JP2925318B2 - Ｄｃ／ｄｃ電力変圧器 - Google Patents
Ｄｃ／ｄｃ電力変圧器Info
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- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
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- H—ELECTRICITY
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- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Inverter Devices (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、電力をあるDC（＝直流）電圧から別のDC電
圧へ直接変換するための装置に関するものである。
圧へ直接変換するための装置に関するものである。
発明の背景 電力送電においては、発電センタから消費センタヘ高
い電力を伝送するのに、DC電圧を用いている。そのよう
な電力は生成した後ACネットワーク（1,2）を用いて分
配するので、整流器（３）によってそのAC電圧をあるDC
電圧（図１のUd）に変換し、そして他端において、その
DC電圧を、交流発電機（４）によってあるAC電圧に再び
変換する必要がある。これらの変換器は、変換器用変圧
器（5,6）及びバルブ・ブリッジ（8,9）に接続したバル
ブ（７）から成ったものである。このような整流器とイ
ンバータ（逆変換器）並びにバルブブリッジは既に知ら
れているものであって、これらは、参考文献１の第２章
及び第３章に記載されている。
い電力を伝送するのに、DC電圧を用いている。そのよう
な電力は生成した後ACネットワーク（1,2）を用いて分
配するので、整流器（３）によってそのAC電圧をあるDC
電圧（図１のUd）に変換し、そして他端において、その
DC電圧を、交流発電機（４）によってあるAC電圧に再び
変換する必要がある。これらの変換器は、変換器用変圧
器（5,6）及びバルブ・ブリッジ（8,9）に接続したバル
ブ（７）から成ったものである。このような整流器とイ
ンバータ（逆変換器）並びにバルブブリッジは既に知ら
れているものであって、これらは、参考文献１の第２章
及び第３章に記載されている。
その整流器及びインバータには、AC電圧側にフィルタ
（10,11）またDC電圧側にフィルタ（12,13）を設けるこ
とができる。DC電圧側のそれらのフィルタ並びに平滑用
リアクトル（14,15）は、電流及び電圧内の高調波（こ
の高調波は、ACからDC電圧へまたその逆の変圧の結果と
して生じる）を濾波するために設けられている。その結
果、各々の各整流器又はインバータは、多数の機器を必
要とし、そしてこれら機器が多くの損失を生ずることに
なる。このことが、送電手段としての高圧直流の利用を
大きく制限していた。
（10,11）またDC電圧側にフィルタ（12,13）を設けるこ
とができる。DC電圧側のそれらのフィルタ並びに平滑用
リアクトル（14,15）は、電流及び電圧内の高調波（こ
の高調波は、ACからDC電圧へまたその逆の変圧の結果と
して生じる）を濾波するために設けられている。その結
果、各々の各整流器又はインバータは、多数の機器を必
要とし、そしてこれら機器が多くの損失を生ずることに
なる。このことが、送電手段としての高圧直流の利用を
大きく制限していた。
技術的観点 ある高圧DC電圧レベルから別の高圧DC電圧レベルヘの
変換の今日知られている技術により、電力は、交流発電
機によってAC電圧レベルに変換し、そして整流器によっ
て別のDC電圧レベルに変換する。これとは別の公知の構
成は、一対の変換器を直列接続したものであり、AC電圧
ネットワークに供給するあるいはそこから引き出す電力
に比例して、そのDC電圧レベルを増減させるようにする
（参考文献２を対照されたい）。
変換の今日知られている技術により、電力は、交流発電
機によってAC電圧レベルに変換し、そして整流器によっ
て別のDC電圧レベルに変換する。これとは別の公知の構
成は、一対の変換器を直列接続したものであり、AC電圧
ネットワークに供給するあるいはそこから引き出す電力
に比例して、そのDC電圧レベルを増減させるようにする
（参考文献２を対照されたい）。
低電圧用途のためのDC/DC変圧器の公知の構成（例え
ば、参考文献３の第７章を参照）は、低ノイズ干渉、低
損失、及び高絶縁レベルに対する高い要求、並びに高電
圧レベルに関連する変圧器の高漏洩インダクタンスのた
め、送電及び高圧機器には適していない。
ば、参考文献３の第７章を参照）は、低ノイズ干渉、低
損失、及び高絶縁レベルに対する高い要求、並びに高電
圧レベルに関連する変圧器の高漏洩インダクタンスのた
め、送電及び高圧機器には適していない。
図１には、上記公知の整流器（３）及びインバータ
（４）を示す。この図では、12パルス装置を、星形結線
及び三角結線の変換器用変圧器と共に例示してあり、こ
れは、今日では最も一般的な構成である。この公知の構
成及びこれの対応する点弧シーケンスは、参考文献１の
第2.9章に記載されている。この12パルス構成におい
て、その点弧は、各12パルス群（8,9）中のある１つの
バルブから別のものへ循環的に生じる。整流器及びイン
バータの各々における２つの直列接続した６パルス群
は、その上位群内の変圧器バルブ巻線が星形結線されて
おり（16,18）、一方下位群では三角結線（17,19）され
ているので、30度位相がずれている。各変圧器ユニット
の最大電力処理能力における制限があるため、その変圧
器巻線は、１個、２個、３個または６個のユニットに分
割するようにしている。これらのユニットの各々におい
て、各変圧器ユニット内のバルブ巻線と同一の位相ずれ
を伴った少なくとも１つのAC巻線（20,21）がなくては
ならない。１つの同一の変圧器ユニット内に、唯一つの
バルブ巻線とこれに対応するAC巻線とを配置すれば、変
圧器ユニットの数を最大にしかつユニット当りの電力処
理能力を最も低くできることになる。
（４）を示す。この図では、12パルス装置を、星形結線
及び三角結線の変換器用変圧器と共に例示してあり、こ
れは、今日では最も一般的な構成である。この公知の構
成及びこれの対応する点弧シーケンスは、参考文献１の
第2.9章に記載されている。この12パルス構成におい
て、その点弧は、各12パルス群（8,9）中のある１つの
バルブから別のものへ循環的に生じる。整流器及びイン
バータの各々における２つの直列接続した６パルス群
は、その上位群内の変圧器バルブ巻線が星形結線されて
おり（16,18）、一方下位群では三角結線（17,19）され
ているので、30度位相がずれている。各変圧器ユニット
の最大電力処理能力における制限があるため、その変圧
器巻線は、１個、２個、３個または６個のユニットに分
割するようにしている。これらのユニットの各々におい
て、各変圧器ユニット内のバルブ巻線と同一の位相ずれ
を伴った少なくとも１つのAC巻線（20,21）がなくては
ならない。１つの同一の変圧器ユニット内に、唯一つの
バルブ巻線とこれに対応するAC巻線とを配置すれば、変
圧器ユニットの数を最大にしかつユニット当りの電力処
理能力を最も低くできることになる。
今日の電力技術で、整流及びその逆変換（inversio
n）は、線路転流バルブ（line commutated valve）で行
っているので、その点弧及び消弧は、夫々ある点弧角α
及び消弧角γでのみ行われる。１つの位相のバルブ巻線
から別の位相のバルブ巻線への転流は、変圧器の漏洩イ
ンダクタンスのために、ある重なり角ｕを伴ってのみ行
えることになる。これらに起因して、整流プロセス及び
その逆変換プロセスの間に、その電圧と電流との間にあ
る位相ずれが生じる。これは、参考文献２に記載されて
いるように、ある不足分の無効電力を意味するものであ
る。これの補償を行うには、変換器にacフィルタ（10,1
1）のみならず、無効電力を生成するための分流コンデ
ンサバンク（22,23）を設けることが有用となってい
る。そのDC電流制御は、その公知のDC伝送の不可欠な機
能である。変換器ステーションでは、公知のDC電圧伝送
におけるその線路直流電流（図１のId）は、DC電圧によ
り次式で制御する。
n）は、線路転流バルブ（line commutated valve）で行
っているので、その点弧及び消弧は、夫々ある点弧角α
及び消弧角γでのみ行われる。１つの位相のバルブ巻線
から別の位相のバルブ巻線への転流は、変圧器の漏洩イ
ンダクタンスのために、ある重なり角ｕを伴ってのみ行
えることになる。これらに起因して、整流プロセス及び
その逆変換プロセスの間に、その電圧と電流との間にあ
る位相ずれが生じる。これは、参考文献２に記載されて
いるように、ある不足分の無効電力を意味するものであ
る。これの補償を行うには、変換器にacフィルタ（10,1
1）のみならず、無効電力を生成するための分流コンデ
ンサバンク（22,23）を設けることが有用となってい
る。そのDC電流制御は、その公知のDC伝送の不可欠な機
能である。変換器ステーションでは、公知のDC電圧伝送
におけるその線路直流電流（図１のId）は、DC電圧によ
り次式で制御する。
Id＝（Ud R−Ud 2）/R Id：線路DC電流 Ud R：整流器内のDC電圧 Ud I：インバータ内のDC電圧 R:線路抵抗 それらDC電圧は、参考文献４の第７章に記載されてい
る方法で、点弧角及び消弧角並びにタップ切換器により
制御する。
る方法で、点弧角及び消弧角並びにタップ切換器により
制御する。
DE-A-3523622は、Ｘ線管と共に使用するためのDC/DC
変圧器を開示している。サイリスタから成る整流器ブリ
ッジは、３つの一次巻線をもった変圧器に接続する。各
一次巻線は、それぞれのコンデンサと直列に接続して、
３つの直列共振回路を形成するようにする。サイリスタ
は、制御ユニットから印加されるゲート・パルスにより
循環式シーケンスで点弧し、そしてその各直列共振回路
により消弧する。このDC/DC変圧器は、低電力変圧器で
ある。
変圧器を開示している。サイリスタから成る整流器ブリ
ッジは、３つの一次巻線をもった変圧器に接続する。各
一次巻線は、それぞれのコンデンサと直列に接続して、
３つの直列共振回路を形成するようにする。サイリスタ
は、制御ユニットから印加されるゲート・パルスにより
循環式シーケンスで点弧し、そしてその各直列共振回路
により消弧する。このDC/DC変圧器は、低電力変圧器で
ある。
発明の原理 ここに記載する本発明の原理は、インバータ・ブリッ
ジ（24）のバルブ巻線が、公知のインバータと同様にそ
の循環式点弧シーケンスによって、それぞれの変圧器コ
ア（32,33）に循環的に変動する磁界を発生することが
できることである。整流器ブリッジ（26）における共通
の変動する循環式点弧シーケンスにより、そのように誘
導した電圧が、整流器ブリッジにDC電圧（Ud2）を確立
し、これがそのコア内にそれとは反対の磁界を発生す
る。整流器ブリッジに負荷を設けると、電流は、変圧器
の一次巻線及び二次巻線間のアンペア巻数比バランス原
理に従って、変圧されることになる。
ジ（24）のバルブ巻線が、公知のインバータと同様にそ
の循環式点弧シーケンスによって、それぞれの変圧器コ
ア（32,33）に循環的に変動する磁界を発生することが
できることである。整流器ブリッジ（26）における共通
の変動する循環式点弧シーケンスにより、そのように誘
導した電圧が、整流器ブリッジにDC電圧（Ud2）を確立
し、これがそのコア内にそれとは反対の磁界を発生す
る。整流器ブリッジに負荷を設けると、電流は、変圧器
の一次巻線及び二次巻線間のアンペア巻数比バランス原
理に従って、変圧されることになる。
もし自己転流バルブ（self commutated valve）を利
用すると、強制転流をもつ循環式点弧シーケンスでは、
線路電流がある所定の周波数に応じてある一つ位相から
別の位相へ転流することになる。
用すると、強制転流をもつ循環式点弧シーケンスでは、
線路電流がある所定の周波数に応じてある一つ位相から
別の位相へ転流することになる。
高電圧DCを三相ACに変換するための自己転流インバー
タは、公知のものであって、参考文献３の第6.1章に記
載されている。この文献の図6.1には、そのインバータ
が示されている。このようなブリッジ結合は、図３に例
示したような自己転流DC/DC電力変圧器内のインバータ
ブリッジ（42）として、用いることもできる。公知のブ
リッジ結合では、２つの対向するサイリスタが常にオン
となっている。逆に、ここに記載するブリッジでは、各
３パルス群内の１つのサイリスタのみが、同一時にオン
となるようにしている。それらのサイリスタ（G11〜G1
6）の循環式の点弧及び消弧シーケンス（G11→G12→G13
→G14→G15→G16→...）によって、変圧器巻線及びその
コア（44）内に、変動する電磁界をバルブ巻線（43）に
よって発生する。それらダイオードバルブ（D11〜D16）
は、対向側のバルブが消弧する時、電流を転流する。例
えば、サイリスタバルブG11が消弧すると、その電流
は、変圧器漏洩インダクタンスのため、巻線A1を通り続
けることになる。従って、そのサイリスタバルブの阻止
された方向における電圧は、ダイオードバルブD14が通
電を開始するまで、急速に上昇する。ある転流電圧が確
立されると、これは、その電流を上記巻線に転流させ
る。このようなインバータ（42）からのバルブ巻線（4
3）は、ダイオードバルブ（D21〜D26）で構築した整流
器（46）に接続したバルブ巻線（45）と同一の変圧器コ
ア（44）に巻回することもできる。上述のインバータ
は、電磁界を発生し、これが整流器のバルブ巻線（45）
内に電圧を誘起する。ブリッジ結合（46）内のダイオー
ドバルブ（D21〜D26）によって、それらの電圧を整流す
る。
タは、公知のものであって、参考文献３の第6.1章に記
載されている。この文献の図6.1には、そのインバータ
が示されている。このようなブリッジ結合は、図３に例
示したような自己転流DC/DC電力変圧器内のインバータ
ブリッジ（42）として、用いることもできる。公知のブ
リッジ結合では、２つの対向するサイリスタが常にオン
となっている。逆に、ここに記載するブリッジでは、各
３パルス群内の１つのサイリスタのみが、同一時にオン
となるようにしている。それらのサイリスタ（G11〜G1
6）の循環式の点弧及び消弧シーケンス（G11→G12→G13
→G14→G15→G16→...）によって、変圧器巻線及びその
コア（44）内に、変動する電磁界をバルブ巻線（43）に
よって発生する。それらダイオードバルブ（D11〜D16）
は、対向側のバルブが消弧する時、電流を転流する。例
えば、サイリスタバルブG11が消弧すると、その電流
は、変圧器漏洩インダクタンスのため、巻線A1を通り続
けることになる。従って、そのサイリスタバルブの阻止
された方向における電圧は、ダイオードバルブD14が通
電を開始するまで、急速に上昇する。ある転流電圧が確
立されると、これは、その電流を上記巻線に転流させ
る。このようなインバータ（42）からのバルブ巻線（4
3）は、ダイオードバルブ（D21〜D26）で構築した整流
器（46）に接続したバルブ巻線（45）と同一の変圧器コ
ア（44）に巻回することもできる。上述のインバータ
は、電磁界を発生し、これが整流器のバルブ巻線（45）
内に電圧を誘起する。ブリッジ結合（46）内のダイオー
ドバルブ（D21〜D26）によって、それらの電圧を整流す
る。
上述のインバータの点弧及び消弧シーケンスは、図２
に示すようにサイリスタバルブ（G11〜G16）を循環的に
消弧（Ｅ）し点弧（Ｆ）するように、設計してある。こ
こで、 Ｔ＝１循環時間 Ｆ＝点弧信号 Ｅ＝消弧信号 uT＝重なり＝（u/360）・Ｔ（p.u.） UA1,UB1,UC1＝インバータバルブ巻線の相電圧（p.u.） UA2,UB2,UC2＝整流器バルブ巻線の相電圧（p.u.） IA,IB,IC＝相電流（p.u.） 異なる変圧器巻線に接続された２つのバルブは、常に
オンとなっている。例えば、時間インターバル（０〜T/
6）の間では、A1に接続したG11と、Blに接続したG16と
がオンとなっている。インバータブリッジの電圧
（Ub1）は、それらの巻線A1,B1に均一に分配される。最
初に転流以外のインターバル、即ち（uT〜T/6）に着目
すれば、全DC電流が両方のバルブ巻線A1及びB1に流れ、
そしてバルブ巻線A2及びB2に対するアンペア巻数比バラ
ンスによって、それぞれ変圧される。
に示すようにサイリスタバルブ（G11〜G16）を循環的に
消弧（Ｅ）し点弧（Ｆ）するように、設計してある。こ
こで、 Ｔ＝１循環時間 Ｆ＝点弧信号 Ｅ＝消弧信号 uT＝重なり＝（u/360）・Ｔ（p.u.） UA1,UB1,UC1＝インバータバルブ巻線の相電圧（p.u.） UA2,UB2,UC2＝整流器バルブ巻線の相電圧（p.u.） IA,IB,IC＝相電流（p.u.） 異なる変圧器巻線に接続された２つのバルブは、常に
オンとなっている。例えば、時間インターバル（０〜T/
6）の間では、A1に接続したG11と、Blに接続したG16と
がオンとなっている。インバータブリッジの電圧
（Ub1）は、それらの巻線A1,B1に均一に分配される。最
初に転流以外のインターバル、即ち（uT〜T/6）に着目
すれば、全DC電流が両方のバルブ巻線A1及びB1に流れ、
そしてバルブ巻線A2及びB2に対するアンペア巻数比バラ
ンスによって、それぞれ変圧される。
正電圧がA2の接続点に発生し、D21電流がこの方向に
流れるので、ダイオードバルブD21は順方向に通電する
ことになる。ダイオードバルブD26は、電流を負極性か
らバルブ巻線B2に通電する。こうして、正電圧（Ub2）
が整流器ブリッジの両端に発生する。この自己転流DC/D
C電力変圧器の転流プロセスは、１例によって非常に簡
単に説明することができる。電流をサイリスタバルブG1
6からサイリスタバルブG12に転流する時間インターバル
（T/6、T/6＋uT）について考える。G16を消弧するよう
に指令し、そして点弧信号をバルブG12に送る。バルブ
巻線Bl及びB2は、変圧器の漏洩インダクタンスのため、
以前と同じ方向に電流を流し続ける。従って、バルブG1
6の両端の電圧は、対向するバルブのダイオード（D13）
が通電を開始するまで、その阻止方向に急速に増加す
る。
流れるので、ダイオードバルブD21は順方向に通電する
ことになる。ダイオードバルブD26は、電流を負極性か
らバルブ巻線B2に通電する。こうして、正電圧（Ub2）
が整流器ブリッジの両端に発生する。この自己転流DC/D
C電力変圧器の転流プロセスは、１例によって非常に簡
単に説明することができる。電流をサイリスタバルブG1
6からサイリスタバルブG12に転流する時間インターバル
（T/6、T/6＋uT）について考える。G16を消弧するよう
に指令し、そして点弧信号をバルブG12に送る。バルブ
巻線Bl及びB2は、変圧器の漏洩インダクタンスのため、
以前と同じ方向に電流を流し続ける。従って、バルブG1
6の両端の電圧は、対向するバルブのダイオード（D13）
が通電を開始するまで、その阻止方向に急速に増加す
る。
そうして、そのバルブ巻線B1の両端に、これに電流が
流れるのを阻止する方向に、ある電圧が確立される。こ
の電圧は、その巻線B1を流れる電流を逆転流（decommut
ate）させることになる。これと同時に、バルブ巻線C1
の両端の正電圧が、印加された転流電圧と変圧器漏洩イ
ンダクタンスとの間の関係によって決まる電圧誘導分に
よって、この巻線を流れる電流を増加させる。この電流
全体がB1からC1に転流した時、ダイオードバルブD13は
消弧する。ブリッジ電流（Ib1）のその電流消弧は、そ
の電流増加が徐々に起きている間に、ほぼ瞬間的に起こ
るので、鋸歯状リプル（sawtand formed ripple）が、
インバータのブリッジ電流（図２のIb1）に発生する。
このインバータバルブ巻線に起きたのと同じ電流変化
が、アンペア巻数バランスのために、整流器のそれに対
応する巻線にも発生する。その場合、電流はバルブ間で
同一方向にのみ転流する。従って、整流器内のブリッジ
電流（Ib2）は、対応するリプルを呈することにはなら
ない。
流れるのを阻止する方向に、ある電圧が確立される。こ
の電圧は、その巻線B1を流れる電流を逆転流（decommut
ate）させることになる。これと同時に、バルブ巻線C1
の両端の正電圧が、印加された転流電圧と変圧器漏洩イ
ンダクタンスとの間の関係によって決まる電圧誘導分に
よって、この巻線を流れる電流を増加させる。この電流
全体がB1からC1に転流した時、ダイオードバルブD13は
消弧する。ブリッジ電流（Ib1）のその電流消弧は、そ
の電流増加が徐々に起きている間に、ほぼ瞬間的に起こ
るので、鋸歯状リプル（sawtand formed ripple）が、
インバータのブリッジ電流（図２のIb1）に発生する。
このインバータバルブ巻線に起きたのと同じ電流変化
が、アンペア巻数バランスのために、整流器のそれに対
応する巻線にも発生する。その場合、電流はバルブ間で
同一方向にのみ転流する。従って、整流器内のブリッジ
電流（Ib2）は、対応するリプルを呈することにはなら
ない。
転流プロセス中、転流電圧は、整流器ブリッジには転
送しない。従って、電圧における６パルスリプルが、整
流器に発生する（図２のUb2）。この電圧リプルをDC線
路から絶縁するためには、平滑リアクトル（49）をDCフ
ィルタ（51）内に配置してもよい。
送しない。従って、電圧における６パルスリプルが、整
流器に発生する（図２のUb2）。この電圧リプルをDC線
路から絶縁するためには、平滑リアクトル（49）をDCフ
ィルタ（51）内に配置してもよい。
サイリスタバルブG16が消弧しそしてG12が点弧する
と、閉電流ループが、ダイオードバルブD26、バルブ巻
線B2及びC2、及びダイオードバルブD22を通じて整流器
側に形成される。その電流は、バルブ巻線B2が巻線C2へ
電流を逆転流するまで、そのループ内を流れるだけであ
る。そして、その逆転流が完了すると、ダイオードバル
ブD26が消弧する。このようにして、転流が完了する。
自己転流DC/DC電力変圧器の巻数比N1：N2は、整流器と
インバータのブリッジ電圧間の関係Ub1：Ub2、及びブリ
ッジ電流間の関係Ib2：Ib1を決める。ここで、 N1＝インバータのバルブ巻線（43）の巻数 N2＝整流器のバルブ巻線（45）の巻数である。
と、閉電流ループが、ダイオードバルブD26、バルブ巻
線B2及びC2、及びダイオードバルブD22を通じて整流器
側に形成される。その電流は、バルブ巻線B2が巻線C2へ
電流を逆転流するまで、そのループ内を流れるだけであ
る。そして、その逆転流が完了すると、ダイオードバル
ブD26が消弧する。このようにして、転流が完了する。
自己転流DC/DC電力変圧器の巻数比N1：N2は、整流器と
インバータのブリッジ電圧間の関係Ub1：Ub2、及びブリ
ッジ電流間の関係Ib2：Ib1を決める。ここで、 N1＝インバータのバルブ巻線（43）の巻数 N2＝整流器のバルブ巻線（45）の巻数である。
インバータ側のDC線路電流Id1は、ブリッジ電流の平
均値によって決まる。
均値によって決まる。
Id1＝Ib1／（１−3uT/T） また、整流器側のDC線路電圧Ud2は、ブリッジ電圧の
平均値によって決まる。
平均値によって決まる。
Ud2＝UB2（１−3uT/T） 従って、このDC/DC電力変圧器の有効巻数比は、負荷
の関数となる（＝Ud1：Ud2＝Id2：Id1＝N1：N2（１−3u
T/T））。
の関数となる（＝Ud1：Ud2＝Id2：Id1＝N1：N2（１−3u
T/T））。
発明の説明 図１には、公知の高圧DC送電を示す。
図２には、自己転流６パルスDC/DC電力変圧器のバル
ブ電圧及び電流を例 示する。
ブ電圧及び電流を例 示する。
図３には、６パルス自己転流DC/DC電力変圧器の回路
図を示す。
図を示す。
図４には、12パルス線路転流オートDC/DC変圧器の回
路図を示す。
路図を示す。
自己転流DC/DC電力変圧器 ６パルス自己転流DC/DC電力変圧器の回路図は、図３
に示してある。既に述べたように、転流プロセスによっ
て、整流器側に電流リプルが生じる。この電流リプルを
dc線路から隔離するため、平滑用リアクトル（49）をバ
ルブブリッジにそしてこの平滑リアクトルの外側にdcフ
ィルタ（51）を接続することもできる。
に示してある。既に述べたように、転流プロセスによっ
て、整流器側に電流リプルが生じる。この電流リプルを
dc線路から隔離するため、平滑用リアクトル（49）をバ
ルブブリッジにそしてこの平滑リアクトルの外側にdcフ
ィルタ（51）を接続することもできる。
インバータ側のダイオード（D11〜D16）によるdc転流
は、電流（図３のIb1）に６パルスのリプルを生じさ
せ、これは、有限dcコンデンサ（48）によって、このバ
ルブブリッジにおいてもある電圧リプルを生じる結果と
なる。これらの電流リプル及び電圧リプルを減少させる
ために、そのdcコンデンサをフィルタとして設計するよ
うにすることができる。２つの６パルスブリッジ（42）
を、点弧及び消弧シーケンスに関して互いに30度ずらし
て直列接続すると、電圧リプルは減少しそしてその周波
数は２倍になる。残りの電圧高調波は、平滑用リアクト
ル（49,50）によって吸収する。
は、電流（図３のIb1）に６パルスのリプルを生じさ
せ、これは、有限dcコンデンサ（48）によって、このバ
ルブブリッジにおいてもある電圧リプルを生じる結果と
なる。これらの電流リプル及び電圧リプルを減少させる
ために、そのdcコンデンサをフィルタとして設計するよ
うにすることができる。２つの６パルスブリッジ（42）
を、点弧及び消弧シーケンスに関して互いに30度ずらし
て直列接続すると、電圧リプルは減少しそしてその周波
数は２倍になる。残りの電圧高調波は、平滑用リアクト
ル（49,50）によって吸収する。
この図３に示した自己転流DC/DC電力変圧器は、イン
バータ側から整流器側にのみ電力を送電することができ
る。双方向の送電が希望ならば、整流器ブリッジ（46）
を、自己転流サイリスタ及び逆並列接続したダイオード
を備えた別のインバータブリッジ（42）に交換すればよ
く、ここで前者は、整流動作の間不活性化する。従っ
て、送電方向は、２つのブリッジのどちらが強制的点弧
及び消弧シーケンスを介したインバータモードに活性化
されているかによって決まる。そして、電力の流れ方向
に依存して、DCフィルタ（48）を、平滑リアクトルのい
ずれかの側に接続しなくてはならない。原則として、イ
ンバータ内のバルブは、自己転流サイリスタ（G11〜G1
6）と逆並列接続したダイオード（D11〜D16）で構築
し、双方とも高電圧に対しては、直列接続し、また共通
の分圧素子及びヒートシンクを設けなければならない。
バータ側から整流器側にのみ電力を送電することができ
る。双方向の送電が希望ならば、整流器ブリッジ（46）
を、自己転流サイリスタ及び逆並列接続したダイオード
を備えた別のインバータブリッジ（42）に交換すればよ
く、ここで前者は、整流動作の間不活性化する。従っ
て、送電方向は、２つのブリッジのどちらが強制的点弧
及び消弧シーケンスを介したインバータモードに活性化
されているかによって決まる。そして、電力の流れ方向
に依存して、DCフィルタ（48）を、平滑リアクトルのい
ずれかの側に接続しなくてはならない。原則として、イ
ンバータ内のバルブは、自己転流サイリスタ（G11〜G1
6）と逆並列接続したダイオード（D11〜D16）で構築
し、双方とも高電圧に対しては、直列接続し、また共通
の分圧素子及びヒートシンクを設けなければならない。
ここに記述の原理に従って構築した自己転流DC/DC電
力変圧器には、参考文献４及び第７章に記載されたdc線
路用の通常の電流制御をもたせてもよい。この変圧器を
流れる電流は、電源ネットと電力負荷ネットとの間の電
圧差及びパルス周波数により決まるが、その理由は、そ
れらが変圧器の巻線比N1：N2（１−3uT/T）に影響を与
えるからである。この変圧器サブステーションの制御方
式は、dc線路障害、並びに有害な過剰電流及び過剰電圧
を生じさせるその他の短絡による閉塞に対する保護を備
えていなければならない。
力変圧器には、参考文献４及び第７章に記載されたdc線
路用の通常の電流制御をもたせてもよい。この変圧器を
流れる電流は、電源ネットと電力負荷ネットとの間の電
圧差及びパルス周波数により決まるが、その理由は、そ
れらが変圧器の巻線比N1：N2（１−3uT/T）に影響を与
えるからである。この変圧器サブステーションの制御方
式は、dc線路障害、並びに有害な過剰電流及び過剰電圧
を生じさせるその他の短絡による閉塞に対する保護を備
えていなければならない。
オート結合DC/DC電力変圧器 参考文献２には、インバータ及び整流器の直列及び並
列接続の１形態が示されているが、これは、「高テンシ
ョン・システムにおけるDC電圧変圧」と呼ばれるもので
ある。
列接続の１形態が示されているが、これは、「高テンシ
ョン・システムにおけるDC電圧変圧」と呼ばれるもので
ある。
図４においては、整流器（62）とインバータ（63）
は、DC電圧変圧点で反対方向に接続して、あるDC電圧レ
ベル（Ud1）から別のDC電圧レベル（Ud2）に、電力を区
分することなく、電力を変圧することができるようにし
ている。もしこの組合わせたブリッジ内の整流器のバル
ブ巻線（64,65）及びインバータのバルブ巻線（66,67）
を、同一の変圧器コア（68,69）に接続すると、図４に
示すように、オート結合DC/DC電力変圧器が得られる。
これでは、整流器ブリッジ（62）は、インバータブリッ
ジ（63）にカスケード接続してある。このオート結合
（autocoupling）を用いると、高圧バルブブリッジは、
電圧に関しては、電圧差（Ud2−Ud1）に対して設計する
だけでよく、また、低圧バルブブリッジは、電流に関し
ては、電流差（Id1−Id2）に対して設計するだけでよ
い。この結果、基本概念のものと比較して、より安価な
機器しか必要とせず、発生する損失もより少なく、更に
無効電力の消費も少なくなる。
は、DC電圧変圧点で反対方向に接続して、あるDC電圧レ
ベル（Ud1）から別のDC電圧レベル（Ud2）に、電力を区
分することなく、電力を変圧することができるようにし
ている。もしこの組合わせたブリッジ内の整流器のバル
ブ巻線（64,65）及びインバータのバルブ巻線（66,67）
を、同一の変圧器コア（68,69）に接続すると、図４に
示すように、オート結合DC/DC電力変圧器が得られる。
これでは、整流器ブリッジ（62）は、インバータブリッ
ジ（63）にカスケード接続してある。このオート結合
（autocoupling）を用いると、高圧バルブブリッジは、
電圧に関しては、電圧差（Ud2−Ud1）に対して設計する
だけでよく、また、低圧バルブブリッジは、電流に関し
ては、電流差（Id1−Id2）に対して設計するだけでよ
い。この結果、基本概念のものと比較して、より安価な
機器しか必要とせず、発生する損失もより少なく、更に
無効電力の消費も少なくなる。
図４の例では、整流器バルブ巻線（64,65）をどのよ
うにしてインバータのバルブ巻線（66,67）より45度前
に位相をずらすかについて、また同時に、２つのAC基準
巻線（71,71）間にどのようにして30度の位相ずれを実
現するかについて示している。
うにしてインバータのバルブ巻線（66,67）より45度前
に位相をずらすかについて、また同時に、２つのAC基準
巻線（71,71）間にどのようにして30度の位相ずれを実
現するかについて示している。
オート結合はまた、勿論、自己転流バルブを備えたDC
/DC電力変圧器に適するものである。
/DC電力変圧器に適するものである。
参考文献 参考文献１ キンバーク（E.W.Kimbark），“直流伝送
（Direct Current Transmission）",Volume I,1971 by
John Wiley ＆ Sons 参考文献２ カンギーサ（Kangiesser）の米国特許第39
42089号,1976年５月，“高テンション・システムにおけ
るDC電圧変換（DC Voltage Transformation in High Te
nsion Systems）” 参考文献３ ソーボーグ（K.Thorborg），“電力エレク
トロニクス（Power Electronics）",1988,Prentice-Hal
l International（UK）Ltd. 参考文献４ エクストロム（A.Ekstrｍ）“Kompendiu
mi Hgeffektelektronik",KTH/EKC,1988年１月
（Direct Current Transmission）",Volume I,1971 by
John Wiley ＆ Sons 参考文献２ カンギーサ（Kangiesser）の米国特許第39
42089号,1976年５月，“高テンション・システムにおけ
るDC電圧変換（DC Voltage Transformation in High Te
nsion Systems）” 参考文献３ ソーボーグ（K.Thorborg），“電力エレク
トロニクス（Power Electronics）",1988,Prentice-Hal
l International（UK）Ltd. 参考文献４ エクストロム（A.Ekstrｍ）“Kompendiu
mi Hgeffektelektronik",KTH/EKC,1988年１月
Claims (5)
- 【請求項１】高い電力を１つのDC電圧レベル（Ud1）か
ら別のDC電圧レベル（Ud2）に直接変換するDC/DC高電力
変圧器であって、コア（44）と第１（43）と第２（45）
の変圧器巻線を備えた少なくとも１つの変圧器（47）
と、バルブ（G11-G16,D11-D16）を有する第１のバルブ
・ブリッジ（42）及びバルブ（D21-D26）を有する第２
のバルブ・ブリッジ（46）と、を備え、前記第１バルブ
・ブリッジ（42）と前記第２バルブ・ブリッジ（46）の
内の一方が整流器ブリッジであり、前記第１バルブ・ブ
リッジと前記第２バルブ・ブリッジの内の他方がインバ
ータ・ブリッジであり、前記第１変圧器巻線（43）は、
前記コア（44）に巻回しかつ前記第１バルブ・ブリッジ
（42）の前記バルブ（G11-G16,D11-D16）に接続し、前
記第２変圧器巻線（45）は、前記コア（44）に巻回しか
つ前記第２バルブ・ブリッジ（46）のバルブ（D21-D2
6）に接続し、前記第１変圧器巻線と前記第２変圧器巻
線とは、ガルバーニ絶縁し、また、前記第１バルブ・ブ
リッジ（42）内の前記バルブを循環式に点弧及び消弧す
ることにより、変動する電磁界を前記第１変圧器巻線に
より前記コア内に生成する手段を備え、前記変動電磁界
は前記第２変圧器巻線（45）内に電圧及び電流を誘導
し、この電圧及び電流は前記第２バルブ・ブリッジ（4
6）で整流することにより電気エネルギを前記別のDC電
圧レベル（Ud2）に変換し、前記第１バルブ・ブリッジ
（42）の前記バルブは、前記１つのDC電圧レベル
（Ud1）でDC電圧を供給するDC電圧源（Ud1）に接続した
自己転流サイリスタ・バルブ（G11-G16）から成り、ま
た前記第１バルブ・ブリッジ（42）の外部に設けており
かつ前記DC電圧源（Ud1）と前記自己転流サイリスタ・
バルブ（G11-G16）との間に接続したコンデンサ（48）
を備えた、前記のDC/DC高電力変圧器において、前記コ
ンデンサ（48）と前記第１バルブ・ブリッジ（42）が、
重なりインターバル（uT）の間、前記１つのDC電圧レベ
ル（Ud1）でのDC電流（IA,IB,IC）を１つの変圧器巻線
から別のものに転流すること、を特徴とするDC/DC高電
力変圧器。 - 【請求項２】請求項１記載のDC/DC高電力変圧器におい
て、前記第１バルブ・ブリッジ（42）は、複数の前記自
己転流サイリスタ（G11-G16）を含む少なくとも１つの
６パルス・インバータ・ブリッジ（42）から成り、また
さらに、複数のダイオード（D11-D16）を含み、該複数
のダイオード（D11-D16）の各ダイオードは、１つの自
己転流サイリスタ（G11-G16）に逆並列に接続してお
り、また前記第２バルブ・ブリッジ（46）は、複数のダ
イオード・バルブ（D21-D26）を含む１つの６パルス整
流器ブリッジ（46）から成ること、を特徴とするDC/DC
高電力変圧器。 - 【請求項３】請求項２記載のDC/DC高電力変圧器におい
て、前記複数の自己転流サイリスタ（D11-D16）及び前
記複数のダイオード（D11-D16）は、共通の分圧器及び
共通の冷却を有するように構築すること、を特徴とする
DC/DC高電力変圧器。 - 【請求項４】請求項１記載のDC/DC高電力変圧器におい
て、両方のバルブ・ブリッジは、インバータ・ブリッジ
（42）であり、前記第１バルブ・ブリッジと前記第２バ
ルブ・ブリッジの各々は、自己転流サイリスタから成
り、各自己転流サイリスタは、それぞれのダイオード
（D11-D16）に逆並列で接続し、これにより、電力流
を、循環式の点弧及び消弧をどのようにまたどのバルブ
・ブリッジに印加するかにより決定すること、を特徴と
するDC/DC高電力変圧器。 - 【請求項５】請求項１記載のDC/DC高電力変圧器におい
て、前記第１バルブ・ブリッジ（42）と前記DC電圧源
（Ud1）との間にインダクタ手段（50）を接続すること
により、電流源DC回路を提供すること、を特徴とするDC
/DC高電力変圧器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8903883A SE465343B (sv) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | Anordning foer transformering av hoega elektriska effekter fraan en likspaenningsnivaa till en annan likspaenningsnivaa |
| PCT/SE1990/000710 WO1991007807A1 (en) | 1989-11-20 | 1990-11-02 | Dc/dc power transformer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06502059A JPH06502059A (ja) | 1994-03-03 |
| JP2925318B2 true JP2925318B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=20377519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3500302A Expired - Lifetime JP2925318B2 (ja) | 1989-11-20 | 1990-11-02 | Ｄｃ／ｄｃ電力変圧器 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5311418A (ja) |
| EP (1) | EP0500738B1 (ja) |
| JP (1) | JP2925318B2 (ja) |
| AT (1) | ATE175823T1 (ja) |
| BR (1) | BR9007855A (ja) |
| CA (1) | CA2067800C (ja) |
| DE (1) | DE69032899T2 (ja) |
| SE (1) | SE465343B (ja) |
| WO (1) | WO1991007807A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE503374C2 (sv) * | 1994-11-15 | 1996-06-03 | Asea Brown Boveri | Förfarande och anordning för styrning av en i en anläggning för överföring av högspänd likström ingående seriekompenserad strömriktarstation |
| AP1083A (en) * | 1996-05-29 | 2002-07-23 | Asea Brown Boveri | Electromagnetic device. |
| US6242246B1 (en) | 1997-12-15 | 2001-06-05 | Somalogic, Inc. | Nucleic acid ligand diagnostic Biochip |
| DE102005012371A1 (de) | 2005-03-09 | 2006-09-14 | Siemens Ag | Zwölfpuls-Hochspannungsgleichstromübertagung |
| DE102006016502A1 (de) * | 2006-04-07 | 2007-10-18 | Siemens Ag | Wechselrichter |
| US8941261B2 (en) * | 2010-02-22 | 2015-01-27 | Cisco Technology, Inc. | System and method for providing collaborating power controllers |
| US9716428B2 (en) | 2010-05-26 | 2017-07-25 | Lionel O. Barthold | High voltage capacitive power transformer |
| CN101882792B (zh) * | 2010-06-30 | 2012-08-22 | 国家电网公司 | 一种用于特高压直流输电的接线方法及特高压换流站 |
| US8976705B2 (en) | 2010-12-14 | 2015-03-10 | Cisco Technology, Inc. | System and method for providing configuration data in a mesh network |
| US8605591B2 (en) | 2010-12-14 | 2013-12-10 | Cisco Technology, Inc. | System and method for optimizing packet routing in a mesh network |
| EP2503146B1 (en) * | 2011-03-21 | 2013-12-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and arrangement for controlling an operation of an electric energy production facility during a disconnection to a utility grid. |
| JP5776496B2 (ja) * | 2011-10-31 | 2015-09-09 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
| CN105375757B (zh) * | 2014-08-25 | 2018-07-17 | 国家电网公司 | 一种直流电压变换装置及其桥臂控制方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3460020A (en) * | 1967-08-11 | 1969-08-05 | Wagner Electric Corp | Phase-controlled voltage regulator |
| DE2350778C2 (de) * | 1973-10-10 | 1983-08-18 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Mehrphasige Stromrichterstation für eine HGÜ-Anlage |
| SU752743A1 (ru) * | 1978-06-09 | 1980-07-30 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им. Г.М. Кржижановского | Способ управлени преобразователем посто нного напр жени |
| SU881949A1 (ru) * | 1978-06-28 | 1981-11-15 | Севастопольский Приборостроительный Институт | Преобразователь посто нного напр жени в посто нное |
| SU779985A1 (ru) * | 1978-11-02 | 1980-11-15 | Московский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Железнодорожного Транспорта | Многоканальный ключевой стабилизатор посто нного напр жени |
| SU1083310A1 (ru) * | 1981-07-13 | 1984-03-30 | Ленинградский Ордена Ленина Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.Акад.В.Н.Образцова | Преобразователь посто нного напр жени в посто нное |
| US4477868A (en) * | 1982-09-30 | 1984-10-16 | General Electric Company | High frequency series resonant dc-dc converter |
| JPS60213270A (ja) * | 1984-04-04 | 1985-10-25 | Fuji Electric Co Ltd | 電力変換装置の転流回路 |
-
1989
- 1989-11-20 SE SE8903883A patent/SE465343B/sv unknown
-
1990
- 1990-11-02 CA CA002067800A patent/CA2067800C/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-11-02 WO PCT/SE1990/000710 patent/WO1991007807A1/en active IP Right Grant
- 1990-11-02 EP EP90917432A patent/EP0500738B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-11-02 US US07/849,069 patent/US5311418A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-11-02 BR BR909007855A patent/BR9007855A/pt not_active IP Right Cessation
- 1990-11-02 DE DE69032899T patent/DE69032899T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-11-02 JP JP3500302A patent/JP2925318B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-11-02 AT AT90917432T patent/ATE175823T1/de not_active IP Right Cessation
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