JP2001161073A - 多重化用電圧型変換器 - Google Patents
多重化用電圧型変換器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 １２パルス変換器２を直列又は並列に多重化
して大容量化すると、系統に流出する１１次及び１３次
の高調波電流を、系統連系カイドラインの上限値以内に
納めるためフィルタ設備を追加しなければならない場合
があり、コスト上昇につながる問題を回避する。 【解決手段】 １２パルス電圧型変換器２を２組用い、
各１２パルス変換器同士を、連系する系統電圧に対し
て、夫々±７. ５°（両者間は１５°）移相させて４直
列多重又は２直列２並列多重としたものを多重化の１単
位とし、この単位を直列又は並列に多重化接続して大容
量化した電圧型変換器を構成する。
して大容量化すると、系統に流出する１１次及び１３次
の高調波電流を、系統連系カイドラインの上限値以内に
納めるためフィルタ設備を追加しなければならない場合
があり、コスト上昇につながる問題を回避する。 【解決手段】 １２パルス電圧型変換器２を２組用い、
各１２パルス変換器同士を、連系する系統電圧に対し
て、夫々±７. ５°（両者間は１５°）移相させて４直
列多重又は２直列２並列多重としたものを多重化の１単
位とし、この単位を直列又は並列に多重化接続して大容
量化した電圧型変換器を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、直流電源から系
統に連系するための交流電圧を生成する大容量電圧型変
換器において、高調波を抑制するための回路方式に関す
る。
統に連系するための交流電圧を生成する大容量電圧型変
換器において、高調波を抑制するための回路方式に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】系統連系用の大容量電圧型変換器は、複
数台の方形波変換器出力を多重化して階段状の波形を作
ることにより、高調波成分の低減を図っている。図５
は、２台の６パルス変換器１ａ，１ｂを直列に組み合わ
せた１２パルス多重変換器であり、各６パルス変換器１
ａ，１ｂは、例えば各相の導通幅１２０°の３相ブリッ
ジ変換器、若しくは単相フルブリッジ変換器三相分３
ａ，３ｂによって、電圧レベルが１サイクル当たり６回
変化をする方形波ｖ1 ，ｖ2 を生成する。これらの方形
波の一方ｖ1 は、デルタ−千鳥結線変圧器４を通して同
相で取出され、方形波の他方ｖ2 は、デルタ−スター結
線変圧器５によって、３０°位相を進めて取り出され
る。これらを直列合成することによって、１サイクル当
たり１２段に変化する方形波が得られる。
数台の方形波変換器出力を多重化して階段状の波形を作
ることにより、高調波成分の低減を図っている。図５
は、２台の６パルス変換器１ａ，１ｂを直列に組み合わ
せた１２パルス多重変換器であり、各６パルス変換器１
ａ，１ｂは、例えば各相の導通幅１２０°の３相ブリッ
ジ変換器、若しくは単相フルブリッジ変換器三相分３
ａ，３ｂによって、電圧レベルが１サイクル当たり６回
変化をする方形波ｖ1 ，ｖ2 を生成する。これらの方形
波の一方ｖ1 は、デルタ−千鳥結線変圧器４を通して同
相で取出され、方形波の他方ｖ2 は、デルタ−スター結
線変圧器５によって、３０°位相を進めて取り出され
る。これらを直列合成することによって、１サイクル当
たり１２段に変化する方形波が得られる。
【０００３】このような導通幅１２０°の１２パルス変
換器２は、理論計算上１２ｍ±１（ｍは自然数）次以外
の高調波を除去することができる。この１２パルス変換
器を大容量化するには、３相ブリッジ変換器３ａ，３ｂ
を構成する制御素子の耐圧及び許容電流上の制約から、
小容量変換器を直列若しくは並列に接続して使用するの
が一般的な手法である。
換器２は、理論計算上１２ｍ±１（ｍは自然数）次以外
の高調波を除去することができる。この１２パルス変換
器を大容量化するには、３相ブリッジ変換器３ａ，３ｂ
を構成する制御素子の耐圧及び許容電流上の制約から、
小容量変換器を直列若しくは並列に接続して使用するの
が一般的な手法である。
【０００４】図６は、図２の１２パルス変換器２を、２
台直列接続することにより多重化したものである。この
回路で生じる１２ｍ±１（ｍは自然数）次の高調波の内
で、発生量が大きいため問題となる１１次と１３次の高
調波は次のようになる。
台直列接続することにより多重化したものである。この
回路で生じる１２ｍ±１（ｍは自然数）次の高調波の内
で、発生量が大きいため問題となる１１次と１３次の高
調波は次のようになる。
【０００５】図５に示す導通幅１２０°の直列１２パル
スインバータの各次数の出力電圧の大きさは理論上では
周知の通り、 Ｖ1 （基本波）＝ ６×Ｅ／π Ｖrms とすると、 基本波 Ｖout ＝２×Ｖ1 （基本波）（＋１００％） ３次，５次，７次波 Ｖout ＝０ １１次 Ｖout ＝２×Ｖ1 （基本波）／１１ （＋９. １％） １３次 Ｖout ＝２×Ｖ1 （基本波）／１３ （＋７. ７％） である。
スインバータの各次数の出力電圧の大きさは理論上では
周知の通り、 Ｖ1 （基本波）＝ ６×Ｅ／π Ｖrms とすると、 基本波 Ｖout ＝２×Ｖ1 （基本波）（＋１００％） ３次，５次，７次波 Ｖout ＝０ １１次 Ｖout ＝２×Ｖ1 （基本波）／１１ （＋９. １％） １３次 Ｖout ＝２×Ｖ1 （基本波）／１３ （＋７. ７％） である。
【０００６】図６のように２つの１２パルスインバータ
を直列多重とした場合は、高調波の発生比率は変わら
ず、 基本波 Ｖout ＝４×Ｖ1 （基本波）（＋１００％） ３次，５次，７次波 Ｖout ＝０ １１次 Ｖout ＝４×Ｖ1 （基本波）／１１ （＋９. １％） １３次 Ｖout ＝４×Ｖ1 （基本波）／１３ （＋７. ７％） となる。
を直列多重とした場合は、高調波の発生比率は変わら
ず、 基本波 Ｖout ＝４×Ｖ1 （基本波）（＋１００％） ３次，５次，７次波 Ｖout ＝０ １１次 Ｖout ＝４×Ｖ1 （基本波）／１１ （＋９. １％） １３次 Ｖout ＝４×Ｖ1 （基本波）／１３ （＋７. ７％） となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、導通
幅１２０°の１２パルス変換器は１２ｍ±１次の高調波
電圧を発生するので、大容量化のために１２パルス変換
器を単位として直列若しくは並列に、対策なしに多重接
続すると、当然ながら１２ｍ±１次の高調波電圧は多重
化した容量に応じた大きさで増大する。
幅１２０°の１２パルス変換器は１２ｍ±１次の高調波
電圧を発生するので、大容量化のために１２パルス変換
器を単位として直列若しくは並列に、対策なしに多重接
続すると、当然ながら１２ｍ±１次の高調波電圧は多重
化した容量に応じた大きさで増大する。
【０００８】導通幅１２０°の１２パルス変換器では、
上述したように、１１次高調波電圧成分は、理論計算上
基本波電圧成分の約９％（＝１／１１＊１００）、１３
次高調波は約７. ７％（＝１／１３＊１００）となる。
よって、大容量化すると、系統への高調波流出電流を系
統連系カイドラインの上限値以内に納めるために１２ｍ
±１次を低減するフィルタ設備を追加しなければならな
い場合があり、設備面積、点数の増大及びコストアップ
につながっている。
上述したように、１１次高調波電圧成分は、理論計算上
基本波電圧成分の約９％（＝１／１１＊１００）、１３
次高調波は約７. ７％（＝１／１３＊１００）となる。
よって、大容量化すると、系統への高調波流出電流を系
統連系カイドラインの上限値以内に納めるために１２ｍ
±１次を低減するフィルタ設備を追加しなければならな
い場合があり、設備面積、点数の増大及びコストアップ
につながっている。
【０００９】また、多重方式では、出力変圧器の巻線を
変更して移相角度を調整することによって多パルスとし
高調波成分を低減する方法もあるが、移相変圧器の結線
が複雑かつ多種類必要となるので、結果としてコストア
ップにつながる。
変更して移相角度を調整することによって多パルスとし
高調波成分を低減する方法もあるが、移相変圧器の結線
が複雑かつ多種類必要となるので、結果としてコストア
ップにつながる。
【００１０】そこで、本発明は、変換器の出力位相角を
調整することにより２組の１２パルス変換器の組合わせ
で、２４パルス変換器と同様の出力波形を発生するもの
を提供することにより、１１次と１３次の高調波成分を
低減すると共に、移相変圧器に同一構成のものを使用で
きる多重化用電圧変換器を提供することを目的とする。
調整することにより２組の１２パルス変換器の組合わせ
で、２４パルス変換器と同様の出力波形を発生するもの
を提供することにより、１１次と１３次の高調波成分を
低減すると共に、移相変圧器に同一構成のものを使用で
きる多重化用電圧変換器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
る多重化用電圧型変換器は、３０°の出力位相差を持つ
２つの電圧型６パルス変換器を２直列多重として構成し
た１２パルス化変換器を２組直列接続し、各組の出力を
相互に１５°だけ移相させた状態で４直列多重化動作さ
せることを特徴とする。
る多重化用電圧型変換器は、３０°の出力位相差を持つ
２つの電圧型６パルス変換器を２直列多重として構成し
た１２パルス化変換器を２組直列接続し、各組の出力を
相互に１５°だけ移相させた状態で４直列多重化動作さ
せることを特徴とする。
【００１２】本発明の請求項２にかかる多重化用電圧型
変換器は、３０°の出力位相差を持つ２つの電圧型６パ
ルス変換器を２直列多重として構成した１２パルス化変
換器を２組並列接続し、各組の出力を相互に１５°だけ
移相させた状態で２直列２並列動作させることを特徴と
する。
変換器は、３０°の出力位相差を持つ２つの電圧型６パ
ルス変換器を２直列多重として構成した１２パルス化変
換器を２組並列接続し、各組の出力を相互に１５°だけ
移相させた状態で２直列２並列動作させることを特徴と
する。
【００１３】本発明の請求項３にかかる多重化用電圧型
変換器は、請求項１に記載した４直列多重化した電圧型
変換器を１単位として、ｎ組直列又は並列接続して４ｎ
多重化運転することを特徴とする。
変換器は、請求項１に記載した４直列多重化した電圧型
変換器を１単位として、ｎ組直列又は並列接続して４ｎ
多重化運転することを特徴とする。
【００１４】本発明の請求項４にかかる多重化用電圧型
変換器は、請求項２に記載した２直列２並列多重化した
電圧型変換器を１単位として、ｎ組並列接続して２直列
２ｎ並列多重化運転することを特徴とする。
変換器は、請求項２に記載した２直列２並列多重化した
電圧型変換器を１単位として、ｎ組並列接続して２直列
２ｎ並列多重化運転することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の多重化用電圧型変換器
は、１２パルス電圧型変換器を２組用い、各１２パルス
変換器同士を、連系する系統電圧に対して、夫々±７.
５°（両者間は１５°）移相させて４直列多重又は２直
列２並列多重としたものを多重化の１単位とし、この単
位を直列又は並列に多重化接続して大容量化するもので
ある。
は、１２パルス電圧型変換器を２組用い、各１２パルス
変換器同士を、連系する系統電圧に対して、夫々±７.
５°（両者間は１５°）移相させて４直列多重又は２直
列２並列多重としたものを多重化の１単位とし、この単
位を直列又は並列に多重化接続して大容量化するもので
ある。
【００１６】図１に４直列多重化した１単位の構成を示
す。図１は、図６に示した従来例と同様に、１２パルス
変換器２を、２組直列接続することにより多重化したも
のである。但し、この多重化用電圧型変換器６は、３相
ブリッジの制御角を変えることにより、各組の出力を相
互に１５°だけ移相させた状態で４直列多重動作させて
いる。
す。図１は、図６に示した従来例と同様に、１２パルス
変換器２を、２組直列接続することにより多重化したも
のである。但し、この多重化用電圧型変換器６は、３相
ブリッジの制御角を変えることにより、各組の出力を相
互に１５°だけ移相させた状態で４直列多重動作させて
いる。
【００１７】図１のように、２つの１２パルス変換器間
の位相差が１５°であると、 基本波 Ｖout ＝４×Ｖ1 （基本波）×ｃｏｓ７．５°（＋１００％） ３次，５次，７次波 Ｖout ＝０ １１次波 Ｖout ＝４×Ｖ1 （基本波）×ｃｏｓ82.5°／11 （＋1.2 ％） １３次波 Ｖout ＝４×Ｖ1 （基本波）×ｃｏｓ82.5°／13 （＋1.0 ％） となり、１２パルス変換器間で移相を行わない図６の構
成と比較すると、１１次，１３次高調波電圧を約１／８
に低減できる。
の位相差が１５°であると、 基本波 Ｖout ＝４×Ｖ1 （基本波）×ｃｏｓ７．５°（＋１００％） ３次，５次，７次波 Ｖout ＝０ １１次波 Ｖout ＝４×Ｖ1 （基本波）×ｃｏｓ82.5°／11 （＋1.2 ％） １３次波 Ｖout ＝４×Ｖ1 （基本波）×ｃｏｓ82.5°／13 （＋1.0 ％） となり、１２パルス変換器間で移相を行わない図６の構
成と比較すると、１１次，１３次高調波電圧を約１／８
に低減できる。
【００１８】図２に、１２パルス変換器２を、２組並列
接続することにより２直列２並列多重とした場合の多重
化用電圧型変換器７を示す。これは電流容量を増加する
ための構成であり、高調波を低減する効果は同様に得ら
れる。
接続することにより２直列２並列多重とした場合の多重
化用電圧型変換器７を示す。これは電流容量を増加する
ための構成であり、高調波を低減する効果は同様に得ら
れる。
【００１９】図１及び図２の多重化用電圧型変換器６，
７は、大容量化を行うための多重化の構成の１単位であ
る。すなわち、要求される出力容量の電圧及び電流に応
じ、この単位を組み合わせて多重化装置を構成できる。
７は、大容量化を行うための多重化の構成の１単位であ
る。すなわち、要求される出力容量の電圧及び電流に応
じ、この単位を組み合わせて多重化装置を構成できる。
【００２０】例えば、図１の４直列多重化した変換器６
は、図３に示すように、これをｎ組直列接続して大電圧
出力が得られるものとしたり、図４に示すように、これ
を並列接続して大電流出力が得られるものとすることが
できる。また、図２の２直列２並列多重とした変換器
は、図４に示すように、これをｎ組並列接続して大容量
化することができる。
は、図３に示すように、これをｎ組直列接続して大電圧
出力が得られるものとしたり、図４に示すように、これ
を並列接続して大電流出力が得られるものとすることが
できる。また、図２の２直列２並列多重とした変換器
は、図４に示すように、これをｎ組並列接続して大容量
化することができる。
【００２１】上記実施形態の説明は、１２０°の導通制
御角を持つ変換器を例に挙げて説明したが、この導通制
御角を１２０°以下に制御して、出力交流電圧を制御す
る１２パルスインバータの組合わせでも、上述した１１
次，１３次の高調波成分を約１／８に低減できるできる
効果は同様に得られる。
御角を持つ変換器を例に挙げて説明したが、この導通制
御角を１２０°以下に制御して、出力交流電圧を制御す
る１２パルスインバータの組合わせでも、上述した１１
次，１３次の高調波成分を約１／８に低減できるできる
効果は同様に得られる。
【００２２】
【発明の効果】本発明の請求項１に記載した多重化用電
圧型変換器は、２組の１２パルス変換器の出力位相を、
３相ブリッジ回路の導通制御角の設定により、相互に１
５°だけ移相させ、これらを直列接続して、２４パルス
変換器と同等の出力波形を作るので、１１次と１３次の
高調波を約１／８に低減することができる。この構成
は、特に電圧容量を大きくするのに適している。また、
上記１５°の位相差は、３相ブリッジ回路の導通制御角
の設定により発生させ、変換器の出力用変圧器に異なる
巻線を持つものを使用しないので、これによるコストア
ップの上昇も回避できる。
圧型変換器は、２組の１２パルス変換器の出力位相を、
３相ブリッジ回路の導通制御角の設定により、相互に１
５°だけ移相させ、これらを直列接続して、２４パルス
変換器と同等の出力波形を作るので、１１次と１３次の
高調波を約１／８に低減することができる。この構成
は、特に電圧容量を大きくするのに適している。また、
上記１５°の位相差は、３相ブリッジ回路の導通制御角
の設定により発生させ、変換器の出力用変圧器に異なる
巻線を持つものを使用しないので、これによるコストア
ップの上昇も回避できる。
【００２３】本発明の請求項２に記載した多重化用電圧
型変換器は、出力位相を相互に１５°だけ移相させた２
組の１２パルス変換器を並列接続することにより、１１
次と１３次の高調波を約１／８に低減することができ
る。この構成は、特に電流容量を大きくするのに適して
いる。１５°の位相差を設けることによるコストアップ
の上昇も前記同様に回避できる。
型変換器は、出力位相を相互に１５°だけ移相させた２
組の１２パルス変換器を並列接続することにより、１１
次と１３次の高調波を約１／８に低減することができ
る。この構成は、特に電流容量を大きくするのに適して
いる。１５°の位相差を設けることによるコストアップ
の上昇も前記同様に回避できる。
【００２４】本発明の請求項３に記載した発明は、請求
項１の多重化用電圧型変換器を直列又は並列接続して多
重化するものであり、請求項４に記載した発明は、請求
項２の多重化用電圧型変換器を並列接続して多重化する
ものである。この多重化によって、所望の大容量を得る
ように構成した電圧型変換器は、上記請求項１及び２の
効果を持つので、大容量化しても１１次，１３次の高調
波を吸収するフィルタ設備が不要になり、設備点数及び
設置面積を縮小でき、コスト低減が可能になる。また、
多重化の構成単位となる電圧型変換器は同種のものを使
用できるので、製作コストも低減できる。
項１の多重化用電圧型変換器を直列又は並列接続して多
重化するものであり、請求項４に記載した発明は、請求
項２の多重化用電圧型変換器を並列接続して多重化する
ものである。この多重化によって、所望の大容量を得る
ように構成した電圧型変換器は、上記請求項１及び２の
効果を持つので、大容量化しても１１次，１３次の高調
波を吸収するフィルタ設備が不要になり、設備点数及び
設置面積を縮小でき、コスト低減が可能になる。また、
多重化の構成単位となる電圧型変換器は同種のものを使
用できるので、製作コストも低減できる。
【図１】 本発明の４直列多重とした電圧型変換器の回
路（ａ）と、各変換器の出力波形（ｂ）を示す図。
路（ａ）と、各変換器の出力波形（ｂ）を示す図。
【図２】 本発明の２直列２並列多重とした電圧型変換
器の回路図。
器の回路図。
【図３】 図１の４直列多重型変換器を直列接続する場
合の結線図。
合の結線図。
【図４】 図１の４直列多重型変換器、又は図２の２直
列２並列多重型変換器を並列接続する場合の結線図。
列２並列多重型変換器を並列接続する場合の結線図。
【図５】 ６パルス変換器を直列接続して構成される１
２パルス変換器の回路図（ａ）と、各変換器の出力波形
（ｂ）を示す図。
２パルス変換器の回路図（ａ）と、各変換器の出力波形
（ｂ）を示す図。
【図６】 図５の１２パルス変換器を出力位相差を設け
ないで直列接続した４直列多重型変換器（ａ）と、各変
換器の出力波形（ｂ）を示す図。
ないで直列接続した４直列多重型変換器（ａ）と、各変
換器の出力波形（ｂ）を示す図。
１ａ，１ｂ ６パルス変換器 ２ １２パルス変換器 ３ａ，３ｂ ３相ブリッジ変換器、若しくは単相フルブ
リッジ変換器三相分 ４ デルタ−千鳥結線変圧器 ５ デルタ−スター結線変圧器 ６ ４直列多重の電圧型変換器 ７ ２直列２並列多重の電圧型変換器
リッジ変換器三相分 ４ デルタ−千鳥結線変圧器 ５ デルタ−スター結線変圧器 ６ ４直列多重の電圧型変換器 ７ ２直列２並列多重の電圧型変換器
Claims (4)
- 【請求項１】 ３０°の出力位相差を持つ２つの電圧型
６パルス変換器を２直列多重として構成した１２パルス
化変換器を２組直列接続して構成され、各組の出力位相
を相互に１５°だけ移相させた状態で４直列多重化動作
させることを特徴とする多重化用電圧型変換器。 - 【請求項２】 ３０°の出力位相差を持つ２つの電圧型
６パルス変換器を２直列多重として構成した１２パルス
化変換器を２組並列接続して構成され、各組の出力位相
を相互に１５°だけ移相させた状態で２直列２並列動作
させることを特徴とする多重化用電圧型変換器。 - 【請求項３】 請求項１に記載した４直列多重化した電
圧型変換器を１単位として、ｎ組直列又は並列接続して
構成され、４ｎ多重化運転することを特徴とする多重化
用電圧型変換器。 - 【請求項４】 請求項２に記載した２直列２並列多重化
した電圧型変換器を１単位として、ｎ組並列接続して構
成され、２直列２ｎ並列多重化運転することを特徴とす
る多重化用電圧型変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34071699A JP2001161073A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 多重化用電圧型変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34071699A JP2001161073A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 多重化用電圧型変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001161073A true JP2001161073A (ja) | 2001-06-12 |
Family
ID=18339638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34071699A Withdrawn JP2001161073A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 多重化用電圧型変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001161073A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008057875A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍サイクル装置 |
| JP2018102051A (ja) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | 東芝産業機器システム株式会社 | 単相インバータ |
| JP2018121464A (ja) * | 2017-01-26 | 2018-08-02 | 東芝産業機器システム株式会社 | 変換装置 |
-
1999
- 1999-11-30 JP JP34071699A patent/JP2001161073A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008057875A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍サイクル装置 |
| JP2018102051A (ja) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | 東芝産業機器システム株式会社 | 単相インバータ |
| JP2018121464A (ja) * | 2017-01-26 | 2018-08-02 | 東芝産業機器システム株式会社 | 変換装置 |
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