JP2791291B2 - 高電圧大容量の直流電源装置 - Google Patents

高電圧大容量の直流電源装置

Info

Publication number
JP2791291B2
JP2791291B2 JP7051460A JP5146095A JP2791291B2 JP 2791291 B2 JP2791291 B2 JP 2791291B2 JP 7051460 A JP7051460 A JP 7051460A JP 5146095 A JP5146095 A JP 5146095A JP 2791291 B2 JP2791291 B2 JP 2791291B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
phase
rectifier circuit
phase rectifier
coupled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP7051460A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08251920A (ja
Inventor
章彦 前沢
毅 吉岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP7051460A priority Critical patent/JP2791291B2/ja
Priority to US08/611,660 priority patent/US5671127A/en
Priority to CN96103551A priority patent/CN1059521C/zh
Publication of JPH08251920A publication Critical patent/JPH08251920A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2791291B2 publication Critical patent/JP2791291B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/10Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode arranged for operation in series, e.g. for multiplication of voltage

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高電圧大容量の直流電
源装置に関し、特に、放射線化学工業用静電型電子加速
器の直流電源として用いることが最適な、高電圧大容量
の直流電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】静電型電子加速器は、基本的には、真空
中で電子を発生するための電子銃と、発生された電子を
加速するための加速管と、電子に加速エネルギを付与す
るための直流電源とから構成されているが、該直流電源
は、多相整流回路により交流−直流変換し、かつ高電圧
大容量の電力供給することができる直流電源装置により
構成されている。例えば、塗膜及びインク硬化用の静電
型電子加速器においては、直流電源として、150〜3
00KV、1〜2Aの電力を供給することができる電源
装置が用いられ、また排ガス処理用の静電型電子加速器
においては、500〜1000KV、1〜2Aの電力を
供給することができる直流電源装置が用いられている。
このような高電圧大容量の直流電源装置として一般に、
トランス形整流方式の電源が使用されており、AC50
または60Hzの商用交流電源を、コッククロフト回路
等の高周波変換回路を介することなく、直接、直流に変
換する方式を採用している。このように、トランス形整
流方式を用いて直接的に交流−直流変換を行う理由は、
電力変換効率(入力される商用交流電源のAC電力に対
する変換された直流電力の比の逆数)を高めるためであ
る。
【0003】図3は、トランス形整流方式の1つである
6相整流回路を採用した従来例の直流電源装置が示され
ており、図3において、1は、商用電源等の3相交流電
源である1次電源、2U、2V、2Wは、U相、V相、及
びW相の1次巻線である。また、3U1〜3U6、3V1〜3
V6、3W1〜3W6は、1次巻線2U、2V、2Wとトランス
結合されている2次巻線であり、4U1〜4U6、4V1〜4
V6、4W1〜4W6は、これら2次巻線に接続されたブリッ
ジ整流回路であり、2次巻線とブリッジ整流回路とで2
次側回路を構成している。これらの2次側回路は、図3
に示されるように、U相、V相、W相それぞれに対する
3つの2次側回路がカスケード接続され、かつ、該カス
ケード接続された3つの2次側回路を一組として6組カ
スケード接続し、整流型変圧器を構成している。なお、
図4に示すように、6相整流回路は、基本的には、カス
ケード接続された3つの2次側回路の1組を用いれば、
6相整流出力を得ることができるものであるが、高電圧
を得るために、図3の例においては6組の2次側回路を
カスケード接続している。また、6組に限らず、出力す
べき電圧レベルに応じて、例えば数〜数10組等の適宜
の複数組をカスケード接続してもよいことは、言うまで
もない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図3に示されたよう
な、トランス型整流方式により交流−直流変換をするよ
う構成された従来例の高電圧直流電源装置において、そ
の出力電圧には、直流成分以外に商用電源の基本波成分
及び高調波成分が含まれる。更に、高電圧直流電源装置
の交流入力電流に高次の高調波電流が流れてしまい、そ
の大きさによっては、周辺に接続されている機器を加熱
し、それにより、ときには該機器を熱破損させてしまう
場合があった。このような熱破損の現象は、高電圧大容
量の直流電源のみに生じる現象ではない。すなわち、近
年、交流駆動の電気機器がサイリスタによって電力制御
されるように構成されているものが多くなり、電源に重
畳する高調波の問題がクローズアップされている。この
ような事情から、直流または交流電源で駆動される機器
の高調波抑制対策のガイドラインが、資源エネルギ庁に
よって制定され公布されたほどである。
【0005】なお、高調波抑制対策として、相の数を大
きくすることが考えられる。すなわち、図3に示された
ような6相整流回路を1つ用いる代わりに、該6相整流
回路を2つ並列に接続して12相整流回路とすることに
より、高調波が低減できるものである。しかしながら、
並列接続された2つの6相整流回路はそれぞれ、1つの
6相整流回路からなる直流電源装置に比べて、電流容量
を1/2とすることができるものの、その耐圧を小さく
することができるものではない(並列接続であるか
ら)。したがって、12相整流回路からなる直流電源装
置の場合は、150〜1000KV等の高電圧に耐える
ことができる6相整流回路を2組用いる必要がある。そ
して、6相整流回路それぞれの電流容量を1/2に低減
できるとしても、該整流回路を構成する素子の大きさ
は、この程度の電流定格の変更ではほとんど変化がない
ものであり、また、150〜1000KV等の高電圧に
対する耐圧を有する6相整流回路を2組用いると、絶縁
を考慮するとその大きさが2倍近くになってしまう。し
たがって、電流容量が小さい整流回路を用いることがで
きるメリットよりも、高耐圧の整流回路を2組用いるこ
とのデメリットの方が、格段に大きいものである。以上
の従来例の問題点に鑑み、本発明の目的は、小型でかつ
高調波電流の発生を低減することができる、高電圧大容
量の直流電源装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の高電圧大容量の直流電源装置においては、
1次電源の交流周期からみて、相互にπ/6の位相差を
有する出力を発生するトランス整流型の第1及び第2の
6相整流回路を含み、該第1及び第2の6相整流回路を
カスケード接続して構成された12相整流回路を備えて
いることを特徴とし、これにより、高調波の発生を低減
し、しかもコンパクトに形成できる直流電源装置が提供
できる。本発明の好適な実施例においては、第1の6相
整流回路の3つの1次巻線がデルタ結合されており、第
2の6相整流回路の3つの1次巻線がスター結合されて
いる。また、他の好適な実施例においては、第1及び第
2の6相整流回路それぞれに含まれる3つの1次巻線の
それぞれ1つにトランス結合された2次巻線の数が3で
あり、前記第1及び第2の6相整流回路それぞれの3つ
の2次巻線がオープンデルタ結合されている。
【0007】
【実施例】図1には、本発明の一実施例である高電圧大
容量の直流電源装置の回路図が示されている。図1にお
いて、20及び30は、第1及び第2の6相整流回路で
ある。第1の6相整流回路20は、3つの相、すなわち
U、V、W相に対応している1次巻線21U、21V、2
1Wを有し、これら3つの1次巻線は、デルタ結合され
ている。また、第1の6相整流回路20は、1次巻線2
1U、21V、21Wにトランス結合された2次巻線22U
1〜22U3、22V1〜22V3、22W1〜22W3を備え、
さらに、これら2次巻線に接続されたブリッジ整流回路
23U1〜23U3、23V1〜23V3、23W1〜23W3を備
えている。各相に設けられた3つの2次巻線は、オープ
ンデルタ結合され、また、ブリッジ整流回路の一対の出
力端子は、ブリッジ整流回路23U1、23V1、23W1、
23U2、23V2、23W2、23U3、23V3、23W3の順
にカスケード接続され、ブリッジ整流回路23U1の一方
の出力端子及びブリッジ整流回路23W3の一方の出力端
子が、第1の6相整流回路20の一対の出力端子を構成
している。
【0008】第2の6相整流回路30は、U、V、W相
に対応している1次巻線31U、31V、31Wを有し、
これら3つの1次巻線は、スター結合されている。ま
た、第2の6相整流回路30は、1次巻線31U、31
V、31Wにトランス結合された2次巻線32U1〜32U
3、32V1〜32V3、32W1〜32W3を備え、さらに、
これら2次巻線にはブリッジ整流回路33U1〜33U3、
33V1〜33V3、33W1〜33W3が接続されている。各
相に設けられた3つの2次巻線は、オープンデルタ結合
され、また、ブリッジ整流回路の一対の出力端子は、ブ
リッジ整流回路33U1、33V1、33W1、33U2、33
V2、33W2、33U3、33V3、33W3の順にカスケード
接続され、ブリッジ整流回路33U1の一方の出力端子及
びブリッジ整流回路33W3の一方の出力端子が、第2の
6相整流回路30の一対の出力端子を構成している。
【0009】そして、これら第1及び第2の6相整流回
路20、30はカスケード接続され、第1の6相整流回
路20の一方の出力端子及び第2の6相整流回路30の
一方の出力端子が、直流電源装置の一対の出力端子を構
成している。なお、図1に示した実施例においては、第
2の6相整流回路30のブリッジ整流回路33W3の一方
の出力端子を、直流電源装置の(+)電源端子として、
第1の6相整流回路20のブリッジ整流回路23U1の一
方の出力端子を、直流電源装置のアース電源端子として
いるが、ブリッジ整流回路33W3の出力端子を直流電源
装置のアース端子とし、ブリッジ整流回路23U1の出力
端子を(−)電源端子として用いてもよい。また、第1
の6相整流回路20と第2の6相整流回路30との接続
関係を逆にして、第1の6相整流回路20のブリッジ整
流回路23W3の出力端子、及び第2の6相整流回路30
のブリッジ整流回路33U1の出力端子を、直流電源装置
の一対の出力端子としてもよいことは勿論であり、その
他、種種の組み合わせが可能である。
【0010】図1の実施例においては、それぞれの相の
3つの1次巻線が、第1の6相整流回路20においては
デルタ結合されているのに対して、第2の6相整流回路
30においてはスター結合されているので、これら2つ
の6相整流回路の2次巻線の出力間の位相は、図2の波
形図から明らかなように、1次電源の交流周期(2π)
からみると、相互にπ/6シフトされている。したがっ
て、第1及び第2の6相整流回路カスケード接続するこ
とにより、図2に示すように12相の出力を得ることが
できるので、図1の直流電源装置は12相整流回路とな
り、図3に示した従来例に比べて高調波成分を低減する
ことができる。また、図2及び図4の出力電圧の波形を
比較すれば明らかなように、本発明によれば、従来例に
比べて、リップル成分を抑圧することができる。そし
て、U相、V相及びW相に対する3つの2次側回路を1
組として、全体として6組カスケード接続されているこ
とになるので、直流電源装置の出力端子には、図3に示
した従来例の電源回路と同一電圧レベルの出力を得るこ
とができる。
【0011】また、第1及び第2の6相整流回路20、
30をカスケード接続しているので、これら2つの6相
整流回路のいずれか一方を高電圧に耐えることができる
ようにすることにより、または2つの6相整流回路によ
って高電圧の1/2づつを分担できるようにすることに
より、2つの6相整流回路を並列接続したものに比べ
て、耐圧特性を低下させることができるので、小型化す
ることができる。なお、図1に示した実施例において
は、第1及び第2の6相整流回路の1次巻線を、デルタ
結合及びスター結合とすることにより、π/6の位相差
を得ているが、両者を同一の結合とし、かついずれかに
位相シフト回路を設けてもよい。さらに、第1及び第2
の6相整流回路それぞれを、U相、V相及びW相に対す
る3つの2次側回路を1組とした3組で構成している
が、3組に限定されることなく、出力すべき電圧レベル
に応じた適宜複数組の2次側回路をカスケード接続すれ
ばよいことは、当然である。
【0012】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、同一の電圧レベルを出力できる従来例の電源装置と
比べて、出力に重畳するリップルを抑圧すると同時に交
流入力電流に高調波発生を抑圧することができ、かつ耐
圧特性を低くすることができるので、小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の直流電源装置を示す回路図
である。
【図2】図1に示した直流電源装置の出力波形を示す波
形図である。
【図3】従来例の直流電源装置を示す回路図である。
【図4】図3に示した直流電源装置の出力波形を示す波
形図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02M 7/00 - 7/44

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次電源からの3つの相の交流を直流に
    変換して高電圧大容量の電力を供給することができる直
    流電源装置において、 1次電源の交流周期からみて、相互にπ/6の位相差を
    有する出力を発生するトランス整流型の第1及び第2の
    6相整流回路を含み、該第1及び第2の6相整流回路を
    カスケード接続して構成された12相整流回路を備えて
    いることを特徴とする直流電源装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の直流電源装置において、 前記第1の6相整流回路の3つの1次巻線がデルタ結合
    されており、前記第2の6相整流回路の3つの1次巻線
    がスター結合されていることを特徴とする直流電源装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の直流電源装置において、
    前記3つの1次巻線のそれぞれ1つにトランス結合され
    た2次巻線の数が3であり、前記第1及び第2の6相整
    流回路それぞれの3つの2次巻線がオープンデルタ結合
    されていることを特徴とする直流電源装置。
JP7051460A 1995-03-10 1995-03-10 高電圧大容量の直流電源装置 Expired - Fee Related JP2791291B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7051460A JP2791291B2 (ja) 1995-03-10 1995-03-10 高電圧大容量の直流電源装置
US08/611,660 US5671127A (en) 1995-03-10 1996-03-06 DC power supply device with high voltage and large power handling capability
CN96103551A CN1059521C (zh) 1995-03-10 1996-03-08 具有高电压与大功率处理能力的直流电源装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7051460A JP2791291B2 (ja) 1995-03-10 1995-03-10 高電圧大容量の直流電源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08251920A JPH08251920A (ja) 1996-09-27
JP2791291B2 true JP2791291B2 (ja) 1998-08-27

Family

ID=12887556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7051460A Expired - Fee Related JP2791291B2 (ja) 1995-03-10 1995-03-10 高電圧大容量の直流電源装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5671127A (ja)
JP (1) JP2791291B2 (ja)
CN (1) CN1059521C (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6340851B1 (en) 1998-03-23 2002-01-22 Electric Boat Corporation Modular transformer arrangement for use with multi-level power converter
US6600953B2 (en) * 2000-12-11 2003-07-29 Impulse Dynamics N.V. Acute and chronic electrical signal therapy for obesity
JP2003142294A (ja) * 2001-10-31 2003-05-16 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 高電圧発生回路およびx線発生装置
JP4866133B2 (ja) * 2006-04-10 2012-02-01 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
CN101005728B (zh) * 2007-03-30 2010-08-18 张祥华 电子加速器用分段式整流装置
LV13752B (en) * 2008-04-22 2008-07-20 Innovia Sia Modular transformer
RU2402862C2 (ru) * 2008-09-30 2010-10-27 Игорь Владиславович Захаров Преобразователь переменного сигнала
US20100090789A1 (en) * 2008-10-14 2010-04-15 Middle Atlantic Products, Inc. Method, system and transformer for mitigating harmonics
US8325504B2 (en) * 2009-09-18 2012-12-04 Power Distribution, Inc. Direct current power supply for mission critical applications
JP6087628B2 (ja) * 2010-01-11 2017-03-01 フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ Ac/dc変換回路
CN103413665B (zh) * 2013-08-16 2016-03-30 辽宁华冶集团发展有限公司 一种大功率高压变频用油浸式整流变压器
CN104009654B (zh) * 2014-05-31 2017-08-04 山西宇欣磁业有限公司 九柱组合铁心变压器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3423664A (en) * 1967-05-24 1969-01-21 Gen Electric Means for suppressing commutation transients in a controlled rectifier converter for high-voltage electric power applications
US3585484A (en) * 1970-01-06 1971-06-15 D T E Imperial Corp Axial ampere-turn balancing in multiple, segregated secondary winding transformers
JPS5517670U (ja) * 1978-07-21 1980-02-04
JPH0669291B2 (ja) * 1982-05-24 1994-08-31 株式会社東芝 交直変換装置
JPS58127571A (ja) * 1982-08-31 1983-07-29 Shozo Sakurai 3相電力を直流電力に変換する変圧器
US5065303A (en) * 1990-07-24 1991-11-12 Sundstrand Corporation Transformer-coupled and phase-shifted inverter
US5317299A (en) * 1991-07-03 1994-05-31 Sundstrand Corporation Electromagnetic transformer

Also Published As

Publication number Publication date
CN1059521C (zh) 2000-12-13
US5671127A (en) 1997-09-23
CN1138774A (zh) 1996-12-25
JPH08251920A (ja) 1996-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5644483A (en) Voltage balanced multilevel voltage source converter system
Wang et al. Theory and application of distribution electronic power transformer
JP2791291B2 (ja) 高電圧大容量の直流電源装置
JP4973306B2 (ja) 並列24パルス整流回路
Suresh et al. Performance of cascade multilevel H-Bridge inverter with single DC source by employing low frequency three-phase transformers
Abdollahi A simple harmonic reduction method in 20-pulse AC–DC converter
Xu et al. Multilevel current source inverters with phase shifted trapezoidal PWM
Liu et al. Multi-level voltage sourced conversion by voltage reinjection at six times the fundamental frequency
JP2000228883A (ja) 電力変換装置
Suresh et al. An improved performance of cascaded multilevel inverter with single DC source by employing three-phase transformers
Kumar et al. Comparative Exploration of 19-level and 21-level Cascaded H-Bridge MLI with Cross H-Bridge MLI
Hahn et al. A wide input range active multi-pulse three-phase rectifier for utility interface of power electronic converters
Muneshima et al. A multilevel AC-AC conversion system and control method using Y-connected H-bridge circuits and bidirectional switches
Shid Pilehvar et al. An analysis on the main formulas of Z-source inverter
Ouerdani et al. Harmonic Analysis of Pulse Width Modulation-Based Strategies for Modular Multilevel Converter
JP3696855B2 (ja) 整流装置
US20200052574A1 (en) 72-pulse ac-dc converter for power quality improvement
Chai et al. Space vector PWM for three-to-five phase indirect matrix converters with d 2-q 2 vector elimination
Hao et al. Multimode control of HF link universal minimal converters–Part II: multiphase AC systems
Zhang et al. Step-up and step-down asymmetrical 24-pulse autotransformer rectifier
JP3184461B2 (ja) 直流電源設備
Malek et al. An 18-pulse uncontrolled star rectifier for input line current harmonic reduction
CA2918746A1 (en) Five phase power distribution system
JP3063413B2 (ja) コンバータ回路
Cunha et al. Cockcroft-Walton based HVDC system

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees