JP2000501878A - 非線形負荷用電源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、温室または道路照明のための高圧ナトリウム・ランプのような非線形負荷（２）用電源に関する。相線（Ｒ、Ｓ、Ｔ）と中性線（Ｎ）間に接続された非線形負荷が第３高調波電流を発生させ、例えば導体および変圧器中の損失と温度上昇を引き起こす。この第３高調波電流を減少させるために、ゼロ−インダクター（６）が相線の各々と直列である共通コア上の１本の巻線か、あるいは中性線と直列である１巻線のみに挿入される。好ましい変形例において、導体（Ｒ、Ｓ、ＴもしくはＮ）が単巻きの巻線を形成するコアに挿通される。本発明のさらなる発展においては、コアに空隙（９）と、コンデンサー（７）に接続された多数回巻線（８）が設けられ、ゼロ−インダクターと共同して第３高調波の周波数近傍の周波数に合わされた並列共振フィルターが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】 非線形負荷用電源 本発明は非線形負荷、特に高圧ナトリウム・ランプ等のガス放電管のためのラ ンプ負荷部材用の三相電源に関する。並列状態にある多数の負荷部材を備えた電 気設備は、例えば、温室栽培および道路照明に使用される。 放電管は、電気的な観点から非線形素子からなり、直列の電流制限インダクタ ーを必要とし、また、ほぼ矩形波負荷電圧を発生し、これが供給ネットワーク中 の高調波電流の原因になる。 インダクターは電源からの電流を高い誘導性にし、さらに、位相調整のために コンデンサーがインダクターとランプと並列に普通接続される。これが行なわれ ないと、供給電流の基本成分が２倍の高さを超え、調整された場合には、ネット ワ−ク中の電力損失は相当増大する。 ネットワーク中にコンデンサーを挿入することは、これら両者とネットワーク 、プラント（設備）の供給変圧器から主として発生するインダクタンスとの間の 共振現象のために、問題が生じることがある。共振は高調波電流の増幅を意味し 、かつ、バ−、ケーブルおよび変圧器中の損失を増大させることになる。 ランプ負荷部材用の典型的な供給電圧は、４００Ｖ系統の相電圧に対応して２ ３０Ｖである。従って、この負荷部材は一般的に三相系統の相線と中性線間に接 続される。 主たる（高）調波は第３高調波であり、全ての相において同じ相位置を有する 特徴がある。換言すれば、ゼロ−シーケンス電流として現われる。中性線で加算 され、従って、相線に流れる大きい第３高調波電流の３倍の電流が流れることに なり、また、供給変圧器の一次デルタ巻線に循環電流が現われ、損失を生じ発熱 することになる。 新規な設備において、問題はインダクターと直列接続されたコンデンサーを各 々備えることによって解決することができる（スエーデン特許願第９５００３８ ０−２号参照）。 多数のランプを備えた既存の設備において、全てのランプ負荷部材を変更する には費用が高くつき、また解決には多数の一連の負荷部材が必要である。 本発明は、簡単で、安価な融通性のある方法で第３高調波電流を害のないレベ ルに減少させることを目的とする。 本発明による電源の特徴が何であるかは添付の特許請求の範囲で説明する。 本発明を添付の図１−６を参照して次に説明する。図１は電流形態にある３相 設備、図２は等価な配線図、図３は本発明の一つの変形例による設備の等価な配 線図、また、図４は他の変形例を示す。図５は好ましい変形例のゼロ−インダク ターを、また、図６は好ましい変形による本発明のさらなる発展例を示す。 図１は相線と中性線間に接続された負荷部材２を有するΔ／Ｙ−Ｏ接続された 変圧器を備えた３相設備を示す。 図２は１相当たり一つの負荷部材２を、ランプ３、直列インダクター４および コンデンサー５として図示した一連のランプ負荷部材のための略図を示す。電流 Ｉ(3)の第３高調波が、全ての３つの相において同じ相位置を有し、中性線にＩ ０(3)＝３・Ｉ(3)を加算する。 図３はゼロ−インダクター６の一つの変形例を示す。インダクターは同じ方向 にコアを全て磁化する相線とそれぞれ直列に接続された実質的に等価な三つの巻 線を有している。ランプによって発生された第３高調波のためにそのインピーダ ンスは高くなるような大きさになっている。その結果、この電流の主要部は相補 正コンデンサーに流れ、ほんの一部の電流がネットワークに流れる。ゼロ−イン ダクターが、コンデンサーとネットワークのインピーダンス間の共振によっても たらされる第３高調波増幅を効果的に妨げる。インダクターの巻線間の第３高調 波電圧は、相電圧が２３０Ｖの場合に、１０Ｖ台である。 図４は単巻線を形成するゼロ−インダクター６に挿通された中性線（Ｎ）を備 えた電力系統を示す。前述と同様に、必要な大きさになっている。ゼロ−インダ クターがそれをとぎれることなくインダクターを取り囲んでいる。これは安全性 の観点から望ましいことである。 図５はゼロ−インダクターに挿通された３相導体を備えた同様の系統を示す。 上述した外形と同じ原理を使用して必要な大きさに形成されている。これは４本 または５本の導体系統であれば、ネットワーク中に自由にどの個所にでも配置で きる利点がある。 対称負荷を伴う対称３相電力系統において、基本電流は中性線に流れず、三つ の相の電流の和はゼロである。経験的に、完全に対称な設備はなく、また、ゼロ −インダクターはなく、基本的なゼロ電流はＩ0(1)＞０である。その大きさは非 対称性の度合いによって決まる。Ｉ0(1)においても、ゼロ−インダクターはイン ピーダンスとして作用し、平常の稼動条件下で、基本電圧Ｕ0(1)そのものがゼロ −インダクター両端に印加され、位相電圧の非対称はそんなに重要性をもつこと はない。 本発明の好ましい変形例において、ゼロ−インダクター鉄心は空隙がなく、方 向性変圧器を形成するリング・コアとなる。数ボルトの基本電圧用の設計になる 。より高い電圧用にしようとすると、鉄心が飽和してしまい、従って、ゼロ−イ ンダクターは低いインピーダンスを呈するだけとなる。この設計はゼロ−インダ クターのサイズを最小にし、また、例えばヒューズが飛んだときに、負荷電流が 非対称となった場合に、電圧の大きい非対称が生じないことを保証する。 図６は本発明のさらなる発展例を示す。ゼロ−インダクター６がコンデンサー を形成する回路７に接続された１回またはそれ以上の多数回の巻線８を有してい 。ゼロ−インダクターの空隙９、巻き回数およびコンデサーのデータを適当に選 択することにより、ネットワークへの装置が第３高調波の周波数近傍の周波数に 合た並列共振回路として現われる。第３高調波に対して高いインピーダンスであ るために、第３高調波電流は無害なレベルまで減少させることができる。しかし 、系統の非対称からくる結果としての基本電流のために、インピーダンスは低い ままである。非対称に対するトレランスは、電力系統が純粋な照明系統よりもよ り大きい非対称が予期されるコンピュータおよび複写機のような他のタイプの非 線形負荷に供給するのに適していることを意味している。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年４月３日（１９９８．４．３） 【補正内容】 特許請求の範囲 請求項１．相線と中性線間に接続され、高圧ナトリウム・ランプのようなガス 放電管、電流制限インダクターおよび相コンデンサを備えたランプ負荷部材を含 む非線形負荷を有する負荷（２）または一連の負荷のための電源（１）であって 、前記負荷によって発生された第３高調波を減少させるために、誘導性要素であ るゼロ−インダクター（６）が相線（Ｒ、Ｓ、Ｔ）にいずれも直列接続および（ または）その連続性がとぎれることのないようにして中性線（Ｎ）と直列接続さ れ、さらに、ゼロ−インダクター（６）は、鉄心両端の電圧がある一定レベル、 好ましくは基本周波数の数ボルトに対応するレベルに達したときに飽和する方向 性変圧器鉄心のコア・リングを有していることを特徴とする負荷用電源。 請求項２．ゼロ−インダクター（６）が、該電源相（Ｒ、Ｓ、Ｔ）と直列接続 された前記巻線のそれぞれと本質的に同じ巻き回数の３巻線を有していることを 特徴とする請求項１に記載の電源。 請求項３．中性線（Ｎ）がゼロ−インダクター（６）のコアに挿通され、これ によって単巻線が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電源。 請求項４．３相線（Ｒ、Ｓ、Ｔ）が、ゼロ−インダクター（６）のコアに挿通 され、これによって３本の単巻線が形成されコアが同じ方向に磁化されることを 特徴とする請求項１乃至３に記載の電源。 請求項５．ゼロ−インダクター（６）が、空隙（９）を有し、さらに、コンデ ンサーを含む回路（７）に接続された１本またはそれ以上の多数回巻線（８）を 備え、ゼロ−インダクター（６）と共同して第３高調波の周波数近傍の周波数に 合った並列共振路を形成することを特徴とする請求項１乃至４に記載の電源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 請求項１．相線と中性線間に接続された非線形負荷を有する負荷（２）または 一連の負荷のための電源（１）であって、前記負荷によって発生された第３高調 波を減少させるために、誘導性要素であるゼロ−インダクター（６）が相線（Ｒ 、Ｓ、Ｔ）にいずれも直列接続および／またはその連続性がとぎれることのない ようにして中性線（Ｎ）と直列接続されることを特徴とする負荷用電源。 請求項２．非線形負荷（２）が、高圧ナトリウム・ランプのようなガス放電管 を備えたランプ負荷部材を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の電源。 請求項３．ゼロ−インダクター（６）が、該電源相（Ｒ、Ｓ、Ｔ）と直列接続 された前記巻線のそれぞれと本質的に同じ巻き回数の３巻線を有していることを 特徴とする請求項１または２に記載の電源。 請求項４．中性線（Ｎ）がゼロ−インダクター（６）のコアに挿通され、これ によって単巻線が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電源。 請求項５．３相線（Ｒ、Ｓ、Ｔ）が、ゼロ−インダクター（６）のコアに挿通 され、これによって３本の単巻線が形成されコアが同じ方向に磁化されることを 特徴とする請求項３に記載の電源。 請求項６．ゼロ−インダクターが方向性変圧器鉄心のリング・コアを有し、そ の両端の電圧がある一定レベルに、好ましくは基本周波数の数ボルトに対応する レベルに達したときに、飽和することを特徴とする請求項４または５に記載の電 源。 請求項７．ゼロ−インダクター（６）が、空隙（９）を有し、さらに、コンデ ンサーを含む回路（７）に接続された１本またはそれ以上の多数回巻線（８）を 備え、ゼロ−インダクター（６）と共同して第３高調波の周波数近傍の周波数に 合った並列共振回路を形成することを特徴とする請求項４乃至６に記載の電源。