JP2023521458A - カスケード型マルチポートコンバータ及び三相中電圧入力システム - Google Patents
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Abstract
各モジュールユニットの入力端はカスケードされ、カスケードされた両端はカスケード型マルチポートコンバータの入力端の両ポートとして機能し、モジュールユニットにおいて、各高圧変換ユニットの入力端はカスケードされ、カスケードされた両端はモジュールユニットの入力端の両ポートとして機能し、各高圧変換ユニットの出力端は、各多重巻線トランスにおける対応する一次巻線にそれぞれ接続され、モジュールユニットの出力端として、各多重巻線トランスにおける各二次巻線は対応する低圧整流ユニットの入力端にそれぞれ接続され、多重巻線トランスにおける磁気コアには複数の一次巻線及び複数の二次巻線が巻かれるため、複数の高圧変換ユニットの巻線は磁気コアを共有して、カスケード型マルチポートコンバータにおける多重巻線トランスの数を減らすとともに、低圧整流ユニットの数を相応的に減らし、カスケード型マルチポートコンバータの体積、重量及びコストを低減させる。
Description
各前記モジュールユニットの入力端はカスケードされ、カスケードされた両端は前記カスケード型マルチポートコンバータの入力端の両ポートとして機能し、
前記モジュールユニットにおいて、各前記高圧変換ユニットの入力端はカスケードされ、カスケードされた両端は前記モジュールユニットの入力端の両ポートとし機能し、前記多重巻線トランスにおける磁気コアには、複数の一次巻線及び少なくとも1つの二次巻線が巻かれて、各前記高圧変換ユニットの出力端は対応する前記一次巻線にそれぞれ接続され、前記二次巻線は対応する前記低圧整流ユニットの対応する入力端に接続される。
前記冗長モジュールユニット内の各二次巻線は何れも対応する低圧整流ユニットによって独立して出力する。
前記マルチポート多重化ユニットの各入力端は異なる低圧整流ユニットの対応する出力端にそれぞれ接続される。
前記マルチ入力直並列接続切替構造におけるスイッチは何れも双方向スイッチである。
前記第1AC/DCコンバータの交流側は前記高圧変換ユニットの入力端として機能し、
前記第1AC/DCコンバータの直流側は前記DC/ACコンバータの直流側に接続され、
前記DC/ACコンバータの交流側は前記高圧変換ユニットの出力端として機能する。
前記第2AC/DCコンバータの交流側は前記低圧整流ユニットの入力端として機能し、
前記第2AC/DCコンバータの直流側は前記低圧整流ユニットの出力端として機能する。
各前記相ユニットの入力端の先端は中電圧グリッドに接続され、
各前記相ユニットの入力端の尾端は接続され、
前記相ユニットにおいて、前記カスケード型マルチポートコンバータの入力端の先端は前記インダクタの一端に接続され、前記インダクタの他端は前記相ユニットの入力端の先端として機能し、前記カスケード型マルチポートコンバータの入力端の尾端は前記相ユニットの入力端の尾端として機能する。
各前記直流変換ユニットの入力端の先端は前記MMCコンバータの直流側の正極に接続され、
各前記直流変換ユニットの入力端の尾端は前記MMCコンバータの直流側の負極に接続され、
前記MMCコンバータの交流側は中電圧グリッドに接続され、
前記直流変換ユニットにおいて、前記カスケード型マルチポートコンバータの入力端の先端は前記インダクタの一端に接続され、前記インダクタの他端は前記直流変換ユニットの入力端の先端として機能し、前記カスケード型マルチポートコンバータの入力端の尾端は前記直流変換ユニットの入力端の尾端として機能し、
前記直流変換ユニットにおいて、前記カスケード型マルチポートコンバータの第1AC/DCコンバータは2本の直通リード線で代替される。
本出願の実施例又は従来技術の技術的解決策を明らかに説明するために、以下は実施例又は従来技術の記載の必要な図面を簡単に紹介し、明らかに、以下の記載の図面は本出願のいくつかの実施例のみであり、当業者にとって、進歩性に値する労働をしないことを前提として、これらの図面に示される構造に基づいて、他の図面を取得できる。
(1)低圧整流ユニットの数が全ての二次巻線の総数に等しく、各二次巻線は各低圧整流ユニットの入力端に一々対応するように接続される。
複数の独立の二次巻線は、共有される低圧整流ユニットの入力端に直列接続される(図7aに示すように、図7aは図4に基づいて、2つの独立の二次巻線が1つの低圧整流ユニットを共有することを例として展示する)。具体的に、図7aに示すように、二次巻線のTX―S11の一端は低圧整流ユニットA/D―S11の入力端の先端に接続され、その他端は二次巻線のTX―S21の一端に接続され、二次巻線のTX―S21の他端は低圧整流ユニットA/D―S11の入力端の尾端に接続される。
Claims (21)
- カスケード型マルチポートコンバータであって、複数のモジュールユニットと複数の低圧整流ユニットとを含み、前記モジュールユニットは少なくとも1つの多重巻線トランスと複数の高圧変換ユニットとを含み、
各前記モジュールユニットの入力端はカスケードされ、カスケードされた両端は前記カスケード型マルチポートコンバータの入力端の両ポートとして機能し、
前記モジュールユニットにおいて、各前記高圧変換ユニットの入力端はカスケードされ、カスケードされた両端は前記モジュールユニットの入力端の両ポートとし機能し、前記多重巻線トランスにおける磁気コアには、複数の一次巻線及び少なくとも1つの二次巻線が巻かれて、各前記高圧変換ユニットの出力端は対応する前記一次巻線にそれぞれ接続され、前記二次巻線は対応する前記低圧整流ユニットの対応する入力端に接続されることを特徴とするカスケード型マルチポートコンバータ。 - 前記低圧整流ユニットの数は全ての前記二次巻線の総数に等しく、各前記二次巻線は各前記低圧整流ユニットの入力端に一々対応するように接続されることを特徴とする請求項1に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。
- 前記低圧整流ユニットの数は全ての前記二次巻線の総数より小さく、複数の独立の前記二次巻線は同一の前記低圧整流ユニットを共有していることを特徴とする請求項1に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。
- 複数の独立の前記二次巻線は、異なる前記多重巻線トランスの二次巻線、及び/又は、同一の前記多重巻線トランスにおける、異なる磁気カラムでの二次巻線を含むことを特徴とする請求項3に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。
- 複数の独立の前記二次巻線は、共有される前記低圧整流ユニットの入力端に直列接続されるか、又は、共有される前記低圧整流ユニットの入力端に並列接続されることを特徴とする請求項3に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。
- 対応する前記低圧整流ユニットの出力端の間は、バスバーを共有するように接続されることで、少なくとも1つの前記多重巻線トランスには、何れも少なくとも1つの前記二次巻線が存在し、他の少なくとも1つの前記多重巻線トランスにおける対応する前記二次巻線とそれぞれ間接的な接続関係があることを特徴とする請求項1~5の何れか1つに記載のカスケード型マルチポートコンバータ。
- 各前記多重巻線トランスには何れも少なくとも1つの前記二次巻線が存在し、対応する前記低圧整流ユニット及び共通バスバーによって、他の各前記多重巻線トランスにおける対応する前記二次巻線とそれぞれ間接的な接続関係があることを特徴とする請求項6に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。
- バスバーを共有するように接続される各前記二次巻線はさらに共通バスバーによって外部電源に接続されることを特徴とする請求項6に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。
- バスバーを共有するように接続される低圧整流ユニットが接続された各多重巻線トランスにおいて、各前記モジュールユニット内部の二次巻線は何れも、他の対応する二次巻線と間接的なバスバー共有接続を実現することを特徴とする請求項6に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。
- 少なくとも1つの追加の冗長モジュールユニットをさらに含み、
前記冗長モジュールユニット内の各二次巻線は何れも対応する低圧整流ユニットによって独立して出力することを特徴とする請求項6に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。 - 複数のマルチポート多重化ユニットをさらに含み、
前記マルチポート多重化ユニットの各入力端は異なる低圧整流ユニットの対応する出力端にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項1~5の何れか1つに記載のカスケード型マルチポートコンバータ。 - 前記マルチポート多重化ユニットは、マルチ入力結合ブランチ、又は、マルチ入力結合ブランチ及びその後段のコンバータを含むことを特徴とする請求項11に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。
- 前記マルチ入力結合ブランチは、マルチ入力直列接続構造、マルチ入力並列接続構造及びマルチ入力直並列接続切替構造のうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項12に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。
- 前記マルチポート多重化ユニットは、マルチ入力結合ブランチ、及びその後段のコンバータを含み、前記マルチ入力結合ブランチは前記マルチ入力直並列接続切替構造を含む場合、
前記マルチ入力直並列接続切替構造におけるスイッチは何れも双方向スイッチであることを特徴とする請求項13に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。 - 前記コンバータが一方向コンバータであると、前記マルチ入力直並列接続切替構造において、入力端の正極又は負極に接続される双方向スイッチは、ダイオードで代替されることを特徴とする請求項14に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。
- 前記高圧変換ユニットは、DC/ACコンバータと第1AC/DCコンバータとを含み、
前記第1AC/DCコンバータの交流側は前記高圧変換ユニットの入力端として機能し、
前記第1AC/DCコンバータの直流側は前記DC/ACコンバータの直流側に接続され、
前記DC/ACコンバータの交流側は前記高圧変換ユニットの出力端として機能することを特徴とする請求項1~5の何れか1つに記載のカスケード型マルチポートコンバータ。 - 前記第1AC/DCコンバータは、フルブリッジ型構造又はハーフブリッジ型構造であることを特徴とする請求項16に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。
- 前記低圧整流ユニットは、第2AC/DCコンバータを含み、
前記第2AC/DCコンバータの交流側は前記低圧整流ユニットの入力端として機能し、
前記第2AC/DCコンバータの直流側は前記低圧整流ユニットの出力端として機能することを特徴とする請求項16に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。 - 対応する巻線によって、前記DC/ACコンバータと前記第2AC/DCコンバータとからなる構造は、デュアルアクティブブリッジ構造、LLC構造及CLLC構造のうちの任意の1つであることを特徴とする請求項18に記載のカスケード型マルチポートコンバータ。
- 三相中電圧入力システムであって、3つの相ユニットを含み、前記相ユニットはインダクタと、請求項1~19の何れか1つに記載のカスケード型マルチポートコンバータとを含み、
各前記相ユニットの入力端の先端は中電圧グリッドに接続され、
各前記相ユニットの入力端の尾端は接続され、
前記相ユニットにおいて、前記カスケード型マルチポートコンバータの入力端の先端は前記インダクタの一端に接続され、前記インダクタの他端は前記相ユニットの入力端の先端として機能し、前記カスケード型マルチポートコンバータの入力端の尾端は前記相ユニットの入力端の尾端として機能することを特徴とする三相中電圧入力システム。 - 三相中電圧入力システムであって、MMCコンバータと、N個の直流変換ユニットとを含み、前記直流変換ユニットはインダクタと、請求項1~19の何れか1つに記載のカスケード型マルチポートコンバータとを含み、Nは正の整数であり、
各前記直流変換ユニットの入力端の先端は前記MMCコンバータの直流側の正極に接続され、
各前記直流変換ユニットの入力端の尾端は前記MMCコンバータの直流側の負極に接続され、
前記MMCコンバータの交流側は中電圧グリッドに接続され、
前記直流変換ユニットにおいて、前記カスケード型マルチポートコンバータの入力端の先端は前記インダクタの一端に接続され、前記インダクタの他端は前記直流変換ユニットの入力端の先端として機能し、前記カスケード型マルチポートコンバータの入力端の尾端は前記直流変換ユニットの入力端の尾端として機能し、
前記直流変換ユニットにおいて、前記カスケード型マルチポートコンバータの第1AC/DCコンバータは2本の直通リード線で代替されることを特徴とする三相中電圧入力システム。
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