JP2016015817A - Power supply device - Google Patents

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正宣 平松
Masanori Hiramatsu
正宣 平松
実 大邉
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実 大邉
優 遠藤
Masaru Endo
優 遠藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve compaction and cost reduction of a power supply device, by increasing the impedance between output windings thereby omitting an interphase reactor, in a power supply device having a thyristor rectifier in an AC-DC conversion unit.SOLUTION: In a power supply device including a multi-winding input transformer TFhaving more than one output windings S, T of the same phase and transforming an AC voltage, and a plurality of thyristor rectifiers 1c, 1d connected in parallel and performing AC-DC conversion of each output from the output windings of the input transformer TF, the input transformer TFconnects the output windings, respectively and directly, with the AC input terminals of respective thyristor rectifiers 1c, 1d, winds the more than one output windings S, T of the same phase at different positions of an iron core 3 in the longitudinal direction. A magnetic gap g1 is formed in the vertical direction between the output windings S, T with the core 3 as the center, and the plurality of thyristor rectifiers connect the same poles of respective DC output terminals directly.

Description

本発明は、 交流−直流変換部に並列接続した2台以上のサイリスタ整流器を適用した電源装置に関する。   The present invention relates to a power supply device to which two or more thyristor rectifiers connected in parallel to an AC-DC converter are applied.

一般に、3巻線変圧器の出力側に並列接続した2台以上の整流器を設けて整流を行う電源装置の場合、整流後の直流電圧における脈動成分を平準化するために出力電圧の位相をずらして相数を増やす必要がある。また、3巻線変圧器の入力側交流電源へ流出する高調波電流を低減するため、出力側の二次巻線および三次巻線の結線方法はΔ−Y結線またはY−Δ結線として3巻線変圧器の出力電圧に位相差を設けている(例えば、特許文献1:段落[0004],図6)。   In general, in the case of a power supply device that performs rectification by providing two or more rectifiers connected in parallel on the output side of a three-winding transformer, the phase of the output voltage is shifted in order to equalize the pulsating component in the rectified DC voltage. It is necessary to increase the number of phases. Further, in order to reduce the harmonic current flowing out to the input side AC power supply of the three-winding transformer, the output side secondary winding and tertiary winding are connected in three windings as Δ-Y connection or Y-Δ connection. A phase difference is provided in the output voltage of the line transformer (for example, Patent Document 1: Paragraph [0004], FIG. 6).

図3に示すダイオード整流器方式の電源装置の場合、ダイオード整流器1a,1b間の横流を防止するために相間リアクトルLを設ける必要がある。   In the case of the diode rectifier type power supply device shown in FIG. 3, it is necessary to provide an interphase reactor L in order to prevent a cross current between the diode rectifiers 1a and 1b.

相間リアクトルLは、2つのダイオード整流器1a,1bから出力される電流がバランスした同一値であれば、2つのダイオード整流器1a,1bから出力された電流による起磁力が互いに逆向きの方向となるため、磁束は発生せずインダクタンスの値は零とみなすことができる。   If the currents output from the two diode rectifiers 1a and 1b are balanced and have the same value, the magnetomotive forces generated by the currents output from the two diode rectifiers 1a and 1b are opposite to each other. Magnetic flux is not generated and the inductance value can be regarded as zero.

また、2つのダイオード整流器1a,1bから出力される電流がアンバランスな異なる値の場合、互いのダイオード整流器1a,1bの出力側に接続されている相間リアクトルLのコイルには起磁力の差成分による磁束が発生する。この起磁力の差成分による磁束はインダクタンスとして動作し、このインダクタンス成分により、ダイオード整流器1a,1b間における電流アンバランス量の増加が抑制され、横流を 防止することができる。   When the currents output from the two diode rectifiers 1a and 1b have different unbalanced values, the difference component of the magnetomotive force is generated in the coil of the interphase reactor L connected to the output side of the diode rectifiers 1a and 1b. Magnetic flux is generated. The magnetic flux due to the magnetomotive force difference component acts as an inductance, and the inductance component suppresses an increase in the current imbalance between the diode rectifiers 1a and 1b, thereby preventing a cross current.

図4に示すサイリスタ整流器方式の電源装置の場合、サイリスタ素子をバランス制御することによりサイリスタ整流器1c,1dによって出力電流をバランス制御することは可能である。しかしながら、サイリスタ整流器1c,1dは、サイリスタ素子の制御角によって通電率を制御するため、電流波形のリップルが大きく、横流防止のための相間リアクトルLも必要となる。   In the case of the thyristor rectifier type power supply device shown in FIG. 4, it is possible to balance control the output current by the thyristor rectifiers 1c and 1d by controlling the balance of the thyristor elements. However, since the thyristor rectifiers 1c and 1d control the energization rate according to the control angle of the thyristor element, the ripple of the current waveform is large, and an interphase reactor L for preventing cross current is also required.

特開2008−178180号公報JP 2008-178180 A 特開平5−30661号公報JP-A-5-30661

図4に示すサイリスタ整流器方式の電源装置の場合、前記のバランス制御でサイリスタ整流器の 出力電流をバランスさせることは可能である。しかしながら、従来の入力変圧器TFinは図5に示すとおりに巻回方法を変圧器出力側の各相において二次巻線S,三次巻線Tでクロス巻としているため、二次巻線S,三次巻線T間が密接して巻線間の相互インダクタンスが小さくなる。このため、変圧器出力側の二次巻線S,三次巻線Tのインピーダンスが小さくなり、横流を防止するためには相間リアクトルLを設ける必要がある。その結果、 サイリスタ整流器1c,1dと相間リアクトルL間の配線空間や相間リアクトルLの設置空間が必要になり、電源装置として大型化および高コスト化してしまう問題があった。 In the case of the thyristor rectifier type power supply device shown in FIG. 4, it is possible to balance the output current of the thyristor rectifier by the balance control. However, as shown in FIG. 5, the conventional input transformer TFin uses a secondary winding S and a cross winding with a tertiary winding T in each phase on the transformer output side. , The tertiary winding T is in close contact, and the mutual inductance between the windings is reduced. For this reason, the impedance of the secondary winding S and the tertiary winding T on the transformer output side is reduced, and an interphase reactor L needs to be provided in order to prevent cross current. As a result, a wiring space between the thyristor rectifiers 1c and 1d and the interphase reactor L and an installation space for the interphase reactor L are required, and there is a problem that the power supply device is increased in size and cost.

以上示したようなことから、交流−直流変換部にサイリスタ整流器を有する電源装置において、入力変圧器の各相において二次巻線S,三次巻線Tの出力巻線間のインピーダンスを大きくすることにより相間リアクトルを省略し、電源装置の小型化,低コスト化を図ることが課題となる。   As described above, in the power supply apparatus having a thyristor rectifier in the AC-DC converter, the impedance between the output windings of the secondary winding S and the tertiary winding T is increased in each phase of the input transformer. Therefore, it becomes a problem to reduce the size and cost of the power supply device by omitting the interphase reactor.

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、同一相で2つ以上の出力巻線を有し、交流電圧を変圧する多巻線の入力変圧器と、入力変圧器の前記出力巻線の各出力をそれぞれ交流−直流変換する複数台の並列接続したサイリスタ整流器と、を備えた電源装置であって、前記入力変圧器は、出力巻線をそれぞれのサイリスタ整流器の交流入力端子と直接接続し、同一相の2つ以上の出力巻線を互いに鉄心を中心に上下方向の異なる位置に巻回し、この出力巻線間には鉄心を中心に上下方向に磁気的な間隙が形成され、前記複数台のサイリスタ整流器は、それぞれの直流出力端子の同極間同士を直接接続して出力することを特徴とする。   The present invention has been devised in view of the above-described conventional problems, and one aspect thereof includes a multi-winding input transformer that has two or more output windings in the same phase and transforms an alternating voltage. A plurality of parallel-connected thyristor rectifiers that convert each output of the output winding of the input transformer into AC-DC, respectively, wherein the input transformer Connect directly to the AC input terminal of the thyristor rectifier, wind two or more output windings of the same phase around each other at different positions in the vertical direction around the iron core, and vertically between the output windings around the iron core. A magnetic gap is formed, and the plurality of thyristor rectifiers are characterized in that the same polarity of the respective DC output terminals are directly connected to each other for output.

前記出力巻線間の磁気的な間隙は、サイリスタ整流器の出力電流の横流を防止する距離としたことを特徴とする。   The magnetic gap between the output windings is a distance that prevents a cross flow of the output current of the thyristor rectifier.

本発明によれば、交流−直流変換部に複数台の並列接続したサイリスタ整流器を有する電源装置において、入力変圧器の各相において出力巻線間のインピーダンスを大きくすることにより相間リアクトルを省略し、電源装置の小型化,低コスト化を図ることが可能となる。   According to the present invention, in the power supply device having a plurality of thyristor rectifiers connected in parallel to the AC-DC converter, the interphase reactor is omitted by increasing the impedance between the output windings in each phase of the input transformer, The power supply device can be reduced in size and cost.

実施形態における電源装置を示すブロック図。The block diagram which shows the power supply device in embodiment. 実施形態における入力変圧器を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the input transformer in embodiment. 従来におけるダイオード整流器方式の電源装置を示すブロック図。The block diagram which shows the power supply apparatus of the conventional diode rectifier system. 従来におけるサイリスタ整流器方式の電源装置を示すブロック図。The block diagram which shows the power supply device of the conventional thyristor rectifier system. 従来における入力変圧器を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the input transformer in the past.

以下、本発明に係る電源装置の実施形態を図1,図2に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of a power supply device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

[実施形態]
図1は、本実施形態1における電源装置を示す単線結線図である。図1に示すように、本実施形態1における電源装置は、交流電源Vsと、入力変圧器TFinと、サイリスタ整流器1c,1dと、インバータInvと、出力変圧器TFoutと、を備えている。出力変圧器TFoutの出力側には負荷2が接続されている。
[Embodiment]
FIG. 1 is a single-line connection diagram illustrating the power supply device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the power supply device in the present embodiment 1 includes an AC power source Vs, an input transformer TF in, thyristor rectifier 1c, and 1d, an inverter Inv, and an output transformer TF out, the . A load 2 is connected to the output side of the output transformer TF out .

図2は、本実施形態における任意の相における入力変圧器TFinを示す概略断面図である。図2に示すように、入力変圧器TFinは3巻線の変圧器であり、入力側の一次巻線Pと出力側の二次巻線S,三次巻線Tと、を有している。入力変圧器TFinは交流電源Vsから出力された交流電圧を一次巻線Pで入力して変圧し、整流後の直流電圧の脈動成分を抑制するために電圧位相をずらした二次巻線Sと三次巻線Tからそれぞれ出力する。入力変圧器TFinの構成については、後述する。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the input transformer TFin in an arbitrary phase in the present embodiment. 2, the input transformer TF in is transformer third winding has a secondary winding S of the primary winding P and the output side of the input side, the tertiary windings T, the . The input transformer TF in receives the AC voltage output from the AC power source Vs through the primary winding P and transforms it, and the secondary winding S with the voltage phase shifted to suppress the pulsating component of the rectified DC voltage. And the tertiary winding T. The configuration of the input transformer TF in, will be described later.

サイリスタ整流器1c,1dは、入力変圧器TFinの二次巻線Sと三次巻線Tの出力電圧をそれぞれ整流する。インバータInvは、サイリスタ整流器1c,1dで整流された直流出力電圧を並列接続して、インバータInvの直流入力端子に直接接続し直流−交流変換する。出力変圧器TFoutは、インバータInvから出力される交流電圧を変圧して負荷2に供給する。 Thyristor rectifier 1c, 1d rectifies the output voltage of the secondary winding S and tertiary winding T of the input transformer TF in each. The inverter Inv connects the DC output voltage rectified by the thyristor rectifiers 1c and 1d in parallel and directly connects to the DC input terminal of the inverter Inv for DC-AC conversion. The output transformer TF out transforms the AC voltage output from the inverter Inv and supplies it to the load 2.

図2に示すように、本実施形態における入力変圧器TFinは、鉄心3に巻回される二次巻線S、三次巻線Tの巻回方法を上下配置としたものである。 As shown in FIG. 2, the input transformer TF in in the present embodiment is configured such that the winding method of the secondary winding S and the tertiary winding T wound around the iron core 3 is vertically arranged.

具体的には、二次巻線Sと三次巻線Tとを互いに鉄心3を中心に上下方向における異なる位置に巻回する。また、この二次巻線Sと三次巻線Tとの間には、鉄心3上下方向に磁気的な間隙g1が形成される。   Specifically, the secondary winding S and the tertiary winding T are wound around different positions in the vertical direction around the iron core 3. Further, a magnetic gap g1 is formed in the vertical direction of the iron core 3 between the secondary winding S and the tertiary winding T.

さらに、この二次巻線Sと三次巻線Tの外周側には鉄心3を中心として一次巻線Pが巻回される。この一次巻線Pは、二次巻線Sの外周側と三次巻線Tの外周側とで鉄心3の上下方向に分割して配置される。また、一次巻線Pと二次巻線Sとの径方向の間には磁気的な間隙g2が形成され、一次巻線Pと三次巻線Tとの径方向の間には磁気的な間隙g3が形成される。また、分割して配置された一次巻線Pは並 列接続される。   Further, a primary winding P is wound around the iron core 3 around the outer periphery of the secondary winding S and the tertiary winding T. The primary winding P is divided and arranged in the vertical direction of the iron core 3 on the outer peripheral side of the secondary winding S and the outer peripheral side of the tertiary winding T. In addition, a magnetic gap g2 is formed between the primary winding P and the secondary winding S in the radial direction, and a magnetic gap is formed between the primary winding P and the tertiary winding T in the radial direction. g3 is formed. Further, the primary windings P arranged in a divided manner are connected in parallel.

上記の構造とした入力変圧器TFinとサイリスタ整流器1c,1dとを有する電源装置では、電流波形のリップルが大きい場合でも入力変圧器TFinの二次巻線S,三次巻線T間の磁気的な間隙g1によって相互インダクタンスが大きくなる。この相互インダクタンスによって二次巻線S,三次巻線T間のインピーダンスを大きくすることができ、このインピーダンスによりサイリスタ整流器1c,1d間の横流を抑制することが可能となる。その結果、相間リアクトルLを省略することができる。 In the power supply device having the above structure and the input transformer TF in the thyristor rectifier 1c, 1d, the secondary winding S of the input transformer TF in even the ripple current waveform is large, magnetic between tertiary winding T The mutual inductance increases due to the gap g1. The impedance between the secondary winding S and the tertiary winding T can be increased by this mutual inductance, and the cross current between the thyristor rectifiers 1c and 1d can be suppressed by this impedance. As a result, the interphase reactor L can be omitted.

これによって、相間リアクトルLの配線空間や設置空間が不要となる。   Thereby, the wiring space and installation space of the interphase reactor L become unnecessary.

また、相間リアクトルLを省略することができるため、装置の低コスト化を図ることが可能となる。   In addition, since the interphase reactor L can be omitted, the cost of the apparatus can be reduced.

本実施形態における入力変圧器TFinは、従来の入力変圧器TFinと比較して 体積や重量は同等であり、相間リアクトルLを省略した 分だけ、配線空間や設置空間が不要となり電源装置を小型化できる。 Input transformer TF in the present embodiment, the volume and weight as compared with the conventional input transformer TF in are equivalent, amount corresponding to the omitted interphase reactor L, the wiring space and installation space of the power supply is unnecessary Can be downsized.

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。   Although the present invention has been described in detail only for the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. Such variations and modifications are naturally within the scope of the claims.

例えば、実施形態では3巻線の入力変圧器TFinについて説明したが、3巻線以上の多巻線の入力変圧器TFinであれば適用可能である。 For example, although described input transformer TF in the third winding in the embodiment, is applicable if the input transformer TF in the third winding or more multi-winding.

また、実施形態では、任意の相における三巻線の入力変圧器TFinについて説明したが、入力変圧器TFinは単相,三相または三相を超える相数であっても適用可能である。 Further, in the embodiment has been described for the input transformer TF in the three winding in any phase, the input transformer TF in the single phase even number of phases greater than three-phase or three-phase can be applied .

また、実施形態では、特定の構成の電源装置について説明したが、多巻線を有する入力変圧器TFinと、入力変圧器TFinの出力を交流−直流変換するサイリスタ整流器1c,1dと、を備えた電源装置であれば適用可能である。 Further, the embodiment has described the power supply device of particular configuration, the input transformer TF in having a multi-winding, the AC output of the input transformer TF in - thyristors to DC rectifier 1c, and 1d, the Any power supply device can be applied.

P…一次巻線
S…二次巻線
T…三次巻線
g1〜g3…間隙
1c,1d…サイリスタ整流器
3…鉄心
L…相間リアクトル
TFin…入力変圧器
P ... primary winding S ... secondary winding T ... tertiary winding g1~g3 ... gap 1c, 1d ... thyristor rectifier 3 ... core L ... interphase reactor TF in ... input transformer

Claims (2)

同一相で2つ以上の出力巻線を有し、交流電圧を変圧する多巻線の入力変圧器と、
入力変圧器の前記出力巻線の各出力をそれぞれ交流−直流変換する複数台の並列接続したサイリスタ整流器と、
を備えた電源装置であって、
前記入力変圧器は、
出力巻線をそれぞれのサイリスタ整流器の交流入力端子と直接接続し、同一相の2つ以上出力巻線を互いに鉄心を中心に上下方向における異なる位置に巻回し、この出力巻線間には鉄心を中心に上下方向に磁気的な間隙が形成され、
前記複数台のサイリスタ整流器は、それぞれの直流出力端子の同極間同士を直接接続して出力することを特徴とする電源装置。
A multi-winding input transformer having two or more output windings in the same phase and transforming an AC voltage;
A plurality of parallel-connected thyristor rectifiers that convert each output of the output winding of the input transformer into AC-DC, respectively;
A power supply device comprising:
The input transformer is
Connect the output winding directly to the AC input terminal of each thyristor rectifier, and wind two or more output windings of the same phase around each other at different positions in the vertical direction. A magnetic gap is formed in the center in the vertical direction,
The plurality of thyristor rectifiers output power by directly connecting the same polarity of each DC output terminal.
前記出力巻線間の磁気的な間隙は、サイリスタ整流器の出力電流の横流を防止する距離としたことを特徴とする請求項1記載の電源装置。   2. The power supply apparatus according to claim 1, wherein the magnetic gap between the output windings is a distance that prevents a lateral flow of the output current of the thyristor rectifier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6415910A (en) * 1987-07-10 1989-01-19 Fuji Electric Co Ltd Transformer for rectifier

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