JP2005287251A - Rectifying device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、3相交流を直流に整流する整流装置に関し、さらに詳しくは、交流側の高調波成分の発生を低減する整流装置に関する。 The present invention relates to a rectifier that rectifies three-phase alternating current into direct current, and more particularly, to a rectifier that reduces the generation of harmonic components on the alternating current side.
本発明において、用語「接続」は、電気的な接続を含む。 In the present invention, the term “connection” includes an electrical connection.
3相交流を直流に整流する整流装置では、交流側に発生する高調波を低減するために、多相交流回路を構成している。前記多相交流回路は、多相交流を生成するために、絶縁型の変圧器を用いる構成と、移相変圧器を用いる構成とがある。交流側と直流側とを絶縁する必要がなく、寸法および重量を小さくしたい場合には、移相変圧器を用いて多相交流回路が構成される。 In a rectifier that rectifies three-phase alternating current into direct current, a multiphase alternating current circuit is configured in order to reduce harmonics generated on the alternating current side. The polyphase AC circuit has a configuration using an insulating transformer and a configuration using a phase shift transformer in order to generate a polyphase AC. When there is no need to insulate the AC side and the DC side and it is desired to reduce the size and weight, a multiphase AC circuit is configured using a phase shift transformer.
第1の従来の技術の整流装置では、移相変換器と、3相全波整流回路と、相間リアクトルとを含み、移相変換器は、3相交流電源に接続され、3相交流電源から供給される3相交流から、30°の位相差を有する2組の3相交流を生成する。3相全波整流回路は、ダイオードによって構成され、移相変圧器によって生成される2組の3相交流をそれぞれ全波整流する。3相全波整流回路の正極側同士および負極側同士を相間変圧器によって接続して、それぞれの相間変圧器の中点を直流負荷に接続する(たとえば、非特許文献1参照)。 The rectifier of the first conventional technique includes a phase shift converter, a three-phase full-wave rectifier circuit, and an interphase reactor, and the phase shift converter is connected to a three-phase AC power source and is connected to the three-phase AC power source. Two sets of three-phase alternating currents having a phase difference of 30 ° are generated from the supplied three-phase alternating currents. The three-phase full-wave rectifier circuit is constituted by a diode, and full-wave rectifies each of two sets of three-phase alternating currents generated by the phase shift transformer. The positive and negative sides of the three-phase full-wave rectifier circuit are connected by an interphase transformer, and the midpoint of each interphase transformer is connected to a DC load (for example, see Non-Patent Document 1).
このような整流装置では、12パルス整流となる。したがって、3相交流電源から整流装置への流入電流が12段の階段状波形となる。このため12m±1(mは、正の整数)次の高調波が発生し、電圧波形および電流波形の高調波の量、言い換えれば総合歪み率が10パーセント(%)を越えてしまう、具体的には論理値で総合歪み率が15.22%になってしまい、場合によっては前記高調波の量が規制値に収まらないことがあり、高調波フィルタを付加する必要がある。 In such a rectifier, 12-pulse rectification is performed. Therefore, the inflow current from the three-phase AC power source to the rectifier has a 12-step staircase waveform. Therefore, 12m ± 1 (m is a positive integer) order harmonic is generated, and the amount of harmonics of the voltage waveform and current waveform, in other words, the total distortion rate exceeds 10 percent (%). Since the total distortion rate is 15.22% as a logical value, the amount of the harmonics may not be within the regulation value in some cases, and it is necessary to add a harmonic filter.
このような問題に鑑み、第2の従来の技術の整流装置では、第1の先行技術の整流装置の相間変圧器に2次巻線を設け、2次巻線にインバータを接続し、インバータから高調波電流をキャンセルするような電流を注入することによって高調波を低減している(たとえば、非特許文献2参照)。 In view of such a problem, in the rectifier of the second prior art, a secondary winding is provided in the interphase transformer of the first prior art rectifier, an inverter is connected to the secondary winding, and the inverter Harmonics are reduced by injecting a current that cancels the harmonic current (see, for example, Non-Patent Document 2).
また第3の従来の技術として、第1の従来の技術の整流装置の移相変換器によって生成される2組の3相交流の位相差を40°に広げ、さらに相間変圧器と直流負荷との間のタップ用切換ダイオードを設ける整流装置がある(たとえば、非特許文献3参照)。 As a third conventional technique, the phase difference between two sets of three-phase AC generated by the phase shift converter of the rectifier of the first conventional technique is expanded to 40 °, and further, an interphase transformer, a DC load, There is a rectifier provided with a switching diode for tapping (see, for example, Non-Patent Document 3).
第2の従来の技術の整流装置では、相間変圧器の2次巻線に高調波電流をキャンセルするような電流を注入するためのインバータが必要となり、このためインバータを構成するためのトランジスタなどの能動素子や制御回路が必要となる。したがって、装置が複雑化するといった問題がある。トランジスタなどの能動素子はダイオードに比べ故障しやすい。このため装置構成が簡単であり、かつ制御回路を用いないで3相交流を直流に整流することができる整流回路が望まれている。 In the rectifier of the second prior art, an inverter for injecting a current that cancels the harmonic current into the secondary winding of the interphase transformer is required. For this reason, a transistor or the like for constituting the inverter is required. Active elements and control circuits are required. Therefore, there is a problem that the apparatus becomes complicated. Active elements such as transistors are more prone to failure than diodes. Therefore, there is a demand for a rectifier circuit that has a simple device configuration and can rectify three-phase alternating current into direct current without using a control circuit.
第3の従来の技術の整流装置では、等価的に18パルス整流となる。18パルス整流では、18m±1次の高調波が発生し、この場合においても総合歪み率が10%を越えてしまう、具体的には論理値で総合歪み率が10.12%になってしまう。 In the rectifier of the third prior art, 18-pulse rectification is equivalently performed. In 18-pulse rectification, 18m ± 1st order harmonics are generated, and even in this case, the total distortion rate exceeds 10%. Specifically, the total distortion rate is 10.12% as a logical value. .
高調波を低減するために、交流側にリアクトルを設置する場合、系統のインピーダンスが高い場合に効果が得にくく、さらに機器の寸法および重量が増加するという問題がある。また高調波を低減するために、交流側にリアクトルに加えキャパシタを用いたLCフィルタを設置する、または交流側にLC共振を利用した特定周波数除去用のパッシブフィルタを設置する場合、整流装置にキャパシタを追加する必要があり、また力率も低下し、さらに機器の寸法および重量が増加するという問題がある。 When a reactor is installed on the AC side in order to reduce harmonics, there is a problem that it is difficult to obtain an effect when the impedance of the system is high, and the size and weight of the device are increased. In addition, in order to reduce harmonics, when installing an LC filter using a capacitor in addition to a reactor on the AC side, or installing a passive filter for removing a specific frequency using LC resonance on the AC side, the capacitor is installed in the rectifier. In addition, there is a problem that the power factor is decreased, and the size and weight of the device are increased.
本発明の目的は、可及的寸法および重量の増加を抑制して、高調波の発生を低減することができる整流装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a rectifier that can suppress the increase in dimensions and weight as much as possible and reduce the generation of harmonics.
本発明は、3相交流電源に接続され、3相交流電源から供給される3相交流電圧から、20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧が得られるように、3相交流電圧に基づいて少なくとも2組の3相交流電圧を生成する移相変圧器と、
移相変圧器によって生成される3相交流電圧を含む20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧をそれぞれ全波整流する3つの3相全波整流回路と、
移相変圧器によって生成される3組の3相交流電圧をそれぞれ全波整流する3つの3相全波整流回路と、
2つの1次巻線および2次巻線がそれぞれ巻回される第1〜第3巻線部を有し、第1〜第3巻線部で巻回される各1次巻線は千鳥結線され、3つの3相全波整流回路の直流出力の正極が、それぞれ千鳥結線される1次巻線を介して千鳥結線の中性点で相互に接続される正極側3相相間リアクトルと、
2つの1次巻線および2次巻線がそれぞれ巻回される第4〜第6巻線部を有し、第4〜第6巻線部で巻回される各1次巻線は千鳥結線され、3つの3相全波整流回路の直流出力の負極が、それぞれ千鳥結線される1次巻線を介して千鳥結線の中性点で相互に接続される負極側3相相間リアクトルと、
正極側および負極側3相相間リアクトルの2次巻線に接続される3つの交流接続端子を有し、正極側3相相間リアクトルの1次巻線による千鳥結線の中性点に直流出力の負極が接続され、負極側3相相間リアクトルの1次巻線による千鳥結線の中性点に直流出力の正極が接続される3相ブリッジ整流回路と、
直流リアクトルとを含み、
第1および第4巻線部の2次巻線が直列に接続され、第2および第5巻線部の2次巻線が直列に接続され、第3および第6巻線部の2次巻線が直列に接続され、前記3つの、直列に接続される2次巻線の組の一端は相互に接続され、前記3つの、直列に接続される2次巻線の組の他端は、前記3相ブリッジ整流回路の3つの交流接続端子にそれぞれ接続され、
正極側3相相間リアクトルの1次巻線による千鳥結線の中性点と3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極との間、または負極側3相相間リアクトルの1次巻線による千鳥結線の中性点と3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極との間に、直流リクトルと、この直流リアクトルに直列に接続される直流負荷とが接続されることを特徴とする整流装置である。
The present invention is connected to a three-phase AC power source, so that three sets of three-phase AC voltages having a phase difference of 20 ° are obtained from the three-phase AC voltage supplied from the three-phase AC power source. A phase-shifting transformer that generates at least two sets of three-phase AC voltages based on the voltage;
Three three-phase full-wave rectifier circuits each full-wave rectifying three sets of three-phase AC voltages each having a phase difference of 20 ° including the three-phase AC voltage generated by the phase-shifting transformer;
Three three-phase full-wave rectifier circuits for full-wave rectifying each of the three sets of three-phase AC voltages generated by the phase-shifting transformer;
Two primary windings and secondary windings have first to third winding portions wound respectively, and each primary winding wound by the first to third winding portions is staggered. A positive-phase three-phase reactor in which the positive poles of the DC outputs of the three three-phase full-wave rectifier circuits are connected to each other at the neutral point of the staggered connection via primary windings that are staggered;
Each of the primary windings wound around the fourth to sixth winding portions has a staggered connection, and has four to sixth winding portions around which the two primary windings and the secondary winding are wound. And three-phase full-wave rectifier DC output negative electrodes are connected to each other at the neutral point of the zigzag connection via the primary winding connected to the zigzag connection, respectively.
It has three AC connection terminals connected to the secondary winding of the positive-phase and negative-phase three-phase reactors, and the negative pole of the DC output at the neutral point of the staggered connection by the primary winding of the positive-phase three-phase reactors A three-phase bridge rectifier circuit in which the positive electrode of the direct current output is connected to the neutral point of the staggered connection by the primary winding of the negative-phase side three-phase reactor,
Including a DC reactor,
The secondary windings of the first and fourth winding sections are connected in series, the secondary windings of the second and fifth winding sections are connected in series, and the secondary windings of the third and sixth winding sections Lines are connected in series, one end of the three series-connected secondary winding sets are connected to each other, and the other end of the three series-connected secondary winding sets is Connected to the three AC connection terminals of the three-phase bridge rectifier circuit,
Between the neutral point of the staggered connection by the primary winding of the three-phase reactor on the positive side and the negative pole of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, or in the staggered connection by the primary winding of the three-phase reactor on the negative side The rectifier is characterized in that a direct current reactor and a direct current load connected in series to the direct current reactor are connected between the sex point and the negative electrode of the direct current output of the three-phase bridge rectifier circuit.
本発明に従えば、移相変圧器によって生成される3相交流電圧を含む、20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧を、3つの3相全波整流回路によってそれぞれ全波整流する。3つの3相全波整流回路においては、電気角2πの間に18回の転流が発生する、言い換えれば20°毎に転流が発生し、これによって3相交流電圧を18パルス整流することができる。各3相全波整流回路の直流出力の正極および負極を、前記正極側および負極側3相相間リアクトルにそれぞれ接続し、前記3相ブリッジ整流回路によって3相相間リアクトルの出力電圧を整流することによって、正極側および負極側3相相間リアクトルの2次巻線に誘起される電圧の波形は、鋸歯状となり、3相ブリッジ整流回路における転流は、3相全波整流回路の転流の間隔である20°を3等分した等分点で行なわれる。 According to the present invention, three sets of three-phase AC voltages having a phase difference of 20 ° including the three-phase AC voltages generated by the phase-shifting transformer are respectively converted into full-wave by three three-phase full-wave rectifier circuits. Rectify. In three three-phase full-wave rectifier circuits, commutation occurs 18 times during an electrical angle of 2π, in other words, commutation occurs every 20 °, thereby rectifying the three-phase AC voltage by 18 pulses. Can do. By connecting the positive and negative electrodes of the DC output of each three-phase full-wave rectifier circuit to the positive-phase and negative-phase three-phase reactors, respectively, and rectifying the output voltage of the three-phase reactor by the three-phase bridge rectifier circuit The waveform of the voltage induced in the secondary winding of the three-phase reactor on the positive electrode side and the negative electrode side is sawtooth, and the commutation in the three-phase bridge rectifier circuit is the interval of commutation in the three-phase full-wave rectifier circuit. It is performed at an equally divided point obtained by dividing a certain 20 ° into three equal parts.
3相ブリッジ整流回路は、前記正極側および負極側3相相間リアクトルによって抽出される交流電源から供給される交流電圧の周波数の6倍の周波数成分の電圧を整流し、電源周波数の36倍の周波数成分の電圧として、3相全波整流ブリッジ回路に直列に接続される直流負荷に与えることができる。したがって、この直流負荷に印加される直流電圧の波形は、3相全波整流回路によって整流された直流電圧の波形と、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極および正極の間の電圧の波形とを加算した波形となる。したがって、直流負荷に印加される直流電圧の波形は、3相全波整流回路から出力される直流電圧(18パルス)よりもさらに平滑化された波形となり、3相全波整流回路から出力される直流電圧のリップルの1/3の周期のリップルを有する。つまり本発明の整流装置によって、電源から供給される交流電圧は、等価的に54パルス整流されることになる。 The three-phase bridge rectifier circuit rectifies a voltage having a frequency component that is six times the frequency of the AC voltage supplied from the AC power source extracted by the positive-phase and negative-phase side three-phase reactors, and has a frequency that is 36 times the power frequency. The component voltage can be applied to a DC load connected in series to the three-phase full-wave rectifier bridge circuit. Therefore, the waveform of the DC voltage applied to this DC load is the waveform of the DC voltage rectified by the three-phase full-wave rectifier circuit and the waveform of the voltage between the negative electrode and the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit. The waveform is obtained by adding. Therefore, the waveform of the DC voltage applied to the DC load is a waveform smoothed more than the DC voltage (18 pulses) output from the three-phase full-wave rectifier circuit, and is output from the three-phase full-wave rectifier circuit. It has a ripple with a period of 1/3 of the ripple of the DC voltage. That is, the AC voltage supplied from the power source is equivalently 54 pulse rectified by the rectifier of the present invention.
本発明では、直流負荷に印加される直流電圧のリップルを減少することができるとともに、正極側および負極側3相相間リアクトルの2次巻線には直流負荷に流れる負荷電流と同じ大きさで交流電源周波数の6倍の周波数の交流電流が流れる。これによって、各3相相間リアクトルの1次側の電流バランスを変えることができ、各3相相間リアクトルへの入力電流は、電源周波数の6倍の周波数で脈動する直流電流となる。3相全波整流回路の入力端電流を、移相変圧器によって合成すると、54段の階段状の交流電流波形となり、すなわち54パルス整流される。このように3相交流電源から入力される3相交流の波形をより正弦波に近づけることができるので、3相交流電源から供給される3相交流に含まれる高調波を低減することができる。つまり第3の従来の技術の18パルス整流装置よりも、高調波の発生を小さくすることができる。 In the present invention, the ripple of the DC voltage applied to the DC load can be reduced, and the secondary winding of the positive-phase and negative-side three-phase reactors has the same magnitude as the load current flowing through the DC load. An alternating current having a frequency six times the power frequency flows. As a result, the primary current balance of each three-phase reactor can be changed, and the input current to each three-phase reactor becomes a direct current pulsating at a frequency six times the power supply frequency. When the input terminal current of the three-phase full-wave rectifier circuit is synthesized by a phase shift transformer, it becomes a 54-step AC current waveform, that is, 54 pulses are rectified. As described above, the waveform of the three-phase alternating current input from the three-phase alternating current power supply can be made closer to a sine wave, so that harmonics included in the three-phase alternating current supplied from the three-phase alternating current power supply can be reduced. That is, the generation of harmonics can be reduced as compared with the 18-pulse rectifier of the third prior art.
3相全波整流回路および3相ブリッジ整流回路を構成する整流素子は、ダイオードなどの受動素子だけで構成することができる。ダイオードなどの受動素子は、過電流に対して壊れにくいので、装置の信頼性が向上し、また装置の保守管理が容易となる。 The rectifying element that constitutes the three-phase full-wave rectifier circuit and the three-phase bridge rectifier circuit can be composed of only passive elements such as diodes. Since passive elements such as diodes are not easily broken by overcurrent, the reliability of the device is improved and the maintenance and management of the device is facilitated.
本発明の整流装置は、第1の従来の技術の12パルス整流装置と比較しても、相間変圧器を、2次巻線を有する3相変圧器にして、3相ブリッジ整流回路を付加するだけでよいので、装置が大形化することがない。 Compared with the 12-pulse rectifier of the first prior art, the rectifier of the present invention is a three-phase transformer having a secondary winding, and a three-phase bridge rectifier circuit is added. Therefore, the size of the apparatus is not increased.
また直流リアクトルと直流負荷とが直列に接続されるので、直流負荷に流れる突入電流を抑制し、直流電流を平滑化することができるとともに、かつ電流断続を防止することができる。 Further, since the DC reactor and the DC load are connected in series, the inrush current flowing through the DC load can be suppressed, the DC current can be smoothed, and current interruption can be prevented.
また本発明は、3相交流電源に接続され、3相交流電源から供給される3相交流電圧から、20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧が得られるように、3相交流電圧に基づいて少なくとも2組の3相交流電圧を生成する移相変圧器と、
移相変圧器によって生成される3相交流電圧を含む20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧をそれぞれ全波整流する第1〜第3の3相全波整流回路と、
第1の3相全波整流回路に接続され、この第1の3相全波整流回路の直流出力の正極に一端が接続される第1巻線、および第1の3相全波整流回路の直流出力の負極に一端が接続され、電流が流れることによって発生する磁束が、第1巻線によって発生する磁束と相互に打ち消しあう極性となる第2巻線を有する第1の電流バランサと、
第2の3相全波整流回路に接続され、この第2の3相全波整流回路の直流出力の正極に一端が接続される第3巻線、および第2の3相全波整流回路の直流出力の負極に一端が接続され、電流が流れることによって発生する磁束が、第3巻線によって発生する磁束と相互に打ち消しあう極性となる第4巻線を有する第2の電流バランサと、
1次巻線および2次巻線が巻回される第1〜第3巻線部を有し、各巻線部の1次巻線および2次巻線のいずれか一方は、それぞれが2つの巻線で構成されて千鳥結線され、他方はY結線される3相相間リアクトルと、
3相相間リアクトルの2次巻線による千鳥結線またはY結線の中性点で相互に接続される3つの交流接続端子を有する3相ブリッジ整流器と、
直流負荷に直列に接続される直流リアクトルとを含み、
第1および第3巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の正極は、3相相間リアクトルの1次巻線による結線の中性点から最も離反する1次巻線の一端にそれぞれ接続されて、前記中性点で相互に接続され、この中性点は、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極は、相互に接続されて3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極に接続され、前記中性点と3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極との間、または第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極とが相互に接続される接続部位との間に直流リアクトルと、この直流リアクトに直列に接続される直流負荷が接続される、
あるいは、第1および第3巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の正極が相互に接続されて3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極は、3相相間リアクトルの2次巻線による結線の中性点から最も離反する1次巻線の一端にそれぞれ接続されて、前記中性点で相互に接続され、この中性点は、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、前記中性点と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極との間、または第1および第3巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の正極とが相互に接続される接続部位と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極との間に、直流負荷が接続されることを特徴とする整流装置である。
In addition, the present invention is connected to a three-phase AC power source, so that three sets of three-phase AC voltages having a phase difference of 20 ° can be obtained from the three-phase AC voltage supplied from the three-phase AC power source. A phase-shifting transformer that generates at least two sets of three-phase AC voltages based on the AC voltage;
First to third three-phase full-wave rectifier circuits that full-wave rectify three sets of three-phase AC voltages each having a phase difference of 20 ° including the three-phase AC voltage generated by the phase-shifting transformer;
A first winding connected to the first three-phase full-wave rectifier circuit, one end of which is connected to the positive electrode of the DC output of the first three-phase full-wave rectifier circuit, and the first three-phase full-wave rectifier circuit; A first current balancer having a second winding, one end of which is connected to the negative electrode of the DC output and having a polarity in which the magnetic flux generated by the flow of current cancels the magnetic flux generated by the first winding;
A third winding connected to the second three-phase full-wave rectifier circuit, one end of which is connected to the positive electrode of the DC output of the second three-phase full-wave rectifier circuit, and a second three-phase full-wave rectifier circuit; A second current balancer having a fourth winding having one end connected to the negative electrode of the DC output and having a polarity in which the magnetic flux generated by the flow of current cancels the magnetic flux generated by the third winding;
There are first to third winding portions around which the primary winding and the secondary winding are wound, and each of the primary winding and the secondary winding of each winding portion has two windings. A three-phase reactor that is composed of wires and is staggered, and the other is Y-connected,
A three-phase bridge rectifier having three AC connection terminals connected to each other at a neutral point of a staggered connection or a Y connection by a secondary winding of a three-phase interphase reactor;
Including a DC reactor connected in series with the DC load,
The other ends of the first and third windings and the positive electrode of the DC output of the third three-phase full-wave rectifier circuit are the primary windings that are farthest from the neutral point of the primary winding of the three-phase reactor. Are connected to each other at the neutral point, the neutral point is connected to the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, the other ends of the second and fourth windings and the second The three-phase full-wave rectifier circuit DC output negative electrode is connected to each other and connected to the three-phase bridge rectifier circuit DC output positive electrode, and the neutral point and the three-phase bridge rectifier circuit DC output negative electrode Or a connection portion where the other ends of the second and fourth windings and the negative electrode of the DC output of the third three-phase full-wave rectifier circuit and the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit are connected to each other. DC reactor and DC load connected in series with this DC reactor Connected thereto,
Alternatively, the other ends of the first and third windings and the positive electrode of the direct current output of the third three-phase full-wave rectifier circuit are connected to each other and connected to the negative electrode of the direct current output of the three-phase bridge rectifier circuit, The other end of the fourth winding and the negative pole of the DC output of the third three-phase full-wave rectifier circuit are connected to one end of the primary winding that is farthest from the neutral point of the secondary winding of the three-phase reactor. The neutral point is connected to each other at the neutral point, and the neutral point is connected to the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit. The neutral point and the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit Or the other end of the first and third windings and the positive electrode of the direct current output of the third three-phase full-wave rectifier circuit and the positive electrode of the direct current output of the three-phase bridge rectifier circuit The rectifier is characterized in that a DC load is connected between
また本発明は、前記3相相間リアクトルの第1〜第3巻線部は、1つの1次巻線と2つの2次巻線とをそれぞれ有し、
第1巻線部の一方の2次巻線と第2巻線部の一方の2次巻線とが直列に接続され、第2巻線部の他方の2次巻線と第3巻線部の一方の2次巻線とが直列に接続され、第3巻線部の一方の2次巻線と第1巻線部の他方の2次巻線とが直列に接続され、3つの、直列に接続される2次巻線の組の一端が相互に接続されて千鳥結線され、
第1および第3巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の正極は、3相相間リアクトルの1次巻線による結線の中性点から最も離反する1次巻線の一端にそれぞれ接続されて、前記中性点で相互に接続され、この中性点は、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極は、相互に接続されて3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極に接続され、第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極とが相互に接続される接続部位との間に直流リアクトルと、この直流リアクトに直列に接続される直流負荷が接続されることを特徴とする。
In the present invention, the first to third winding portions of the three-phase interphase reactor each have one primary winding and two secondary windings,
One secondary winding of the first winding part and one secondary winding of the second winding part are connected in series, and the other secondary winding and third winding part of the second winding part Is connected in series, one secondary winding of the third winding part and the other secondary winding of the first winding part are connected in series, and three series One end of a set of secondary windings connected to each other is connected to each other and staggered,
The other ends of the first and third windings and the positive electrode of the DC output of the third three-phase full-wave rectifier circuit are the primary windings that are farthest from the neutral point of the primary winding of the three-phase reactor. Are connected to each other at the neutral point, the neutral point is connected to the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, the other ends of the second and fourth windings and the second The three-phase full-wave rectifier circuit DC output negative electrode is connected to the positive electrode of the three-phase bridge rectifier circuit DC output, the other end of the second and fourth windings and the third three-phase A direct current reactor and a direct current load connected in series with this direct current reactor are connected between the connection part where the negative electrode of the direct current output of the full wave rectifier circuit and the positive electrode of the direct current output of the three-phase bridge rectifier circuit are connected to each other. It is characterized by being.
また本発明は、前記3相相間リアクトルの第1〜第3の巻線部は、2つの1次巻線と1つの2次巻線とをそれぞれ有し、
第1巻線部の一方の1次巻線と第2巻線部の一方の1次巻線とが直列に接続され、第2巻線部の他方の1次巻線と第3巻線部の一方の1次巻線とが直列に接続され、第3巻線部の一方の1次巻線と第1巻線部の他方の1次巻線とが直列に接続され、3つの、直列に接続される2次巻線の組の一端が相互に接続されて千鳥結線され、
第1および第3巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の正極は、3相相間リアクトルの1次巻線による結線の中性点から最も離反する1次巻線の一端にそれぞれ接続されて、前記中性点で相互に接続され、この中性点は、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極は、相互に接続されて3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極に接続され、第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極とが相互に接続される接続部位との間に直流リアクトルと、この直流リアクトに直列に接続される直流負荷が接続されることを特徴とする。
In the present invention, the first to third winding portions of the three-phase interphase reactor each include two primary windings and one secondary winding,
One primary winding of the first winding part and one primary winding of the second winding part are connected in series, and the other primary winding and the third winding part of the second winding part Is connected in series, one primary winding of the third winding part and the other primary winding of the first winding part are connected in series, and three series windings are connected. One end of a set of secondary windings connected to each other is connected to each other and staggered,
The other ends of the first and third windings and the positive electrode of the DC output of the third three-phase full-wave rectifier circuit are the primary windings that are farthest from the neutral point of the primary winding of the three-phase reactor. Are connected to each other at the neutral point, the neutral point is connected to the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, the other ends of the second and fourth windings and the second The three-phase full-wave rectifier circuit DC output negative electrode is connected to the positive electrode of the three-phase bridge rectifier circuit DC output, the other end of the second and fourth windings and the third three-phase A direct current reactor and a direct current load connected in series with this direct current reactor are connected between the connection part where the negative electrode of the direct current output of the full wave rectifier circuit and the positive electrode of the direct current output of the three-phase bridge rectifier circuit are connected to each other. It is characterized by being.
本発明に従えば、移相変圧器によって生成される3相交流電圧を含む、20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧を、3つの3相全波整流回路によってそれぞれ全波整流する。3つの3相全波整流回路においては、電気角2πの間に18回の転流が発生する、言い換えれば20°毎に転流が発生し、これによって3相交流電圧を18パルス整流することができる。各3相全波整流回路のうちの少なくともいずれか2つに、電流バランサを接続する。第1および第2電流バランサは、第1巻線と、電流が流れることによって発生する磁束が、第1巻線によって発生する磁束と相互に打ち消しあう極性となる第2巻線とを有するので、3相全波整流回路の直流出力が相互に干渉し合い、直流出力電流が、時刻の経過によって大きく変動することが防止される。第1電流バランサの第1巻線の他端および第2巻線の他端間の電圧は、第1巻線および第2巻線が第1の3相全波整流回路の直流出力端から見て互いに電圧を打ち消しあう極性であるため、第1の3相全波整流回路の直流出力電圧と等しくなる。また第2電流バランサの第3巻線の他端および第4巻線の他端間の電圧は、第3巻線および第4巻線が第2の3相全波整流回路の直流出力端から見て互いに電圧を打ち消しあう極性であるため、第2の3相全波整流回路の直流出力電圧と等しくなる。 According to the present invention, three sets of three-phase AC voltages having a phase difference of 20 ° including the three-phase AC voltages generated by the phase-shifting transformer are respectively converted into full-wave by three three-phase full-wave rectifier circuits. Rectify. In three three-phase full-wave rectifier circuits, commutation occurs 18 times during an electrical angle of 2π, in other words, commutation occurs every 20 °, thereby rectifying the three-phase AC voltage by 18 pulses. Can do. A current balancer is connected to at least any two of the three-phase full-wave rectifier circuits. Since the first and second current balancers have the first winding and the second winding having a polarity in which the magnetic flux generated by the current flow cancels the magnetic flux generated by the first winding. The DC outputs of the three-phase full-wave rectifier circuit interfere with each other, and the DC output current is prevented from fluctuating greatly with the passage of time. The voltage between the other end of the first winding and the other end of the second winding of the first current balancer is determined when the first winding and the second winding are viewed from the DC output end of the first three-phase full-wave rectifier circuit. Since the polarities cancel each other out, they are equal to the DC output voltage of the first three-phase full-wave rectifier circuit. The voltage between the other end of the third winding and the other end of the fourth winding of the second current balancer is such that the third winding and the fourth winding are connected to the DC output terminal of the second three-phase full-wave rectifier circuit. Since the polarities are such that the voltages cancel each other, they are equal to the DC output voltage of the second three-phase full-wave rectifier circuit.
各3相全波整流回路の直流出力の正極または負極を、第1および第2電流バランサを介して3相相間リアクトルにそれぞれ接続し、前記3相ブリッジ整流回路によって3相相間リアクトルの出力電圧を整流することによって、3相相間リアクトルの2次巻線に誘起される電圧の波形は、鋸歯状となり、3相ブリッジ整流回路における転流は、3相全波整流回路の転流の間隔である20°を3等分した等分点で行なわれる。 The direct current output positive or negative electrode of each three-phase full-wave rectifier circuit is connected to the three-phase reactor via the first and second current balancers, and the three-phase bridge rectifier circuit outputs the output voltage of the three-phase reactor. By rectifying, the waveform of the voltage induced in the secondary winding of the reactor between the three-phase phases becomes a sawtooth shape, and the commutation in the three-phase bridge rectifier circuit is the commutation interval of the three-phase full-wave rectifier circuit. It is performed at an equally divided point obtained by dividing 20 ° into three equal parts.
3相ブリッジ整流回路は、3相相間リアクトルによって抽出される交流電源から供給される交流電圧の周波数の6倍の周波数成分の電圧を整流し、電源周波数の36倍の周波数成分の電圧として、3相全波整流ブリッジ回路に直列に接続される直流負荷に与えることができる。したがって、この直流負荷に印加される直流電圧の波形は、3相全波整流回路によって整流された直流電圧の波形と、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極および正極の間の電圧の波形とを加算した波形となる。したがって、直流負荷に印加される直流電圧の波形は、3相全波整流回路から出力される直流電圧(18パルス)よりもさらに平滑化された波形となり、3相全波整流回路から出力される直流電圧のリップルの1/3の周期のリップルを有する。つまり本発明の整流装置によって、電源から供給される交流電圧は、等価的に54パルス整流されることになる。 The three-phase bridge rectifier circuit rectifies a voltage having a frequency component that is six times the frequency of the AC voltage supplied from the AC power supply extracted by the reactor between the three-phase phases, It can be applied to a DC load connected in series to a phase full wave rectifier bridge circuit. Therefore, the waveform of the DC voltage applied to this DC load is the waveform of the DC voltage rectified by the three-phase full-wave rectifier circuit and the waveform of the voltage between the negative electrode and the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit. The waveform is obtained by adding. Therefore, the waveform of the DC voltage applied to the DC load is a waveform smoothed more than the DC voltage (18 pulses) output from the three-phase full-wave rectifier circuit, and is output from the three-phase full-wave rectifier circuit. It has a ripple with a period of 1/3 of the ripple of the DC voltage. That is, the AC voltage supplied from the power source is equivalently 54 pulse rectified by the rectifier of the present invention.
本発明では、直流負荷に印加される直流電圧のリップルを減少することができるとともに、3相相間リアクトルの2次巻線には直流負荷に流れる負荷電流と同じ大きさで交流電源周波数の6倍の周波数の交流電流が流れる。これによって、各3相相間リアクトルの1次側の電流バランスを変えることができ、3相相間リアクトルへの入力電流は、電源周波数の6倍の周波数で脈動する直流電流となる。3相全波整流回路の入力端電流を、移相変圧器によって合成すると、54段の階段状の交流電流波形となり、すなわち54パルス整流される。このように3相交流電源から入力される3相交流の波形をより正弦波に近づけることができるので、3相交流電源から供給される3相交流に含まれる高調波を低減することができる。つまり第3の従来の技術の18パルス整流装置よりも、高調波の発生を小さくすることができる。 In the present invention, the ripple of the DC voltage applied to the DC load can be reduced, and the secondary winding of the three-phase reactor has the same magnitude as the load current flowing in the DC load and 6 times the AC power supply frequency. An alternating current of a frequency flows. As a result, the primary current balance of each three-phase reactor can be changed, and the input current to the three-phase reactor becomes a direct current pulsating at a frequency six times the power supply frequency. When the input terminal current of the three-phase full-wave rectifier circuit is synthesized by a phase shift transformer, it becomes a 54-step AC current waveform, that is, 54 pulses are rectified. As described above, the waveform of the three-phase alternating current input from the three-phase alternating current power supply can be made closer to a sine wave, so that harmonics included in the three-phase alternating current supplied from the three-phase alternating current power supply can be reduced. That is, the generation of harmonics can be reduced as compared with the 18-pulse rectifier of the third prior art.
3相全波整流回路および3相ブリッジ整流回路を構成する整流素子は、ダイオードなどの受動素子だけで構成することができる。ダイオードなどの受動素子は、過電流に対して壊れにくいので、装置の信頼性が向上し、また装置の保守管理が容易となる。 The rectifying element that constitutes the three-phase full-wave rectifier circuit and the three-phase bridge rectifier circuit can be composed of only passive elements such as diodes. Since passive elements such as diodes are not easily broken by overcurrent, the reliability of the device is improved and the maintenance and management of the device is facilitated.
本発明の整流装置は、第1の従来の技術の12パルス整流装置と比較しても、相間変圧器を、2次巻線を有する3相変圧器にして、3相ブリッジ整流回路と、2つの巻線を有する2つの電流バランサとを付加するだけでよいので、装置が大形化することがない。 Compared with the 12-pulse rectifier according to the first prior art, the rectifier according to the present invention is a three-phase bridge rectifier circuit in which an interphase transformer is a three-phase transformer having a secondary winding. Since only two current balancers having one winding need be added, the apparatus is not increased in size.
また直流リアクトルと直流負荷とが直列に接続されるので、直流負荷に流れる突入電流を抑制し、直流電流を平滑化することができるとともに、かつ電流断続を防止することができる。 Further, since the DC reactor and the DC load are connected in series, the inrush current flowing through the DC load can be suppressed, the DC current can be smoothed, and current interruption can be prevented.
また本発明は、3相交流電源に接続され、3相交流電源から供給される3相交流電圧から、20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧が得られるように、3相交流電圧に基づいて少なくとも2組の3相交流電圧を生成する移相変圧器と、
3つの交流接続端子を有し、移相変圧器によって生成される3相交流電圧を含み、20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧をそれぞれ全波整流する第1〜第3の3相全波整流回路と、
第1の3相全波整流回路の入力側で、3つの交流接続端子にそれぞれ接続され、1つの巻線に電流が流れることによって発生する磁束が他の巻線によって発生する磁束と相互に打ち消しあう極性となる第1〜第3巻線を有する第1電流バランサと、
第2の3相全波整流回路の入力側で、3つの交流接続端子にそれぞれ接続され、1つの巻線に電流が流れることによって発生する磁束が他の巻線によって発生する磁束と相互に打ち消しあう極性となる第1〜第3巻線を有する第2電流バランサと、
1次巻線および2次巻線が巻回される第1〜第3巻線部を有し、各巻線部の1次巻線または2次巻線のいずれか一方は、それぞれが2つの巻線で構成されて千鳥結線され、他方はY結線される3相相間リアクトルと、
3相相間リアクトルの第1〜第3巻線部の2次巻線を介して相互に接続される3つの交流接続端子を有する3相ブリッジ整流器と、
直流負荷に直列に接続される直流リアクトルとを含み、
第1〜第3の3相全波整流回路の直流出力の正極は、それぞれ3相相間リアクトルの1次巻線を介して相互に接続されて、各1次巻線による結線の中性点が、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、第1〜第3の3相全波整流回路の直流出力の負極は、3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極に接続され、前記中性点と3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極との間、または前記負極出力端と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極との間に、直流負荷が接続される、
あるいは第1〜第3の3相全波整流回路の直流出力の正極は、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、第1〜第3の3相全波整流回路の直流出力の負極は、3相相間リアクトルの1次巻線を介して相互に接続されて、各1次巻線による結線の中性点が、3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極に接続され、前記中性点と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極との間、または前記正極出力端と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極との間に、直流負荷が接続されることを特徴とする整流装置である。
In addition, the present invention is connected to a three-phase AC power source, so that three sets of three-phase AC voltages having a phase difference of 20 ° can be obtained from the three-phase AC voltage supplied from the three-phase AC power source. A phase-shifting transformer that generates at least two sets of three-phase AC voltages based on the AC voltage;
First to third three-phase AC voltages having three AC connection terminals, including three-phase AC voltages generated by a phase-shifting transformer, and full-wave rectifying three sets of three-phase AC voltages each having a phase difference of 20 ° A three-phase full-wave rectifier circuit,
On the input side of the first three-phase full-wave rectifier circuit, the magnetic flux that is connected to each of the three AC connection terminals and that is generated when a current flows in one winding cancels the magnetic flux that is generated by the other windings. A first current balancer having first to third windings of matching polarity;
On the input side of the second three-phase full-wave rectifier circuit, the magnetic flux that is connected to each of the three AC connection terminals and that is generated when a current flows in one winding cancels out the magnetic flux that is generated by the other windings. A second current balancer having first to third windings of matching polarity;
There are first to third winding portions around which the primary winding and the secondary winding are wound, and either one of the primary winding or the secondary winding of each winding portion has two windings. A three-phase reactor that is composed of wires and is staggered, and the other is Y-connected,
A three-phase bridge rectifier having three AC connection terminals connected to each other via the secondary windings of the first to third winding portions of the three-phase reactor,
Including a DC reactor connected in series with the DC load,
The positive poles of the DC outputs of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits are connected to each other via the primary windings of the reactors between the three-phase phases, and the neutral point of the connection by each primary winding is Connected to the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, the negative electrode of the DC output of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits is connected to the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, A DC load is connected between the sex point and the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, or between the negative electrode output terminal and the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit.
Alternatively, the positive electrode of the DC output of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits is connected to the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, and the DC output of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits The negative electrodes are connected to each other through the primary windings of the reactors between the three-phase phases, and the neutral point of the connection by each primary winding is connected to the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit. Rectification characterized in that a DC load is connected between the sex point and the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, or between the positive electrode output terminal and the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit. Device.
本発明に従えば、移相変圧器によって生成される3相交流電圧を含む、20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧を、3つの3相全波整流回路によってそれぞれ全波整流する。3つの3相全波整流回路においては、電気角2πの間に18回の転流が発生する、言い換えれば20°毎に転流が発生し、これによって3相交流電圧を18パルス整流することができる。各3相全波整流回路のうちの少なくともいずれか2つの入力側に、電流バランサを接続する。第1および第2電流バランサは、1つの巻線と、電流が流れることによって発生する磁束が、前記巻線によって発生する磁束と相互に打ち消しあう極性となる他の巻線とを有するので、3相全波整流回路への交流入力電圧が相互に干渉することによって、3相全波整流回路の直流出力が相互に干渉し合い、直流出力電流が、時刻の経過によって大きく変動することが防止される。 According to the present invention, three sets of three-phase AC voltages having a phase difference of 20 ° including the three-phase AC voltages generated by the phase-shifting transformer are respectively converted into full-wave by three three-phase full-wave rectifier circuits. Rectify. In three three-phase full-wave rectifier circuits, commutation occurs 18 times during an electrical angle of 2π, in other words, commutation occurs every 20 °, thereby rectifying the three-phase AC voltage by 18 pulses. Can do. A current balancer is connected to at least any two of the three-phase full-wave rectifier circuits. Since the first and second current balancers have one winding and another winding having a polarity in which the magnetic flux generated by the flow of current cancels the magnetic flux generated by the winding. The AC input voltages to the phase full-wave rectifier circuit interfere with each other, so that the DC outputs of the three-phase full-wave rectifier circuit interfere with each other, and the DC output current is prevented from fluctuating greatly over time. The
各3相全波整流回路の直流出力の正極または負極を、第1および第2電流バランサを介して3相相間リアクトルにそれぞれ接続し、前記3相ブリッジ整流回路によって3相相間リアクトルの出力電圧を整流することによって、3相相間リアクトルの2次巻線に誘起される電圧の波形は、鋸歯状となり、3相ブリッジ整流回路における転流は、3相全波整流回路の転流の間隔である20°を3等分した等分点で行なわれる。 The direct current output positive or negative electrode of each three-phase full-wave rectifier circuit is connected to the three-phase reactor via the first and second current balancers, and the three-phase bridge rectifier circuit outputs the output voltage of the three-phase reactor. By rectifying, the waveform of the voltage induced in the secondary winding of the reactor between the three-phase phases becomes a sawtooth shape, and the commutation in the three-phase bridge rectifier circuit is the commutation interval of the three-phase full-wave rectifier circuit. It is performed at an equally divided point obtained by dividing 20 ° into three equal parts.
3相ブリッジ整流回路は、3相相間リアクトルによって抽出される交流電源から供給される交流電圧の周波数の6倍の周波数成分の電圧を整流し、電源周波数の36倍の周波数成分の電圧として、3相全波整流ブリッジ回路に直列に接続される直流負荷に与えることができる。したがって、この直流負荷に印加される直流電圧の波形は、3相全波整流回路によって整流された直流電圧の波形と、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極および正極の間の電圧の波形とを加算した波形となる。したがって、直流負荷に印加される直流電圧の波形は、3相全波整流回路から出力される直流電圧(18パルス)よりもさらに平滑化された波形となり、3相全波整流回路から出力される直流電圧のリップルの1/3の周期のリップルを有する。つまり本発明の整流装置によって、電源から供給される交流電圧は、等価的に54パルス整流されることになる。 The three-phase bridge rectifier circuit rectifies a voltage having a frequency component that is six times the frequency of the AC voltage supplied from the AC power supply extracted by the reactor between the three-phase phases, It can be applied to a DC load connected in series to a phase full wave rectifier bridge circuit. Therefore, the waveform of the DC voltage applied to this DC load is the waveform of the DC voltage rectified by the three-phase full-wave rectifier circuit and the waveform of the voltage between the negative electrode and the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit. The waveform is obtained by adding. Therefore, the waveform of the DC voltage applied to the DC load is a waveform smoothed more than the DC voltage (18 pulses) output from the three-phase full-wave rectifier circuit, and is output from the three-phase full-wave rectifier circuit. It has a ripple with a period of 1/3 of the ripple of the DC voltage. That is, the AC voltage supplied from the power source is equivalently 54 pulse rectified by the rectifier of the present invention.
本発明では、直流負荷に印加される直流電圧のリップルを減少することができるとともに、3相相間リアクトルの2次巻線には直流負荷に流れる負荷電流と同じ大きさで交流電源周波数の6倍の周波数の交流電流が流れる。これによって、各3相相間リアクトルの1次側の電流バランスを変えることができ、3相相間リアクトルへの入力電流は、電源周波数の6倍の周波数で脈動する直流電流となる。3相全波整流回路の入力端電流を、移相変圧器によって合成すると、54段の階段状の交流電流波形となり、すなわち54パルス整流される。このように3相交流電源から入力される3相交流の波形をより正弦波に近づけることができるので、3相交流電源から供給される3相交流に含まれる高調波を低減することができる。つまり第3の従来の技術の18パルス整流装置よりも、高調波の発生を小さくすることができる。 In the present invention, the ripple of the DC voltage applied to the DC load can be reduced, and the secondary winding of the three-phase reactor has the same magnitude as the load current flowing in the DC load and 6 times the AC power supply frequency. An alternating current of a frequency flows. As a result, the primary current balance of each three-phase reactor can be changed, and the input current to the three-phase reactor becomes a direct current pulsating at a frequency six times the power supply frequency. When the input terminal current of the three-phase full-wave rectifier circuit is synthesized by a phase shift transformer, it becomes a 54-step AC current waveform, that is, 54 pulses are rectified. As described above, the waveform of the three-phase alternating current input from the three-phase alternating current power supply can be made closer to a sine wave, so that harmonics included in the three-phase alternating current supplied from the three-phase alternating current power supply can be reduced. That is, the generation of harmonics can be reduced as compared with the 18-pulse rectifier of the third prior art.
3相全波整流回路および3相ブリッジ整流回路を構成する整流素子は、ダイオードなどの受動素子だけで構成することができる。ダイオードなどの受動素子は、過電流に対して壊れにくいので、装置の信頼性が向上し、また装置の保守管理が容易となる。 The rectifying element that constitutes the three-phase full-wave rectifier circuit and the three-phase bridge rectifier circuit can be composed of only passive elements such as diodes. Since passive elements such as diodes are not easily broken by overcurrent, the reliability of the device is improved and the maintenance and management of the device is facilitated.
本発明の整流装置は、第1の従来の技術の12パルス整流装置と比較しても、相間変圧器を、2次巻線を有する3相変圧器にして、3相ブリッジ整流回路と、2つの巻線を有する2つの電流バランサとを付加するだけでよいので、装置が大形化することがない。 Compared with the 12-pulse rectifier according to the first prior art, the rectifier according to the present invention is a three-phase bridge rectifier circuit in which an interphase transformer is a three-phase transformer having a secondary winding. Since only two current balancers having one winding need be added, the apparatus is not increased in size.
また直流リアクトルと直流負荷とが直列に接続されるので、直流負荷に流れる突入電流を抑制し、直流電流を平滑化することができるとともに、かつ電流断続を防止することができる。 Further, since the DC reactor and the DC load are connected in series, the inrush current flowing through the DC load can be suppressed, the DC current can be smoothed, and current interruption can be prevented.
本発明によれば、3相交流電源から入力される3相交流の波形をより正弦波に近づけることができるので、3相交流電源から供給される3相交流に含まれる高調波を低減することができる。また、従来の技術と比較しても装置が大形化することなく、簡単な構成で54パルス整流を行うことができる。 According to the present invention, since the waveform of the three-phase AC input from the three-phase AC power supply can be made closer to a sine wave, the harmonics included in the three-phase AC supplied from the three-phase AC power supply can be reduced. Can do. In addition, 54 pulse rectification can be performed with a simple configuration without increasing the size of the apparatus as compared with the prior art.
3相全波整流回路および3相ブリッジ整流回路は、受動素子だけで構成することができる。ダイオードなどの受動素子は、過電流に対して壊れにくいので、装置の信頼性が向上し、また装置の保守管理が容易となる。またトランジスタなどのスイッチング素子を用いず、受動素子だけで構成することができるので、EMC(Electro Magnetic
Compatibility)フィルタなどの高周波ノイズ低減装置を付加する必要がない。したがって、電力制御装置として好適に用いることができる。また、負荷に並列にフィルタキャパシタを接続する場合、このフィルタキャパシタの容量を小さなものにすることができ、装置全体の構成が大形化することがない。
The three-phase full-wave rectifier circuit and the three-phase bridge rectifier circuit can be configured with only passive elements. Since passive elements such as diodes are not easily broken by overcurrent, the reliability of the device is improved and the maintenance and management of the device is facilitated. In addition, since it can be configured only with passive elements without using switching elements such as transistors, EMC (Electro Magnetic)
There is no need to add a high frequency noise reduction device such as a compatibility filter. Therefore, it can be suitably used as a power control device. Further, when a filter capacitor is connected in parallel to the load, the capacity of the filter capacitor can be reduced, and the overall configuration of the apparatus is not increased.
また直流負荷に流れる突入電流を抑制し、直流電流をさらに平滑化することができるとともに、かつ電流断続を防止することができるので、直流負荷に安定した直流電流を供給することができる。 In addition, the inrush current flowing through the DC load can be suppressed, the DC current can be further smoothed, and current interruption can be prevented, so that a stable DC current can be supplied to the DC load.
図1は、本発明の実施の一形態の整流装置1の電気的構成を示す回路図である。図1では、整流装置1の他に、3相交流電源2および直流負荷(RL)3を併せて示している。図2および図3は、移相変圧器4の構成を模式的に示す図である。図2は、移相変圧器4のベクトル図を併せて示す。図4は、図1に示す移相変圧器4を拡大して示す回路図であり、図5は図1に示す第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cを拡大して示す回路図であり、図6は図1に示す正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bを拡大して示す回路図であり、図7は図1に示す3相ブリッジ整流回路7を拡大して示す回路図である。整流装置1は、移相変圧器4と、3つの3相全波整流回路である第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cと、正極側3相相間リアクトル6Aと、負極側3相相間リアクトル6Bと、3相ブリッジ整流回路7とを含む。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a
整流装置1は、3相交流電源2から与えられる対称3相の交流電圧を整流することによって直流電圧を生成する。3相交流電源2は、たとえば対称3相をなすY形電源によって実現される。3相交流電源2は、出力端子である第1電源端子Da、第2電源端子Db、第3電源端子Dcを有する。3相交流電源2は電源中性点oを有する。電源中性点oは、接地される。第1電源端子Da,第2電源端子Dbおよび第3電源端子Dcから3相交流電源2の外部に流れる電源電流を、それぞれIa,Ib,Icで表す。3相交流電源2から出力される3相交流電圧の予め定める周波数は、たとえば50ヘルツ(Hz)および60ヘルツ(Hz)などである。
The
移相変圧器4は、3相交流電源2に接続され、3相交流電源2から供給される3相交流電圧に基づいて、20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧を得るために、少なくとも2組の3相交流電圧を生成する。移相変圧器4は、第1〜第3移相変圧器巻線部11A,11B,11Cを有する。第1移相変圧器巻線部11Aは、第1の移相変圧器1次巻線12と第1〜第4の移相変圧器2次巻線13〜16とを含む。第1移相変圧器巻線部11Aの第1の移相変圧器1次巻線12と第1〜第4の移相変圧器2次巻線13〜16とは、同一の鉄心に巻回され、電流が流れると相互に磁界によって結合される。第1移相変圧器巻線部11Aは、加極性である。第1移相変圧器巻線部11Aを整流装置1から切り離し、第1の移相変圧器1次巻線12の一端12a を正極とし、他端12b を負極として電流を流した場合に、第1〜第4の移相変圧器2次巻線13〜16において、正極となる巻線端を第1〜第4の移相変圧器2次巻線13〜16の一端13a〜16aとする。
The phase-shifting
第2移相変圧器巻線部11Bは、第2の移相変圧器1次巻線17と第5〜第8の移相変圧器2次巻線18〜21とを含む。第2移相変圧器巻線部11Bの第2の移相変圧器1次巻線17と第1〜第4の移相変圧器2次巻線18〜21とは、同一の鉄心に巻回され、電流が流れると相互に磁界によって結合される。第2移相変圧器巻線部11Bは、加極性である。第2移相変圧器巻線部11Bを整流装置1から切り離し、第2の移相変圧器1次巻線17の一端17aを正極とし、他端17bを負極として電流を流した場合に、第5〜第8の移相変圧器2次巻線18〜21において、正極となる巻線端を、第5〜第8の移相変圧器2次巻線18〜21の一端18a〜21aとする。
The second phase-shifting
第2移相変圧器巻線部11Cは、第3の移相変圧器1次巻線22と、第9〜第12の移相変圧器2次巻線23〜26とを含む。第2移相変圧器巻線部11Cの第3の移相変圧器1次巻線22と第9〜第12の移相変圧器2次巻線23〜26とは、同一の鉄心に巻回され、電流が流れると相互に磁界によって結合される。第2移相変圧器巻線部11Cは、加極性である。第2移相変圧器巻線部11Cを整流装置1から切り離し、第3の移相変圧器1次巻線22の一端22aを正極とし、他端22bを負極として電流を流した場合に、第9〜第12の移相変圧器2次巻線23〜26において正極となる巻線端を、第9〜第12の移相変圧器2次巻線23〜26の一端23a〜26aとする。
The second phase shift
前記第1の移相変圧器1次巻線12の一端12aおよび第3の移相変圧器1次巻線22の他端22bが相互に接続され、第2の移相変圧器1次巻線17の一端17aおよび第1の移相変圧器1次巻線12の他端12bが相互に接続され、第3の移相変圧器1次巻線22の一端22aおよび第2の移相変圧器1次巻線17の他端17bが相互に接続されて、第1〜第3の移相変圧器1次巻線12,17,22はデルタ(Δ)結線される。第1の移相変圧器1次巻線12の一端12aおよび第3の移相変圧器1次巻線22の他端22bは、第1電源端子Daに接続される。第1の移相変圧器1次巻線12の他端12bおよび第2の移相変圧器1次巻線17の一端17aは、第2電源端子Dbに接続される。第2の移相変圧器1次巻線17の他端17bおよび第3の移相変圧器1次巻線22の一端22aは、第3電源端子Dcに接続される。
One
第5および第11の移相変圧器2次巻線18,25の他端18b、25b同士が相互に接続され、第9および第3の移相変圧器2次巻線23,15の他端23b、15b同士が相互に接続され、第1および第7の移相変圧器2次巻線13,20の他端13b、20b同士が相互に接続される。また第6および第4の移相変圧器2次巻線19,16の一端19a,16a同士が相互に接続され、第10および第8の移相変圧器2次巻線24,21の一端24a,21a同士が相互に接続され、第2および第12の移相変圧器2次巻線14,26の一端14a,26a同士が相互に接続される。前記第5の移相変圧器2次巻線18の一端18aおよび第6の移相変圧器2次巻線19の他端19bは、第1電源端子Daに接続される。第9の移相変圧器2次巻線23の一端23aおよび第10の移相変圧器2次巻線24の他端24bは、第2電源端子Dbに接続される。第1の移相変圧器2次巻線13の一端13aおよび第2の移相変圧器2次巻線14の他端14bは、第3電源端子Dcに接続される。
The other ends 18b, 25b of the fifth and eleventh phase shift transformer
移相変圧器4の巻数比は、以下の式(1)〜式(4)によって表される。ここで第1〜第3の移相変圧器1次巻線12,17,22の巻数を、それぞれNa1,Na2,Na3とし、第1〜第12の移相変圧器2次巻線13〜26の巻数を、それぞれNb1〜Nb12とし、予め定める第1定数をKaとし、予め定める第2定数をKbとする。
Na1:Na2:Na3=1:1:1 …(1)
Na1:Nb1:Nb2:Nb3:Nb4=1:Ka:Ka:Kb:Kb …(2)
Na2:Nb5:Nb6:Nb7:Nb8=1:Ka:Ka:Kb:Kb …(3)
Na3:Nb9:Nb10:Nb11:Nb12=1:Ka:Ka:Kb:Kb
…(4)
The turn ratio of the
Na1: Na2: Na3 = 1: 1: 1 (1)
Na1: Nb1: Nb2: Nb3: Nb4 = 1: Ka: Ka: Kb: Kb (2)
Na2: Nb5: Nb6: Nb7: Nb8 = 1: Ka: Ka: Kb: Kb (3)
Na3: Nb9: Nb10: Nb11: Nb12 = 1: Ka: Ka: Kb: Kb
(4)
予め定める第1定数Kaは、たとえば0.177に選ばれ、予め定める第2定数Kbは、たとえば0.04に選ばれる。 The predetermined first constant Ka is selected as 0.177, for example, and the predetermined second constant Kb is selected as 0.04, for example.
本実施の形態では移相変圧器4は、第1〜第3の移相変圧器1次巻線12,17,22および第1〜第12の移相変圧器2次巻線13〜26を、たとえば内鉄形3相鉄心に巻き付けることによって構成される。
In the present embodiment, the
移相変圧器4の第11,第3および第7の移相変圧器2次巻線25,15,20の一端25a,15a,20aは、第1の3相全波整流回路5Aに接続される。移相変圧器4の第1〜第3の移相変圧器1次巻線12,17,22の一端12a,17a,22aおよび他端12b,17b,22bは、第2の3相全波整流回路5Bに接続される。また移相変圧器4の第4,第8および第12の移相変圧器2次巻線16,21,26の他端16b,21b,26bは、第3の3相全波整流回路5Cに接続される。
One ends 25a, 15a and 20a of the eleventh, third and seventh phase shift transformer
前述した移相変圧器4によって生成される交流電圧は、図2に示すベクトル図で表される。たとえば第11の移相変圧器2次巻線25の一端25aにおける交流電圧は、第1の移相変圧器1次巻線12の一端12aおよび第3の移相変圧器1次巻線22の他端22bの交流電圧に対して、予め定める位相差θ1を有する。第11の移相変圧器2次巻線25の一端25aにおける交流電圧は、第1の移相変圧器1次巻線12の一端12aおよび第3の移相変圧器1次巻線22の他端22bの交流電圧に対して、θ1だけ位相が進む。またたとえば第4の移相変圧器2次巻線16の他端16bにおける交流電圧は、第1の移相変圧器1次巻線12の一端12aおよび第3の移相変圧器1次巻線22の他端22bの交流電圧に対して、予め定める位相差θ1を有する。第4の移相変圧器2次巻線16の他端16bにおける交流電圧は、第1の移相変圧器1次巻線12の一端12aおよび第3の移相変圧器1次巻線22の他端22bの交流電圧に対して、θ1だけ位相が遅れる。前記予め定める位相差θ1は、20°である。前記第11の移相変圧器2次巻線25の一端25aにおける交流電圧とは、第11の移相変圧器2次巻線25の一端25aと電源中性点oとの間の電圧である。また第1の移相変圧器1次巻線12の一端12aおよび第3の移相変圧器1次巻線22の他端22bの交流電圧とは、それぞれ第1の移相変圧器1次巻線12の一端12aと電源中性点oとの間の電圧、および第3の移相変圧器1次巻線22の他端22bの交流電圧と電源中性点oとの間の電圧である。第4の移相変圧器2次巻線16の他端16bにおける交流電圧とは、第4の移相変圧器2次巻線16の他端16bにおける交流電圧と電源中性点oとの間の電圧である。
The AC voltage generated by the
このように移相変圧器4の第11,第3および第7の移相変圧器2次巻線25,15,20の一端25a,15a,20aにおける3相交流電圧と、移相変圧器4の第4,8および12の移相変圧器2次巻線16,21,26の他端16b,21b,26bにおける3相交流電圧とは、それぞれ3相交流電源2から供給される3相交流電圧に対して20°の位相差を有する。本実施の形態では、移相変圧器4は、3相交流電源2から供給される3相交流電圧に対して、±20°の2組の3相交流電圧を生成する。これによって20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧が得られる。
Thus, the three-phase AC voltage at the one ends 25a, 15a and 20a of the eleventh, third and seventh phase-shifting transformer
3相全波整流器である第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cは、移相変圧器4によって生成される3組の3相交流電圧をそれぞれ全波整流する。第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cは、3相ダイオードブリッジ整流回路によって実現される。第1の3相全波整流回路5Aは、第1〜第6ダイオード31〜36の6つのダイオードを含んで構成される。第2の3相全波整流回路5Bは、第11〜第16ダイオード37〜42の6つのダイオードを含んで構成される。第3の3相全波整流回路5Cは、第21〜第26ダイオード43〜48の6つのダイオードを含んで構成される。
The first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A, 5B, and 5C, which are three-phase full-wave rectifiers, respectively perform full-wave rectification on the three sets of three-phase AC voltages generated by the
第1の3相全波整流回路5Aは、整流素子である第1〜第6ダイオード31〜36を有する。第1ダイオード31のアノード31aと第2ダイオード32のカソード32bとは、相互に接続される。第3ダイオード33のアノード33aと第4ダイオード34のカソード34bとは、相互に接続される。第5ダイオード35のアノード35aと第6ダイオード36のカソード35bとは、相互に接続される。第1,第3および第5ダイオード31,33,35のカソード31b,33b,35bは相互に接続され、第2,第4および第6ダイオード32,34,36のアノード32a,34a,36aは、相互に接続される。前記第1,第3および第5ダイオード31,33,35のカソード31b,33b,35bが、第1の3相全波整流回路5Aの直流出力の正極となる。第1の3相全波整流回路5Aの直流出力の正極に第1正極端子51Aが形成される。前記第2,第4および第6ダイオード32,34,36のアノード32a,34a,36aが、第1の3相全波整流回路5Aの直流出力の負極となる。第1の3相全波整流回路5Aの直流出力の負極に第1負極端子52Aが形成される。
The first three-phase full-wave rectifier circuit 5A includes first to
第2の3相全波整流回路5Bは、整流素子である第11〜第15ダイオード37〜42を有する。第11ダイオード37のアノード37aと第12ダイオード38のカソード38bとは、相互に接続される。第13ダイオード39のアノード39aと第14ダイオード40のカソード40bとは、相互に接続される。第15ダイオード41のアノード41aと第16ダイオード42のカソード42bとは、相互に接続される。第11,第13および第15ダイオード37,39,41のカソード37b,39b,41bは、相互に接続され、第12,第14および第16ダイオード38,40,42のアノード38a,40a,42aは、相互に接続される。前記第11,第13および第15ダイオード37,39,41のカソード37b,39b,41bが、第2の3相全波整流回路5Bの直流出力の正極となる。第2の3相全波整流回路5Bの直流出力の正極に第2正極端子51Bが形成される。前記第12,第14および第16ダイオード38,40,42のアノード38a,40a,42aが、第2の3相全波整流回路5Bの直流出力の負極となる。第2の3相全波整流回路5Bの直流出力の負極に第2負極端子52Bが形成される。
The second three-phase full-wave rectifier circuit 5B includes 11th to
第3の3相全波整流回路5Cは、整流素子である第21〜第26ダイオード43〜48を有する。第21ダイオード43のアノード43aと第22ダイオード44のカソード44bとは、相互に接続される。第23ダイオード45のアノード45aと第24ダイオード46のカソード46bとは、相互に接続される。第25ダイオード47のアノード47aと第26ダイオード48のカソード48bとは、相互に接続される。第21,第23および第25ダイオード43,45,47のカソード43b,45b,47bは、相互に接続され、第22,第24および第26ダイオード44,46,48のアノード44a,46a,48aは、相互に接続される。前記第21,第23および第25ダイオード43,45,47のカソード43b,45b,47bが、第3の3相全波整流回路5Cの直流出力の正極となる。第3の3相全波整流回路5Cの直流出力の正極に第3正極端子51Cが形成される。前記第22,第24および第26ダイオード44,46,48のアノード44a,46a,48aが、第3の3相全波整流回路5Cの直流出力の負極となる。第3の3相全波整流回路5Cの直流出力の負極に第3負極端子52Cが形成される。
The third three-phase full-wave rectifier circuit 5C includes 21st to
前記第1の3相全波整流回路5Aは、第1〜第3交流接続端子53a〜53cを有する。第1ダイオード31のアノード31aと第2ダイオード32のカソード32aとの間に第1交流接続端子53aが形成され、第3ダイオード33のアノード33aと第4ダイオード34のカソード34Bとの間に第2交流接続端子53bが形成され、第5ダイオード35のアノード35aと第6ダイオード36のカソード36bとの間に第3交流接続端子53cが形成される。第1交流接続端子53aには、移相変圧器4の第11の2次巻線25の一端25aが接続される。第2交流接続端子53bには、移相変圧器4の第3の2次巻線15の一端15aが接続される。第3交流接続端子53cには、移相変圧器4の第7の2次巻線20の一端20aが接続される。
The first three-phase full-wave rectifier circuit 5A includes first to third
第2の3相全波整流回路5Bは、それぞれ第11〜第13交流接続端子54a〜54cを有する。第11ダイオード37のアノード37aと第12ダイオード38のカソード38bとの間に第11交流接続端子54aが形成され、第13ダイオード39のアノード39aと第14ダイオード40のカソード40bとの間に第12交流接続端子54bが形成され、第15ダイオード41のアノード41aと第16ダイオード42のカソード42bとの間に第13交流接続端子54cが形成される。第11交流接続端子54aには、移相変圧器4の第1の1次巻線12の一端12aおよび第3の1次巻線22の他端22b、ならびに第1電源端子Daが接続される。第12交流接続端子54bには、移相変圧器4の第2の1次巻線17の一端17aおよび第1の1次巻線12の他端12b、ならびに第2電源端子Dbが接続される。第13交流接続端子54cには、移相変圧器4の第3の1次巻線12の一端12aおよび第2の1次巻線17の他端17b、ならびに第3電源端子Dcが接続される。
The second three-phase full-wave rectifier circuit 5B has first to thirteenth
第3の3相全波整流回路5Cは、それぞれ第21〜第23交流接続端子55a〜55cを有する。第21ダイオード43のアノード43aと第22ダイオード44のカノード44bとの間に第21交流接続端子55aが形成され、第23ダイオード45のアソード45aと第24ダイオード46のカノード46bとの間に第22交流接続端子55cが形成され、第25ダイオード47のアソード47aと第26ダイオード48のカノード48bとの間に第23交流接続端子55cが形成される。第21交流接続端子55aには、移相変圧器4の第4の2次巻線16の他端16bが接続される。第22交流接続端子55bには、移相変圧器4の第8の2次巻線21の他端21bが接続される。第23交流接続端子55cには、移相変圧器4の第12の2次巻線26の他端26bが接続される。
The third three-phase full-wave rectifier circuit 5C includes 21st to 23rd
正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bは、第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cの直流出力電圧が互いに干渉しあって、第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cの出力電流が、時刻の経過によって大きく変動することを防止する機能を有する。正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bは、第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cの直流出力電流を調整するとともに、2次巻線によって後述する3相ブリッジ整流回路7における転流のタイミングを調整する。 The positive-phase and negative-phase three-phase reactors 6A and 6B have the first to third three-phase full waves because the DC output voltages of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A to 5C interfere with each other. The output current of the rectifier circuits 5A to 5C has a function of preventing the output current from fluctuating greatly with the passage of time. The positive-phase and negative-phase three-phase reactors 6A and 6B adjust the DC output currents of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A to 5C, and a three-phase bridge rectifier circuit to be described later with a secondary winding. 7 adjusts the commutation timing.
正極側3相相間リアクトル6Aは、相間変圧器であり、第1〜第3巻線部60A〜60Cを有する。第1〜第3巻線部60A〜60Cには、2つの1次巻線および2次巻線がそれぞれ巻回される。第1巻線部60Aは、第1の1次巻線61、第2の1次巻線62および第1の2次巻線63が同じ鉄心に巻回されて形成される。第1の1次巻線61、第2の1次巻線62および第1の2次巻線63は、電流が流れると互いに磁界で結合される。第1の1次巻線61および第1の2次巻線63は、減極性であり、第2の1次巻線62および第1の2次巻線63は、加極性である。第1巻線部60Aを整流装置1から切り離し、第1の1次巻線61の一端61aを正極とし、他端61bを負極として電流を流した場合に、第1の2次巻線63において正極となる巻線端を、第1の2次巻線63の一端63aとする。また第1巻線部60Aを整流装置1から切り離し、第1の1次巻線61の一端61aを正極とし、他端61bを負極として電流を流した場合に、第2の1次巻線62において正極となる巻線端を、第2の1次巻線62の一端62aとする。
The positive electrode side three-phase interphase reactor 6A is an interphase transformer and includes first to third winding
第2巻線部60Bは、第3の1次巻線64、第4の1次巻線65および第2の2次巻線66が同じ鉄心に巻回されて形成される。第3の1次巻線64、第4の1次巻線65および第2の2次巻線66は、電流が流れると互いに磁界で結合される。第3の1次巻線64および第2の2次巻線66は、減極性であり、第4の1次巻線65および第2の2次巻線66は、加極性である。第2巻線部60Bを整流装置1から切り離し、第3の1次巻線64の一端64aを正極とし、他端64bを負極として電流を流した場合に、第2の2次巻線66において正極となる巻線端を、第2の2次巻線66の一端66aとする。また第1巻線部60Aを整流装置1から切り離し、第3の1次巻線64の一端64aを正極とし、他端64bを負極として電流を流した場合に、第4の1次巻線65において正極となる巻線端を、第4の1次巻線65の一端65aとする。
The second winding
第3巻線部60Cは、第5の1次巻線67、第6の1次巻線68および第3の2次巻線69が同じ鉄心に巻回されて形成される。第5の1次巻線67、第6の1次巻線68および第3の2次巻線69は、電流が流れると互いに磁界で結合される。第5の1次巻線67および第3の2次巻線69は、減極性であり、第6の1次巻線68および第3の2次巻線69は、加極性である。第3巻線部60Cを整流装置1から切り離し、第5の1次巻線67の一端67aを正極とし、他端を負極として電流を流した場合に、第3の2次巻線69において正極となる巻線端を、第3の2次巻線69の一端69aとする。また第3巻線部60Cを整流装置1から切り離し、第5の1次巻線67の一端67aを正極とし、他端を負極として電流を流した場合に、第6の1次巻線68において正極となる巻線端を、第6の1次巻線68の一端68aとする。
The third winding
前述した第1の全波整流回路5Aの第1正極端子51Aは、第1巻線部60Aに巻回される第1の1次巻線61の一端61aに接続される。また第2の全波整流回路5Bの第2正極端子51Bは、第2巻線部60Bに巻回される第3の1次巻線64の一端64aに接続される。また第3の全波整流回路5Cの第3正極端子51Cは、第3巻線部60Cに巻回される第5の1次巻線67の一端67aに接続される。
The first
前記第1巻線部60Aで巻回される第1の1次巻線61の他端61bと、第3巻線部60Cで巻回される第6の1次巻線68の他端68bとが相互に接続され、第1の1次巻線61と第6の1次巻線68とが直列に接続される。また第2巻線部60Bで巻回される第3の1次巻線64の他端64bと、第1巻線部60Aで巻回される第2の1次巻線62の他端62bとが相互に接続され、第3の1次巻線64と第2の1次巻線62とが直列に接続される。また第3巻線部60Cで巻回される第5の1次巻線67の他端67bと、第2巻線部60Bで巻回される第4の1次巻線65の他端65bとが相互に接続され、第5の1次巻線67および第4の1次巻線65とが直列に接続される。
The
前記第2,第4および第6の1次巻線62,65,68の一端62a,65a,68aが相互に接続されて、第1〜第6の1次巻線61,62,64,65,67,68による千鳥結線が形成される。前記第2,第4および第6の1次巻線62,65,68の一端62a,65a,68aが相互に接続される部位が、第1〜第6の1次巻線68による千鳥結線の中性点Poである。前述した第1〜第3全波整流回路5A〜5Bの第1〜第3正極端子51A〜51Cは、千鳥結線の中性点Poから最も離反する1次巻線の一端にそれぞれ接続され、第1〜第6の1次巻線61,62,64,65,67,68による千鳥結線の中性点Poで、電気的に接続される。第1〜第6の1次巻線61,62,64,65,67,68によって第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cの直流出力が合成される。
One ends 62a, 65a, 68a of the second, fourth, and sixth
第1〜第3巻線部60A〜60Cにおける各巻線の巻数比は、以下の式(5)〜式(8)によって表される。ここで第1〜第6の1次巻線61,62,64,65,67,68の巻数を、それぞれNc1〜Nc6とし、第1〜第3の2次巻線63,66,69の巻数をNd1〜Nd3とし、予め定める第3定数をKcとする。
Nc1:Nc6=Nc3:Nc2=Nc5:Nc4=1:1 …(5)
Nc1:Nc2:Nd1=1:1:Kc …(6)
Nc3:Nc4:Nd2=1:1:Kc …(7)
Nc5:Nc6:Nd3=1:1:Kc …(8)
The turn ratio of each winding in the first to third winding
Nc1: Nc6 = Nc3: Nc2 = Nc5: Nc4 = 1: 1 (5)
Nc1: Nc2: Nd1 = 1: 1: Kc (6)
Nc3: Nc4: Nd2 = 1: 1: Kc (7)
Nc5: Nc6: Nd3 = 1: 1: Kc (8)
予め定める第3定数Kcは、0.33程度に選ばれ、さらに好ましくは1/3に選ばれる。本実施の形態では正極側3相相間リアクトル6Aは、第1〜第6の1次巻線61,62,64,65,67,68および第1〜第3の2次巻線63,66,69を、たとえば内鉄形3相鉄心に巻き付けることによって構成される。
The predetermined third constant Kc is selected to be about 0.33, more preferably 1/3. In the present embodiment, the positive-phase three-phase interphase reactor 6A includes first to sixth
負極側3相相間リアクトル6Bは、相間変圧器であり、第4〜第6の巻線部70A〜70Cを有する。第4〜第6の巻線部70A〜70Cには、それぞれ2つの1次巻線、および2次巻線が巻回される。第4の巻線部70Aは、第7の1次巻線71、第8の1次巻線72および第4の2次巻線73が同じ鉄心に巻回されて形成される。第7の巻線部71、第8の巻線部72および第4の2次巻線73は、電流が流れると互いに磁界で結合される。第7の巻線部71および第4の2次巻線73は、加極性であり、第8の1次巻線72および第4の2次巻線73は、減極性である。第4の巻線部70Aを整流装置1から切り離し、第7の1次巻線71の一端71aを正極とし、他端71bを負極として電流を流した場合に、第4の2次巻線73において正極となる巻線端を、第4の2次巻線73の一端73aとする。また第4の巻線部70Aを整流装置1から切り離し、第7の1次巻線71の一端71aを正極とし、他端71bを負極として電流を流した場合に、第8の1次巻線72において正極となる巻線端を、第8の1次巻線72の一端72aとする。
The negative electrode side three-phase interphase reactor 6B is an interphase transformer and includes fourth to sixth winding
第5の巻線部70Bは、第9の1次巻線74、第10の1次巻線75および第5の2次巻線76が同じ鉄心に巻回されて形成される。第9の1次巻線74、第10の1次巻線75および第5の2次巻線76は、電流が流れると互いに磁界で結合される。第9の1次巻線74および第5の2次巻線76は、加極性であり、第10の1次巻線75および第5の2次巻線76は、減極性である。第5の巻線部70Bを整流装置1から切り離し、第9の1次巻線74の一端74aを正極とし、他端74bを負極として電流を流した場合に、第5の2次巻線76において正極となる巻線端を、第5の2次巻線76の一端76aとする。また第4の巻線部70Bを整流装置1から切り離し、第9の1次巻線74の一端74aを正極とし、他端74bを負極として電流を流した場合に、第10の1次巻線75において正極となる巻線端を、第10の1次巻線75の一端75aとする。
The fifth winding
第6の巻線部70Cは、第11の1次巻線77、第12の1次巻線78および第6の2次巻線79が同じ鉄心に巻回されて形成される。第11の1次巻線77、第12の1次巻線78および第6の2次巻線79は、電流が流れると互いに磁界で結合される。第11の1次巻線77および第6の2次巻線79は、減極性であり、第12の1次巻線78および第6の2次巻線79は、減極性である。第6の巻線部70Cを整流装置1から切り離し、第11の1次巻線77の一端を正極77aとし、他端77bを負極として電流を流した場合に、第6の2次巻線79において正極となる巻線端を、第6の2次巻線79の一端79aとする。また第6の巻線部70Cを整流装置1から切り離し、第11の1次巻線77の一端77aを正極とし、他端77bを負極として電流を流した場合に、第12の1次巻線78において正極となる巻線端を、第12の1次巻線78の一端78aとする。
The sixth winding
前述した第1の全波整流回路5Aの第1負極端子52Aは、第4の巻線部70Aに巻回される第7の1次巻線71の一端71aに接続される。また第2の全波整流回路5Bの第2負極端子52Bは、第5の巻線部70Bに巻回される第9の1次巻線74の一端74aに接続される。また第3の全波整流回路5Cの第3負極端子52Cは、第6の巻線部70Cに巻回される第11の1次巻線77の一端77aに接続される。
The first
前記第4の巻線部70Aで巻回される第7の1次巻線71の他端71Bと、第6の巻線部70Cで巻回される第12の1次巻線78の他端78bとが相互に接続され、第7の巻線部71と第12の1次巻線78とが直列に接続される。また第5の巻線部70Bで巻回される第9の1次巻線74の他端74bと、第4の巻線部70Aで巻回される第8の1次巻線72の他端72bとが相互に接続され、第9の1次巻線74と第8の1次巻線72とが直列に接続される。また第6の巻線部70Cで巻回される第11の1次巻線77の他端77bと、第5の巻線部70bで巻回される第10の1次巻線75の一端75aとが相互に接続され、第11の1次巻線77および第10の巻線部75とが直列に接続される。
The other end 71B of the seventh primary winding 71 wound around the fourth winding
前記第8,第10および第12の1次巻線72,75,78の一端72a,75a,78aが相互に接続されて、第7〜第12の1次巻線71,72,74,75,77,78による千鳥結線が形成される。前記第8,第10および第12の1次巻線72,75,78の他端72a,75a,78aが相互に接続される部位が、第7〜第12の1次巻線71,72,74,75,77,78による千鳥結線の中性点Noである。前述した第1〜第3全波整流回路5A〜5Cの第1〜第3負極端子52A〜52Cは、千鳥結線の中性点Noから最も離反する1次巻線の一端にそれぞれ接続され、第7〜第12の第1巻線71,72,74,75,77,78による千鳥結線の中性点で、電気的に接続される。第7〜第12の1次巻線71,72,74,75,77,78によって第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cの直流出力が合成される。
One ends 72a, 75a, 78a of the eighth, tenth and twelfth
第4〜第6の巻線部70A〜70Cにおける各巻線の巻数比は、以下の式(9)〜式(12)によって表される。ここで第7〜第12の1次巻線71,72,74,75,77,78の巻数を、それぞれNe1〜Ne6とし、第3〜第6の2次巻線73,76,79の巻数をNf1〜fd3とし、予め定める第4定数をKdとする。
Ne1:Ne6=Ne3:Ne2=Ne5:Ne4=1:1 …(9)
Ne1:Ne2:Nf1=1:1:Kd …(10)
Ne3:Ne4:Nf2=1:1:Kd …(11)
Ne5:Ne6:Nf3=1:1:Kd …(12)
The turn ratio of each winding in the fourth to sixth winding
Ne1: Ne6 = Ne3: Ne2 = Ne5: Ne4 = 1: 1 (9)
Ne1: Ne2: Nf1 = 1: 1: Kd (10)
Ne3: Ne4: Nf2 = 1: 1: Kd (11)
Ne5: Ne6: Nf3 = 1: 1: Kd (12)
予め定める第4定数Kdは、前述した予め定める第3定数Kcと等しく、0.33程度に選ばれ、さらに好ましくは1/3に選ばれる。また第7〜第12の1次巻線71,72,74,75,77,78の巻数は、第1〜第6の1次巻線61,62,64,65,67,68の巻数と等しく選ばれる。本実施の形態では負極側3相相間リアクトル6Bは、第7〜第12の1次巻線71,72,74,75,77,78および第4〜第6の2次巻線73,76,79を、たとえば内鉄形3相鉄心に巻き付けることによって構成される。
The predetermined fourth constant Kd is equal to the above-described predetermined third constant Kc, and is selected to be about 0.33, more preferably 1/3. The number of turns of the seventh to twelfth
前述した正極側3相相間リアクトル6Aの第1の2次巻線63の他端63bと、負極側3相相間リアクトル6Bの第4の2次巻線73の他端73bとは、相互に接続される。正極側3相相間リアクトル6Aの第2の2次巻線66の他端66bと、負極側3相相間リアクトル6Bの第5の2次巻線76の他端76bとは、相互に接続される。正極側3相相間リアクトル6Aの第3の2次巻線69の他端69bと、負極側3相相間リアクトル6Bの第6の2次巻線79の他端79bとは、相互に接続される。また負極側3相相間リアクトル6Bの第4〜第6の2次巻線73,76,79の一端73a,76a,79aは、相互に接続される。
The
以後正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bを総称して、3相相間リアクトルと記載する場合がある。また第1〜第6の1次巻線61,62,64,65,67,68を総称して、単に1次巻線と記載する場合がある。また第7〜第12の巻線部71,72,74,75,77,78を総称して、単に1次巻線と記載する場合がある。また第1〜第3の2次巻線63,66,69を総称して、単に2次巻線と記載する場合がある。また第4〜第6の2次巻線73,76,79を総称して、単に2次巻線と記載する場合がある。
Hereinafter, the three-phase reactors 6A and 6B between the positive electrode side and the negative electrode side may be collectively referred to as a three-phase reactor. Further, the first to sixth
3相ブリッジ整流器である3相ブリッジ整流回路7は、正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bの2次出力、つまり2次巻線による出力を、直流出力に重畳することによって、直流電圧のリップルを小さくする。
3相ブリッジ整流回路7は、整流素子である第31〜第36ダイオード81〜86の6つのダイオードを含む。3相ブリッジ整流回路7は、前述した第1〜第3の3相全波整流回路と同様に、3相ダイオードブリッジ整流回路によって構成される。第31ダイオード81のアノード81aと第32ダイオード82のカソード82bとは、相互に接続される。第33ダイオード83のアノード83aと第34ダイオード84のカソード84bとは、相互に接続される。第35ダイオード85のアノード85aと第36ダイオード86のカソード86bとは、相互に接続される。第31,第33および第35ダイオード81,83,85のカソード81b,83b,85bは、相互に接続され、第32,第34および第36ダイオード82,84,86のアノード82a,84a,86aは、相互に接続される。前記第31,第33および第35ダイオード81,83,85のカソード81b,83b,85bが、3相ブリッジ整流回路7の直流出力の正極となる。3相ブリッジ整流回路7の直流出力の正極に3相ブリッジ正極端子87が形成される。また第32,第34および第36ダイオード82,84,86のアノード82a,84a,86aが、3相ブリッジ整流回路7の直流出力の負極となる。3相ブリッジ整流回路7の直流出力の負極に3相ブリッジ負極端子88が形成される。
The three-phase bridge rectifier circuit 7 that is a three-phase bridge rectifier superimposes the secondary outputs of the positive-phase and negative-phase three-phase reactors 6A and 6B, that is, the output of the secondary winding, on the DC voltage. Reduce the ripple.
The three-phase bridge rectifier circuit 7 includes six diodes of 31st to
3相ブリッジ整流回路7は、第1〜第3ブリッジ交流接続端子a〜89cを有する。第31ダイオード81のアノード81aと第32ダイオード82のカソード82bとの間に第1ブリッジ交流接続端子aが形成され、第33ダイオード83のアノード83aと第34ダイオード84のカソード84aとの間に第2ブリッジ交流接続端子bが形成され、第35ダイオード85のアノード85aと第36ダイオード86のカソード86bとの間に第3ブリッジ交流接続端子cが形成される。
The three-phase bridge rectifier circuit 7 includes first to third bridge AC connection terminals a to 89c. A first bridge AC connection terminal a is formed between the
3相ブリッジ整流回路7の第1〜第3ブリッジ交流接続端子a,89b,89cは、前記3つの直列に接続される正極側3相相間リアクトル6Aの2次巻線63,66,69および負極側3相相間リアクトル6Bの2次巻線73,76,79の組の異なる端部にそれぞれ接続される。具体的には、第1ブリッジ交流接続端子aには、正極側3相相間リアクトル6Aの第1の2次巻線63の一端63aが接続される。第2ブリッジ交流接続端子bには、正極側3相相間リアクトル6Aの第2の2次巻線66の一端66aが接続される。第3ブリッジ交流接続端子cには、正極側3相相間リアクトル6Aの第3の2次巻線69の一端69aが接続される。
The first to third bridge AC connection terminals a, 89b, 89c of the three-phase bridge rectifier circuit 7 are the
前記3相ブリッジ整流回路7は、直流負荷3に直列に接続される。前記3相ブリッジ負極端子88と、正極側3相相間リアクトル6Aの第1〜第6の1次巻線61,62,64,65,67,68による千鳥結線の中性点Poとが、相互に接続される。また前記3相ブリッジ正極端子87は、直流リアクトル8(Direct Current Reactl:略称DCL)8が直列に接続される直流負荷3の一端3aに接続される。また負極側3相相間リアクトル6Bの第7〜第12の1次巻線71,72,74,75,77,78による千鳥結線の中性点Noと、直流負荷3の他端3bとが相互に接続される。
The three-phase bridge rectifier circuit 7 is connected to the DC load 3 in series. The neutral phase Po of the staggered connection by the first to sixth
直流リアクトル8は、前記3相ブリッジ整流回路7に直列に接続され、2次電流の直流源化を行なう。直流リアクトル8は、3相ブリッジ整流回路7の3相ブリッジ正極端子87と、負極側3相相間リアクトル6Bの第7〜第12の1次巻線71,72,74,75,77,78による千鳥結線の中性点Noとの間で、直流負荷3に直列に接続される。直流リアクトル8の一端8aは、3相ブリッジ整流回路7の3相ブリッジ正極端子87と相互に接続される。直流リアクトル8の他端8bは、直流負荷3の一端3a、言い換えれば直流負荷の正極側端部と相互に接続される。直流負荷3に直列に直流リアクトル8を接続することによって、直流負荷3に流れる突入電流を抑制し、直流負荷3に流れる直流電流idを平滑化することができるとともに、かつ電流断続を防止することができる。以後、負荷に流れる直流電流idを負荷電流idと記載する。
The direct
以下に整流装置1の動作について説明する。3相交流電源2によって整流装置1に3相交流を供給すると、移相変圧器によって、20°の位相差を有する3組の3相交流電圧が生成される。第1の3相全波整流回路5Aの第1〜第3交流接続端子53a,53b,53cに与えられる3相電圧をそれぞれVax,Vbx,Vcxとし、第2の3相全波整流回路5Bの第4〜第6交流接続端子54a,54b,54cに与えられる3相電圧をそれぞれVay,Vby,Vcyとし、第2の3相全波整流回路5Bの第7〜第9交流接続端子55a,55b,55cに与えられる3相電圧をそれぞれVaz,Vbz,Vczとする。
Below, operation | movement of the
移相変圧器4によって生成される前記3相電圧Vax,Vbx,Vcx,Vay,Vby,Vcy,Vaz,Vbz,Vczは、線間電圧の実効値をEとし、角周波数をωとし、時刻をtとすると、以下の式(13)で表される。p=πである。
The three-phase voltages Vax, Vbx, Vcx, Vay, Vby, Vcy, Vaz, Vbz, and Vcz generated by the
正極側3相相間リアクトル6Aにおける1次巻線の電圧に関する関係式を求める。1次巻線の巻数比から以下の式(14)〜式(16)が成立する。ここで第1の3相全波整流回路5Aの第1正極端子51Aの電位をVpxとし、第2の3相全波整流回路5Bの第2正極端子51Bの電位をVpyとし、第3の3相全波整流回路5Cの第3正極端子51Cの電位をVpzとする。また第1の3相全波整流回路5Aの第1の1次巻線61と第6の1次巻線68との接続部の電位をVpfとし、第2の1次巻線62と第1の1次巻線61との接続部の電位をVpgとし、第3の1次巻線64と第2の1次巻線62との接続部の電位をVphとする。また第1の3相全波整流回路5Aの第1〜第6の1次巻線61,62,64,65,67,68による千鳥結線の中性点Poの電位をVpとする。
Vpx−Vpf=−(Vpg−Vp) …(14)
Vpy−Vpg=−(Vph−Vp) …(15)
Vpz−Vph=−(Vpf−Vp) …(16)
A relational expression related to the voltage of the primary winding in the positive-phase side three-phase reactor 6A is obtained. From the turns ratio of the primary winding, the following formulas (14) to (16) are established. Here, the potential of the first
Vpx−Vpf = − (Vpg−Vp) (14)
Vpy−Vpg = − (Vph−Vp) (15)
Vpz−Vph = − (Vpf−Vp) (16)
また3相相間リアクトルは、3相変圧器であって、3つの脚磁束の総和はゼロ(0)である。したがって、巻線電圧については、以下の式(17)が成立する。
(Vpx−Vpf)+(Vpy−Vpg)+(Vpz−Vph)=0 …(17)
前述した式(14)〜式(16)から、以下の式(18)〜式(21)が得られる。
The three-phase reactor is a three-phase transformer, and the sum of the three leg magnetic fluxes is zero (0). Therefore, the following formula (17) is established for the winding voltage.
(Vpx−Vpf) + (Vpy−Vpg) + (Vpz−Vph) = 0 (17)
From the equations (14) to (16) described above, the following equations (18) to (21) are obtained.
Vpy−Vpx=(Vpy−Vpz)/3 …(20)
Vpz−Vpz=(Vpz−Vpx)/3 …(21)
Vpy−Vpx = (Vpy−Vpz) / 3 (20)
Vpz−Vpz = (Vpz−Vpx) / 3 (21)
式(18)は、正極側3相相間リアクトル6Aの1次側出力電位を表す。式(19)〜式(21)は、正極側3相相間リアクトル6Aの1次側相電圧、すなわち脚磁束の微分値を表す。 Equation (18) represents the primary side output potential of the positive-phase three-phase interphase reactor 6A. Expressions (19) to (21) represent the primary side phase voltage of the positive-side three-phase reactor 6A, that is, the differential value of the leg magnetic flux.
負極側3相相間リアクトル6Bに対しても式(14)〜式(21)と同様な、以下の式(22)〜式(29)が成立する。ここで第1の3相全波整流回路5Aの第1負極端子52Aの電位をVnxとし、第2の3相全波整流回路5Bの第2負極端子52Bの電位をVnyとし、第3の3相全波整流回路5Cの第3負極端子52Cの電位をVnzとする。また第7の1次巻線71と第12の1次巻線78との接続部の電位をVnfとし、第8の1次巻線72と第7の1次巻線71との接続部の電位をVngとし、第9の1次巻線74と第8の1次巻線72との接続部の電位をVnhとする。また第1の3相全波整流回路5Aの第7〜第12の1次巻線71,72,74,75,77,78による千鳥結線の中性点Noの電位をVnとする式(22)〜式(29)は、式(19)〜式(21)において、添え字pをnに置き換えたものとなる。
Vnx−Vnf=−(Vng−Vn) …(22)
Vny−Vng=−(Vnh−Vn) …(23)
Vnz−Vnh=−(Vnf−Vn) …(24)
(Vnx−Vnf)+(Vny−Vng)+(Vnz−Vnh)=0 …(25)
Vny−Vnx=(Vny−Vnz)/3 …(28)
Vnz−Vnz=(Vnz−Vnx)/3 …(29)
The following formulas (22) to (29) similar to the formulas (14) to (21) are also established for the negative electrode side three-phase interphase reactor 6B. Here, the potential of the first
Vnx−Vnf = − (Vng−Vn) (22)
Vny−Vng = − (Vnh−Vn) (23)
Vnz−Vnh = − (Vnf−Vn) (24)
(Vnx−Vnf) + (Vny−Vng) + (Vnz−Vnh) = 0 (25)
Vny−Vnx = (Vny−Vnz) / 3 (28)
Vnz−Vnz = (Vnz−Vnx) / 3 (29)
次に、3相ブリッジ整流回路7に印加される電圧を求める。ここで第1ブリッジ交流接続端子89aの電位をVfとし、第2ブリッジ交流接続端子89bの電位をVgとし、第3ブリッジ交流接続端子89cの電位をVhとする。また第4〜第6の2次巻線73,76,79の一端73a,76a,79aが相互に接続される接続部の電位をVmとする。式(17)が、正極側3相相間リアクトル6Aの1次側巻線電圧となり、式(26)が、負極側3相相間リアクトル6Bの1次側巻線電圧となることに注意すると、以下の式(30)〜式(32)が得られる。ここで正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bの前述した巻線比を表す予め定める第2および第3定数Kb,KcをNとする。
Vf−Vm=N{(Vpx−Vnx)−(Vpy−Vny)}/3 …(30)
Vx−Vm=N{(Vpy−Vny)−(Vpz−Vnz)}/3 …(31)
Vh−Vm=N{(Vpz−Vnz)−(Vpx−Vnx)}/3 …(32)
Next, the voltage applied to the three-phase bridge rectifier circuit 7 is obtained. Here, the potential of the first bridge
Vf−Vm = N {(Vpx−Vnx) − (Vpy−Vny)} / 3 (30)
Vx−Vm = N {(Vpy−Vny) − (Vpz−Vnz)} / 3 (31)
Vh−Vm = N {(Vpz−Vnz) − (Vpx−Vnx)} / 3 (32)
また正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bに、正極側および負極側2次巻線がそれぞれ巻回されない場合、明らかに第1〜第3全波整流回路5A,5B、5Cに流れる電流はバランスし、つまり、第1〜第3全波整流回路5A,5B、5Cに流れる電流は、常に一定となる。つまり正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bに、2次巻線がそれぞれ巻回されなければ、整流装置1は単に18パルス整流回路として動作する。
In addition, when the positive and negative secondary windings are not wound around the positive and negative three-phase reactors 6A and 6B, respectively, the currents that obviously flow through the first to third full-wave rectifier circuits 5A, 5B, and 5C Are balanced, that is, the currents flowing through the first to third full-wave rectifier circuits 5A, 5B, and 5C are always constant. That is, if the secondary winding is not wound around each of the positive-phase and negative-phase three-phase reactors 6A and 6B, the
第1〜第6の2次巻線63,66,69,73,76,79に電流が流れる場合、以下の関係式(33)〜(35)が成り立つ。ここで第1の3相全波整流回路5Aの第1正極端子51Aから出力される電流をipxとし、第1負極端子52Aに入力される電流をipnとする。第2の3相全波整流回路5Bの第2正極端子51Bから出力される電流をipyとし、第2負極端子52Bに入力される電流をinyとする。第3の3相全波整流回路5Cの第3正極端子51Cから出力される電流をipzとし、第3負極端子52Cに入力される電流をipzとする。また直流負荷3に流れる負荷電流をidとする。また第1の2次巻線63から3相ブリッジ整流回路7に出力される電流をifとし、第2の2次巻線66から3相ブリッジ整流回路7に出力される電流をigとし、第3の2次巻線69から3相ブリッジ整流回路7に出力される電流をihとする。また正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bの前述した巻線比を表す予め定める第2および第3定数Kb,KcをNとする。
ipx=inx=id/3+N(if−ih)/3 …(33)
ipy=iny=id/3+N(ig−if)/3 …(34)
ipz=inz=id/3+N(ih−ig)/3 …(35)
When current flows through the first to sixth
ipx = inx = id / 3 + N (if−ih) / 3 (33)
ipy = iny = id / 3 + N (ig-if) / 3 (34)
ipz = inz = id / 3 + N (ih-ig) / 3 (35)
式(33)〜式(35)において、右辺の第1項は、直流負荷3によって決まる定常電流を表している。また式(33)〜式(35)において、右辺の第2項は、3相相間リアクトル6A,6Bの2次巻線に流れる電流、言い換えれば2次電流である。式(33)〜(35)は、2次電流を適当に流すことによって、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cにおける電流を増減することができることを意味している。また式(33)〜式(35)において、正極側と負極側の直流電流が等しい、つまりipx=inx、ipy=inyおよびipz=inzであることは、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cを横断して流れる電流がないことを表している。式(33)〜式(35)から、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cには、負荷電流idの3分の1の電流、つまりid/3が定常的に流れており、if,igおよびihによって増減することができることが判る。 In Expressions (33) to (35), the first term on the right side represents a steady current determined by the DC load 3. In the equations (33) to (35), the second term on the right side is the current flowing in the secondary windings of the reactors 6A and 6B between the three-phase phases, in other words, the secondary current. Expressions (33) to (35) mean that the current in the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A, 5B, and 5C can be increased or decreased by appropriately flowing a secondary current. . Further, in the formulas (33) to (35), the positive and negative DC currents are equal, that is, ipx = inx, ipy = iny, and ipz = inz. This indicates that there is no current flowing across the rectifier circuits 5A, 5B, and 5C. From Expression (33) to Expression (35), the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A, 5B, and 5C have a constant current of one third of the load current id, that is, id / 3. It can be seen that it can be increased or decreased by if, ig and ih.
前述したダイオードによって構成される第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cを含んで構成される整流装置1では、この第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cに流れる電流の転流によって、言い換えれば第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cを構成する各ダイオードが導通状態から非導通状態に変化する、または非導通状態から導通状態に変化することによって生じる電流の不連続性が、高調波を発生させる原因となっている。したがって、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cにおいて転流が生じる際に、その転流が生じる第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cにおける電流量を減らすことができれば、転流による電流の不連続性を減少させることができる。
In the
式(13),式(19)〜式(21),式(27)〜式(29)および式(30)〜式(32)から、3相相間リアクトルの2次巻線電圧を表すVf−Vm、Vg−Vm、およびVh−Vmは、以下の式(36)〜式(38)によって表される。
Vf−Vm=f(ωt−π/18) …(36)
Vg−Vm=f(ωt−3π/18) …(37)
Vh−Vm=f(ωt−5π/18) …(38)
From expression (13), expression (19) to expression (21), expression (27) to expression (29), and expression (30) to expression (32), Vf− representing the secondary winding voltage of the reactor between the three-phase phases Vm, Vg-Vm, and Vh-Vm are represented by the following formulas (36) to (38).
Vf−Vm = f (ωt−π / 18) (36)
Vg−Vm = f (ωt−3π / 18) (37)
Vh−Vm = f (ωt−5π / 18) (38)
前記式(36)〜式(38)において、関数f(θ)は、周期が「π/3」の周期関数であり、以下の式(39)で表される。 In the expressions (36) to (38), the function f (θ) is a periodic function having a period of “π / 3” and is represented by the following expression (39).
図8は、正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bの2次巻線電圧の波形を示す図表である。図8の図表において縦軸は、電圧を表し、横軸は電気角ωtを表す。ここで電圧の単位はボルト(V)であり、電気角の単位は、度(°)である。図8の図表において、Vf−Vmの波形を実線で示し、Vg−Vmの波形を点線で示し、Vh−Vmの波形を1点鎖線で示す。交流電圧の定格電圧を1ボルト(V)負荷直流電流を1アンペア(A)とし、負荷抵抗は、ほぼ1/1.35オーム(Ω)とする。 FIG. 8 is a chart showing the waveforms of the secondary winding voltages of the reactors 6A and 6B between the positive-phase and negative-phase three-phase phases. In the chart of FIG. 8, the vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents the electrical angle ωt. Here, the unit of voltage is volts (V), and the unit of electrical angle is degrees (°). In the chart of FIG. 8, the waveform of Vf-Vm is indicated by a solid line, the waveform of Vg-Vm is indicated by a dotted line, and the waveform of Vh-Vm is indicated by a one-dot chain line. The rated voltage of the alternating voltage is 1 volt (V), the load direct current is 1 ampere (A), and the load resistance is approximately 1 / 1.35 ohm (Ω).
正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bの第1〜第6の2次巻線63,66,69,73,76,79は、3相ブリッジ整流回路7に接続され、3相ブリッジ整流回路7の転流は、
(2nπ/18)+α [rad](n=1,2,…,18)
間隔で行なわれる。
The first to sixth
(2nπ / 18) + α [rad] (n = 1, 2,..., 18)
Done at intervals.
前記αは、定数であり、以下の式(40)によって表される。式(40)においてp=πである。 The α is a constant and is represented by the following formula (40). In formula (40), p = π.
式(39)で表される鋸歯状波関数f(θ)は、正弦波関数の一部分が連なったものである。 The sawtooth wave function f (θ) represented by the equation (39) is a part of a sine wave function.
また整流装置1における転流のタイミングは、正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bの1次巻線と、2次巻線との巻数比に無関係に決定される。
Further, the commutation timing in the
また第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B、5Cにおける転流は、電気角2π(rad)の間に18回行なわれ、その電気角は以下の式で表される。
(2n−1)π/18 [rad](n=1,2,・・・,18)
Further, commutation in the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A, 5B, and 5C is performed 18 times during an electrical angle of 2π (rad), and the electrical angle is expressed by the following equation.
(2n−1) π / 18 [rad] (n = 1, 2,..., 18)
結局、整流装置1全体としては、電気角2π(rad)の間にほぼ(π/27)の周期で、計54回の転流が第1〜第3全波整流回路および3相ブリッジ整流回路7のいずれかで行なわれる。
表1に、整流装置1における転流の様子を示す。
As a result, the
Table 1 shows the state of commutation in the
表1では、電気角0〜π/2[rad]、つまり0〜90°の範囲における、転流の様子を示している。表1では、電気角と、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cの第1〜第9交流接続端子53a,53b,53c,54a,54b,54c,55a,55b,55cに入力される電流iax,ibx,icx,iay,iby,icy,iaz,ibzおよびiczと、3相相間リアクトルの2次巻線電流if,igおよびihとの関係を表す。第1の3相全波整流回路5Aの第1〜第3交流接続端子53a,53b,53cに入力される電流をそれぞれiax,ibx,icxとし、第2の3相全波整流回路5Bの第4〜第6交流接続端子54a,54b,54cに入力される電流をそれぞれiay,iby,icyとし、第3の3相全波整流回路5Cの第7〜第9交流接続端子55a,55b,55cに入力される電流をそれぞれiaz,ibz,iczとする。
Table 1 shows the state of commutation in an electrical angle of 0 to π / 2 [rad], that is, in a range of 0 to 90 °. In Table 1, the electrical angle and the first to ninth
表1において、移相変圧器4から3相相間リアクトルに電流が流れる場合を符号「+」で表し、移相変圧器4から3相相間リアクトルに電流が流れる場合を符号「−」で表す。また電流が流れない場合には「0」で表す。このように表すと予め定める電気角において、第1の3相全波整流回路5Aに入力される電流iax,ibxおよびicxの組では、iax,ibxおよびicxのうちのいずれか2つは異符号となり、その他はゼロ(0)となる。また第2の3相全波整流回路5Bに入力される電流iay,ibyおよびicyの組では、iay,ibyおよびicyのうちいずれか2つは異符号となり、その他はゼロ(0)となる。また第3の3相全波整流回路5Cに入力される電流iaz,ibzおよびiczの組では、iaz,ibzおよびiczのうちいずれか2つは異符号となり、その他はゼロ(0)となる。
In Table 1, the case where a current flows from the phase-shifting
また表1において、if,igおよびihのうちのいずれか2つは異符号の電流値となり、すなわち電流の流れる方向が逆となり、その他はゼロ(0)となる。if,igおよびihは、ゼロ(0)ではない場合、2Nid/3または−2Nid/3となる。3相ブリッジ整流回路7から3相相間リアクトルに電流が流れる場合には、電流値に−(マイナス)を付加して表す。 In Table 1, any two of if, ig, and ih have different signs of current values, that is, the direction of current flow is reversed, and the others are zero (0). If, ig, and ih are 2Nid / 3 or -2Nid / 3 if not zero (0). When current flows from the three-phase bridge rectifier circuit 7 to the reactor between the three-phase phases, it is expressed by adding − (minus) to the current value.
表1に示すように、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cでは、60°ごとに転流が発生する。したがって、電気角2πの間に、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cでは、それぞれ6回の転流が発生する。また3相ブリッジ整流回路7では、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cにおいて転流が発生した電気角を3等分する位置で電流が発生し、電気角2πの間に、36回の転流が発生する。したがって、全体として6×3+36=54回の転流が発生していることが判る。 As shown in Table 1, in the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A, 5B, 5C, commutation occurs every 60 °. Therefore, six commutations occur in the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A, 5B, and 5C during the electrical angle 2π. In the three-phase bridge rectifier circuit 7, a current is generated at a position that divides the electrical angle at which commutation occurs in the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A, 5B, and 5C into three equal parts. In the meantime, 36 commutations occur. Therefore, it can be seen that 6 × 3 + 36 = 54 commutations occur as a whole.
前記巻数比Nを、1/3付近に選ぶと、第1〜第3の全波整流回路5A,5B、5Cにおいて転流が発生する時刻では、この転流が発生する第1〜第3の全波整流回路5A,5B、5Cにおける電流量をid/3のさらに1/3にすることができる。これによって、転流による電流の不連続性をさらに小さくして、高調波歪み率をさらに低減することができる。転流する際に減少した電流量は、第1〜第3の全波整流回路5A,5B、5Cのうち転流が発生していない回路に分配される。 When the turn ratio N is selected to be close to 1/3, the first to third first commutation occurs at the time when the first commutation occurs in the first to third full-wave rectifier circuits 5A, 5B, and 5C. The amount of current in the full-wave rectifier circuits 5A, 5B, 5C can be further reduced to 1/3 of id / 3. As a result, the current discontinuity due to commutation can be further reduced, and the harmonic distortion rate can be further reduced. The amount of current that is reduced during commutation is distributed to the first to third full-wave rectifier circuits 5A, 5B, and 5C where no commutation occurs.
整流装置1によって生成される直流電圧について説明する。
正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bに2次巻線がない場合の整流装置1の出力電圧Vp−Vnは、次式(41)で与えられ、周期が2π/18=π/9の周期関数となる。
A DC voltage generated by the
The output voltage Vp−Vn of the
また3相相間リアクトルの2次巻線の整流電圧は、次式(42),式(43)で与えられる。 The rectified voltage of the secondary winding of the three-phase reactor is given by the following equations (42) and (43).
式(42)および式(43)において、巻線比Nを1/3に選ぶと、交流入力電流が54パルス相当、つまり1周期に54段階に変位し、交流入力電流を正弦波の波形により近づけることができる整流装置1が得られる。
In Equation (42) and Equation (43), when the winding ratio N is selected to be 1/3, the AC input current is equivalent to 54 pulses, that is, displaced in 54 steps in one cycle, and the AC input current is changed by a sine wave waveform. The
図9〜図14は、整流装置1を動作させたときの、各部の電流または電圧波形を示す図表である。ここで、交流電圧電源の交流電圧の定格電圧を1ボルト(V)とし、直流負荷3の直流電流を1アンペア(A)としている。
9 to 14 are charts showing current or voltage waveforms of the respective parts when the rectifying
図9は、正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bの1次側巻線電圧の波形を示す図表である。ここでは、3相相間リアクトルの千鳥結線の中性点を基準電位とした電圧を表す。また図9では、Vpx−Vpf、Vpy−Vpg、Vpz−Vph、Vnx−Vnf、Vny−Vng、およびVnz−Vnhの波形図を示す。図9の図表において縦軸は、電圧値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電圧の単位は、ボルト(V)であり、電気角の単位は、度(°)である。図9の図表において、Vpx−Vpfの波形を太線の点線で示し、Vpy−Vpgの波形を細線の実線で示し、Vpz−Vphの波形を太線の2点鎖線で示し、Vnx−Vnfを太線の実線で示し、Vny−Vngを細線の2点鎖線で示し、Vnz−Vnhを細線の1点鎖線で示す。Vpx−Vpf、Vpy−Vpg、Vpz−Vph、Vnx−Vnf、Vny−VngおよびVnz−Vnhは、それぞれ120°周期の周期関数で表すことができる。 FIG. 9 is a chart showing waveforms of the primary side winding voltages of the reactors 6A and 6B between the positive phase side and the negative phase side three-phase. Here, a voltage with the neutral point of the staggered connection of the reactor between the three-phase phases as a reference potential is represented. FIG. 9 shows waveform diagrams of Vpx-Vpf, Vpy-Vpg, Vpz-Vph, Vnx-Vnf, Vny-Vng, and Vnz-Vnh. In the chart of FIG. 9, the vertical axis represents the voltage value, and the horizontal axis represents the electrical angle ωt. The unit of voltage is volt (V), and the unit of electrical angle is degree (°). In the chart of FIG. 9, the Vpx-Vpf waveform is indicated by a thick dotted line, the Vpy-Vpg waveform is indicated by a thin solid line, the Vpz-Vph waveform is indicated by a bold two-dot chain line, and Vnx-Vnf is indicated by a bold line. It is indicated by a solid line, Vny-Vng is indicated by a thin two-dot chain line, and Vnz-Vnh is indicated by a thin one-dot chain line. Vpx-Vpf, Vpy-Vpg, Vpz-Vph, Vnx-Vnf, Vny-Vng and Vnz-Vnh can each be expressed by a periodic function having a period of 120 °.
図10は、3相ブリッジ整流回路7の入力電圧の波形を示す図表である。図10では、Vf−Vg、Vg−Vh、およびVh−Vfの波形を示す。図10の図表において縦軸は、電圧値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電圧の単位は、ボルト(V)であり、電気角の単位は、度(°)である。図10の図表において、Vf−Vgを1点鎖線で示し、Vg−Vhを実線で示し、Vh−Vfを2点鎖線で示す。Vf−Vg、Vg−VhおよびVh−Vfは、互いに20°ずつ位相差を有する60°周期の周期関数で表すことができる。 FIG. 10 is a chart showing the waveform of the input voltage of the three-phase bridge rectifier circuit 7. FIG. 10 shows waveforms of Vf−Vg, Vg−Vh, and Vh−Vf. In the chart of FIG. 10, the vertical axis represents the voltage value, and the horizontal axis represents the electrical angle ωt. The unit of voltage is volt (V), and the unit of electrical angle is degree (°). In the chart of FIG. 10, Vf-Vg is indicated by a one-dot chain line, Vg-Vh is indicated by a solid line, and Vh-Vf is indicated by a two-dot chain line. Vf−Vg, Vg−Vh, and Vh−Vf can be expressed by a periodic function of a 60 ° period having a phase difference of 20 ° from each other.
図11は、3相相間リアクトルの2次側巻線電流の波形を示す図表である。図11では、If、IgおよびIhの波形を示す。図11の図表において、縦軸は電流値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電流の単位は、アンペア(A)であり、電気角の単位は、度(°)である。図11の図表において、Ifの波形を実線で示し、Igの波形を1点鎖線で示し、Ihの波形を2点鎖線で示す。電流値が正の値であるときには、3相相間リアクトルから3相ブリッジ整流回路7に電流が流れ、電流値が負の値であるときには、3相ブリッジ整流回路7から3相相間リアクトルに電流が流れる。If、IgおよびIhは、互いに20°ずつ位相差を有する60°周期の周期関数によって表される。 FIG. 11 is a chart showing a waveform of the secondary side winding current of the three-phase reactor. FIG. 11 shows waveforms of If, Ig, and Ih. In the chart of FIG. 11, the vertical axis represents the current value, and the horizontal axis represents the electrical angle ωt. The unit of current is ampere (A), and the unit of electrical angle is degree (°). In the chart of FIG. 11, the waveform of If is indicated by a solid line, the waveform of Ig is indicated by a one-dot chain line, and the waveform of Ih is indicated by a two-dot chain line. When the current value is positive, current flows from the three-phase reactor to the three-phase bridge rectifier circuit 7, and when the current value is negative, current flows from the three-phase bridge rectifier circuit 7 to the three-phase reactor. Flowing. If, Ig, and Ih are represented by a periodic function having a period of 60 ° having a phase difference of 20 ° from each other.
図12は、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cの直流出力電流の波形を示す図表である。図12では、Ipx、IpyおよびIpzの波形を示す。図12の図表において、縦軸は電流値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電流の単位は、アンペア(A)であり、電気角の単位は、度(°)である。図12の図表において、Ipxの波形は実線で示し、Ipyの波形は1点鎖線で示す、Ipzの波形は2点鎖線で示す。Ipx、IpyおよびIpzは、互いに20°ずつの位相差を有する60°周期の周期関数によって表される。 FIG. 12 is a chart showing waveforms of DC output currents of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A, 5B, and 5C. In FIG. 12, waveforms of Ipx, Ipy and Ipz are shown. In the chart of FIG. 12, the vertical axis represents the current value, and the horizontal axis represents the electrical angle ωt. The unit of current is ampere (A), and the unit of electrical angle is degree (°). In the chart of FIG. 12, the Ipx waveform is indicated by a solid line, the Ipy waveform is indicated by a one-dot chain line, and the Ipz waveform is indicated by a two-dot chain line. Ipx, Ipy and Ipz are represented by a periodic function having a period of 60 ° having a phase difference of 20 ° from each other.
図13は、第2の3相全波整流回路5Bの第4〜第6交流接続端子54a,54b,54cに供給される電流の波形を示す図表である。図13では、Iay、IbyおよびIcyの波形を示す。図13の図表において、縦軸は電流値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電流の単位は、アンペア(A)であり、電気角の単位は、度(°)である。図13の図表において、Iayの波形を実線で示し、Ibyの波形を1点鎖線で示し、Icyの波形を2点鎖線で示す。電流値が正の値であるときには、移相変圧器4から第2の3相全波整流回路5Bに電流が流れ、電流値が負の値であるときには、第2の3相全波整流回路5Bから移相変圧器4に電流が流れる。Iay、IbyおよびIcyは、互いに120°の位相差を有する180°周期の周期関数によって表される。
FIG. 13 is a chart showing waveforms of currents supplied to the fourth to sixth
第1の3相全波整流回路5Aの第1〜第3交流接続端子に供給される電流Iax、IbxおよびIcxの波形は、図13に示すIay、IbyおよびIcyの波形をそれぞれ20°ずつ位相を進めた波形となる。また第3の3相全波整流回路5Cの第7〜第9交流接続端子に供給される電流Iaz、IbzおよびIczの波形は、図13に示すIay、IbyおよびIcyの波形をそれぞれ20°ずつ位相を遅らせた波形となる。 The waveforms of the currents Iax, Ibx, and Icx supplied to the first to third AC connection terminals of the first three-phase full-wave rectifier circuit 5A are 20 ° each of the waveforms of Iay, Iby, and Icy shown in FIG. The waveform is advanced. The waveforms of the currents Iaz, Ibz, and Icz supplied to the seventh to ninth AC connection terminals of the third three-phase full-wave rectifier circuit 5C are 20 ° each of the waveforms of Iay, Iby, and Icy shown in FIG. The waveform is delayed in phase.
図14は、3相交流電源2の第1〜第3電源端子Da,Db,Dcから整流装置1に供給される電流Ia,IbおよびIcの波形を示す図である。図14の図表において、縦軸は電流値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電流の単位は、アンペア(A)であり、電気角の単位は、度(°)である。図14の図表において、Iaの波形を太線の実線で示し、Ibの波形を細線の実線で示し、Icの波形を1点鎖線で示す。電流値が正の値であるときには、3相交流電源2から整流装置1に電流が流れ、電流値が負の値であるときには、整流装置1から3相交流電源2に電流が流れる。前記電流Ia、IbおよびIcを交流入力電流と記載する場合がある。
FIG. 14 is a diagram illustrating waveforms of currents Ia, Ib, and Ic supplied to the
図14に示すように、本発明の整流装置1によって3相交流を直流に変換すると、3相交流電源2から整流装置1に供給される3相交流電流の波形は、54段の階段状の交流電流波形となり、すなわち54パルス整流される。このように3相交流電源2から入力される3相交流の波形をより正弦波に近づけることができるので、3相交流電源2から供給される3相交流に含まれる高調波を低減することができる。本発明の整流装置1では、電圧の全高調波ひずみ率(略称THD)は、3.4パーセント(%)となる。つまり第3の従来の技術の18パルス整流装置1よりも、高調波の発生を小さくすることができる。
As shown in FIG. 14, when the three-phase alternating current is converted into direct current by the rectifying
また整流装置1では、直流負荷3に印加される直流電圧(負荷電圧)のリップルを小さくすることができるので、たとえば直流負荷3に並列にフィルタキャパシタを接続する場合、このフィルタキャパシタの容量を、従来の技術の整流回路よりも小さく構成することができる。また前述した整流装置1は、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cおよび3相ブリッジ整流回路7を構成する素子に、受動素子であるダイオードのみを用い、第2の従来の技術の整流装置1が備える能動素子およびこの能動素子を駆動する制御回路を設けない。ダイオードなどの受動素子は、過電流に対して壊れにくいので、整流装置1の故障を低減することができるとともに、整流装置1の保守管理が容易となる。
In the
整流装置1の各変圧器、つまり移相変圧器4および正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bの容量を、全出力容量に対する比率で表したものを表2に示す。
Table 2 shows the capacities of the transformers of the
全出力容量に対する比率とは、予め定める交流電力を絶縁型の変圧器によって整流するときに、この絶縁型の変圧器で必要な容量に対して、前記予め定める交流電力を本実施の形態の整流装置1で整流するときに必要な各変圧器の容量の比率である。表2に示すように、本実施の形態の整流装置1では、絶縁型の変圧器を用いる場合と比較して、絶縁型の変圧器の26.5パーセントの容量で整流することができる。したがって、各変圧器の寸法および重量を小さくすることができ、整流装置1を小形化することができる。
The ratio to the total output capacity means that when the predetermined AC power is rectified by an insulated transformer, the predetermined AC power is rectified according to the present embodiment with respect to the capacity required by the insulated transformer. It is the ratio of the capacity of each transformer required when rectifying by the
次に上述した整流装置1の動作をシミュレーションした結果について説明する。たとえば定格電圧440ボルト(V)系では、直流電圧は、600ボルト(V)前後が見込まれる。整流装置1のオン電圧が1.4V程度と見込むと、整流装置1だけで2.8V程度のオンロスとなるが、前述したように移相変圧器4および正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6B自体は、絶縁型変圧器を用いる場合の1/4〜1/5程度の容量とすることができる。変圧器損失が容量の0.75乗に比例すると想定した場合、変圧器損失は絶縁型移相変圧器4を使用した場合の0.302倍程度となる。比較対象の多相交流回路が99パーセント(%)効率の変圧器を用いていると仮定すると、変圧器損失の減少に伴う効率向上は0.7パーセント(%)程度となる。
Next, the result of simulating the operation of the
したがって、440V系での総合効率は、絶縁型変圧器の1/4〜1/5程度の容量としても、絶縁型変圧器と同程度となる。したがって、絶縁型変圧器を用いた変圧器と比較しても、効率を低下させることなく、装置を小形化することができる。本発明の整流装置1は、たとえば440ボルト(V)以上の比較的高い3相交流電圧を整流する場合に、好適に用いることができる。
Therefore, the total efficiency in the 440V system is about the same as that of the insulated transformer even if the capacity is about 1/4 to 1/5 of the insulated transformer. Therefore, even when compared with a transformer using an insulating transformer, the apparatus can be miniaturized without reducing the efficiency. The
本発明の他の実施の形態では、前述した移相変圧器4において、第1の移相変圧器1次巻線12および第1〜第4の移相変圧器2次巻線13〜16と、第2の移相変圧器1次巻線17および第5〜第8の移相変圧器2次巻線18〜21と、第3の移相変圧器1次巻線22および第9〜第12の移相変圧器2次巻線23〜26とは、別々の鉄心に巻きつけて構成してもよい。
In another embodiment of the present invention, in the above-described
また本発明のさらに他の実施の形態では、前述した正極側3相相間リアクトル6Aにおいて、第1および第2の1次巻線61,62ならびに第1の2次巻線63と、第3および第4の1次巻線64,65ならびに第2の2次巻線66と、第5および第6の1次巻線67,68ならびに第3の2次巻線69とは、別々の鉄心に巻きつけて構成してもよい。
In still another embodiment of the present invention, in the positive-side three-phase reactor 6A described above, the first and second
また本発明のさらに他の実施の形態では、前述した負極側3相相間リアクトル6Bにおいて、第7および第8の1次巻線71,72ならびに第4の2次巻線73と、第9および第10の1次巻線74,75ならびに第5の2次巻線76と、第11および第12の1次巻線77,78ならびに第6の2次巻線79とは、別々の鉄心に巻きつけて構成してもよい。
In still another embodiment of the present invention, in the negative side three-phase reactor 6B described above, the seventh and eighth
また本発明のさらに他の実施の形態では、直流負荷3および直流リアクトル8は、正極側3相相間リアクトル6Aの第1〜第6の1次巻線61,62,64,65,67,68による千鳥結線の中性点Poと、3相ブリッジ負極端子88との間に、直列に接続されてもよい。
In still another embodiment of the present invention, the DC load 3 and the
また本発明の整流装置1では、移相変圧器4、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5C、正極側および負極側3相相間リアクトル6A,6Bおよび3相ブリッジ整流回路7を接続する接続部位に、それぞれ端子を形成して、端子同士を導線などの導電性部材によって着脱自在に接続してもよい。
Further, in the
本実施の形態では、正極側3相相間リアクトル6Aにおいて、第1の1次巻線61の他端部61bと、第6の1次巻線68の他端部68bとを相互に接続し、第2の1次巻線62の他端部62bと第3の1次巻線64の他端部64bとを相互に接続し、第4の1次巻線65の他端部65bと第5の1次巻線67の他端部67bとを相互に接続する構成とし、負極側3相相間リアクトル6Aにおいて、第7の1次巻線71の他端部71bと、第12の1次巻線78の他端部78bとを相互に接続し、第8の1次巻線72の他端部72bと第10の1次巻線74の他端部74bとを相互に接続し、第10の1次巻線75の他端部75bと第11の1次巻線77の他端部77bとを相互に接続する構成としているが、これに代えて、正極側3相相間リアクトル6Aにおいて、第1の1次巻線61の他端部61bと、第4の1次巻線64の他端部64bとを相互に接続し、第2の1次巻線62の他端部62bと第5の1次巻線67の他端部67bとを相互に接続し、第3の1次巻線63の他端部63bと第6の1次巻線68の他端部68bとを相互に接続し、負正極側3相相間リアクトル6Aにおいて、第7の1次巻線71の他端部71bと、第11の1次巻線74の他端部74bとを相互に接続し、第8の1次巻線72の他端部72bと第11の1次巻線77の他端部77bとを相互に接続し、第9の1次巻線73の他端部73bと第12の1次巻線78の他端部78bとを相互に接続する構成としてもよい。このように接続しても、同様な効果を達成することができる。
In the present embodiment, in the positive side three-phase reactor 6A, the
本発明の実施のさらに他の形態において、直流負荷3にフィルタキャパシタ(Filter
Capacitor:略称FC)を並列に接続してもよい。フィルタキャパシタを接続することによって、直流負荷3に印加される直流電圧をさらに平滑化することができ、電圧リプルをさらに抑制することができる。
In still another embodiment of the present invention, a filter capacitor (Filter) is connected to the DC load 3.
Capacitor (abbreviation FC) may be connected in parallel. By connecting the filter capacitor, the DC voltage applied to the DC load 3 can be further smoothed, and the voltage ripple can be further suppressed.
図15は、本発明の実施の一形態の整流装置100の構成を示す回路図である。本実施の形態の整流装置100は、前述の実施の形態の図1に示す整流装置1と同様な構成を含んでいるので、対応する構成には同様な参照符号を付して、その説明を省略する。図16では、整流装置100とともに3相交流電源2、直流負荷3およびフィルタキャパシタ(FC)9を併せて示す。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of the rectifier 100 according to the embodiment of the present invention. Since the rectifying device 100 of the present embodiment includes the same configuration as that of the rectifying
整流装置100は、移相変圧器4と、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cと、第1および第2電流バランサ101A,101Bと、3相相間リアクトル106と、3相ブリッジ整流回路7と、直流リアクトル8とを含む。移相変圧器4と、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cは、前述の実施の形態の整流装置1と同様に接続される。
The rectifier 100 includes a
第1および第2電流バランサ101A,101Bは、第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cの直流出力電圧が互いに干渉しあって、第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cの出力電流が、時刻の経過によって大きく変動することを防止する機能を有する。 In the first and second current balancers 101A and 101B, the first to third three-phase full-wave rectifier circuits are caused by the DC output voltages of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A to 5C interfering with each other. The output current of 5A to 5C has a function of preventing a large fluctuation with time.
第1電流バランサ101Aは、第1の3相全波整流回路5Aの直流出力の正極となる第1正極端子51Aに、一端102aが接続される第1電流バランサ1次巻線102と、第1電流バランサ1次巻線102に対応し、第1の3相全波整流回路5Aの直流出力の負極となる第1負極端子52Aに一端103aが接続される第1電流バランサ2次巻線103とを有する。第1電流バランサ1次巻線102と第1電流バランサ2次巻線103とは、同じ鉄心に巻回され、電流が流れることによって、相互に磁界で結合される。第1電流バランサ1次巻線102と第1電流バランサ2次巻線103とは、加極性である。第1電流バランサ101Aを整流装置100から切り離し、第1電流バランサ1次巻線102の一端102aを正極とし、他端102bを負極として電流を流した場合に、第1電流バランサ2次巻線103の一端103aが正極となり、他端103bが負極となる。
The first current balancer 101A includes a first current balancer primary winding 102 having one
第1電流バランサ101Aを設けることによって、第1の3相全波整流回路5Aの正極からの電流が、第1電流バランサ1次巻線102を流れることによって発生する磁束と、第1の3相全波整流回路5Aの負極への電流が、第1電流バランサ2次巻線103を流れることによって発生する磁束とが互いに打ち消しあい、第1の3相全波整流回路5Aの正極からの出力電流と、負極への入力電流との電流値を等しくするように働く。第1電流バランサ101Aの負荷側端子間の電圧、すなわち第1電流バランサ1次巻線102の他端102bと、第1電流バランサ2次巻線103の他端103bとの間の電圧は、これら第1の電流バランサ101Aの各巻線102,103が、第1の3相全波整流回路5Aの第1正極端子51Aおよび第1負極端子52Aから見て互いに電圧を打ち消し合う極性であるため、第1の3相全波整流回路5Aの出力電圧、すなわち第1正極端子51Aおよび第1負極端子52A間の電圧と等しくなる。
By providing the first current balancer 101A, the magnetic flux generated by the current from the positive electrode of the first three-phase full-wave rectifier circuit 5A flowing through the first current balancer primary winding 102, and the first three-phase The current to the negative electrode of the full-wave rectifier circuit 5A cancels out the magnetic flux generated by flowing through the first current balancer secondary winding 103, and the output current from the positive electrode of the first three-phase full-wave rectifier circuit 5A And the current value of the input current to the negative electrode is made equal. The voltage between the load side terminals of the first current balancer 101A, that is, the voltage between the
第1電流バランサ1次巻線102の巻数Ngと、第1電流バランサ2次巻線103の巻数Nhとの巻数比は、以下の式(44)で表される。
Ng:Nh=1:1 …(44)
The turn ratio between the number of turns Ng of the first current balancer primary winding 102 and the number of turns Nh of the first current balancer secondary winding 103 is expressed by the following equation (44).
Ng: Nh = 1: 1 (44)
第2電流バランサ101Bは、第3の3相全波整流回路5Cの直流出力の正極となる第3正極端子51Cに、一端104Cが接続される第2電流バランサ1次巻線104と、第2電流バランサ1次巻線104に対応し、第3の3相全波整流回路5Cの直流出力の負極となる第3負極端子52Cに一端105Cが接続される第2電流バランサ2次巻線105とを有する。第2電流バランサ1次巻線104と第2電流バランサ2次巻線105とは、同じ鉄心に巻回され、電流が流れることによって、相互に磁界で結合される。第2電流バランサ1次巻線104と第2電流バランサ2次巻線105とは、加極性である。第2電流バランサ101Bを整流装置100から切り離し、第2電流バランサ1次巻線103の一端103aを正極とし、他端103bを負極として電流を流した場合に、第2電流バランサ2次巻線104の一端104aが正極となり、他端104bが負極となる。
The second current balancer 101B includes a second current balancer primary winding 104 having one end 104C connected to a third
第2電流バランサ101Bを設けることによって、第3の3相全波整流回路5Cの正極からの電流が、第2電流バランサ1次巻線104を流れることによって発生する磁束と、第3の3相全波整流回路5Cの負極への電流が、第2電流バランサ2次巻線105を流れることによって発生する磁束とが互いに打ち消しあい、第3の3相全波整流回路5Cの正極からの出力電流と、負極への入力電流との電流値を等しくするように働く。第2電流バランサ101Bの負荷側端子間の電圧、すなわち第2電流バランサ1次巻線104の他端104bと、第2電流バランサ2次巻線105の他端105bとの間の電圧は、これら第2電流バランサ101の各巻線104,105が、第3の3相全波整流回路5Cの第3正極端子51Cおよび第3負極端子52Cから見て互いに電圧を打ち消し合う極性であるため、第3の3相全波整流回路5Cの出力電圧、すなわち第3正極端子51Cおよび第3負極端子52C間の電圧と等しくなる。
By providing the second current balancer 101B, the magnetic flux generated when the current from the positive electrode of the third three-phase full-wave rectifier circuit 5C flows through the second current balancer primary winding 104, and the third three-phase The current to the negative electrode of the full-wave rectifier circuit 5C and the magnetic flux generated by flowing through the second current balancer secondary winding 105 cancel each other, and the output current from the positive electrode of the third three-phase full-wave rectifier circuit 5C And the current value of the input current to the negative electrode is made equal. The voltage between the load side terminals of the second current balancer 101B, that is, the voltage between the
第2電流バランサ1次巻線104の巻数Niと、第2電流バランサ2次巻線105の巻数Njと巻数は、以下の関係式(45)で表される。
Ni:Nj=1:1 …(45)
The number of turns Ni of the second current balancer primary winding 104 and the number of turns Nj of the second current balancer secondary winding 105 and the number of turns are expressed by the following relational expression (45).
Ni: Nj = 1: 1 (45)
第1電流バランサ101Aの第1電流バランサ2次巻線103の他端103Bと、第2電流バランサ101Bの第2電流バランサ2次巻線105の他端105Bと、第2の全波整流回路5Bの第2負極端子52Bとは、相互に接続される。また第1電流バランサ1次巻線102の巻数Ngおよび第1電流バランサ2次巻線103の巻数Nhと、第2電流バランサ1次巻線104の巻数Niおよび第2電流バランサ2次巻線105の巻数Njとは、たとえば等しく選ばれる。
The other end 103B of the first current balancer secondary winding 103 of the first current balancer 101A, the other end 105B of the second current balancer secondary winding 105 of the second current balancer 101B, and the second full-wave rectifier circuit 5B. The second
第1および第2電流バランサ101A,101Bを設けることによって、第1および第3の3相全波整流回路5A,5Bの、正極からの出力電流および負極への入力電流を等しくすれば、第2の3相全波整流回路5Bの正極からの出力電流および負極への入力電流も等しくすることができる。以後、第1および第2電流バランサ101A,101Bを総称する場合、単に電流バランサ101と記載する場合がある。 By providing the first and second current balancers 101A and 101B, the output current from the positive electrode and the input current to the negative electrode of the first and third three-phase full-wave rectifier circuits 5A and 5B can be made equal to each other. The output current from the positive electrode and the input current to the negative electrode of the three-phase full-wave rectifier circuit 5B can be made equal. Hereinafter, when the first and second current balancers 101A and 101B are collectively referred to, they may be simply referred to as the current balancer 101.
3相相間リアクトル106は、相間変圧器であり、第1〜第3巻線部110A、110B,110Cを有する。第1〜第3巻線部110A、110B,110Cには、それぞれ1つの1次巻線、および2つの2次巻線が巻回される。
The three-phase interphase reactor 106 is an interphase transformer and includes first to third winding
第1巻線部110Aは、第1の1次巻線111、第1の2次巻線112および第2の2次巻線113が同じ鉄心に巻回されて形成される。第1の1次巻線111、第1の2次巻線112および第2の2次巻線113は、電流が流れると互いに磁界で結合される。第1の1次巻線111および第1の2次巻線112は、減極性であり、第1の1次巻線111および第2の2次巻線113は、減極性である。第1巻線部110Aを整流装置100から切り離し、第1の1次巻線111の一端111aを正極とし、他端111bを負極として電流を流した場合に、第1の2次巻線112において正極となる巻線端を、第1の2次巻線112の一端111bとし、第2の2次巻線113において正極となる巻線端を、第2の2次巻線113の一端113aとする。
The first winding
第2巻線部110Bは、第2の1次巻線114、第3の2次巻線115および第4の2次巻線116が同じ鉄心に巻回されて形成される。第2の1次巻線114、第3の2次巻線115および第4の2次巻線116は、電流が流れると互いに磁界で結合される。第2の1次巻線114および第3の2次巻線115は、減極性であり、第2の1次巻線114および第4の2次巻線は、減極性116である。第2巻線部110Bを整流装置100から切り離し、第2の1次巻線114の一端114aを正極とし、他端114bを負極として電流を流した場合に、第3の2次巻線において正極となる巻線端を、第3の2次巻線115の一端115aとし、第4の2次巻線116において正極となる巻線端を、第4の2次巻線116の一端116aとする。
The second winding
第3巻線部110Cは、第3の1次巻線117、第5の2次巻線118および第6の2次巻線119が同じ鉄心に巻回されて形成される。第3の1次巻線117、第5の2次巻線118および第6の2次巻線119は、電流が流れると互いに磁界で結合される。第3の1次巻線117および第5の2次巻線118は、減極性であり、第3の1次巻線117および第6の2次巻線119は、減極性である。第3巻線部110Cを整流装置100から切り離し、第3の1次巻線117の一端117aを正極とし、他端117bを負極として電流を流した場合に、第5の2次巻線118において正極となる巻線端を、第5の2次巻線118の一端118aとし、第6の2次巻線119において正極となる巻線端を、第6の2次巻線119の一端119aとする。
The third winding
第1電流バランサ101Aの第1電流バランサ1次巻線102の他端102bは、第1巻線部110Aに巻回される第1の1次巻線111の一端111aに接続される。第2の3相全波整流回路5Bの第2正極端子51Bは、第2巻線部110Bに巻回される第2の1次巻線114の一端114aに接続される。第2電流バランサ101Bの第2電流バランサ1次巻線104の他端114bは、第3巻線部110Cに巻回される第3の1次巻線117の一端117aに接続される。第1〜第3巻線部110A,110B,110Cで巻回される第1〜第3の1次巻線111,114,117の他端111b,114b,117bが相互に接続されてY結線(星型結線)される。これによって、第1電流バランサ101Aの第1電流バランサ1次巻線102の他端102bと、第2の3相全波整流回路5Bの第2正極端子51Bと、第2電流バランサ101Bの第2電流バランサ1次巻線104の他端104bとは、3相相間リアクトルの第1〜第3の1次巻線111,114,117によるY結線の中性点Qoで接続される。
The
前記第1巻線部110Aで巻回される第1の2次巻線112の他端112bと、第2巻線部110Bで巻回される第4の2次巻線116の一端116aとが相互に接続され、第1の2次巻線112と第4の2次巻線116とが直列に接続される。また第2巻線部110Bで巻回される第3の2次巻線115の他端115bと、第3巻線部110Cで巻回される第6の2次巻線119の一端119aとが相互に接続され、第3の2次巻線115と第6の2次巻線119とが直列に接続される。また第3巻線部110Cで巻回される第5の2次巻線118の他端118bと、第1巻線部110Aで巻回される第2の2次巻線113の一端113aとが相互に接続され、第5の2次巻線118と第2の2次巻線113とが直列に接続される。前記第2,第4および第6の第2巻線113,116,119の他端113b,116b,119bが相互に接続されて、第1〜第6の2次巻線112,113,115,116,118,119が千鳥結線される。以後、第1〜第3の1次巻線111,114,117を総称する場合、単に1次巻線と記載し、第1〜第6の2次巻線112,113,115,116,118,119を総称する場合、単に2次巻線ト記載する場合がある。
The
第1〜第3巻線部110A,110B,110Cにおける各巻線の巻数比は、以下の式(46)〜式(49)によって表される。ここで第1〜第3の1次巻線111,114,117の巻数を、それぞれNg1〜Ng3とし、第1〜第6の2次巻線112,113,115,116,118,119の巻数をそれぞれNh1〜Nh6とし、予め定める第5定数をKeとし、予め定める第6定数をKfとする。
Ng1:Ng2:Ng3=1:1:1 …(46)
Ng1:Nh1:Nh2=1:Ke:Kf …(47)
Ng2:Nh3:Nh4=1:Ke:Kf …(48)
Ng3:Nh5:Nh6=1:Ke:Kf …(49)
The turn ratio of each winding in the first to third winding
Ng1: Ng2: Ng3 = 1: 1: 1 (46)
Ng1: Nh1: Nh2 = 1: Ke: Kf (47)
Ng2: Nh3: Nh4 = 1: Ke: Kf (48)
Ng3: Nh5: Nh6 = 1: Ke: Kf (49)
前記予め定める第5定数Keは、たとえば0.22に選ばれ、予め定める第6定数Kfは、たとえば0.11に選ばれる。 The predetermined fifth constant Ke is selected, for example, as 0.22, and the predetermined sixth constant Kf is selected as, for example, 0.11.
3相ブリッジ整流回路7は、3相相間リアクトル106の第1〜第3の1次巻線111,114,117によるY結線の中性点Qoと、前記第1電流バランサ101Aの第1の2次巻線102の他端103b、第2電流バランサ101Bの第2の2次巻線105の他端105b、および第2の全波整流回路5Bの第2負極端子52Bとの間に直列に接続される。3相相間リアクトル106の第1〜第3の1次巻線111,114,117によるY結線の中性点Qoは、3相ブリッジ整流回路7の3相ブリッジ負極端子88に接続される。
The three-phase bridge rectifier circuit 7 includes a neutral point Qo of Y connection by the first to third
3相相間リアクトル106の第1の2次巻線112の一端112aは、3相ブリッジ整流回路7の第1ブリッジ交流接続端子89aに接続される。3相相間リアクトル106の第3の2次巻線115の一端115aは、3相ブリッジ整流回路7の第2ブリッジ交流接続端子89bに接続される。3相相間リアクトル106の第5の2次巻線118の一端118aは、3相ブリッジ整流回路7の第3ブリッジ交流接続端子89cに接続される。
One
3相ブリッジ整流回路7の3相ブリッジ正極端子87は、直流リアクトル8を介して直流負荷3の一端3aに接続される。直流リアクトル8は、前記3相ブリッジ整流回路7に直列に接続される。直流リアクトル8の一端8aは、3相ブリッジ整流回路7の3相ブリッジ正極端子87と相互に接続される。直流リアクトル8の他端8bは、直流負荷3の一端3a、言い換えれば直流負荷3の正極側の端子と相互に接続される。
A three-phase bridge
フィルタキャパシタ9は、3相ブリッジ整流回路7に直列に接続され、かつ直流負荷3に並列に接続される。フィルタキャパシタ9の一方の接続端子9aは、前記直流リアクトル8の他端8bと相互に接続され、直流リアクトル8を介して3相ブリッジ整流回路の3相ブリッジ正極端子87に接続される。フィルタキャパシタ9の他方に接続端子9bは、第1電流バランサ101Aの第1の2次巻線103の他端103b、第2電流バランサ101Bの第2の2次巻線105の他端105b、および第2の全波整流回路5Bの第2負極端子52Bと接続される。
The
以下に整流装置100の動作について説明する。3相相間リアクトル106のY結線された第1〜第3の1次巻線111,114,117は、それぞれ巻数が等しいので、第1〜第6の2次巻線112,113,115,116,118,119に流れる電流がゼロ(0)のとき、3相相間リアクトル106の第1〜第3の1次巻線111,114,117の一端111a,114a,117aにそれぞれ接続される各3相全波整流回路5A〜5Cの出力電流を等しくする働きをする。
The operation of the rectifier 100 will be described below. Since the first to third
3相相間リアクトル106の1次出力側の電圧Vdxである、3相相間リアクトル106のY結線された第1〜第3の1次巻線111,114,117の中性点Qoの各3相全波整流回路5A〜5Cの負極に対する電圧は、第1〜第3の1次巻線111,114,117の端子間に印加される電圧、すなわち各3相全波整流回路5A〜5Cの出力電圧の平均値となり次式(50)で表される。式(50)において、第1の3相全波整流回路5Aの直流出力電圧をVd1とし、第2の3相全波整流回路5Bの直流出力電圧をVd2とし、第3の3相全波整流回路5Cの直流出力電圧をVd3としている。
Vdx=(Vd1+Vd2+Vd3)/3 …(50)
The three phases of the neutral point Qo of the first to third
Vdx = (Vd1 + Vd2 + Vd3) / 3 (50)
図16は、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cの出力電圧Vd1,Vd2,Vd3、および3相相間リアクトル106の1次出力側の電圧Vdxの波形を示す図表である。図19の図表において、縦軸は各電圧を3相交流電源2の出力端子である第1電源端子Daおよび第2電源端子Db間の電圧Vabで除算した値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電気角の単位は、度(°)である。図19の図表において、Vd1の波形を太線の実線で示し、Vd2の波形を2点鎖線で示し、Vd3の波形を点線で示し、Vdxの波形を細線の実線で示す。Vd1、Vd2およびVd3は、互いに20°の位相差を有する60°周期の周期関数によって表される。図16から判るように、Vdxは、20°周期の周期関数によって表され、電圧の変動が抑制されて、小さくなっていることが判る。
FIG. 16 is a chart showing waveforms of output voltages Vd1, Vd2, and Vd3 of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A, 5B, and 5C and a voltage Vdx on the primary output side of the three-phase reactor 106. is there. In the chart of FIG. 19, the vertical axis represents values obtained by dividing each voltage by the voltage Vab between the first power supply terminal Da and the second power supply terminal Db, which are output terminals of the three-phase
3相相間リアクトル106の各1次巻線111,114,117に印加される電圧は、それぞれ式(51)〜式(52)で表される。ここで、第1の1次巻線111に印加される電圧をV3xaとし、第2の1次巻線114に印加される電圧をV3yaとし、第3の1次巻線117に印加される電圧をV3zaとする。
V3xa=Vd1−Vdx=(2Vd1−Vd2−Vd3)/3 …(51)
V3ya=Vd2−Vdx=(−Vd1−2Vd2−Vd3)/3 …(52)
V3za=Vd3−Vdx=(−Vd1−Vd2−2Vd3)/3 …(53)
The voltages applied to the
V3xa = Vd1-Vdx = (2Vd1-Vd2-Vd3) / 3 (51)
V3ya = Vd2-Vdx = (-Vd1-2-2Vd2-Vd3) / 3 (52)
V3za = Vd3-Vdx = (-Vd1-Vd2-2Vd3) / 3 (53)
図17は、3相相間リアクトル106の各1次巻線1に印加される電圧の波形を示す図表である。図19の図表において、縦軸は各電圧を3相交流電源2の出力端子である第1電源端子Daおよび第2電源端子Db間の電圧Vabで除算した値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電気角の単位は、度(°)である。図17の図表において、第1の1次巻線111に印加される電圧をV3xaの波形を実線で示し、第2の1次巻線114に印加される電圧をV3yaの波形を2点鎖線で示し、第3の1次巻線117に印加される電圧をV3zaの波形を点線で示す。V3xa、V3yaおよびV3zaは、互いに20°の位相差を有する60°周期の周期関数によって表される。
FIG. 17 is a chart showing a waveform of a voltage applied to each primary winding 1 of the three-phase interphase reactor 106. In the chart of FIG. 19, the vertical axis represents values obtained by dividing each voltage by the voltage Vab between the first power supply terminal Da and the second power supply terminal Db, which are output terminals of the three-phase
3相相間リアクトル106の各2次巻線112,113,115,116,118,119は、前述したように千鳥結線され、第1、第3および第5の2次巻線の端子112a,115aおよび118aは、3相ブリッジ整流回路7の第1〜第3ブリッジ交流接続端子89a,89b,89cにそれぞれ接続される。このように各2次巻線112,113,115,116,118,119を千鳥結線することによって、利用する電圧の波形および位相を調整することができる。この各2次巻線112,113,115,116,118,119の接続の組み合わせは、交流電源電圧の相順にリンクしており、相回転を逆にした場合には、組み合わせを変えることによって、対応することができる。
The
図18は、3相相間リアクトル106の2次側電圧とその全波整流電圧の波形を示す図表である。第1ブリッジ交流接続端子89aと、3相相間リアクトル106の各2次巻線による中性点Qnとの間の電圧をVxnとし、第2ブリッジ交流接続端子89bと、3相相間リアクトル106の各2次巻線による中性点Qnとの間の電圧をVynとし、第3ブリッジ交流接続端子89cと、3相相間リアクトル106の各2次巻線による中性点Qnとの間の電圧をVznとする。また3相ブリッジ整流回路7の出力電圧をVmとする。図18の図表において、縦軸は各電圧を3相交流電源2の出力端子である第1電源端子Daおよび第2電源端子Db間の電圧Vabで除算した値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電気角の単位は、度(°)である。
FIG. 18 is a chart showing the secondary side voltage of full-phase reactor 106 and the waveform of the full-wave rectified voltage thereof. The voltage between the first bridge
図18の図表において、Vxnの波形を太線の実線で示し、Vynの波形を2点鎖線で示し、Vznの波形を点線で示し、Vmの波形を細線の実線で示す。Vxn、VynおよびVznの波形は、互いに20°の位相差を有する60°周期の周期関数によって表される。Vmは、20°周期の周期関数によって表される。 In the chart of FIG. 18, the Vxn waveform is indicated by a thick solid line, the Vyn waveform is indicated by a two-dot chain line, the Vzn waveform is indicated by a dotted line, and the Vm waveform is indicated by a thin solid line. The waveforms of Vxn, Vyn and Vzn are represented by a periodic function with a period of 60 ° having a phase difference of 20 ° with respect to each other. Vm is represented by a periodic function with a period of 20 °.
3相相間リアクトル106の巻数比を適当に選定して、3相ブリッジ整流回路7の3相ブリッジ負極端子88に印加される電圧Vdxのリップル電圧と、3相ブリッジ整流回路7の出力する電圧Vmのリップル電圧とを、実行値がほぼ等しく位相差を180°にする。
The ripple ratio of the voltage Vdx applied to the three-phase bridge
図19は、3相ブリッジ整流回路7の正極の電圧Vdと、3相ブリッジ整流回路7の3相ブリッジ負極端子88に印加される電圧Vdxと、3相ブリッジ整流回路7の出力電圧をVmの波形を示す図表である。図19の図表において、縦軸は各電圧を3相交流電源2の出力端子である第1電源端子Daおよび第2電源端子Db間の電圧Vabで除算した値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電気角の単位は、度(°)である。図19の図表において、Vdxの波形を実線で示し、Vmの波形を点線で示し、Vmの波形を点線で示す。
19 shows the positive voltage Vd of the three-phase bridge rectifier circuit 7, the voltage Vdx applied to the three-phase bridge
図19に示すように、電圧Vdxおよび電圧Vmの周波数は、両リップルとも同じであるので、3相ブリッジ整流回路7の正極の電圧Vd、言い換えれば直流負荷3に印加される電圧は、極めて平滑な電圧となる。 As shown in FIG. 19, since the frequencies of the voltage Vdx and the voltage Vm are the same for both ripples, the voltage Vd of the positive electrode of the three-phase bridge rectifier circuit 7, in other words, the voltage applied to the DC load 3 is extremely smooth. Voltage.
3相相間リアクトル106の2次側出力を3相ブリッジ整流回路7に接続していない場合、つまり各2次巻線を3相ブリッジ整流回路7の交流接続端子に接続していない場合には、第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cの出力電流は、第1および第2電流バランサ101A,101Bの電流バランス作用と、直流リアクトル8の働きによって、負荷電流idの3分の1(1/3)の平滑電流となる。3相相間リアクトル106の各2次巻線に電流が流れる場合、各1次巻線の電流は、各第1〜第3巻線部110A〜110Cにおいて等アンペアターンの法則が成り立つ値に変化する。
When the secondary output of the three-phase reactor 106 is not connected to the three-phase bridge rectifier circuit 7, that is, when each secondary winding is not connected to the AC connection terminal of the three-phase bridge rectifier circuit 7, The output currents of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A to 5C are equal to 3% of the load current id by the current balance action of the first and second current balancers 101A and 101B and the action of the
具体的には、3相ブリッジ整流回路7の働きによって、最も電圧の低い端子から3相ブリッジ整流回路7の2次巻線に負荷電流idが流入し、2次巻線の最も高い電圧の端子から流出する。3相ブリッジ整流回路7では、2次回路出力端の電圧、つまり第1〜第3ブリッジ交流接続端子89a〜89c間の電圧に応じて、6つの通電経路のうちのいずれか1つの経路を負荷電流が流れる。ただし、ここでは転流期間を無視している。表3は、前記3相ブリッジ整流回路7における通電経路を示す。
Specifically, due to the action of the three-phase bridge rectifier circuit 7, the load current id flows into the secondary winding of the three-phase bridge rectifier circuit 7 from the terminal with the lowest voltage, and the terminal with the highest voltage of the secondary winding. Spill from. In the three-phase bridge rectifier circuit 7, one of the six energization paths is loaded depending on the voltage of the secondary circuit output terminal, that is, the voltage between the first to third bridge
表3において、ATはアンペア・ターン(Ampere・Turn)である。表3に示すように、3相相間リアクトル106に各巻線部110A〜110Cの2次巻線のATには、6つのモードが存在することになる。ただし、表3において1次巻線と同じ方向に起磁力を発生する場合をプラス(+)符号で表す。負荷電流idは、直流リアクトル8の働きによって、電流源と見なせるので、3相相間リアクトル106の1次巻線電流は、第1〜第3巻線部110A〜110Cの等磁束の変化を軽減するように変化する。
In Table 3, AT is Ampere Turn. As shown in Table 3, there are six modes in the AT of the secondary windings of the winding
図20は、3相相間リアクトル20の2次電流の波形を示す図表である。3相ブリッジ整流回路7の第1ブリッジ交流接続端子89aに流れる電流をIxとし、第2ブリッジ交流接続端子89bに流れる電流をIyとし、第3ブリッジ交流接続端子89cに流れる電流をIzとする。図20の図表において、縦軸は各電流を負荷電流idで除算した値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電気角の単位は、度(°)である。図20の図表において、Ixの波形を点線で示し、Iyの波形を実線で示し、Izの波形を2点鎖線で示す。ただし、3相相間リアクトル106から3相ブリッジ整流回路7に流れる電流を正の向きとして表し、3相ブリッジ整流回路7から3相相間リアクトル106に流れる電流を負の向きとして表している。Ix、IyおよびIzの波形は、互いに20°の位相差を有する60°周期の周期関数によって表される。
FIG. 20 is a chart showing a waveform of a secondary current of the three-
図21は、第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cから出力される直流電流の波形を示す図である。この図24に示す波形は、Ke=0.22、Kf=0.11としたときのものである。第1の3相全波整流回路5Aの正極から出力される電流をIp1とし、第2の3相全波整流回路5Bの正極から出力される電流をIp2とし、第3の3相全波整流回路5Cの正極から出力される電流をIp3とする。図21の図表において、縦軸は各電流を負荷電流idで除算した値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電気角の単位は、度(°)である。図20の図表において、Ip1の波形を実線鎖線で示し、Ip2の波形を2点鎖線で示し、Ip3の波形を点線で示す。Ip1、Ip2およびIp3の波形は、互いに20°の位相差を有する60°周期の周期関数によって表される。 FIG. 21 is a diagram illustrating a waveform of a direct current output from the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A to 5C. The waveform shown in FIG. 24 is obtained when Ke = 0.22 and Kf = 0.11. The current output from the positive electrode of the first three-phase full-wave rectifier circuit 5A is Ip1, the current output from the positive electrode of the second three-phase full-wave rectifier circuit 5B is Ip2, and the third three-phase full-wave rectifier The current output from the positive electrode of the circuit 5C is Ip3. In the chart of FIG. 21, the vertical axis represents a value obtained by dividing each current by the load current id, and the horizontal axis represents the electrical angle ωt. The unit of electrical angle is degree (°). In the chart of FIG. 20, the waveform of Ip1 is indicated by a solid line, the waveform of Ip2 is indicated by a two-dot chain line, and the waveform of Ip3 is indicated by a dotted line. The waveforms of Ip1, Ip2 and Ip3 are represented by a periodic function with a period of 60 ° having a phase difference of 20 ° with respect to each other.
図20に示すように、3相相間リアクトル106の2次電流は、電源周波数の6倍の周波数の周期で繰り返されており、また図21に示すように3相全波整流回路5A〜5Cの出力電流は、3相相間リアクトル106の2次電流の1周期の間に6つのモードを経過するので、電源周波数の1周期の間に、36回電流値の変化が発生する。この電流変化のタイミングを、第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cの転流タイミングの間に、ほぼ均等に配分することによって、1周期の波形が、18+36=54段となる54パルスの電源電流とすることができる。第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cへの交流入力相電流波形は、図13に示した波形と同様となる。 As shown in FIG. 20, the secondary current of the three-phase interphase reactor 106 is repeated at a frequency cycle that is six times the power supply frequency. As shown in FIG. 21, the three-phase full-wave rectifier circuits 5 </ b> A to 5 </ b> C Since the output current passes through six modes during one cycle of the secondary current of the three-phase reactor 106, the current value changes 36 times during one cycle of the power supply frequency. By distributing the current change timing almost evenly between the commutation timings of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A to 5C, the waveform of one cycle becomes 18 + 36 = 54 stages. The power supply current can be 54 pulses. The AC input phase current waveforms to the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A to 5C are the same as the waveforms shown in FIG.
図22は、3相交流電源2の第1〜第3電源端子Da,Db,Dcから整流装置100に供給される電流Ia,IbおよびIcの波形を示す図である。図22の図表において、縦軸は各電流を負荷電流idで除算した値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電気角の単位は、度(°)である。図22の図表において、Iaの波形を細線の2点鎖線で示し、Ibの波形を実線で示し、Icの波形を1点鎖線で示す。縦軸の値が正であるときには、3相交流電源2から整流装置1に電流が流れ、負であるときには、整流装置1から3相交流電源2に電流が流れる。
FIG. 22 is a diagram illustrating waveforms of currents Ia, Ib, and Ic supplied from the first to third power supply terminals Da, Db, and Dc of the three-phase
以上のように整流装置100においても図1に示す前述の実施の形態の整流装置1と同様な効果を得ることができる。
As described above, also in the rectifier 100, the same effect as that of the
整流装置100の各変圧器、つまり移相変圧器4および3相相間リアクトル106ならびに第1および第2電流バランサ101A,101Bの容量を、全出力容量に対する比率で表したものを表4に示す。
Table 4 shows the capacities of the transformers of the rectifier 100, that is, the phase-shifting
表4に示すように、本実施の形態の整流装置では、絶縁型の変圧器を用いる場合と比較して、絶縁型の変圧器の23.7パーセント(%)の容量で整流することができる。したがって、各変圧器の寸法および重量を小さくすることができ、整流装置を小形化することができる。 As shown in Table 4, in the rectifier of the present embodiment, rectification can be performed with a capacity of 23.7 percent (%) of the insulation type transformer as compared with the case where the insulation type transformer is used. . Therefore, the size and weight of each transformer can be reduced, and the rectifier can be miniaturized.
本発明の実施のさらに他の形態において、第1および第2電流バランサ101A,101Bが接続される3相全波整流回路は、任意に選択されてもよい。本実施の形態では、第1および第3の3相全波整流回路5A,5Cにそれぞれ第1および第2の電流バランサ101A,101Bを接続しているが、第1および第2電流バランサ101A,101Bは、第1および第2の3相全波整流回路5A,5B、または第2および第3の3相全波整流回路5B,5Cにそれぞれ接続されてもよい。このような構成であっても、同様な効果を達成することができる。また第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cの全てに、第1および第2電流バランサ101A,101Bと同様な構成の電流バランサを接続してもよい。 In still another embodiment of the present invention, the three-phase full-wave rectifier circuit to which the first and second current balancers 101A and 101B are connected may be arbitrarily selected. In the present embodiment, the first and second current balancers 101A and 101B are connected to the first and third three-phase full-wave rectifier circuits 5A and 5C, respectively. 101B may be connected to first and second three-phase full-wave rectifier circuits 5A and 5B, or second and third three-phase full-wave rectifier circuits 5B and 5C, respectively. Even if it is such a structure, the same effect can be achieved. Moreover, you may connect the current balancer of the structure similar to 1st and 2nd current balancer 101A, 101B to all the 1st-3rd three-phase full wave rectifier circuits 5A-5C.
本実施の形態の整流装置100の交流入力電流の波形歪み率は、図1に示す整流装置1とほぼ同じである。
The waveform distortion rate of the AC input current of the rectifier 100 of the present embodiment is substantially the same as that of the
本発明の実施のさらに他の形態において、前記直流リアクトル8と直流負荷3とは、3相ブリッジ整流回路7の3相ブリッジ負極端子88と3相相関リアクトル106の第1〜第3の1次巻線111,114,117によるY結線の中性点Qoとの間に直列に接続されてもよい。
In still another embodiment of the present invention, the
本発明の実施のさらに他の形態において、第1の1次巻線111の一端111aは、第1電流バランサ2次巻線103の一端103bと相互に接続され、第2の1次巻線114の一端114aは、第2の3相全波整流回路5Aの第2負極端子52Bと相互に接続され、第3の1次巻線117の一端117aは、第2電流バランサ2次巻線105の一端105bと相互に接続され、中性点Qoが、3相ブリッジ整流回路7の直流出力の正極と相互に接続され、第1電流バランサ1次巻線102の一端102bと、第2の3相全波整流回路5Aの第2正極端子51Bと、第2電流バランサ1次巻線104の一端104bとが、3相ブリッジ整流回路7の直流出力の負極と相互に接続される構成としてもよい。この場合、直流負荷3は、3相ブリッジ整流回路7の直流出力の正極と、中性点Qoとの間、または3相ブリッジ整流回路7の直流出力の負極と、第1電流バランサ1次巻線102の一端102b、第2の3相全波整流回路5Aの第2正極端子51Bと、第2電流バランサ1次巻線104の一端104bとが接続される接続部位との間で、直流リアクトル8と、直列に接続される。このような構成であっても、同様な効果を達成することができる。
In still another embodiment of the present invention, one end 111 a of the first primary winding 111 is connected to one
また本発明のさらに他の実施の形態において、第1の2次巻線112の他端112bと第6の2次巻線119の一端119aとが相互に接続され、第3の2次巻線115の他端115bと第2の2次巻線113の一端113aとが相互に接続され、第5の2次巻線118の他端118bと第4の2次巻線116の一端116aとが相互に接続され、第2、第4および第6の2次巻線113,116,119の他端113b,116b,119bが相互に接続されて、千鳥結線される構成としてもよい。このような構成であっても、同様な効果を達成することができる。
In still another embodiment of the present invention, the
本発明の実施のさらに他の形態において、第1電流バランサ1次巻線102の巻数Ngおよび第1電流バランサ2次巻線103の巻数Nhと、第2電流バランサ1次巻線104の巻数Niおよび第2電流バランサ2次巻線105の巻数Njとは、異ならせてもよい。
また本発明のさらに他の実施の形態においては、第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cのそれぞれに第1および第2電流バランサ101A,101Bと同様の構成の電流バランサを接続する構成としてもよく、3つの3相全波整流回路のうちのいずれか2つに電流バランサを接続すればよい。つまり本実施の形態では、第1および第3の3相全波整流回路5A,5Cに電流バランサを接続しているが、電流バランサは、第1および第2の3相全波整流回路5A,5Bにそれぞれ接続してもよいし、第2および第3の3相全波整流回路5B,5Cにそれぞれ接続しても、同様の効果を得ることができる。また本発明のさらに他の実施の形態において、前述した各構成を組み合わせて整流装置100を形成してもよい。
In still another embodiment of the present invention, the number of turns Ng of the first current balancer primary winding 102, the number of turns Nh of the first current balancer secondary winding 103, and the number of turns Ni of the second current balancer primary winding 104 are shown. The number of turns Nj of the second current balancer secondary winding 105 may be different.
In still another embodiment of the present invention, a current balancer having the same configuration as that of the first and second current balancers 101A and 101B is connected to each of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A to 5C. The current balancer may be connected to any two of the three three-phase full-wave rectifier circuits. That is, in the present embodiment, a current balancer is connected to the first and third three-phase full-wave rectifier circuits 5A and 5C, but the current balancer is connected to the first and second three-phase full-wave rectifier circuits 5A and 5C. The same effect can be obtained by connecting to 5B or connecting to the second and third three-phase full-wave rectifier circuits 5B and 5C, respectively. In still another embodiment of the present invention, the rectifier 100 may be formed by combining the above-described components.
図23は、本発明の実施の一形態の整流装置120の構成を示す回路図である。本実施の形態の整流装置120は、前述の実施の形態の図1および図15に示す整流装置1,100と同様な構成を含んでいるので、対応する構成には同様の参照符号を付して、その説明を省略する。
FIG. 23 is a circuit diagram showing a configuration of a
整流装置100は、移相変圧器4と、第1〜第3の3相全波整流回路5A,5B,5Cと、第1および第2電流バランサ101A,101Bと、3相相間リアクトル126と、3相ブリッジ整流回路と、直流リアクトル8とを含む。本実施の形態の整流装置120は、前述した実施の形態の図16に示す整流装置100の3相相間リアクトル106を3相相関リアクトル126に置き換えた構成であり、他の構成は整流装置100と同様である。
The rectifier 100 includes a
3相相間リアクトル126は、相間変圧器であり、第1〜第3巻線部130A,130B,130Cを有する。第1〜第3巻線部130A,130B,130Cには、それぞれ2つの1次巻線、および1つの2次巻線が巻回される。第1巻線部130Aは、第1の1次巻線131、第2の1次巻線132および第1の2次巻線132が同じ鉄心に巻回されて形成される。
The three-phase interphase reactor 126 is an interphase transformer, and includes first to third winding
第1の1次巻線131、第2の1次巻線132および第1の2次巻線133は、電流が流れると互いに磁界で結合される。第1の1次巻線131および第1の2次巻線133は、減極性であり、第2の1次巻線132および第1の2次巻線133は、加極性である。第1巻線部130Aを整流装置120から切り離し、第1の1次巻線131の一端131aを正極とし、他端131bを負極として電流を流した場合に、第1の2次巻線133において正極となる巻線端を、第1の2次巻線133の一端133aとし、第2の1次巻線132において正極となる巻線端を、第2の1次巻線132の一端132aとする。
The first primary winding 131, the second primary winding 132, and the first secondary winding 133 are coupled to each other by a magnetic field when a current flows. The first primary winding 131 and the first secondary winding 133 are depolarized, and the second primary winding 132 and the first secondary winding 133 are additive. When the first winding
第2巻線部130Bは、第3の1次巻線134、第4の1次巻線135および第2の2次巻線136が同じ鉄心に巻回されて形成される。第3の1次巻線134、第4の1次巻線135および第2の2次巻線136は、電流が流れると互いに磁界で結合される。第3の1次巻線134および第2の2次巻線135は、減極性であり、第4の1次巻線135および第2の2次巻線136は、加極性である。第2巻線部130Bを整流装置120から切り離し、第3の1次巻線134の一端134aを正極とし、他端134bを負極として電流を流した場合に、第2の2次巻線136において正極となる巻線端を、第2の2次巻線136の一端136aとし、第4の1次巻線135において正極となる巻線端を、第4の1次巻線135の一端135aとする。
The second winding
第3巻線部130Cは、第5の1次巻線137、第6の1次巻線138および第3の2次巻線139が同じ鉄心に巻回されて形成される。第5の1次巻線137、第6の1次巻線138および第3の2次巻線139は、電流が流れると互いに磁界で結合される。第5の1次巻線137および第3の2次巻線139は、減極性であり、第6の1次巻線138および第3の2次巻線139は、加極性である。第3巻線部130Cを整流装置120から切り離し、第5の1次巻線137の一端137aを正極とし、他端137bを負極として電流を流した場合に、第3の2次巻線139において正極となる巻線端を、第3の2次巻線139の一端139aとし、第6の1次巻線138において正極となる巻線端を、第6の1次巻線138の一端138aとする。
The third winding
前記第1巻線部130Aで巻回される第1の1次巻線131の他端131bと、第2巻線部130Bで巻回される第4の2次巻線135の他端135bとが相互に接続され、第1の1次巻線131と第4の1次巻線135とが直列に接続される。また第2巻線部130Bで巻回される第3の1次巻線134の他端134bと、第3巻線部130Cで巻回される第6の1次巻線138の他端138bとが相互に接続され、第3の1次巻線134と第6の1次巻線138とが直列に接続される。また第3巻線部130Cで巻回される第5の1次巻線137の他端137bと、第1巻線部130Aで巻回される第2の1次巻線132の他端132bとが相互に接続され、第5の1次巻線137と第2の1次巻線132とが直列に接続される。
The
前記第2,第4および第6の第2巻線132,135,138の一端132a,135a,138aが相互に接続されて、第1〜第6の1次巻線131,132,134,145,137,138による千鳥結線が形成される。第1電流バランサ101Aの第1の1次巻線102の他端102bは、第1巻線部130Aに巻回される第1の1次巻線131の一端131aに接続される。第2の3相全波整流回路5Bの第2正極端子51Bは、第2巻線部130Bに巻回される第3の1次巻線134の一端134aに接続される。第2電流バランサ101Bの第2の1次巻線104の他端104bは、第3巻線部130Cに巻回される第5の1次巻線137の一端137aに接続される。第1電流バランサ101Aの第1の1次巻線102の他端102bと、第2の3相全波整流回路5Bの第2正極端子51Bと、第2電流バランサ101Bの第2の1次巻線104の他端104bとは、3相相間リアクトル126の第1〜第6の1次巻線131,132,134,145,137,138による千鳥結線の中性点Roで接続される。以後、第1〜第6の1次巻線131,132,134,145,137,138を総称する場合、単に1次巻線と記載する場合がある。
One ends 132a, 135a, and 138a of the second, fourth, and sixth
第1〜第3巻線部130A,130B,130Cで巻回される第1〜第3の2次巻線133,136,139の他端133b,136b,139bは、相互に接続されてY結線される。以後、第1〜第3の2次巻線133,136,139を総称する場合、単に2時巻線と記載する場合がある。
The other ends 133b, 136b, 139b of the first to third
第1〜第3巻線部130A,130B,130Cにおける各巻線の巻数比は、以下の式(54)〜式(57)によって表される。ここで第1〜第6の1次巻線131,132,134,145,137,138の巻数を、それぞれNi1〜Ni6とし、第1〜第3の2次巻線133,136,139の巻数をそれぞれNj1〜Nj3とし、予め定める第7定数をKgとし、予め定める第8定数をKhとする。
Nj1:Nj2:Nj3=1:1:1 …(54)
Ni1:Ni2:Nj1=1:Kg:Kh …(55)
Ni3:Ni4:Nj2=1:Kg:Kh …(56)
Ni5:Ni6:Nj3=1:Kg:Kh …(57)
The turns ratio of each winding in the first to third winding
Nj1: Nj2: Nj3 = 1: 1: 1 (54)
Ni1: Ni2: Nj1 = 1: Kg: Kh (55)
Ni3: Ni4: Nj2 = 1: Kg: Kh (56)
Ni5: Ni6: Nj3 = 1: Kg: Kh (57)
予め定める第7定数Kgは、たとえば1に選ばれ、予め定める第8定数Khは、たとえば0.33に選ばれる。 The predetermined seventh constant Kg is selected as 1, for example, and the predetermined eighth constant Kh is selected as 0.33, for example.
3相ブリッジ整流回路7は、3相相間リアクトル136の第1〜第6の1次巻線131,132,134,145,137,138による千鳥結線の中性点Roと、前記第1電流バランサ101Aの第1の2次巻線103の他端103b、第2電流バランサ101Bの第2の2次巻線105の他端105b、および第2の全波整流回路5Bの第2負極端子52Bとの間に直列に接続される。前記中性点Roと、3相ブリッジ整流回路7の3相ブリッジ負極端子88とが接続され、直流リアクトル8の一端8aと3相ブリッジ整流回路7の3相ブリッジ正極端子87とが接続される。
The three-phase bridge rectifier circuit 7 includes a neutral point Ro of the staggered connection formed by the first to sixth
3相相間リアクトル136の第1の2次巻線133の一端133aは、3相ブリッジ整流回路7の第1ブリッジ交流接続端子89aに接続される。3相相間リアクトル136の第2の2次巻線135の一端135aは、3相ブリッジ整流回路7の第2ブリッジ交流接続端子89bに接続される。3相相間リアクトル136の第5の2次巻線139の一端139aは、3相ブリッジ整流回路7の第3ブリッジ交流接続端子89cに接続される。
One
本実施の形態の整流装置120と、図16に示す前述の実施の形態の整流装置100とは、3相相間リアクトル126の結線のみが異なり、直流電圧リップルおよび交流入力電流の波形歪み率は、前述した実施の形態の整流装置100とほぼ同じである。
The rectifying
以下に整流装置120の動作について説明する。3相相間リアクトル126の1次巻線および2次巻線の巻数は、それぞれ同じであれば、鉄心内部の磁束変化の総和はゼロ(0)であるので、3相相間リアクトル126の1次出力側の電圧Vdxである、3相相間リアクトル126の千鳥結線された第1〜第6の1次巻線131,132,134,145,137,138の中性点Roの各3相全波整流回路5A〜5Bの負極に対する電圧は、第1,第3、第5の1次巻線131,134,137の一端131a,134a,137aに印加される電圧、すなわち各3相全波整流回路5A〜5Cの出力電圧の平均値となり次式(58)で表される。式(58)において、第1の3相全波整流回路5Aの直流出力電圧をVd1とし、第2の3相全波整流回路5Bの直流出力電圧をVd2とし、第3の3相全波整流回路5Cの直流出力電圧をVd3としている。
Vdx=(Vd1+Vd2+Vd3)/3 …(58)
The operation of the
Vdx = (Vd1 + Vd2 + Vd3) / 3 (58)
また3相相間リアクトル126の第1、第3および第5の1次巻線131,134,137に印加される電圧は、それぞれ式(59)〜式(61)で表される。ここで、第1の1次巻線131に印加される電圧をV3xaとし、第3の1次巻線134に印加される電圧をV3yaとし、第5の1次巻線137に印加される電圧をV3zaとする。
V3xa={Vd1×(2−Kg)−Vd2×(1+Kg)−Vd3
×(1−2×Kg)}/{3×(1−Kg+Kg2)} …(59)
V3ya={−Vd1×(1−2×Kg)+Vd2×(2−Kg)−Vd3
×(1+Kg)}/{3×(1−Kg+Kg2)} …(60)
V3za={−Vd1×(1+Kg)−Vd2×(1−2×Kg)+Vd3
×(2−Kg)}/{3×(1−Kg+Kg2)} …(61)
The voltages applied to the first, third, and fifth
V3xa = {Vd1 * (2-Kg) -Vd2 * (1 + Kg) -Vd3
× (1-2 × Kg)} / {3 × (1-Kg + Kg 2 )} … (59)
V3ya = {− Vd1 × (1-2 × Kg) + Vd2 × (2-Kg) −Vd3
× (1 + Kg)} / {3 × (1-Kg + Kg 2 )} ... (60)
V3za = {− Vd1 × (1 + Kg) −Vd2 × (1-2 × Kg) + Vd3
× (2-Kg)} / {3 × (1-Kg + Kg 2 )} … (61)
また3相相間リアクトル126の第2、第4および第6の1次巻線132,135,138に印加される電圧は、それぞれ式(62)〜式(64)で表される。ここで、第2の1次巻線132に印加される電圧をV3xbとし、第4の1次巻線135に印加される電圧をV3ybとし、第5の1次巻線138に印加される電圧をV3zbとする。
V3xb=Kg×V3xa …(62)
V3yb=Kg×V3ya …(63)
V3zb=Kg×V3za …(64)
The voltages applied to the second, fourth, and sixth
V3xb = Kg × V3xa (62)
V3yb = Kg × V3ya (63)
V3zb = Kg × V3za (64)
また3相相間リアクトル126の第1〜第3の2次巻線133,136,139に印加される電圧は、それぞれ式(65)〜式(67)で表される。ここで、第1の2次巻線133に印加される電圧をVxnとし、第2の2次巻線136に印加される電圧をVynとし、第3の2次巻線139に印加される電圧をVznとする。
Vxn=V3xc=Kh×V3xa …(65)
Vyn=V3yc=Kh×V3ya …(66)
Vzn=V3zc=Kh×V3za …(67)
The voltages applied to the first to third
Vxn = V3xc = Kh × V3xa (65)
Vyn = V3yc = Kh × V3ya (66)
Vzn = V3zc = Kh × V3za (67)
ここでKg=1とし、Kh=0.33に選定すると、2次巻線の電圧は、前述した実施の形態の整流装置100における図18に示す波形と相似になる。 Here, when Kg = 1 and Kh = 0.33 are selected, the voltage of the secondary winding is similar to the waveform shown in FIG. 18 in the rectifier 100 of the above-described embodiment.
図24は、3相相間リアクトル126の2次側電圧とその全波整流電圧の波形を示す図表である。第1ブリッジ交流接続端子89aと、3相相間リアクトル126の各2次巻線によるY結線の中性点Rnとの間の電圧をVxnとし、第2ブリッジ交流接続端子89bと、3相相間リアクトル126の各2次巻線によるY結線の中性点Rnとの間の電圧をVynとし、第3ブリッジ交流接続端子89cと、3相相間リアクトル126の各2次巻線によるY結線の中性点Rnとの間の電圧をVznとする。また3相ブリッジ整流回路7の出力電圧をVmとする。図24の図表において、縦軸は各電圧を3相交流電源2の出力端子である第1電源端子Daおよび第2電源端子Db間の電圧Vabで除算した値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電気角の単位は、度(°)である。
FIG. 24 is a chart showing waveforms of the secondary side voltage of full-phase reactor 126 and its full-wave rectified voltage. The voltage between the first bridge
図25は、3相相間リアクトル126の2次電流の波形を示す図表である。3相ブリッジ整流回路7の第1ブリッジ交流接続端子89aに流れる電流をIxとし、第2ブリッジ交流接続端子89bに流れる電流をIyとし、第3ブリッジ交流接続端子89cに流れる電流をIzとする。図20の図表において、縦軸は各電流を負荷電流idで除算した値を表し、横軸は電気角ωtを表す。電気角の単位は、度(°)である。図20の図表において、Ixの波形を点線で示し、Iyの波形を実線で示し、Izの波形を2点鎖線で示す。ただし、3相相間リアクトル126から3相ブリッジ整流回路7に流れる電流を正の向きとして表し、3相ブリッジ整流回路7から3相相間リアクトル126に流れる電流を負の向きとして表している。Ix、IyおよびIzの波形は、互いに20°の位相差を有する60°周期の周期関数によって表される。
FIG. 25 is a chart showing the waveform of the secondary current of the three-phase interphase reactor 126. The current flowing through the first bridge
このような整流装置120においても図1および図15に示す前述の実施の形態の整流装置1,100と同様な効果を得ることができる。本実施の形態の整流装置120によっても54パルス整流を実現することができ、整流装置120への交流入力電流の波形は、図22に示す波形と同様になる。整流装置120の交流入力電流の波形歪み率は、図1に示す整流装置1とほぼ同じである。
In such a
整流装置120の各変圧器、つまり移相変圧器4および3相相間リアクトル136ならびに第1および第2電流バランサ101A,101Bの容量を、全出力容量に対する比率で表したものを表5に示す。
Table 5 shows the capacities of the transformers of the
表5に示すように、本実施の形態の整流装置120では、絶縁型の変圧器を用いる場合と比較して、絶縁型の変圧器の23.8パーセント(%)の容量で整流することができる。したがって、各変圧器の寸法および重量を小さくすることができ、整流装置を小形化することができる。
As shown in Table 5, in the
本発明の実施のさらに他の形態において、前記直流リアクトル8と直流負荷3とは、3相ブリッジ整流回路7の3相ブリッジ負極端子88と3相相関リアクトル126の1次巻線による千鳥結線の中性点Roとの間に直列に接続されてもよい。
In still another embodiment of the present invention, the
本発明の実施のさらに他の形態において、第1の1次巻線131の一端131aは、第1電流バランサ2次巻線103の一端103bと相互に接続され、第3の1次巻線134の一端134aは、第2の3相全波整流回路5Aの第2負極端子52Bと相互に接続され、第5の1次巻線137の一端137aは、第2電流バランサ2次巻線105の一端105bと相互に接続され、中性点Roが、3相ブリッジ整流回路7の直流出力の正極と相互に接続され、第1電流バランサ1次巻線102の一端102bと、第2の3相全波整流回路5Aの第2正極端子51Bと、第2電流バランサ1次巻線104の一端104bとが、3相ブリッジ整流回路7の直流出力の負極と相互に接続される構成としてもよい。この場合、直流負荷3は、3相ブリッジ整流回路7の直流出力の正極と、中性点Roとの間、または3相ブリッジ整流回路7の直流出力の負極と、第1電流バランサ1次巻線102の一端102b、第2の3相全波整流回路5Aの第2正極端子51Bと、第2電流バランサ1次巻線104の一端104bとが接続される接続部位との間で、直流リアクトル8と、直列に接続される。このような構成であっても、同様な効果を達成することができる。
In still another embodiment of the present invention, one
また本発明のさらに他の実施の形態において、3相相関リアクトル126では、第1の1次巻線131の他端131bと第6の1次巻線138の他端138bとが相互に接続され、第3の1次巻線134の他端134bと第2の1次巻線132の他端132bとが相互に接続され、第5の1次巻線137の他端137bと第4の1次巻線135の他端135bとが相互に接続され、第2、第4および第6の1次巻線132,135,138の他端132b,135b,138bが相互に接続されて、千鳥結線される構成としてもよい。このような構成であっても、同様な効果を達成することができる。
In still another embodiment of the present invention, in the three-phase correlation reactor 126, the
本発明の実施のさらに他の形態において、第1電流バランサ1次巻線102の巻数Ngおよび第1電流バランサ2次巻線103の巻数Nhと、第2電流バランサ1次巻線104の巻数Niおよび第2電流バランサ2次巻線105の巻数Njとは、異ならせてもよい。
また本発明のさらに他の実施の形態においては、第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cのそれぞれに第1および第2電流バランサ101A,101Bと同様の構成の電流バランサを接続する構成としてもよく、3つの3相全波整流回路のうちのいずれか2つに電流バランサを接続すればよい。つまり本実施の形態では、第1および第3の3相全波整流回路5A,5Cに電流バランサを接続しているが、電流バランサは、第1および第2の3相全波整流回路5A,5Bにそれぞれ接続してもよいし、第2および第3の3相全波整流回路5B,5Cにそれぞれ接続しても、同様の効果を得ることができる。また本発明のさらに他の実施の形態において、前述した各構成を組み合わせて整流装置120を形成してもよい。
In still another embodiment of the present invention, the number of turns Ng of the first current balancer primary winding 102, the number of turns Nh of the first current balancer secondary winding 103, and the number of turns Ni of the second current balancer primary winding 104 are shown. The number of turns Nj of the second current balancer secondary winding 105 may be different.
In still another embodiment of the present invention, a current balancer having the same configuration as that of the first and second current balancers 101A and 101B is connected to each of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits 5A to 5C. The current balancer may be connected to any two of the three three-phase full-wave rectifier circuits. That is, in the present embodiment, a current balancer is connected to the first and third three-phase full-wave rectifier circuits 5A and 5C, but the current balancer is connected to the first and second three-phase full-wave rectifier circuits 5A and 5C. The same effect can be obtained by connecting to 5B or connecting to the second and third three-phase full-wave rectifier circuits 5B and 5C, respectively. In still another embodiment of the present invention, the
図26は、本発明のさらに他の実施の形態の整流装置150の構成を示す回路図である。本実施の形態の整流装置150は、前述の実施の形態の図1、図15および図23に示す整流装置1,100,120と同様な構成を含んでいるので、対応する構成には同様の参照符号を付して、その説明を省略する。図26では、移相変圧器4を簡略化して示している。
FIG. 26 is a circuit diagram showing a configuration of a
整流装置150は、位相変圧器4と、第1および第2電流バランサ151A,151Bと、第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cと、3相相間リアクトル126と、3相ブリッジ整流回路7と、直流リアクトル8とを含む。整流装置150は、前述した図17に示す実施の形態の整流装置120において、第1および第2電流バランサ101A,101Bを取り除き、位相変圧器4と第1の3相全波整流回路5Aとの間に第1の電流バランサ151Aを接続し、位相変圧器4と第3の3相全波整流回路5Cとの間に第2の電流バランサ151Bを接続する構成である。
The
第1電流バランサ151Aは、1つの巻線に電流が流れることによって発生する磁束が他の巻線によって発生する磁束と相互に打ち消しあう極性となる第1〜第3巻線152,153,154を有する。第1〜第3巻線152,153,154は、同一の鉄心に巻回され、電流が流れると相互に磁界によって結合される。第1電流バランサ151Aの各巻線152,153,154は、加極性である。
The first current balancer 151A includes first to
第1巻線152の一端152aは、移相変圧器4の第11の移相変圧器2次巻線25の一端25aに接続され、他端152bは第1の3相全波整流回路5Aの第1交流接続端子53aに接続される。第2巻線153の一端153aは、移相変圧器4の第3の移相変圧器2次巻線15の一端15aに接続され、他端153bは第1の3相全波整流回路5Aの第2交流接続端子53bに接続される。第3巻線154の一端154aは、移相変圧器4の第7の位相変圧器2次巻線25の一端25aに接続され、他端154bは第1の3相全波整流回路5Aの第3交流接続端子53aに接続される。第1〜第3巻線152,153,154の巻数は、等しく選ばれる。
One
第2電流バランサ151Bは、1つの巻線に電流が流れることによって発生する磁束が他の巻線によって発生する磁束と相互に打ち消しあう極性となる第4〜第6巻線155,156,157を有する。第4〜第6巻線155,156,157は、同一の鉄心に巻回され、電流が流れると相互に磁界によって結合される。第2電流バランサ151Bの各巻線は、加極性である。
The second current balancer 151B includes the fourth to
第4巻線155の一端155aは、移相変圧器4の第4の移送変圧器2次巻線16の他端16bに接続され、他端155bは第3の3相全波整流回路5Cの第21交流接続端子55aに接続される。第5巻線156の一端156aは、移相変圧器4の第8の位相変圧器2次巻線21の他端21bに接続され、他端156bは第3の3相全波整流回路5Cの第22交流接続端子55bに接続される。第6巻線157の一端157aは、移相変圧器4の第12の位相変圧器2次巻線26の他端26bに接続され、他端157bは第3の3相全波整流回路5Cの第22交流接続端子55cに接続される。第4〜第6巻線155,156,157の巻数は、等しく選ばれる。また本実施の形態では、第1〜第6巻線152〜157の巻数は等しく選ばれる。
One
第1電流バランサ151Aを設けることによって、第1〜第3巻線152〜154に電流が流れることによって発生する磁束が互いに打ち消しあい、第1の3相全波整流回路5Aの正極からの出力電流と、負極への入力電流との電流値を等しくするように働く。また第2電流バランサ151Bを設けることによって、第4〜第6巻線155〜157に電流が流れることによって発生する磁束が互いに打ち消しあい、第3の3相全波整流回路5Cの正極からの出力電流と、負極への入力電流との電流値を等しくするように働く。
第1の3相全波整流回路5Aの第1正極端子51Aは、3相相間リアクトル126の第1の1次巻線131に接続され、第2の3相全波整流回路5Bの第2正極端子51Bは、3相相間リアクトル126の第3の1次巻線134に接続され、第3の3相全波整流回路5Cの第3正極端子51Cは、3相相間リアクトル126の第5の1次巻線137に接続される。
By providing the first current balancer 151A, the magnetic fluxes generated by the current flowing through the first to
The first
このような構成であっても、前述した図1、図15および図23に示す整流装置1、100、120と同様な効果を達成することができる。本実施の形態の整流装置150によっても54パルス整流を実現することができ、整流装置150への交流入力電流の波形は、図22に示す波形と同様になる。交流入力電流の波形歪み率は、図1に示す整流装置1とほぼ同じである。
Even with such a configuration, the same effects as those of the
また本発明の実施のさらに他の形態において、第1および第2電流バランサ151A,151Bは、第1の3相全波整流回路5Aおよび位相変圧器4の間と、第2の3相全波整流回路5Bおよび位相変圧器4の間とにそれぞれ接続してもよく、第2の3相全波整流回路5Bおよび位相変圧器4の間と、第3の3相全波整流回路5Cおよび位相変圧器4の間とにそれぞれ接続してもよい。また各3相全波整流回路5A〜5Cと位相変圧器4との間に、それぞれ第1および第2電流バランサ151A,151Bと同様な電流バランサを接続してもよい。
In still another embodiment of the present invention, the first and second current balancers 151A and 151B are provided between the first three-phase full-wave rectifier circuit 5A and the
また本発明のさらに他の実施の形態では、整流装置150において、第1の1次巻線131の一端131aは、第1の3相全波整流回路5Aの第1負極端子52Aと相互に接続され、第3の1次巻線134の一端134aは、第2の3相全波整流回路5Aの第2負極端子52Bと相互に接続され、第5の1次巻線137の一端137aは、第3の3相全波整流回路5Cの第3負極端子52Cと相互に接続され、中性点Roが、3相ブリッジ整流回路7の直流出力の正極と相互に接続され、第1〜第3の3相全波整流回路5A〜5Cの第1〜第3正極端子51A〜51Cが、3相ブリッジ整流回路7の直流出力の負極と相互に接続される構成としてもよい。この場合、直流負荷3は、3相ブリッジ整流回路7の直流出力の正極と、中性点Roとの間、または3相ブリッジ整流回路7の直流出力の負極と、第1電流バランサ1次巻線102の一端102b、第2の3相全波整流回路5Aの第2正極端子51Bと、第2電流バランサ1次巻線104の一端104bとが接続される接続部位との間で、直流リアクトル8と、直列に接続される。このような構成であっても、同様な効果を達成することができる。
In still another embodiment of the present invention, in the
また本発明のさらに他の実施の形態では、整流装置150において、3相相関リアクトル126では、第1の1次巻線131の他端131bと第6の1次巻線138の他端138bとが相互に接続され、第3の1次巻線134の他端134bと第2の1次巻線132の他端132bとが相互に接続され、第5の1次巻線137の他端137bと第4の1次巻線135の他端135bとが相互に接続され、第2、第4および第6の1次巻線132,135,138の他端132b,135b,138bが相互に接続されて、千鳥結線される構成としてもよい。このような構成であっても、同様な効果を達成することができる。また整流装置150において、3相相間リアクトル126を、前述した実施の形態の3相相間リアクトル106に置き換えても、同様な効果を達成することができる。また本発明のさらに他の実施の形態において、前述した各構成を組み合わせて整流装置150を形成してもよい。
In still another embodiment of the present invention, in the
本発明の各実施の形態において、各整流装置1,100,120,150は、非絶縁型の位相変圧器4を含むが、3相交流電源2と直流負荷3と絶縁する必要がある場合には、位相変圧器4に代えて絶縁型の位相変圧器を用いてもよい。高調波歪みの低減について同様の効果を達成することができる。
In each embodiment of the present invention, each
1,100,120,150 整流装置
4 移相変圧器
5 3相全波整流回路
6,106,136 3相相間リアクトル
7 3相ブリッジ整流回路
8 直流リアクトル
9 フィルタキャパシタ
101,151 電流バランサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100,120,150
Claims (5)
移相変圧器によって生成される3相交流電圧を含む20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧をそれぞれ全波整流する3つの3相全波整流回路と、
移相変圧器によって生成される3組の3相交流電圧をそれぞれ全波整流する3つの3相全波整流回路と、
2つの1次巻線および2次巻線がそれぞれ巻回される第1〜第3巻線部を有し、第1〜第3巻線部で巻回される各1次巻線は千鳥結線され、3つの3相全波整流回路の直流出力の正極が、それぞれ千鳥結線される1次巻線を介して千鳥結線の中性点で相互に接続される正極側3相相間リアクトルと、
2つの1次巻線および2次巻線がそれぞれ巻回される第4〜第6巻線部を有し、第4〜第6巻線部で巻回される各1次巻線は千鳥結線され、3つの3相全波整流回路の直流出力の負極が、それぞれ千鳥結線される1次巻線を介して千鳥結線の中性点で相互に接続される負極側3相相間リアクトルと、
正極側および負極側3相相間リアクトルの2次巻線に接続される3つの交流接続端子を有し、正極側3相相間リアクトルの1次巻線による千鳥結線の中性点に直流出力の負極が接続され、負極側3相相間リアクトルの1次巻線による千鳥結線の中性点に直流出力の正極が接続される3相ブリッジ整流回路と、
直流リアクトルとを含み、
第1および第4巻線部の2次巻線が直列に接続され、第2および第5巻線部の2次巻線が直列に接続され、第3および第6巻線部の2次巻線が直列に接続され、前記3つの、直列に接続される2次巻線の組の一端は相互に接続され、前記3つの、直列に接続される2次巻線の組の他端は、前記3相ブリッジ整流回路の3つの交流接続端子にそれぞれ接続され、
正極側3相相間リアクトルの1次巻線による千鳥結線の中性点と3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極との間、または負極側3相相間リアクトルの1次巻線による千鳥結線の中性点と3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極との間に、直流リクトルと、この直流リアクトルに直列に接続される直流負荷とが接続されることを特徴とする整流装置。 Based on the three-phase AC voltage so that three sets of three-phase AC voltages having a phase difference of 20 ° are obtained from the three-phase AC voltage connected to the three-phase AC power source and supplied from the three-phase AC power source. A phase-shifting transformer that generates at least two sets of three-phase AC voltages;
Three three-phase full-wave rectifier circuits each full-wave rectifying three sets of three-phase AC voltages each having a phase difference of 20 ° including the three-phase AC voltage generated by the phase-shifting transformer;
Three three-phase full-wave rectifier circuits for full-wave rectifying each of the three sets of three-phase AC voltages generated by the phase-shifting transformer;
Two primary windings and secondary windings have first to third winding portions wound respectively, and each primary winding wound by the first to third winding portions is staggered. A positive-phase three-phase reactor in which the positive poles of the DC outputs of the three three-phase full-wave rectifier circuits are connected to each other at the neutral point of the staggered connection via primary windings that are staggered;
Each of the primary windings wound around the fourth to sixth winding portions has a staggered connection, and has four to sixth winding portions around which the two primary windings and the secondary winding are wound. And three-phase full-wave rectifier DC output negative electrodes are connected to each other at the neutral point of the zigzag connection via the primary winding connected to the zigzag connection, respectively.
It has three AC connection terminals connected to the secondary winding of the positive-phase and negative-phase three-phase reactors, and the negative pole of the DC output at the neutral point of the staggered connection by the primary winding of the positive-phase three-phase reactors A three-phase bridge rectifier circuit in which the positive electrode of the direct current output is connected to the neutral point of the staggered connection by the primary winding of the negative-phase side three-phase reactor,
Including a DC reactor,
The secondary windings of the first and fourth winding sections are connected in series, the secondary windings of the second and fifth winding sections are connected in series, and the secondary windings of the third and sixth winding sections Lines are connected in series, one end of the three series-connected secondary winding sets are connected to each other, and the other end of the three series-connected secondary winding sets is Connected to the three AC connection terminals of the three-phase bridge rectifier circuit,
Between the neutral point of the staggered connection by the primary winding of the three-phase reactor on the positive side and the negative pole of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, or in the staggered connection by the primary winding of the three-phase reactor on the negative side A rectifier characterized in that a direct current reactor and a direct current load connected in series to the direct current reactor are connected between the sex point and the negative electrode of the direct current output of the three-phase bridge rectifier circuit.
移相変圧器によって生成される3相交流電圧を含む20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧をそれぞれ全波整流する第1〜第3の3相全波整流回路と、
第1の3相全波整流回路に接続され、この第1の3相全波整流回路の直流出力の正極に一端が接続される第1巻線、および第1の3相全波整流回路の直流出力の負極に一端が接続され、電流が流れることによって発生する磁束が、第1巻線によって発生する磁束と相互に打ち消しあう極性となる第2巻線を有する第1の電流バランサと、
第2の3相全波整流回路に接続され、この第2の3相全波整流回路の直流出力の正極に一端が接続される第3巻線、および第2の3相全波整流回路の直流出力の負極に一端が接続され、電流が流れることによって発生する磁束が、第3巻線によって発生する磁束と相互に打ち消しあう極性となる第4巻線を有する第2の電流バランサと、
1次巻線および2次巻線が巻回される第1〜第3巻線部を有し、各巻線部の1次巻線および2次巻線のいずれか一方は、それぞれが2つの巻線で構成されて千鳥結線され、他方はY結線される3相相間リアクトルと、
3相相間リアクトルの2次巻線による千鳥結線またはY結線の中性点で相互に接続される3つの交流接続端子を有する3相ブリッジ整流器と、
直流負荷に直列に接続される直流リアクトルとを含み、
第1および第3巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の正極は、3相相間リアクトルの1次巻線による結線の中性点から最も離反する1次巻線の一端にそれぞれ接続されて、前記中性点で相互に接続され、この中性点は、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極は、相互に接続されて3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極に接続され、前記中性点と3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極との間、または第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極とが相互に接続される接続部位との間に直流リアクトルと、この直流リアクトに直列に接続される直流負荷が接続される、
あるいは、第1および第3巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の正極が相互に接続されて3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極は、3相相間リアクトルの2次巻線による結線の中性点から最も離反する1次巻線の一端にそれぞれ接続されて、前記中性点で相互に接続され、この中性点は、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、前記中性点と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極との間、または第1および第3巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の正極とが相互に接続される接続部位と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極との間に、直流負荷が接続されることを特徴とする整流装置。 Based on the three-phase AC voltage so that three sets of three-phase AC voltages having a phase difference of 20 ° are obtained from the three-phase AC voltage connected to the three-phase AC power source and supplied from the three-phase AC power source. A phase-shifting transformer that generates at least two sets of three-phase AC voltages;
First to third three-phase full-wave rectifier circuits that full-wave rectify three sets of three-phase AC voltages each having a phase difference of 20 ° including the three-phase AC voltage generated by the phase-shifting transformer;
A first winding connected to the first three-phase full-wave rectifier circuit, one end of which is connected to the positive electrode of the DC output of the first three-phase full-wave rectifier circuit, and the first three-phase full-wave rectifier circuit; A first current balancer having a second winding, one end of which is connected to the negative electrode of the DC output and having a polarity in which the magnetic flux generated by the flow of current cancels the magnetic flux generated by the first winding;
A third winding connected to the second three-phase full-wave rectifier circuit, one end of which is connected to the positive electrode of the DC output of the second three-phase full-wave rectifier circuit, and a second three-phase full-wave rectifier circuit; A second current balancer having a fourth winding having one end connected to the negative electrode of the DC output and having a polarity in which the magnetic flux generated by the flow of current cancels the magnetic flux generated by the third winding;
There are first to third winding portions around which the primary winding and the secondary winding are wound, and each of the primary winding and the secondary winding of each winding portion has two windings. A three-phase reactor that is composed of wires and is staggered, and the other is Y-connected,
A three-phase bridge rectifier having three AC connection terminals connected to each other at a neutral point of a staggered connection or a Y connection by a secondary winding of a three-phase interphase reactor;
Including a DC reactor connected in series with the DC load,
The other ends of the first and third windings and the positive electrode of the DC output of the third three-phase full-wave rectifier circuit are the primary windings that are farthest from the neutral point of the primary winding of the three-phase reactor. Are connected to each other at the neutral point, the neutral point is connected to the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, the other ends of the second and fourth windings and the second The three-phase full-wave rectifier circuit DC output negative electrode is connected to each other and connected to the three-phase bridge rectifier circuit DC output positive electrode, and the neutral point and the three-phase bridge rectifier circuit DC output negative electrode Or a connection portion where the other ends of the second and fourth windings and the negative electrode of the DC output of the third three-phase full-wave rectifier circuit and the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit are connected to each other. DC reactor and DC load connected in series with this DC reactor Connected thereto,
Alternatively, the other ends of the first and third windings and the positive electrode of the direct current output of the third three-phase full-wave rectifier circuit are connected to each other and connected to the negative electrode of the direct current output of the three-phase bridge rectifier circuit, The other end of the fourth winding and the negative pole of the DC output of the third three-phase full-wave rectifier circuit are connected to one end of the primary winding that is farthest from the neutral point of the secondary winding of the three-phase reactor. The neutral point is connected to each other at the neutral point, and the neutral point is connected to the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit. The neutral point and the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit Or the other end of the first and third windings and the positive electrode of the direct current output of the third three-phase full-wave rectifier circuit and the positive electrode of the direct current output of the three-phase bridge rectifier circuit A rectifier characterized in that a DC load is connected between the two.
第1巻線部の一方の2次巻線と第2巻線部の一方の2次巻線とが直列に接続され、第2巻線部の他方の2次巻線と第3巻線部の一方の2次巻線とが直列に接続され、第3巻線部の一方の2次巻線と第1巻線部の他方の2次巻線とが直列に接続され、3つの、直列に接続される2次巻線の組の一端が相互に接続されて千鳥結線され、
第1および第3巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の正極は、3相相間リアクトルの1次巻線による結線の中性点から最も離反する1次巻線の一端にそれぞれ接続されて、前記中性点で相互に接続され、この中性点は、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極は、相互に接続されて3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極に接続され、第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極とが相互に接続される接続部位との間に直流リアクトルと、この直流リアクトに直列に接続される直流負荷が接続されることを特徴とする請求項2記載の整流装置。 The first to third winding portions of the three-phase interphase reactor each have one primary winding and two secondary windings,
One secondary winding of the first winding part and one secondary winding of the second winding part are connected in series, and the other secondary winding and third winding part of the second winding part Is connected in series, one secondary winding of the third winding part and the other secondary winding of the first winding part are connected in series, and three series One end of a set of secondary windings connected to each other is connected to each other and staggered,
The other ends of the first and third windings and the positive electrode of the DC output of the third three-phase full-wave rectifier circuit are the primary windings that are farthest from the neutral point of the primary winding of the three-phase reactor. Are connected to each other at the neutral point, the neutral point is connected to the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, the other ends of the second and fourth windings and the second The three-phase full-wave rectifier circuit DC output negative electrode is connected to the positive electrode of the three-phase bridge rectifier circuit DC output, the other end of the second and fourth windings and the third three-phase A direct current reactor and a direct current load connected in series with this direct current reactor are connected between the connection part where the negative electrode of the direct current output of the full wave rectifier circuit and the positive electrode of the direct current output of the three-phase bridge rectifier circuit are connected to each other. The rectifier according to claim 2, wherein
第1巻線部の一方の1次巻線と第2巻線部の一方の1次巻線とが直列に接続され、第2巻線部の他方の1次巻線と第3巻線部の一方の1次巻線とが直列に接続され、第3巻線部の一方の1次巻線と第1巻線部の他方の1次巻線とが直列に接続され、3つの、直列に接続される2次巻線の組の一端が相互に接続されて千鳥結線され、
第1および第3巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の正極は、3相相間リアクトルの1次巻線による結線の中性点から最も離反する1次巻線の一端にそれぞれ接続されて、前記中性点で相互に接続され、この中性点は、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極は、相互に接続されて3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極に接続され、第2および第4巻線の他端ならびに第3の3相全波整流回路の直流出力の負極と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極とが相互に接続される接続部位との間に直流リアクトルと、この直流リアクトに直列に接続される直流負荷が接続されることを特徴とする請求項2記載の整流装置。 The first to third winding portions of the three-phase interphase reactor each have two primary windings and one secondary winding,
One primary winding of the first winding part and one primary winding of the second winding part are connected in series, and the other primary winding and the third winding part of the second winding part Is connected in series, one primary winding of the third winding part and the other primary winding of the first winding part are connected in series, and three series windings are connected. One end of a set of secondary windings connected to each other is connected to each other and staggered,
The other ends of the first and third windings and the positive electrode of the DC output of the third three-phase full-wave rectifier circuit are the primary windings that are farthest from the neutral point of the primary winding of the three-phase reactor. Are connected to each other at the neutral point, the neutral point is connected to the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, the other ends of the second and fourth windings and the second The three-phase full-wave rectifier circuit DC output negative electrode is connected to the positive electrode of the three-phase bridge rectifier circuit DC output, the other end of the second and fourth windings and the third three-phase A direct current reactor and a direct current load connected in series with this direct current reactor are connected between the connection part where the negative electrode of the direct current output of the full wave rectifier circuit and the positive electrode of the direct current output of the three-phase bridge rectifier circuit are connected to each other. The rectifier according to claim 2, wherein
3つの交流接続端子を有し、移相変圧器によって生成される3相交流電圧を含み、20°ずつの位相差を有する3組の3相交流電圧をそれぞれ全波整流する第1〜第3の3相全波整流回路と、
第1の3相全波整流回路の入力側で、3つの交流接続端子にそれぞれ接続され、1つの巻線に電流が流れることによって発生する磁束が他の巻線によって発生する磁束と相互に打ち消しあう極性となる第1〜第3巻線を有する第1電流バランサと、
第2の3相全波整流回路の入力側で、3つの交流接続端子にそれぞれ接続され、1つの巻線に電流が流れることによって発生する磁束が他の巻線によって発生する磁束と相互に打ち消しあう極性となる第1〜第3巻線を有する第2電流バランサと、
1次巻線および2次巻線が巻回される第1〜第3巻線部を有し、各巻線部の1次巻線または2次巻線のいずれか一方は、それぞれが2つの巻線で構成されて千鳥結線され、他方はY結線される3相相間リアクトルと、
3相相間リアクトルの第1〜第3巻線部の2次巻線を介して相互に接続される3つの交流接続端子を有する3相ブリッジ整流器と、
直流負荷に直列に接続される直流リアクトルとを含み、
第1〜第3の3相全波整流回路の直流出力の正極は、それぞれ3相相間リアクトルの1次巻線を介して相互に接続されて、各1次巻線による結線の中性点が、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、第1〜第3の3相全波整流回路の直流出力の負極は、3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極に接続され、前記中性点と3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極との間、または前記負極出力端と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極との間に、直流負荷が接続される、
あるいは第1〜第3の3相全波整流回路の直流出力の正極は、3相ブリッジ整流回路の直流出力の負極に接続され、第1〜第3の3相全波整流回路の直流出力の負極は、3相相間リアクトルの1次巻線を介して相互に接続されて、各1次巻線による結線の中性点が、3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極に接続され、前記中性点と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極との間、または前記正極出力端と3相ブリッジ整流回路の直流出力の正極との間に、直流負荷が接続されることを特徴とする整流装置。 Based on the three-phase AC voltage so that three sets of three-phase AC voltages having a phase difference of 20 ° are obtained from the three-phase AC voltage connected to the three-phase AC power source and supplied from the three-phase AC power source. A phase-shifting transformer that generates at least two sets of three-phase AC voltages;
First to third three-phase AC voltages having three AC connection terminals, including three-phase AC voltages generated by a phase-shifting transformer, and full-wave rectifying three sets of three-phase AC voltages each having a phase difference of 20 ° A three-phase full-wave rectifier circuit,
On the input side of the first three-phase full-wave rectifier circuit, the magnetic flux that is connected to each of the three AC connection terminals and that is generated when a current flows in one winding cancels the magnetic flux that is generated by the other windings. A first current balancer having first to third windings of matching polarity;
On the input side of the second three-phase full-wave rectifier circuit, the magnetic flux that is connected to each of the three AC connection terminals and that is generated when a current flows in one winding cancels out the magnetic flux that is generated by the other windings. A second current balancer having first to third windings of matching polarity;
There are first to third winding portions around which the primary winding and the secondary winding are wound, and either one of the primary winding or the secondary winding of each winding portion has two windings. A three-phase reactor that is composed of wires and is staggered, and the other is Y-connected,
A three-phase bridge rectifier having three AC connection terminals connected to each other via the secondary windings of the first to third winding portions of the three-phase reactor,
Including a DC reactor connected in series with the DC load,
The positive poles of the DC outputs of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits are connected to each other via the primary windings of the reactors between the three-phase phases, and the neutral point of the connection by each primary winding is Connected to the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, the negative electrode of the DC output of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits is connected to the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, A DC load is connected between the sex point and the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, or between the negative electrode output terminal and the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit.
Alternatively, the positive electrode of the DC output of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits is connected to the negative electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, and the DC output of the first to third three-phase full-wave rectifier circuits The negative electrodes are connected to each other through the primary windings of the reactors between the three-phase phases, and the neutral point of the connection by each primary winding is connected to the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit. Rectification characterized in that a DC load is connected between the sex point and the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit, or between the positive electrode output terminal and the positive electrode of the DC output of the three-phase bridge rectifier circuit. apparatus.
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