JP2002165455A - マトリックスコンバータおよびその作動方法 - Google Patents

マトリックスコンバータおよびその作動方法

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JP2002165455A JP2001318206A JP2001318206A JP2002165455A JP 2002165455 A JP2002165455 A JP 2002165455A JP 2001318206 A JP2001318206 A JP 2001318206A JP 2001318206 A JP2001318206 A JP 2001318206A JP 2002165455 A JP2002165455 A JP 2002165455A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 交流電圧を送出する電力源１１におけるｍ個
の相Ｇ１〜Ｇ６を負荷１２におけるｎ個の相１〜Ｌ３
と、ｍ×ｎのマトリックスとして配置された制御可能な
複数の双方向スイッチ１４を介して交互に接続するマト
リックスコンバータ１０において、各相間で完全に自然
な転流が可能となるようにする。 【解決手段】 電力源１１における第１の相Ｇｋからそ
の電力源１１の第２の相Ｇｌへの切り替えを条件 Ｉｋ・（Ｖｋ −Ｖｌ）・Ｋｉｊｋｌ ＜０ が満たされているときのみ実行する。ただしＩｋ およ
びＶｋ は第１の相Ｇｋの電流と電圧であり、Ｖｌ は第
２の相Ｇｌの電圧、Ｋｉｊｋｌ は電力源１１における
各相Ｇ１〜Ｇ６間の相互インダクタンスと負荷１２のイ
ンダクタンスとに固有の定数である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電圧を送出す
る電力源におけるｍ個の相を負荷におけるｎ個の相と、
ｍ×ｎのマトリックスとして配置された制御可能な複数
の双方向スイッチを介して交互に接続する形式の、マト
リックスコンバータならびにその作動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】発電にあたり所定の電力におけるタービ
ン回転数の増加によりサイズならびにコストが小さくな
る。また、効率を改善することもできる。７０ＭＷまで
の発電用のタービンは、いっそう高い回転数を実現する
目的ですでに変速機を介して発電機と接続される。電力
がもっと大きくなるにつれ、安全上の理由から変速機の
使用はいっそう難しくなる。この場合、タービンは同期
速度で駆動される。
【０００３】変速機を利用すると以下の欠点が生じる： ・一定の変速比 ・４０ＭＷに対し１００ｄｂもしくは７０ＭＷに対し１
１５ｄｂを超えるノイズレベル ・個々の負荷には依存しない機械的な損失 ・冷却ならびに油差しに対する高い要求 択一的にスタティックな周波数変換器（電力エレクトロ
ニクス）を使用することも考えられ、その場合、以下の
ような利点が予期される： ・容積と回転数との一定の積と一致させて発電機にかか
るコストの低減 ・５０Ｈｚについても６０Ｈｚについても標準化された
発電機 ・タービンの部分負荷効率の回復を実現可能にする調整
可能な速度 ・少なくとも部分負荷のときに変速機に関して損失が減
少 ・格段のノイズ低減 ・クリーンな（オイルのない）冷却 ・可能な電力の上限なし、このため小型化によりタービ
ンにかかるコストを格段に低減できるのに対し、変速機
によっても同じことは実現できない ・発電機をスタータモータとして使用（ガスタービン利
用時） 発電時にも駆動時にもスタティックな周波数変換器の低
減の結果、著しくコストが抑えられる。損失の低減によ
ってとりわけ投資コストに影響が及ぼされる。それとい
うのも、冷却は変換器のコスト全体の大部分を成してい
るからである。
【０００４】さらにまた、冷却に対する要求が低減され
ることでエレクトロニクス部品がコンパクトに形成され
るようになり、つまりは発電所施設への電力エレクトロ
ニクス部品の統合あるいはそれどころか発電機ユニット
への統合を容易に行えるようになる。電力エレクトロニ
クスを発電機ユニットに近づけて統合させたならば、接
続線が短くなり冷却装置を共通に利用できしかも容積全
体が小さくなる（建物における節減）、といった付加的
な利点が得られることになる。
【０００５】数１０ＭＷまでの大きな駆動領域において
も損失の低減からこれらの利点が得られ、そのようにし
てタービンからじかに機械的に駆動することに対し競合
的な利点が得られる。
【０００６】スタティックな周波数変換器には、間接的
にＡＣ／ＤＣ／ＡＣ変換を行うものも直接的にＡＣ／Ａ
Ｃ変換を行うものもある。この場合、直流電流または直
流電圧は、インバータによって再び交流に変換される。
【０００７】電流のリプルもしくは電圧ピークを抑える
ため、インダクタンス（電流変換器）またはコンデンサ
バンク（電圧変換器）が中間回路に挿入接続される。
【０００８】今日の変換器はサイリスタを使用する。サ
イリスタの自然転流が可能であるならば、変換器におけ
る損失が低減される。しかしながら誘導モータはたとえ
ば無効電力を有している。電源からのこの無効電流を利
用できるように目的で、変換器の所定の分岐内の電流を
任意の時点で遮断できるようにすべきである。この場合
には自励転流ひいては損失が高まる。電気機器（発電機
または電動機）の場合、相電流はチョッピングされた直
流である。電機子反作用は一定の速度と振幅で回転する
のではなく、転流サイクルに従い跳躍的に変化する。６
パルスまたは１２パルスの変換器は、電機子反作用に対
し６または１２の異なる角度位置を生じさせる。その結
果、電気機器において強く脈動する回転トルクならびに
大きい付加的な損失が発生し、このことは機器の劣化を
引き起こす可能性がある。１２パルスの変換器の場合、
その作用は６パルスの変換器の４分の１である。
【０００９】電圧変換器は固有の高いスイッチング損失
を伴うＧＴＯならびにＩＧＢＴあるいはＩＧＣＴを使用
する。個々の構成素子の出力はサイリスタよりも僅かで
あるため、所定の電圧もしくは所定の電流のためにいっ
そう多くのコンポーネントが必要とされる。電圧変換器
はパルス幅変調技術を使用することで有利になり、これ
によって電流カーブの形状が改善され高調波が抑えられ
る。その際にスイッチング周波数が高くなればなるほ
ど、損失や誘電的疲労以外については改善される。電流
のカーブ形状を十分に正弦波形状にすることができ、そ
の結果、電気機器の電力低下が回避されるようになる。
【００１０】たとえばいわゆるサイクロコンバータによ
って、ダイレクトな変換（ＡＣ／ＡＣ）を行うことがで
きる。これは電気機器側で格別な利点を有しており、そ
れというのも電流は程度の差こそあれ正弦波であり、チ
ョップされた直流ではないからである。これによって電
気機器内部で付加的に生じる損失のレベルが低減され、
トルクの脈動が回避される。
【００１１】とはいえサイクロコンバータを使用した場
合、達成可能な周波数範囲は入力周波数の０〜１／３に
制限される。１／３の限界を超えると、不均衡な動作ゆ
えにファクタ３に及ぶオーバサイズとなる。
【００１２】いわゆるマトリクスコンバータによっても
ダイレクトな変換を行うことができる。マトリクスコン
バータの場合、多相の電力源（発電機または電源）の各
相がそれぞれ双方向のスイッチによって多相の負荷（電
源、受動負荷、電動機等）の各相と結合されもしくは結
合可能である（たとえば N. Mohan 等による Power Ele
ctronics 第２版 John Wiley & Sons, New York, p. 11
-12 参照）。それらのスイッチは十分な個数のサイリス
タから成り、その目的は各相間の差電圧ならびに相電流
を保持すること、転流を可能にすることである。それら
は実際に双方向のコンポーネントとみなすことができ、
その際、スナバなどのような付加的な結線あるいは逆並
列コンポーネント用の制御パルスのための電流供給をい
っしょに利用することができる。
【００１３】電力源の相がｍ個であり負荷の相がｎ個で
あるとき、スイッチはｍ×ｎのマトリックスとして配置
されている。これによって入力相と出力相との間で任意
に接続することができるようになるが、それと同時にマ
トリックスの特定のスイッチング状態を許可してはなら
ないという欠点も生じ、その理由はさもないとたとえば
短絡などが発生してしまうからである。また、できるか
ぎり僅かなスイッチング損失しか生じさせずにある相か
ら他の相へ転流させることが望まれる。
【００１４】US-A-5, 594, 636 にはマトリックスコン
バータならびにその作動方法について記載されており、
この場合、各相間の転流は部分的に自然転流として実行
されるが、自然転流が不可能なときには強制転流として
も実行される。このような形式の制御の場合、自然転流
ゆえにスイッチング損失が低減されるにもかかわらず、
強制転流時に発生するスイッチング損失はそのままであ
る。しかも強制転流が起こるかもしれないのでマトリク
スのすべての場所にコンポーネントを組み込まなければ
ならず、それによって回路が著しく煩雑になってしま
う。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、公知のマトリックスコンバータの解決手法による
欠点を回避し殊に各相間で完全に自然な転流が可能とな
るようにしたマトリックスコンバータの作動方法ならび
にマトリックスコンバータを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、電力源における第１の相から該電力源の第２の相へ
の切り替えを条件 Ｉｋ・（Ｖｋ −Ｖｌ）・Ｋｉｊｋｌ ＜０ が満たされているときのみ実行し、ここでＩｋ および
Ｖｋ は第１の相の電流と電圧であり、Ｖｌ は第２の相
の電圧、Ｋｉｊｋｌ は電力源における各相間の相互イ
ンダクタンスと負荷のインダクタンスとに固有の定数で
あることにより解決される。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の核となる着想は、ある相
から別の相への転流をそれが自然転流として実行可能で
あるときだけしか許可しないこと、そのための条件を指
定することであり、その条件とは簡単なやり方で容易に
測定可能なマトリックスコンバータの大きさで表すこと
ができ、つまりは容易にチェックできるものである。
【００１８】本発明による方法の１つの有利な実施形態
によれば、スイッチのスイッチング状態、電力源におけ
る相の接続状態、ならびに条件 Ｉｋ・（Ｖｋ −Ｖｌ）・Ｋｉｊｋｌ ＜０ を調べるために、電力源における相の電流および各相間
の差電圧の極性符号を継続的に監視または測定して、切
り替えを行うべき時点をそのつど設定し、１つまたは複
数の選択された相について設定された時点で前記条件が
満たされているときのみ、選択された相の切り替えを該
時点で行い、さもなければ条件が満たされているそれ以
降の時点で切り替えを行う。
【００１９】従属請求項には別の有利な実施形態が示さ
れている。
【００２０】次に、図面を参照しながら実施例に基づき
本発明について説明する。
【００２１】
【実施例】図２には、本発明の１つの有利な実施例によ
る６つの入力相および３つの出力相をもつマトリックス
コンバータの基本回路図が示されている。マトリックス
コンバータ１０は電力源としての発電機１１の６つの相
Ｇ１〜Ｇ６を、負荷１２の３つの相Ｌ１〜Ｌ３と時間的
な順序で接続する。このために必要とされる出力部１３
は１８個の双方向スイッチ１４を逆並列接続されたサイ
リスタとして有している（一般的な事例ではｍ個の入力
／電力相とｎ個の出力／負荷相に対しｍ×ｎ個のスイッ
チが設けられる）。この場合、スイッチ１４は６×３マ
トリックスとして配置されている。スイッチ１４の制御
のために制御装置１７が設けられており、この制御装置
はクロック１８から時間信号（クロック周波数）を受け
取る。スイッチ１４のスイッチング状態（ＯＮ，ＯＦ
Ｆ）が監視され、それぞれ第１の信号線２０を介して制
御装置１７へ通報される。スイッチ１４は制御装置１７
によりそれぞれ制御線１９を介して制御される。
【００２２】発電機１１の個々の相Ｇ１〜Ｇ６にはそれ
ぞれ１つの電流測定装置１５が配置されており、これは
相電流の極性符号を第２の信号線２１を介して制御装置
１７へ通報する。さらに発電機１１の相Ｇ１〜Ｇ６の間
に電圧測定装置１６が配置されており、これは個々の相
差電圧の極性符号を第３の信号線２２を介して制御装置
１７へ通報する。
【００２３】発電機１１により固定子において周波数ｆ
ｓ の回転磁界が生成され、ここで周波数ｆｓ はロータ
の回転数ｆｒ、極のペアの個数ｐ、相間の転流周波数ｆ
ｃ、ならびに相の個数に依存する。固定子がｚ個の相を
許容する場合、接続回路はｚ個の相を回転により転流さ
せる必要があり、つまり （１） fｃ = z (fｒ/ｐ - fｓ) となる。その結果、２つの転流の間の時間ｔｃ はｔｃ
＝１／ｆｃ となる。
【００２４】マトリックスコンバータ１０内部の転流の
ためにあとで説明するように転流基準が導出され、これ
は基本的に遮断すべき相と接続すべき相との間の相差電
圧と遮断すべき相における相電流との積に基づくもので
ある。この積が負であるならば、それら両方の相間での
転流が許可される。そうでなければ転流は禁止される。
時間的な設定値後に転流が生じかつ転流基準が満たされ
ているとき、制御装置１７により転流がトリガされる。
【００２５】転流のために発電機１１の「空きの」相が
必要とされ、かつ短絡を避けるためにそのつど特定のス
イッチ１４を操作してはならない場合、制御装置１７は
そのつどそのつどの時点で相Ｇ１〜Ｇ６のいずれが空い
ているのかという情報、つまり相Ｇ１〜Ｇ６のいずれに
おいてすべての対応するスイッチ１４が開いており電流
を搬送していないかという情報を必要とする。さらに制
御装置１７は、転流すべき相が出力相Ｌ１〜Ｌ３のいず
れに接続されているのかという情報も必要とし、その目
的はその転流に精確に適したスイッチをオンにすること
である。
【００２６】（負荷１２が３つの相Ｌ１〜Ｌ３をもつと
き）５つの相をもつ発電機１１のために最大で同時に２
つの転流が可能であり、それどころか６つの相（図２参
照）であれば同時に３つの転流が可能である。２つより
も多くの転流が不可能であるならば、対応するスイッチ
１４が同時に操作される。同時に３つの転流は基本的に
許可されない。しかしながら最初の２つの転流のうちの
１つが終了しかつ上述の転流基準が満たされているなら
ば、３つめの転流を実行することができる。
【００２７】このような様々な境界条件によって、スイ
ッチ１４ないしはサイリスタを用いた難しさを伴うこと
なくマトリックスコンバータ１０により周波数変更を実
現することができる。制御装置１７は閉じる必要のある
サイリスタを決定するが、このことは以下の情報を評価
することによって行われる： ・ロータ速度ならびに出力側で望まれる周波数により、
相間の転流を行う必要のある時点が確定される。
【００２８】・発電機１１の相Ｇ１〜Ｇ６における電流
の極性符号または消滅および相差電圧から、どの相が
「空き」でどの相が「占有されている」のか、転流基準
が満たされているのか、同時に３つの転流が生じないよ
うにするためにいくつの相が占有されているのか、とい
うことがわかるようにする。
【００２９】・オンにされたサイリスタによって、発電
機１１のいずれの相が負荷１２のいずれの相と接続され
ているのか、ということがわかるようにする。
【００３０】上述の転流基準は以下のような物理的考察
を前提としている。すなわち発電機１１における２つの
相間の自然転流は、転流時点ｔ０ で転流元となる相Ｇ
ｘ における電流ｉＧｙ の絶対値が降下する一方、転流
先となる相Ｇｙ における電流ｉＧｙ の絶対値が上昇し
たときのみ、すなわち
【００３１】
【数１】
【００３２】であるときのみ、首尾よく実行することが
できる、という物理的考察を前提としている。この必要
条件が意味するところは、転流先となる相が転流元とな
る相と同じ方向よりも大きい起電力をもつことである。
とはいえ起電力は無負荷状態でしか測定できないので、
簡単に扱えるかもしくは測定可能な量をもつ基準を呈示
すべきである。
【００３３】以下ではこのことを図１に描かれている簡
略化された事例について行うことにする。この場合、発
電機は４つの相Ｇ１〜Ｇ４を有しており、負荷は３つの
相Ｌ１〜Ｌ３を有している。４つの相Ｇ１〜Ｇ４は入力
側でスター接続されている。転流前（相Ｇ４のスイッチ
が開いているとき）、相Ｇ１〜Ｇ３は相Ｌ１〜Ｌ３と接
続されており、相Ｇ４は「空いている」。転流により
（スイッチＳの閉鎖により）相Ｇ３から相Ｇ４へ転流さ
れることになる。負荷が抵抗ＲＬ 、インダクタンスＬ
Ｌ およびキャパシタンスＣを有しており、４相発電機
の自己インダクタンスと相互インダクタンスをマトリッ
クス
【００３４】
【数２】
【００３５】により記述することができ、相電圧がＶ１
〜Ｖ４ であり、さらに
【００３６】
【数３】
【００３７】が成り立つとき、次式を立てることができ
る。ただしここでは指標１〜４ではなく一般的な指標
ｉ，ｊ，ｋ，ｌを用いる：
【００３８】
【数４】
【００３９】マトリックス［Ａｉｊ］が正則ではないと
いう前提のもとで方程式を以下のように解くことができ
る：
【００４０】
【数５】
【００４１】つまり定数ｋｉｊｋｌ は、
【００４２】
【数６】
【００４３】のようなかたちで存在し、ここで定数ｋ
ｉｊｋｌ は発電機の相の相互インダクタンスおよび負
荷のインダクタンスに左右される。
【００４４】自然転流を首尾よく実行できるようにする
ために、転流元となる相の電流Ｉｋを転流後にゼロを通
過させる必要がある。このことは条件
【００４５】
【数７】
【００４６】として表される。
【００４７】式（９）と合わせて最終的に転流基準は
【００４８】
【数８】
【００４９】となる。
【００５０】したがって発電機および負荷の自己インダ
クタンスと相互インダクタンスにより決まる定数Ｋ
ｉｊｋｌ が既知であるならば、容易に測定可能な量に
よって、発電機の相ｋとｉの間のまえもって定められた
転流を実行できるか否か、という兆候をいつでも求める
ことができる（指標ｉおよびｊはこの実施例では相ｋと
Ｉとの転流過程に関与しない２つの相に適用され、４つ
よりも多くの相であればそれに応じていっそう多くの指
標が生じることになる）。この場合、条件ないしルール
（１１）は電流および電圧の極性符号だけに依存し、そ
の実際の値には依存しない。このため非常に簡単な検出
器または測定装置によって、転流条件に必要とされる情
報を得ることができる。
【００５１】相前後する転流の組み合わせにより、発電
機の軸を中心として固定子電流の経路が回転する。電機
子反作用は５０Ｈｚまたは６０Ｈｚすなわち電源周波数
ですでに一定のモジュールにより回転している。その
際、固定子電流経路の回転が５０／６０Ｈｚの回転に加
算されてまったく別の周波数をもつ電機子反作用の回転
が引き起こされ、これは転流率の変更により設定でき
る。このことで同期動作も非同期動作も可能となる。
【００５２】図２によるマトリックスコンバータ１０で
はスイッチ１４の制御を生じさせる判定プロセスは、非
常に簡単である。
【００５３】まずはじめに制御装置１７のクロック１８
により、望ましい周波数および場合によってはフィード
バックされた情報に従い新たな転流をいつ行うべきであ
るのか、つまり現時点で負荷１２と接続されている３つ
の相をいつ他の相と置き換えるべきであるかが伝達され
る。
【００５４】スイッチ１４および相Ｇ１〜Ｇ６の継続的
な監視により制御装置１７は、どの相が空いておりもし
くは電流を案内していないか、そしてそれに基づきどの
相に確実に転流できるかについての情報を得る。１つま
たは２つの転流が可能であるならば、対応するスイッチ
１４がトリガされる。まえもって定められた転流時点で
条件（１１）が満たされていなければ、それよりもあと
で条件が満たされるとただちに転流が実行される。既述
のように、３つの相が同時に転流されるのは回避され
る。（それ自体可能な）２つめまたは３つめの転流は、
それらをいっそう確実に実行できるまで延期される。
【００５５】マトリックスコンバータ１０に接続されて
いる同期機は、電動機としても発電機としても駆動する
ことができる。これを電動機動作から発電機動作に切り
替えることができ、したがってスタータモータとしては
たらかせることができる。早める動作も遅くする動作も
制御方法を変更せずに行うことができる。また、発電機
の励磁により電圧が定まり発電機１１とコンバータとの
間の周波数の制御が分けられているような独自の動作も
可能である。
【００５６】誘導機の場合には始動過程の間、電圧に留
意する必要がある。電流反転時にサイリスタを遅らせて
トリガすることにより平均電圧を抑えることができる。
【００５７】駆動モータの場合、同じ方式の変換におい
て２つの可能性がある：一方の可能性は、３相電源から
６相をつくるために２つの２次巻線を備えたトランスを
使用することであり、他方の可能性は、電源にダイレク
トに接続されたｎ相の電動機を使用することである。
【００５８】また、隣り合う相の間における転流だけし
か許可しなければ、高調波による妨害が抑圧される。設
けられている相の個数が少なければ許可される転流の確
率は僅かであり、したがって達成可能な周波数範囲は制
約される。しかしたとえ４相であっても、隣り合ってい
ない相間の転流も容認するのであれば、周波数範囲全体
を扱うことができる。相の個数を増やすことによって
も、高調波による妨害が低減される。これにより転流の
許可される機会が増え、したがって周波数範囲が拡大さ
れる。とはいえコンバータのコストは相の個数と密接に
結びついているので、相の個数とフィルタリングコスト
との間で適切な妥協を見出す必要がある。
【００５９】これまで提案してきたマトリックスコンバ
ータによれば、順方向損失を慣用のコンバータよりもフ
ァクタ２、下げることができる。転流損失の低減は個々
の適用事例に左右される。３相の５０Ｈｚに変換する６
相の８５Ｈｚ発電機に関して、転流損失の低減は１２パ
ルス整流器／インバータに比べてファクタ２よりも大き
くなる。
【００６０】また、これまで提案してきたマトリックス
コンバータは、内在するリアクタンスによる電力消費を
もたない。たとえばダイレクトなＡＣ／ＡＣ変換も実行
するサイクロコンバータは、正弦波電圧の達成に不可欠
なトリガ遅延ゆえに非常に小さい力率をもっている。間
接的なコンバータも、安全余裕角度ならびに直流のチョ
ップに不可欠な磁化電力ゆえに力率の低減が生じる。
【００６１】全体として本発明によれば以下の利点が得
られる： （１）サイクロコンバータに関して： ・コンバータの力率は０．７ではなくほぼ１であり、そ
の結果、入力電力、コンポーネントの電力ならびに損失
電力が低減する。
【００６２】・力率の改善とは無関係に新しい変換プロ
セスによって内在的な損失がファクタ２小さくなり、そ
のためいっそう簡単かつ自由な冷却系が実現される。
【００６３】・出力周波数は入力周波数の１／３に制約
されない。
【００６４】・制御エレクトロニクスは非常に簡単であ
る。
【００６５】（２）間接的なＡＣ／ＤＣ／ＡＣコンバー
タに関して： ・入力側の力率と出力側の力率が等しく、その結果、コ
ンポーネントの入力電力および電力範囲が最低限に抑え
られる。
【００６６】・動作は完全に可逆的である。
【００６７】・エネルギーの一時的な蓄積はなく、その
ことでコストが節約され損失が抑えられるようになる。
【００６８】・脈動的なトルクがなく、僅かな量の高調
波だけであり、直流のチョップに起因する入力側での電
力損失が生じない。
【００６９】・損失電力が僅かである。
【００７０】したがって新しいコンバータコンセプトに
よって、スタティックな周波数コンバータ解決手段の魅
力が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】４つの入力相と３つの出力相をもち本発明によ
る転流条件の導出に用いられるコンバータにおける転流
の様子を示す図である。
【図２】本発明の有利な実施例による６つの入力相と３
つの出力相をもつマトリクスコンバータの基本回路図で
ある。
【符号の説明】
１０ マトリックスコンバータ １１ 発電機 １２ 負荷 １３ 出力部 １４ 双方向スイッチ １５ 電流測定装置 １６ 電圧測定装置 １７ 制御装置 １８ クロック １９ 制御線 ２０〜２２ 信号線 Ｇ１〜Ｇ６ 発電機の相 Ｌ１〜Ｌ３ 負荷の相 Ｓ スイッチ Ｖ１ 〜Ｖ４ 発電機の相電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H750 AA10 BA03 CC03 DD13 DD18 EE03 FF02 FF05

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交流電圧を送出する電力源（１１）にお
    けるｍ個の相（Ｇ１〜Ｇ６）を負荷（１２）におけるｎ
    個の相（Ｌ１〜Ｌ３）と、ｍ×ｎのマトリックスとして
    配置された制御可能な複数の双方向スイッチ（１４）を
    介して交互に接続する形式の、マトリックスコンバータ
    （１０）の作動方法において、 前記電力源（１１）における第１の相（Ｇｋ）から該電
    力源（１１）の第２の相（Ｇｌ）への切り替えを条件 Ｉｋ・（Ｖｋ −Ｖｌ）・Ｋｉｊｋｌ ＜０ が満たされているときのみ実行し、 ここでＩｋ およびＶｋ は第１の相（Ｇｋ）の電流と電
    圧であり、Ｖｌ は第２の相（Ｇｌ）の電圧、Ｋ
    ｉｊｋｌ は電力源（１１）における各相（Ｇ１〜Ｇ
    ６）間の相互インダクタンスと負荷（１２）のインダク
    タンスとに固有の定数であることを特徴とする、 マトリックスコンバータの作動方法。
  2. 【請求項２】 スイッチ（１４）のスイッチング状態、
    電力源（１１）における相（Ｇ１〜Ｇ６）の接続状態、
    ならびに条件 Ｉｋ・（Ｖｋ −Ｖｌ）・Ｋｉｊｋｌ ＜０ を調べるために、電力源（１１）における相（Ｇ１〜Ｇ
    ６）の電流および各相間の差電圧の極性符号を継続的に
    監視または測定して、切り替えを行うべき時点をそのつ
    ど設定し、 １つまたは複数の選択された相について設定された時点
    で前記条件が満たされているときのみ、選択された相の
    切り替えを該時点で行い、さもなければ条件が満たされ
    ているそれ以降の時点で切り替えを行う、 請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記電力源は発電機（１１）であり、該
    発電機（１１）における相の個数ｍは負荷（１２）にお
    ける相の個数ｎよりも大きい、請求項１または２記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 双方向スイッチ（１４）として逆並列接
    続されたサイリスタを用いる、請求項１から３のいずれ
    か１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 ｍ×ｎのマトリックスとして配置された
    制御可能な複数の双方向スイッチ（１４）を有してお
    り、該スイッチは制御装置（１７）により制御されてｍ
    個の入力側を選択的にｎ個の出力側と接続する形式の、
    請求項１から４のいずれか１項記載の方法を実施するた
    めのマトリックスコンバータ（１０）において、 入力側における電流の極性符号を求める第１の手段（１
    ５）と、各入力側の間における電圧の極性符号を求める
    第２の手段（１６）が設けられており、 これら第１および第２の手段（１５もしくは１６）は前
    記制御装置（１７）と接続されていることを特徴とす
    る、 マトリックスコンバータ。
  6. 【請求項６】 前記スイッチ（１４）は信号線（２０）
    を介して制御装置（１７）と接続されており、該信号線
    （２０）を介してスイッチ（１４）のスイッチング状態
    に関する情報が制御装置（１７）へ伝達される、請求項
    ５記載のマトリックスコンバータ。
  7. 【請求項７】 前記双方向スイッチ（１４）は逆並列接
    続されたサイリスタを有する、請求項５または６記載の
    マトリックスコンバータ。
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