JP2647182B2 - High voltage power supply - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、０（Hz）から所要周波数までの可変周波数
運転に適した大容量の高圧電源装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a large-capacity high-voltage power supply device suitable for variable frequency operation from 0 (Hz) to a required frequency.
（従来の技術） 第10図は従来技術の１例を示すもので、１は電源、２
は変圧器、３はリアクトル、４は３相電圧形自励変換
器、５は単相ブリッジ電圧形自励変換器、６は昇圧用の
変圧器、７は負荷である。３相電圧形自励変換器４と単
相ブリッジ電圧形自励変換器はここでは１組しか示して
いないが、総称として交流電源ユニット10ということに
する。第10図の構成において、電源１は変圧器２で変圧
された後、リアクトル３を介して３相電圧形自励変換器
４の第１交流端子4U,4V,4Wに接続され、その第１直流端
子4P,4Nは単相ブリッジ電圧形自励変換器５の第２直流
端子5P,5Nに接続されている。単相ブリッジ電圧形自励
変換器の第２交流端子5U,5Vは変圧器６の１次側と接続
されてその２次側に負荷７が接続される。(Prior Art) FIG. 10 shows an example of the prior art, wherein 1 is a power source, 2 is a power source,
Is a transformer, 3 is a reactor, 4 is a three-phase voltage source self-excited converter, 5 is a single-phase bridge voltage source self-excited converter, 6 is a step-up transformer, and 7 is a load. Although only one set of the three-phase voltage-type self-excited converter 4 and the single-phase bridge voltage-type self-excited converter is shown here, they are collectively referred to as an AC power supply unit 10. In the configuration shown in FIG. 10, after the power supply 1 is transformed by the transformer 2, it is connected to the first AC terminals 4U, 4V, 4W of the three-phase voltage source self-excited converter 4 via the reactor 3, and the first The DC terminals 4P, 4N are connected to the second DC terminals 5P, 5N of the single-phase bridge voltage type self-excited converter 5. The second AC terminals 5U and 5V of the single-phase bridge voltage type self-excited converter are connected to the primary side of the transformer 6 and the load 7 is connected to the secondary side.
３相電圧形自励変換器４や単相電圧形自励変換器５の
具体的な回路の１例を第11図、第12図にそれぞれ示す。
この回路は従来直流を交流に変換するインバータとして
知られたものであるが、交流から直流への変換も可能で
あるので、ここでは電圧形自励変換器の名称を用いてい
る。One example of specific circuits of the three-phase voltage source self-excited converter 4 and the single-phase voltage source self-excited converter 5 is shown in FIGS. 11 and 12, respectively.
This circuit is conventionally known as an inverter that converts direct current to alternating current. However, since conversion from alternating current to direct current is also possible, the name of a voltage-type self-excited converter is used here.
第11図、第12図において101はGTOサイリスタ、102は
ダイオード、103はヒューズ、104はコンデンサである。
この回路には実用上スナバ回路、ゲート回路などが必要
である。この回路の動作についてはよく知られており、
例えば電気学会発行「半導体電力変換回路」（1987年３
月）の６章や９章に詳しく説明されているので説明は省
略する。この回路構成は単相ブリッジ電圧形自励変換器
５を整流器として、また３相電圧形自励変換器４をイン
バータとしても動作させることが出来る。11 and 12, 101 is a GTO thyristor, 102 is a diode, 103 is a fuse, and 104 is a capacitor.
This circuit requires a snubber circuit, a gate circuit, and the like for practical use. The operation of this circuit is well known,
For example, "Semiconductor Power Conversion Circuit" published by IEEJ (March 1987)
It is described in detail in Chapters 6 and 9 of (Mon), and thus the description is omitted. This circuit configuration can operate the single-phase bridge voltage-type self-excited converter 5 as a rectifier and the three-phase voltage-type self-excited converter 4 as an inverter.
第10図に戻って、負荷７には直流の0Hzから25Hzまで
の任意の周波数の正弦波交流を、最高11kVの高電圧で印
加する必要がある用途を考えると、変圧器６が有るため
に直流を負荷側に伝達することが出来ないという基本的
な問題がある。変圧器を使えないとすると電圧形自励変
換器の４と５は11kVの交流を直接出力できるようにする
ために、直流電圧を約18kVに選ぶことになる。しかし変
換回路を構成する部品例えば半導体素子はそれに耐える
ものがないので、10数個直列に接続して使用する必要が
でてくる。Returning to FIG. 10, considering the application where it is necessary to apply a sine wave alternating current of any frequency from 0 Hz to 25 Hz to the load 7 at a high voltage of up to 11 kV, the transformer 7 is provided. There is a basic problem that DC cannot be transmitted to the load side. If transformers are not available, voltage source self-excited converters 4 and 5 will have to choose a DC voltage of about 18 kV in order to be able to output 11 kV AC directly. However, since the components constituting the conversion circuit, for example, semiconductor elements, are not durable, it is necessary to use ten or more units connected in series.
GTOなどの半導体素子の直列接続は既に行われている
が、電圧分担をよくするためにアノードリアクトルやス
ナバコンデンサが必要である。しかし半導体素子がオン
となるたびにスナバコンデンサの電荷の放電が生じこれ
が損失となり、一方半導体素子がオフするたびにアノー
ドリアクトルの蓄積エネルギーが損失となる。これらの
損失を減らす研究も行われているが、直列接続の場合の
効果手段はまず見つかっていない。そこで出来る限りス
イッチング周波数を減らさねばならないために、正弦波
の交流を供給することが困難となる。Although serial connection of semiconductor elements such as GTO has already been performed, an anode reactor and a snubber capacitor are required to improve voltage sharing. However, each time the semiconductor element is turned on, the electric charge of the snubber capacitor is discharged, which causes a loss. On the other hand, each time the semiconductor element is turned off, the stored energy of the anode reactor is lost. Studies have been conducted to reduce these losses, but no effective means has been found for a series connection. Therefore, since the switching frequency must be reduced as much as possible, it becomes difficult to supply a sine wave alternating current.
第13図は負荷に直流を伝達することが出来るように改
良された従来回路例である。第10図との違いは単相ブリ
ッジ電圧形自励変換器５を複数個持ち、その一つの出力
は変圧器を介さずに負荷に接続している点である。直流
をも供給できること、PWM（パルス幅変調）制御により
正弦波の交流を出せることなど従来の問題が解決されて
いる。FIG. 13 shows an example of a conventional circuit improved so that DC can be transmitted to a load. The difference from FIG. 10 lies in that a plurality of single-phase bridge voltage type self-excited converters 5 are provided, and one of the outputs is connected to a load without passing through a transformer. Conventional problems have been solved, such as being able to supply direct current, and being able to output sinusoidal alternating current through PWM (pulse width modulation) control.
（発明が解決しようとする課題） 第13図の回路構成は上述のような従来の問題点は解決
されているが、しかしなお変圧器が入力側と出力側に必
要なため機器の占有面積が広いこと、とりわけ出力側は
低周波のために、変圧器の外形が商用周波用の変圧器の
大きさに比べ２倍近くになること、その変圧器が直流で
偏磁されないように特別な制御が必要となること、信頼
性向上のための冗長度を持たせた設計あるいは部分運転
の機能設計が為されていないことなどの問題点が残る。(Problems to be Solved by the Invention) The circuit configuration shown in FIG. 13 solves the conventional problems as described above, but the transformer occupies an input side and an output side. Wide, especially the output side is low frequency, so the outer shape of the transformer is almost twice the size of the transformer for commercial frequency, special control to prevent the transformer from being magnetized by direct current However, there still remain problems such as the necessity of the design, the design with redundancy for improving the reliability, and the design of the function of the partial operation.
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、
直流から所望の周波数まで正弦波の交流を発生すること
ができ、変圧器を減らし、信頼性向上のための部分運転
機能を持つ優れた大容量の高圧電源装置を提供すること
にある。The present invention has been made to solve the above problems,
An object of the present invention is to provide an excellent large-capacity high-voltage power supply device capable of generating a sine wave alternating current from a direct current to a desired frequency, reducing transformers, and having a partial operation function for improving reliability.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、前記目的を達成するために、第１の交流端
子と第１の直流端子を有する第１の多相または単相ブリ
ッジ電圧形自励変換器と、第２の直流端子と第２の交流
端子を有する第２の単相ブリッジ電圧形自励変換器とか
前記第１の直流端子と前記第２の直流端子とを接続し、
この直流回路を介して前記第１の交流端子から供給され
る交流から別の交流を前記第２の交流端子に発生する機
能を持つ交流電源ユニットｎ組（但し、n:2以上の整
数）設け、このｎ組の第１の交流端子はそれぞれｎ組の
リアクトル及び絶縁変圧器を介して共通の交流電源に接
続され、前記ｎ組の第２の交流端子は直列接続して、こ
の直流接続端子間に負荷を接続し、且つ前記ｎ組のそれ
ぞれの第２の交流端子間に通常は開路されている開閉装
置を設け、前記交流電源ユニットのいずれかが故障した
際はその故障電源ユニットは運転を停止してその故障電
源ユニットに設けられている前記開閉装置を閉路して部
分的に運転を継続できるようにしたものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a first multi-phase or single-phase bridge voltage source having a first AC terminal and a first DC terminal. Connecting a self-excited converter, a second single-phase bridge voltage-type self-excited converter having a second DC terminal and a second AC terminal, or connecting the first DC terminal and the second DC terminal,
N sets of AC power supply units (where n is an integer of 2 or more) having a function of generating another AC from the AC supplied from the first AC terminal to the second AC terminal via the DC circuit. The n sets of first AC terminals are connected to a common AC power supply via n sets of reactors and insulating transformers, respectively, and the n sets of second AC terminals are connected in series to form a DC connection terminal. A switching device that is normally open-circuited between the second AC terminals of each of the n sets, and a faulty power supply unit is operated when any of the AC power supply units fails. Is stopped and the switchgear provided in the failed power supply unit is closed so that the operation can be partially continued.
また、第１の交流端子と第１の直流端子を有する第１
の多相または単相ブリッジ電圧形自励変換器と、第２の
直流端子と第２の交流端子を有する第２の単相ブリッジ
電圧形自励変換器とが前記第１の直流端子と前記第２の
直流端子とを接続して直流連系し、前記第１の交流端子
から供給される交流から別の交流を前記第２の交流端子
に発生する機能を持つ交流電源ユニットを（ｍ−１）組
（但し、m:2以上の整数）、前記第１の多相または単相
ブリッジ電圧形自励変換器と同様な変換器と、正極端子
と負極端子と中間電位端子付きの第３の直流端子と第３
の交流端子を有する第３のハーフブリッジ電圧形自励変
換器とが前記第１の直流端子と前記第３の直流端子の正
極端子、負極端子とを接続し、この直流回路を介して前
記第１の交流端子から供給される交流から別の交流を前
記第３の交流端子と前記正極端子及び負極端子間に発生
する機能を持つ直流中性点付き交流電源ユニットを１組
設け、ｍ組の第１の交流端子はそれぞれｍ組のリアクト
ル及び絶縁変圧器を介して共通の交流電源に接続され、
前記（ｍ−１）組の交流電源ユニットの第２の交流端子
及び前記直流中性点付き交流電源ユニットの第３の交流
端子と中間電位端子とを直列接続し、この直列接続端子
間に負荷を接続し、且つ前記（ｍ−１）組のそれぞれの
第２の交流端子間及び前記１組の第３の交流端子と中間
電位端子にそれぞれ通常は開路されている開閉装置を設
け、前記交流電源ユニットのいずれかが故障した際はそ
の故障電源ユニット運転を停止してその故障電源ユニッ
トに設けられている前記開閉装置を閉路して部分的に運
転を継続できるようにしたものである。Also, a first AC terminal having a first AC terminal and a first DC terminal is provided.
And a second single-phase bridge voltage-type self-excited converter having a second DC terminal and a second AC terminal comprises the first DC terminal and the An AC power supply unit having a function of generating a different AC from the AC supplied from the first AC terminal at the second AC terminal by connecting the DC power to the second DC terminal and connecting the DC power to the second AC terminal. 1) a set (where m: an integer of 2 or more), a converter similar to the first polyphase or single-phase bridge voltage type self-excited converter, and a third having a positive terminal, a negative terminal, and an intermediate potential terminal. DC terminal and third
A third half-bridge voltage source self-excited converter having an AC terminal connects the first DC terminal to the positive terminal and the negative terminal of the third DC terminal, and the third DC terminal connects to the third DC terminal via the DC circuit. One set of an AC power supply unit having a DC neutral point having a function of generating another AC from the AC supplied from one AC terminal between the third AC terminal and the positive terminal and the negative terminal is provided, and m sets of The first AC terminals are connected to a common AC power supply via m sets of reactors and insulating transformers, respectively.
A second AC terminal of the (m-1) sets of AC power supply units, a third AC terminal of the AC power supply unit with a DC neutral point, and an intermediate potential terminal are connected in series, and a load is connected between the series connection terminals. And a switching device that is normally open between each of the (m-1) sets of the second AC terminals and between the set of the third AC terminals and the intermediate potential terminal is provided. When any one of the power supply units fails, the operation of the failed power supply unit is stopped, and the switching device provided in the failed power supply unit is closed so that the operation can be partially continued.
（作用） 前述のように構成することにより、負荷には各交流電
源ユニットの出力電圧が直列的に加算されて加わるため
高電圧が得られる。(Operation) With the configuration described above, a high voltage can be obtained because the output voltage of each AC power supply unit is added in series to the load and applied.
又、交流電源ユニットの出力側に変圧器を持たせてな
いため、装置を小形化出来、更に又、いずれかの交流電
源ユニットが故障した場合には、その故障した交流電源
ユニットの運転を停止し、故障した交流電源ユニットに
設けられている開閉装置を閉路することにより残りの健
全な交流電源ユニットで運転を継続出来るため信頼性を
向上出来る。Also, since there is no transformer on the output side of the AC power supply unit, the device can be downsized, and if any of the AC power supply units fails, the operation of the failed AC power supply unit is stopped. By closing the switchgear provided in the failed AC power supply unit, the operation can be continued with the remaining healthy AC power supply unit, so that the reliability can be improved.
（実施例） 第１図は本発明の１実施例である。従来図の説明に用
いたものと同一のものはその説明を省略する。但し添字
は同一のものが複数組有る場合に区別のために付けてい
る。10の交流電源ユニットは第10図のものと構成上は同
じであるが、３組あって入力側は３個のリアクトル31,3
2,33を介して変圧器２にそれぞれ接続されている。出力
側は順次直列に接続されて負荷７につながる。電圧形自
励変換器５の第２交流端子5U,5V間には、開閉装置11が
設けれられている。(Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The description of the same components as those used in the description of the conventional drawings is omitted. However, the suffix is added for distinction when there are a plurality of identical sets. The 10 AC power supply units are the same as those in FIG. 10 except that there are three sets and the input side has three reactors 3 1 , 3
They are connected to the transformer 2 via 2 , 3 3 respectively. The output side is connected in series to the load 7. A switching device 11 is provided between the second AC terminals 5U and 5V of the voltage source self-excited converter 5.
第１図の動作を説明する。交流電源ユニット101,102,
103のそれぞれは３相電圧形自励変換器４を整流器動
作、単相ブリッジ電圧形自励変換器５をインバータ動作
することにより、直流を介して一方の交流から、所望の
交流を得ることが出来る。それぞれの発生電圧は直列的
に加算されて高電圧となり、負荷７に供給される。逆に
単相ブリッジ電圧形自励変換器５を整流器動作、３相電
圧形自励変換器４をインバータ動作することにより、負
荷７のエネルギーを電源に回生することが出来る。開閉
装置111,112,113は常時開いているが、例えば交流電源
ユニット101が故障した場合は、その交流電源ユニット
のみを運転停止すると共に、開閉装置111を閉じること
により、残りの交流電源ユニット102と103を使って負荷
７に電力を供給できる。この例では交流電源ユニットの
数が３台しかないので電圧は2/3に落ちるが、交流電源
ユニット数が多いときには、あるいは予め冗長度を持た
せることにより、故障の影響をほとんど受けずに運転を
継続することが出来る。万一交流電源ユニット10の内部
の部品が不良となっても内部回路のヒューズが溶断し
て、他の健全な交流電源ユニットの運転に支障を与えな
いようになっている。ヒューズの代わりに別の開閉装置
を交流電源ユニット10毎に、必要に応じ設けることもあ
る。The operation of FIG. 1 will be described. AC power supply units 10 1 , 10 2 ,
Each of 10 3 obtains a desired alternating current from one alternating current through direct current by operating the three-phase voltage source self-excited converter 4 as a rectifier and the single-phase bridge voltage source self-excited converter 5 as an inverter. Can be done. The respective generated voltages are added in series to become a high voltage and supplied to the load 7. Conversely, by operating the single-phase bridge voltage-type self-excited converter 5 as a rectifier and the three-phase voltage-type self-excited converter 4 as an inverter, the energy of the load 7 can be regenerated to the power supply. Switchgear 11 1, 11 2, 11 but 3 are open at all times, for example when the AC power source unit 10 1 has failed, as well as shut down only the AC power supply unit, by closing the opening and closing device 111, the remaining power can be supplied to the load 7 with the AC power source unit 10 2 and 10 3. In this example, the voltage drops to 2/3 because there are only three AC power supply units, but when the number of AC power supply units is large, or by adding redundancy in advance, the operation is almost unaffected by failure. Can be continued. Even if a component inside the AC power supply unit 10 becomes defective, the fuse in the internal circuit is blown so that the operation of other sound AC power supply units is not hindered. A separate switchgear may be provided for each AC power supply unit 10 as necessary, instead of a fuse.
本発明によって得られる効果を列記すると次のように
なる。The effects obtained by the present invention are listed as follows.
（１） 交流電源ユニットと負荷との間には変圧器が無
いので、負荷に直流を供給することが出来る。(1) Since there is no transformer between the AC power supply unit and the load, DC can be supplied to the load.
（２） 直列接続に伴うスイッチングの制約は無いの
で、単相ブリッジ電圧形自励変換器５はPWM制御を行う
ことによって、波形歪の少ない正弦波の交流を負荷に与
えることが出来る。(2) Since there is no switching restriction due to the series connection, the single-phase bridge voltage-type self-excited converter 5 can apply a sine wave AC with little waveform distortion to the load by performing PWM control.
（３） 変圧器は電源側にのみ設けるので、据え付け面
積の縮小とコストの低減が期待される。(3) Since the transformer is provided only on the power supply side, it is expected that the installation area and cost will be reduced.
（４） 一部の交流電源ユニットの故障に対しては、そ
の部分の運転を停止して、残りの交流電源ユニットで部
分運転を行わせることが出来るので、例えば公共機関の
重要な負荷の電源として用いる場合にも、無用な混乱を
与えずに済む。(4) When a part of the AC power supply unit fails, the operation of the part can be stopped and the remaining AC power supply unit can be partially operated. In the case where it is used, no unnecessary confusion is given.
（５） 第10図と比較すると交流電源ユニットの数が多
く不経済のように見えるが、対象とする負荷の容量が非
常に大きい場合を想定すると、第10図の場合は多数の半
導体素子を並列に用いて１組の交流電源ユニットとして
いるのに対し、第１図の場合はユニット数を増して大容
量化しているので、半導体素子の数としては同じかむし
ろ少ないくらいである。(5) Compared to FIG. 10, the number of AC power supply units seems to be uneconomical, but assuming a case where the capacity of the target load is very large, in the case of FIG. While one set of AC power supply units is used in parallel, in the case of FIG. 1, since the number of units is increased to increase the capacity, the number of semiconductor elements is the same or rather small.
第２図は他の実施例の一つである。第１図との違いは
電圧形自励変換器４が単相になっている点である。電圧
形自励変換器４は単相ブリッジ電圧形自励変換器５と全
く同一のものでよい。動作としては３相と単相の違いだ
けである。FIG. 2 shows another embodiment. The difference from FIG. 1 is that the voltage-type self-excited converter 4 has a single phase. The voltage-type self-excited converter 4 may be exactly the same as the single-phase bridge voltage-type self-excited converter 5. The only operation is the difference between three-phase and single-phase.
第３図は同じく他の実施例の一つであって、第１図と
の違いは３台の単相ブリッジ電圧形自励変換器５のうち
１台を単相ハーフブリッジ電圧形自励変換器８に代えた
ものである。101,102は第１図と同様の交流電源ユニッ
トである。20は直流回路に中性点を有する中性点付き単
相交流電源ユニットで、３相電圧形自励変換器４と単相
ハーフブリッジ電圧形自励変換器８で構成される。単相
ハーフブリッジ電圧形自励変換器８は、第４図に示すよ
うな回路をいい、その出力電圧は第12図の回路のそれの
半分になる他は動作上の違いはない。交流側には第３交
流端子を有し、直流には正極8Pと負極8Nの他に中性点8C
を有する第３直流端子が有る。第３図の構成上のメリッ
トは、多相構成に適している点である。第５図は一例と
して２相出力A,Bを得るための電源装置の構成を示した
ものである。添字に付したＡ及びＢはそれぞれＡ相とＢ
相を区別する必要があるときに用いた。二つの中性点を
結んでいる他に、図に示していない制御装置によって交
流出力電圧の位相を互いに90゜ずらすことにより、２相
出力が得られる。第６図は第５図と同様に２相出力を得
るための電源であるが、変圧器２を各相共通にしたこと
と、中性点付き交流電源ユニットの一部を共通にしてい
る点である。30は20とは出力端子数の異なる中性点付き
交流電源ユニットで、９は中性点付き２相ハーフブリッ
ジ電圧形自励変換器である。電圧形自励変換器の第１直
流端子には、中性点付き２相ハーフブリッジ電圧形自励
変換器９の第３直流端子が接続されている。第７図はそ
の中性点付き２相ハーフブリッジ電圧形自励変換器９の
詳細図である。この回路は第４図の回路２組の直流と中
性点同士を共通にしたものと考えればよい。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. FIG. 3 is different from FIG. 1 in that one of the three single-phase bridge voltage type self-excited converters 5 is replaced with a single-phase half-bridge voltage type self-excited converter. This is an alternative to the vessel 8. Reference numerals 10 1 and 10 2 denote AC power supply units similar to those shown in FIG. Reference numeral 20 denotes a single-phase AC power supply unit with a neutral point having a neutral point in the DC circuit, and includes a three-phase voltage-type self-excited converter 4 and a single-phase half-bridge voltage-type self-excited converter 8. The single-phase half-bridge voltage source self-excited converter 8 refers to a circuit as shown in FIG. 4, and there is no difference in operation except that the output voltage is half that of the circuit of FIG. The AC side has a third AC terminal. For DC, besides the positive electrode 8P and the negative electrode 8N, a neutral point 8C
There is a third DC terminal having An advantage of the configuration of FIG. 3 is that it is suitable for a multi-phase configuration. FIG. 5 shows a configuration of a power supply device for obtaining two-phase outputs A and B as an example. The subscripts A and B are A phase and B, respectively.
Used when needed to distinguish phases. In addition to connecting the two neutral points, a two-phase output is obtained by shifting the phases of the AC output voltages by 90 ° with respect to each other by a controller not shown. FIG. 6 shows a power supply for obtaining a two-phase output as in FIG. 5, but the transformer 2 is common to each phase and a part of the AC power supply unit with a neutral point is common. It is. Reference numeral 30 denotes an AC power supply unit with a neutral point having a different number of output terminals from that of 20, and 9 denotes a two-phase half-bridge voltage-type self-excited converter with a neutral point. The first DC terminal of the voltage-type self-excited converter is connected to the third DC terminal of the two-phase half-bridge voltage-type self-excited converter 9 with a neutral point. FIG. 7 is a detailed view of the two-phase half-bridge voltage source self-excited converter 9 with a neutral point. This circuit can be considered as having two sets of the DC and neutral points in FIG. 4 in common.
第５図及び第６図において１組のなかの交流電源ユニ
ットの一つが故障した場合には、該当する交流電源ユニ
ットの運転を停止してその出力に設けられた開閉装置11
は閉として部分運転するが、同時に健全な他相も一部の
交流電源ユニットの運転を停止してその出力に設けられ
た開閉装置も閉として部分運転することが、電圧の不平
衡を来さないために望ましい。5 and 6, when one of the AC power supply units in the set breaks down, the operation of the corresponding AC power supply unit is stopped, and the switching device 11 provided at the output thereof is stopped.
Is partially closed, but at the same time, the operation of some other AC power supply units is stopped and the switchgear provided at its output is also partially closed, resulting in voltage imbalance. Desirable for not.
第１図に代表される本発明の電源装置においては、リ
アクトル３と変圧器２は別々になっているが、変圧器の
漂遊リアクタンスをリアクトルとして利用するなら見か
け上リアクトルのない回路構成も成立することは明かで
ある。また開閉装置11は機械的なものに限定されず、第
２交流端子間または第３交流端子と中性点間を短絡する
機能を持つものの総称である。In the power supply device of the present invention represented by FIG. 1, the reactor 3 and the transformer 2 are separate, but if a stray reactance of the transformer is used as the reactor, a circuit configuration having no apparent reactor is also established. It is clear that. The switching device 11 is not limited to a mechanical device, but is a general term for devices having a function of short-circuiting between the second AC terminals or between the third AC terminal and the neutral point.
これまで述べてきた電源装置は基本的に電源から負荷
に、また負荷から電源にエネルギーの移動が可能であっ
たが、負荷の種類によっては必ずしも可逆の機能ばかり
が必要とは限らない。第８図は非可逆の電源装置の１例
である。40は交流電源ユニット、41は他励整流器、42は
Ｌ型LCフィルタである。41の具体的な回路は第９図に示
す通り、３相ブリッジ整流器としてよく知られた回路で
ある。他励整流器41の第４交流端子41U,41V,41Wには変
圧器２の２次が接続されており、入力の交流を直流に変
換後Ｌ型LCフィルタで平滑にする。その出力は第４直流
端子42P,42Nから得られる。第４直流端子と単相ブリッ
ジ電圧形自励変換器５の第２直流端子が接続されてお
り、単相ブリッジ電圧形自励変換器で再変換された交流
は第２交流端子から得られる。非可逆という点及び他励
整流器は力率の制御機能が無い点を除けばそれ以外の動
作は第１図と同じである。The power supply devices described so far basically can transfer energy from the power supply to the load and from the load to the power supply. However, depending on the type of the load, only the reversible function is not always required. FIG. 8 is an example of a non-reciprocal power supply device. 40 is an AC power supply unit, 41 is a separately excited rectifier, and 42 is an L-type LC filter. The specific circuit 41 is a circuit well known as a three-phase bridge rectifier as shown in FIG. The secondary of the transformer 2 is connected to the fourth AC terminals 41U, 41V, 41W of the separately-excited rectifier 41, and the input AC is converted to DC and then smoothed by an L-type LC filter. The output is obtained from the fourth DC terminals 42P and 42N. The fourth DC terminal is connected to the second DC terminal of the single-phase bridge voltage type self-excited converter 5, and the alternating current reconverted by the single-phase bridge voltage type self-excited converter is obtained from the second AC terminal. Other operations are the same as those in FIG. 1 except that they are irreversible and that the separately excited rectifier has no power factor control function.
［発明の効果］ 以上詳述した本発明は、従来のものと比較して出力側
の変圧器が不用になることによって機器の占有面積が縮
小し、かつ高い運転信頼性を確保できる。従って、直流
0Hzから比較的低周波までの正弦波交流を必要のする大
容量かつ高圧の電源、例えば交通機関のリニア同期電動
機駆動用の電源として最適である。[Effects of the Invention] The present invention described in detail above can reduce the occupied area of equipment and ensure high operational reliability by eliminating the need for a transformer on the output side as compared with the conventional one. Therefore, DC
It is most suitable as a large-capacity and high-voltage power supply that requires a sine wave alternating current from 0 Hz to a relatively low frequency, for example, a power supply for driving a linear synchronous motor of transportation.
第１図，第２図，第３図，第５図，第６図，第８図，第
９図は本発明のそれぞれ異る実施例を示す構成図、第10
図は従来装置の構成図、第４図，第７図，第11図，第12
図，第13図は説明のための図である。 １……電源、２および６……変圧器、３……リアクト
ル、４……電圧形自励変換器、５……単相ブリッジ電圧
形自励変換器、７……負荷、８……中性点付き単相ハー
フブリッジ電圧形自励変換器、９……中性点付き２相ハ
ーフブリッジ電圧形自励変換器、10……交流電源ユニッ
ト、11……負荷、20……中性点付き単相交流電源ユニッ
ト、30……中性点付き２相交流電源ユニット、40……非
可逆交流電源ユニット、41……他励整流器、42……Ｌ型
LCフィルタ、101……GTOサイリスタ、102……ダイオー
ド、103……ヒューズ、104……コンデンサ、105……サ
イリスタ。FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, FIG. 5, FIG. 6, FIG. 8, and FIG.
The figure shows the configuration of the conventional device, and FIGS. 4, 7, 11, 12
FIG. 13 is a diagram for explanation. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply, 2 and 6 ... Transformer, 3 ... Reactor, 4 ... Voltage-type self-excited converter, 5 ... Single-phase bridge voltage-type self-excited converter, 7 ... Load, 8 ... Medium Single-phase half-bridge voltage-type self-excited converter with neutral point, 9 ... 2-phase half-bridge voltage-type self-excited converter with neutral point, 10 ... AC power supply unit, 11 ... load, 20 ... neutral point With single-phase AC power supply unit, 30 ... two-phase AC power supply unit with neutral point, 40 ... non-reciprocal AC power supply unit, 41 ... separately-excited rectifier, 42 ... L-type
LC filter, 101 GTO thyristor, 102 diode, 103 fuse, 104 capacitor, 105 thyristor.
Claims (9)
第１の多相または単相ブリッジ電圧形自励変換器と、第
２の直流端子と第２の交流端子を有する第２の単相ブリ
ッジ電圧形自励変換器とが前記第１の直流端子と前記第
２の直流端子とを接続し、この直流回路を介して前記第
１の交流端子から供給される交流から別の交流を前記第
２の交流端子に発生する機能を持つ交流電源ユニットを
ｎ組（但し、n:2以上の整数）設け、このｎ組の第１の
交流端子はそれぞれｎ組のリアクトル及び絶縁変圧器を
介して共通の交流電源に接続され、前記ｎ組の第２の交
流端子は直列接続して、この直列接続端子間に負荷を接
続し、且つ前記ｎ組のそれぞれの第２の交流端子間に通
常は開路されている開閉装置を設け、前記交流電源ユニ
ットのいずれかが故障した際はその故障電源ユニットは
運転を停止してその故障電源ユニットに設けられている
前記開閉装置を閉路して部分的に運転を継続できるよう
にしたことを特徴とする高圧電源装置。1. A first multi-phase or single-phase bridge voltage-type self-excited converter having a first AC terminal and a first DC terminal, and a second having a second DC terminal and a second AC terminal. A single-phase bridge voltage source self-excited converter connects the first DC terminal and the second DC terminal, and separates another AC from the AC supplied from the first AC terminal via the DC circuit. N sets of AC power supply units having a function of generating an alternating current at the second AC terminal (where n is an integer of 2 or more) are provided, and the n sets of first AC terminals are respectively provided with n sets of reactors and insulation transformers. Connected to a common AC power supply via a switch, the n sets of second AC terminals are connected in series, a load is connected between the series connected terminals, and each of the n sets of second AC terminals is connected. A switching device that is normally open is provided between the AC power supply units. High-voltage power supply apparatus when the is characterized in that as the failed power supply unit can continue to stop by the failure partially operated by closing said opening and closing device provided in the power unit operation.
ｎ組のリアクトルは絶縁変圧器の持つ漂遊リアクタンス
の機能で代替したことを特徴とする高圧電源装置。2. The high-voltage power supply according to claim 1,
A high-voltage power supply unit characterized in that the n sets of reactors are replaced by stray reactance functions of an insulating transformer.
第１の多相または単相ブリッジ電圧形自励変換器の代り
に、第４の交流端子と第４の直流端子を有する多相また
は単相ブリッジ他励整流器とＬ形LCフィルタで構成した
ことを特徴とする高圧電源装置。3. The high-voltage power supply according to claim 1,
Instead of the first multi-phase or single-phase bridge voltage-type self-excited converter, a multi-phase or single-phase bridge separately-excited rectifier having a fourth AC terminal and a fourth DC terminal and an L-type LC filter. A high-voltage power supply device characterized by the above-mentioned.
第１の多相または単相ブリッジ電圧形自励変換器と、第
２の直流端子と第２の交流端子を有する第２の単相ブリ
ッジ電圧形自励変換器とが前記第１の直流端子と前記第
２の直流端子とを接続して直流連係し、前記第１の交流
端子から供給される交流から別の交流を前記第２の交流
端子に発生する機能を持つ交流電源ユニットを（ｍ−
１）組（但し、m:2以上の整数）、前記第１の多相また
は単相ブリッジ電圧形自励変換器と同様な交換器と、正
極端子と負極端子と中間電位端子付きの第３の直流端子
と第３の交流端子を有する第３のハーブブリッジ電圧形
自励変換器とが前記第１の直流端子と前記第３の直流端
子の正極端子、負極端子とを接続し、この直流回路を介
して前記第１の交流端子から供給される交流から別の交
流を前記第３の交流端子と前記正極端子及び負極端子間
に発生する機能を持つ直流中性点付き交流電源ユニット
を１組設け、ｍ組の第１の交流端子はそれぞれｍ組のリ
アクトル及び絶縁変圧器を介して共通の交流電源に接続
され、前記（ｍ−１）組の交流電源ユニットの第２交流
端子及び前記直流中性点付き交流電源ユニットの第３の
交流端子と中間電位端子とを直列接続し、この直列接続
端子間に負荷を接続し、且つ前記（ｍ−１）組のそれぞ
れの第２の交流端子間及び前記１組の第３の交流端子と
中間電位端子にそれぞれ通常は開路されている開閉装置
を設け、前記交流電源ユニットのいずれかが故障した際
はその故障電源ユニットは運転を停止してその故障電源
ユニットに設けられている前記開閉装置を閉路して部分
的に運転を継続できるようにしたことを特徴とする高圧
電源装置。4. A first multi-phase or single-phase bridge voltage-type self-excited converter having a first AC terminal and a first DC terminal, and a second having a second DC terminal and a second AC terminal. A single-phase bridge voltage-type self-excited converter connects the first DC terminal and the second DC terminal to form a DC link, and converts another AC from the AC supplied from the first AC terminal. An AC power supply unit having a function of generating at the second AC terminal is (m-
1) a set (however, m: an integer of 2 or more), an exchange similar to the first multi-phase or single-phase bridge voltage-type self-excited converter, and a third switch having a positive terminal, a negative terminal, and an intermediate potential terminal. A third herb bridge voltage-type self-excited converter having a DC terminal and a third AC terminal connects the first DC terminal to the positive terminal and the negative terminal of the third DC terminal, An AC power supply unit with a DC neutral point having a function of generating another AC from the AC supplied from the first AC terminal through a circuit between the third AC terminal, the positive terminal, and the negative terminal. The m sets of first AC terminals are connected to a common AC power supply via m sets of reactors and insulating transformers, respectively, and the second AC terminals of the (m-1) sets of AC power supply units and the Third AC terminal and intermediate potential of AC power supply unit with DC neutral point And a load is connected between the series connection terminals, and between each of the (m-1) sets of the second AC terminals and between the one set of the third AC terminals and the intermediate potential terminal. A switching device that is normally open is provided, and when any of the AC power supply units fails, the failed power supply unit stops operating and closes the switching device provided in the failed power supply unit. A high-voltage power supply unit characterized in that the operation can be partially continued.
複数組の高圧電源装置を設け、それぞれの中性点を接続
すると共に各高圧電源装置は位相差を持たせて運転する
ことにより位相の異なる交流出力を発生するようにした
ことを特徴とする多相の高圧電源装置。5. The high-voltage power supply according to claim 4,
A plurality of sets of high-voltage power supplies are provided, each neutral point is connected, and each high-voltage power supply is operated with a phase difference to generate an AC output having a different phase. Phase high voltage power supply.
中性点付き交流電源ユニットの第１の多相または単相ブ
リッジ電圧形自励変換器及びそれに接続されるリアクト
ルと絶縁変圧器巻線は複数組の高圧電源装置に共通に設
けることを特徴とする多相の高圧電源装置。6. The high-voltage power supply according to claim 5,
The first multi-phase or single-phase bridge voltage-type self-excited converter of the AC power supply unit with a neutral point and the reactor and the insulation transformer winding connected thereto are provided commonly to a plurality of sets of high-voltage power supply units. Multi-phase high voltage power supply.
一相の高圧電源装置が一部の交流電源ユニットの故障で
部分運転を行なう場合には、他相の高圧電源装置も同様
の部分運転を行なうことを特徴とする多相の高圧電源装
置。7. The high-voltage power supply according to claim 5,
A multi-phase high-voltage power supply device characterized in that when a one-phase high-voltage power supply device performs a partial operation due to a failure of some of the AC power supply units, the other phase high-voltage power supply device performs the same partial operation.
一相の高圧電源装置の故障で部分運転を行なう場合に
は、他相の高圧電源装置も同様の部分運転を行なうこと
を特徴とする多相の高圧電源装置。8. The high-voltage power supply according to claim 6, wherein
A multi-phase high-voltage power supply, wherein when a partial operation is performed due to a failure of one-phase high-voltage power supply, another high-voltage power supply performs the same partial operation.
載の高圧電源装置において、ｍ組のリアクトルは絶縁変
圧器の持つ漂遊リアクタンスの機能で代替したことを特
徴とする高圧電源装置。9. A high-voltage power supply according to claim 4, wherein the m sets of reactors are replaced by stray reactance functions of the insulating transformer. apparatus.
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| JP1019638A JP2647182B2 (en) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | High voltage power supply |
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