容量ＣＳＴＲ１Ａと並列である。さらなる減衰ユニット３９Ａが、同様の方法で、第２のコロナシールド２６Ａと第３のコロナシールド２８Ａとの間に、すなわち実効的に第２の浮遊容量ＣＳＴＲ２Ａと並列に接続されてもよい。両方の減衰ユニットは、この場合、第２のタイプである。
【0060】
図９から分かるように、この手法は、第２のタイプの変換器構成の第１の変形例にも適用することができる。したがって、第２の減衰ユニット３８Ｂを第１のＰＥＢＢフレーム２４Ｂと第２のＰＥＢＢフレーム２６Ｂとの間に接続することができ、これは実効的に第１の浮遊容量ＣＳＴＲ１Ｂと並列である。さらなる減衰ユニット３９Ｂが、同様の方法で、第２のＰＥＢＢフレーム２６Ｂと第３のＰＥＢＢフレーム２８Ｂとの間に、すなわち実効的に第２の浮遊容量ＣＳＴＲ２Ｂと並列に接続されてもよい。この場合も、両方の減衰ユニットは第２のタイプである。
【0061】
図１０から分かるように、同様に、第２のタイプの変換器の第２の変形例において、隣接するフレーム間の浮遊容量と並列に第２のタイプの減衰ユニットを接続することが可能である。したがって、第１のフレームＦＲ１と第２フレームＦＲ２との間に浮遊容量Ｃ１２と並列に接続された減衰ユニットＤ１２、第１のフレームＦＲ１と第４のフレームＦＲ４との間に浮遊容量Ｃ１４と並列に接続された減衰ユニットＤ１４、第２のフレームＦＲ２と第３のフレームＦＲ３との間に浮遊容量Ｃ２３と並列に接続された減衰ユニットＤ２３、第３のフレームＦＲ３と第４のフレームＦＲ４との間に浮遊容量Ｃ３４と並列に接続された減衰ユニットＤ３４、第３のフレームＦＲ３と第６のフレームＦＲ６との間に浮遊容量Ｃ３６と並列に接続された減衰ユニットＤ３６、第４のフレームＦＲ４と第５のフレームＦＲ５との間に浮遊容量Ｃ４５と並列に接続された減衰ユニットＤ４５、および、第５のフレームＦＲ５と第６のフレームＦＲ６との間に浮遊容量Ｃ５６と並列に接続された減衰ユニットＤ５６が存在し、すべての減衰ユニットが第２のタイプである。
【0062】
この場合、第２のタイプの減衰ユニット３８は、図１２Ｃに示されるようにキャパシタＣと直列の抵抗器Ｒとして実現されてもよく、この場合、減衰ユニットは実効的に第２のフィルタである。
【0063】
第１のタイプの変換器構成の並列スタック間に形成された共振ループに関する減衰は、図１１に見ることができる。この場合、第１のスタック内のセル１２Ａ’、１４Ａ’および１６Ａ’を含む第１のセルグループＧ１Ａ’に隣接して第１の垂直に配向された導電性シェル４２Ａが導入され、第２のスタック内のセル１８Ａ’、２０Ａ’および２２Ａ’を含む第２のセルグループＧ２Ａ’に隣接して第２の垂直に配向された導電性シェル４４Ａが導入される。この場合、導電性シェル４２Ａおよび４４Ａは、構造内に導入された、例えば銅またはアルミニウムなどから作成された金属製の第１のスクリーンおよび第２のスクリーンである。これにより、各共振ループは、第１のモジュールから第１のスクリーンおよび第２のスクリーンおよび第２のモジュールを介して第１のモジュールに戻って延伸する。このようにして、２つのスタック間に明確に規定された浮遊容量ＣＳＴＲが得られる。次いで、スタックのセルと対応する導電性シェルとの間に減衰ユニットを接続することが可能である。これは、減衰ユニットを備える共振ループが、第１のモジュールと第１のスクリーンとの間に第１のタイプの第１の減衰ユニットを備え、第２のスクリーンと第２のモジュールとの間に第１のタイプの別の減衰ユニットを備え得ることを意味する。一例として、第３のセル１６Ａ’および第４のセル１８Ａ’は、例えば抵抗器のみを含む第１のタイプの減衰ユニット４８Ａおよび５２Ａによって、それぞれ導電性シェル４２Ａおよび４４Ａに接続されており、一方、第１のセル１２Ａ’および第６のセル２２Ａ’は、キャパシタと直列の抵抗器を含むさらなる減衰ユニット４６Ａおよび５０Ａによって、それぞれ導電性シェル４２Ａおよび４４Ａに接続される。さらなる減衰ユニットは、典型的には、第１の減衰ユニットのバイパスを回避するために、シールドへの接続部にキャパシタを必要とする。さらに、２つの導電性シェルの間に第２のタイプの減衰ユニットを接続することが可能である。さらなる減衰ユニット４６Ａおよび５０Ａを取り外すことも可能である。
【0064】
減衰の原理は、図１３、図１４、および図１５から理解することができる。図１３は、フィルタリングされていないノイズ曲線５４、第１のフィルタを使用してフィルタリングされたノイズ曲線５６、および第２のフィルタを使用してフィルタリングされたノイズ曲線５８を示す。図１４は、第１のタイプの減衰ユニット３２と共に、ノイズ源、浮遊容量および浮遊インダクタンスの等価回路を示す。図１５は、ノイズ源、浮遊容量、および浮遊インダクタンスを、第２のタイプの減衰ユニット３８と共に示す。
【0065】
相脚内のセルの動作は、浮遊容量ＣＳＴＲと直列、浮遊インダクタンスＬＳＴＲに給電するノイズ源Ｖを提供するものと見なすことができ、第１のフィルタ３２がループ内の浮遊容量ＣＳＴＲと直列に接続されており、第２のフィルタ３８がループの浮遊容量ＣＳＴＲと並列に接続されている。いずれの場合も、共振が大幅に低減され得、それによってＥＭＩも低減されることが図１３から分かる。
【0066】
上記で分かるように、減衰ユニットは、セルとスクリーンとの間の低オーミック金属接続に配置されてもよく、減衰ユニットは、単一の抵抗器または個別のＲおよびＬ要素（コイルおよび抵抗器）の並列接続によって実現することができる。抵抗の値は、十分な減衰効果が達成され、同時に、シールドの定常状態電位が変化せず、シールドまたはエンクロージャの高周波過渡電位変化がステーションの誘電設計に影響を与えないように選択される必要があり得る。これは、抵抗が１０Ω～１０ｋΩの範囲内にある場合に得られる。インダクタは、存在する場合、１μＨ～１０ｍＨの範囲内にあってもよい。
【0067】
キャパシタは、含まれる場合、１～１００ｎＦの範囲内であってもよい。
帯域通過および帯域停止フィルタリングなどの増強されたフィルタリングを得るために、さらなるインダクタおよび／またはキャパシタなどのさらなる構成要素をフィルタに追加することが可能であることを理解されたい。
帯域通過および帯域停止フィルタリングなどの増強されたフィルタリングを得るために、さらなるインダクタおよび／またはキャパシタなどのさらなる構成要素をフィルタに追加することが可能であることを理解されたい。
【0068】
第１の減衰ユニットの代替として、代わりに、コロナシールドまたはＰＥＢＢフレームをセルと接続する導体上に配置された鉄またはＨＦ磁性材料（フェライト／ナノ結晶またはアモルファステープ）などの磁性材料のコアを使用することが可能である。導体上に位置するこのような磁気コアは、ＬとＲとの並列接続の等価回路によって表され、Ｒはコアの損失を表す。最適なフィルタ設計は、一次導体を２回以上巻くことを必要とする場合があり、これによって、実効インダクタンスが増加し、ただし、コアが飽和する最大電流は低減する。コアは、減衰抵抗器が接続される二次巻線をさらに備えてもよい。これにより、等価回路における並列Ｒの値を最適化することができ、結果、最適な減衰効果が得られる。二次巻線および抵抗器の機能は、抵抗端子および短絡端子によって、またはコア上の抵抗コーティング（またはポッティング）によって達成することができる。
【0069】
図１６は、第１の接続部３０の周囲にコア６０を有するこのような減衰ユニット３２Ｃを概略的に示しており、コイル６２がこのコア６０の周りに巻かれ、さらなる抵抗器Ｒｆに接続されている。
【0070】
上述のコアは、付加的に、２つの半部、すなわち半分に切断されたトロイドコアから形成されてもよく、その結果、「クランプオン」適用が可能である。適用されるクランプは、フィルタリングＲＬ要素が配置されるべき導体が開く（取り外す）ことが不可能または困難である場合に特に有用である。それにより、これは後付けの状況においても有用である。
【0071】
上記では、スクリーンを、アルミニウムまたは銅スクリーンなどの金属として開示した。しかしながら、抵抗性（半導電性）材料（例えば、カーボンブラックのような導電性フィラーを含む熱可塑性材料）から製造された、非金属コロナシールド要素を使用することによっても、減衰ユニットを実装することが可能であることを理解されたい。別の代替案は、電気接続が実現される抵抗性コーティングを有する、例えば熱可塑性材料から作成された非導電性スクリーンを使用することである。この場合、シールド材料またはシールドコーティングの有限の導電率が、高周波電流経路に抵抗減衰を導入する。これを、ＰＥＢＢフレームに対して実行される減衰に関連して使用することも可能である。
【0072】
本発明の利点は、以下のように要約することができる。
・変換器変電所の高周波ノイズを大幅に低減することができる。
・変換器変電所の高周波ノイズを大幅に低減することができる。
【0073】
・減衰ユニットが、主電流経路内に配置されず、したがって、低ジュール加熱、磁気飽和なしなどの高い電流搬送能力のために寸法決めされる必要がないため、減衰ユニットをコンパクトかつ軽量にすることができる。
【0074】
・コンパクトかつ軽量な減衰ユニット設計によって材料コストが低くなる。
・この手法は、高価なＥＭＩ設計の適応をさらに妨げ得る。
・この手法は、高価なＥＭＩ設計の適応をさらに妨げ得る。
【0075】
・変換器の機械的再設計はほとんど必要ではなく、減衰ユニットは十分な余裕を持って設計することができる。
【0076】
・この手法は、試運転後にＥＭＩの必要性を満たすための便利で安価な解決策を潜在的に提供する。
【0077】
・提案された手法は、変換器変電所のＥＭノイズを制御するための追加の技法である。
上記の説明から、本発明が多数の方法で変更され得ることは明らかである。
上記の説明から、本発明が多数の方法で変更され得ることは明らかである。
【0078】
結果として、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであることが理解されるであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12a】
【図12b】
【図12c】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】