JP3171488B2 - サイクロコンバータ用変圧器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は循環電流形サイクロコン
バータの電源として用いるのに適したサイクロコンバー
タ用変圧器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の変圧器を用いる循環電流形サイ
クロコンバータの従来構成を図２によって説明するに、
この図において、１は三相交流電源、２は電源巻線（一
次巻線）３と正群巻線４および負群巻線５（いずれも二
次巻線）とからなる三相変圧器、６はサイリスタ７を三
相ブリッジ接続してなる正群コンバータ、８はサイリス
タ９を三相ブリッジ接続してなる負群コンバータ、１０
および１１は両コンバータ６、８の双方の正負直流出力
端子間に接続された循環電流制限リアクトル、１２は両
リアクトル１０、１１の中性点間に接続された負荷であ
る。このようなサイクロコンバータにおいて、各コンバ
ータ６、８のサイリスタ７、９のゲートに所定のパター
ンのゲート信号を与えると、正群コンバータ６の出力端
子間、負群コンバータ８の出力端子間および負荷１２の
端子間には、図３に太線で示す波形の電圧ｅｏｐ、ｅｏ
ｎおよびｅｏが得られる。ここでｅｏはｅｏｐおよびｅ
ｏｎの平均値である。なお、細線は三相交流電源１の出
力電圧波形を、点線は各電圧ｅｏｐ、ｅｏｎおよびｅｏ
の基本波成分を示す。このようにしてサイクロコンバー
タは、サイリスタの電源に与えるゲート信号を制御する
ことにより、電源周波数をそれよりも低い範囲内で任意
の周波数に直接的に変換する周波数変換回路として利用
される。

【０００３】図４に示すサイクロコンバータは、正群コ
ンバータを第１および第２の正群コンバータ６ａ、６ｂ
によって構成し、負群コンバータを第１および第２の負
群コンバータ８ａ、８ｂによって構成する。そして変圧
器１３は、第１及び第２の三相電源巻線１７ａ，１７ｂ
と、これらに夫々対応する２組の三相正群巻線１５ａ、
１５ｂと、２組の三相負群巻線１６ａ，１６ｂからな
り、各コンバータに三相交流電圧を第１および第２のコ
ンバータ間で３０度の位相差を有する関係の下に印加す
る構成にしてなるもので、図２に示すものよりも高調波
成分が低減されるように構成された回路である。通常、
図２に示すような構成のコンバータ部分は６パルスブリ
ッジ構成と称され、図４に示すものは１２パルスブリッ
ジ構成と称されている。

【０００４】さて、１２パルスブリッジ構成のサイクロ
コンバータに電源変圧器として使用される三相変圧器１
３は図５のように構成されている。図５は三脚鉄心の一
つの鉄心脚１４についてのみ示す。この脚１４には第１
の正群コンバータ６ａおよび負群コンバータ８ａ用に第
１の正群巻線１５ａおよび第１の負群巻線１６ａと、第
２の正群コンバータ６ｂ用に第２の正群巻線１５ｂおよ
び第２の負群巻線１６ｂと、第１の正、負群巻線と密に
磁気結合されるように配置された第１の電源巻線１７ａ
と、第２の正、負群巻線と密に磁気結合されるように配
置された第２の電源巻線１７ｂとが巻回されている。第
１および第２の電源巻線１７ａ、１７ｂは並列接続され
て他の２個の脚に巻回された電源巻線との間で三相結線
され、第１の正群巻線１５ａも他の２個の脚に巻回され
た第１の正群巻線との間で三相結線され、同様に残りの
巻線１５ｂ、１６ａ、１６ｂも各々他の２個の脚に巻回
された巻線との間で三相結線される。

【０００５】このように構成される変圧器を、負荷１２
が三相の場合に適用しようとすると図６のように３台の
三相変圧器が必要になる。図６において、変圧器の保護
のために電源巻線の入力側に変流器１８を設ける場合
は、一般に図示したように各変圧器の電源巻線を並列に
接続してなる並列回路に対して共通な一つ給電路に設け
る。

【０００６】このような方法の他に図７に示すような三
相変圧器を用いる方法がある。図７において、１は三相
交流電源、１９、２０は３組の正群巻線１５ａ、１５
ｂ、１５ｃと３組の負群巻線１６ａ、１６ｂ、１６ｃお
よび３組の電源巻線１７ａ、１７ｂ、１７ｃを有する三
相変圧器である。この三相変圧器の一脚のみの巻線配置
を示したのが図８である。図８は、図５の構成に正群巻
線１５ｃと負群巻線１７ｃの組を付加した構成に相当し
ている。

【０００７】このような三相変圧器１９、２０の電源巻
線は、図９のごとく接続される。すなわち図９におい
て、第１の三相変圧器１９の電源巻線１７ａ、１７ｂ、
１７ｃは、各々並列接続されたのち三角結線され、第２
の三相変圧器２０の電源巻線１７ａ、１７ｂ、１７ｃは
各々並列接続されたのち星形結線され、さらにこれら三
相結線巻線は第１及び第２の変圧器１９、２０間で並列
接続されたのち三相交流電源１に接続される。変圧器の
保護のための変流器１８は、図示のごとく各並列回路に
対して共通な給電路に配置していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上述べた
１２パルスブリッジ構成サイクロコンバータの２種類の
構成のうち、図６のものは基本的に３台の変圧器を必要
とするのに対し、図７のものは２台の変圧器で構成され
ているため、無負荷損が低減され、小形軽量である点が
すぐれている。

【０００９】しかしながら、図６の場合には正群負群あ
わせて４組（三相結線を１組とする）の巻線に対応して
１組の変流器（三相結線を１組とする）が用いられてい
るのに対し、図７においては正群負群あわせて６組の巻
線に対応して１組の変流器が用いられているにすぎな
い。この場合、全巻線に同時事故を生ずる最悪時には、
変流器には図６の構成の場合は４組分の巻線電流が流
れ、図７の構成の場合は６組分の巻線電流が流れ、従っ
て、変圧器の二次側での事故電流の検出感度は後者の方
が前者の略２／３に低下していることになる。このこと
は、前記した優れた点を有するにもかかわらず、図７の
構成になる方式の適用を、例えば小容量のシステムに限
られるといった制限を受けざるをえない欠点であった。

【００１０】そこで本発明の目的は、２台の三相変圧器
からなる１２パルスブリッジ構成のサイクロコンバータ
用変圧器において、変圧器の二次側での事故電流の検出
感度を向上させ得るサイクロコンバータ用変圧器を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によるサイクロコ
ンバータ用変圧器は、３個の脚を有する第１及び第２の
鉄心の各脚に３個の正群巻線、３個の負群巻線および３
個の電源巻線を設け、かつ第１の鉄心の前記３個の電源
巻線を三相結線例えば三角結線して３組の三相巻線を形
成し、第２の鉄心の前記３個の電源巻線を前記第１の鉄
心の電源巻線の三相結線とは異なるタイプに例えば星形
結線して３組の三相巻線を形成し、同一の鉄心の各脚に
設けた正群巻線を三相結線して３組の三相巻線を形成
し、同じく同一の鉄心の各脚に設けた負群巻線を三相結
線して３組の三相巻線を形成し、三相結線された第１の
鉄心の第１組の電源巻線と第２の鉄心の第１組の電源巻
線とを並列に接続し、同様に第１の鉄心の第２組の電源
巻線と第２の鉄心の第２組の電源巻線とを並列に接続
し、さらに第１の鉄心の第３組の電源巻線と第２の鉄心
の第３組の電源巻線とを並列に接続し、その各並列回路
への各共通給電路に変流器を設けたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】このような構成の変圧器からなる１２パルスブ
リッジ形サイクロコンバータによれば、三相結線巻線を
１組とすると、１台の変圧器ついて、３組の三相結線電
源巻線が形成され、各組の三相結線の各相に対応した３
個の端子の各々が並列接続された電源巻線の共通給電路
となり、この共通給電路が全体で９個形成され夫々に変
流器が設けられることとなる。この結果、１組の変流器
が負担する巻線の組数は電源巻線では２組、正負郡巻線
数では４組となり、変圧器の個数が２個と少ない点で図
７に示す従来と同様の利点が得られる上に、変流器の事
故電流検出感度が図６に示す従来と同程度に高いものと
なる利点があることを意味する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。この実施例のサイクロコンバータ用変圧器は、
３個の脚３０ａを有する第１の鉄心３０を含む第１の変
圧器と、同じく３個の脚３１ａを有する第２の鉄心３１
を含む第２の変圧器とからなる。第１の鉄心３０におい
て、各脚３０ａには３個の電源巻線３２ａ〜３２ｃと、
３個の正群巻線３３ａ〜３３ｃと、３個の負群巻線３４
ａ〜３４ｃが設けられており、また、これら３個の電源
巻線は異なる３個の脚間で三相結線例えば三角結線さ
れ、それによって三相結線された３組（三相結線された
３個の巻線を１組とする。）の電源巻線回路が形成され
る。

【００１４】第２の鉄心３１についても同様の巻線が施
され、且つ同様の結線がなされるが、特に第１の鉄心３
０の巻線電流に対して３０度の位相差を生ずるように、
第１の鉄心３０の電源巻線とは異なるタイプの三相結
線、例えば星形結線がなされている。一方、第１の鉄心
の各脚に設けた３個の第１の正群巻線３２ａは従来と同
様に三相結線され、第１の３個の負群巻線３４ａ、第２
の正，負群巻線３３ｂ，３４ｂ、第３の正，負群巻線３
３ｃ，３４ｃについても同様に三相結線されている。

【００１５】更に、電源巻線においては、三相結線され
た第１の鉄心３０の第１組の電源巻線３２ａと第２の鉄
心３１の第１組の電源巻線３２ａとが並列に接続され、
同様に第１の鉄心３０の第２組の電源巻線３２ｂと第２
の鉄心３１の第２組の電源巻線３２ｂとが並列に接続さ
れ、さらに第１の鉄心３０の第３組の電源巻線３２ｃと
第２の鉄心３１の第３組の電源巻線３２ｃとが並列に接
続され、その並列回路へ三相交流電源１から給電するた
めの共通給電路３５ａ〜３５ｃ（１組），３６ａ〜３６
ｃ（１組），３７ａ〜３７ｃ（１組）の各々に変流器３
８（１組）が設けられている。

【００１６】このような構成の変圧器からなる１２パル
スブリッジ形サイクロコンバータによれば、三相結線巻
線を一組とすると、１台の変圧器である１個の鉄心３
０、３１について、３組の三相結線電源巻線が形成さ
れ、各三相結線の各相に対応した３個の端子、即ち共通
給電路３５ａ〜３５ｃ（３６ａ〜３６ｃまたは３７ａ〜
３７ｃ）が並列接続された２組の電源巻線３２ａ（３２
ｂまたは３２ｃ）の共通給電路となり、この共通給電路
が全体で９個形成され、夫々に変流器３８が設けられる
こととなる。この結果、１組の変流器３８が負担する巻
線の組数は電源巻線では２組、正負部巻線数では４組と
なり、変圧器の個数が２個と少ない点で図７に示す従来
と同様の利点が得られる上に、変圧器の二次側における
変流器の事故電流検出感度が図７のそれの略１．５倍に
向上し、図６に示す従来と同程度に高いものとなる利点
があることを意味する。従って、変圧器の二次側での事
故電流の検出感度が向上するため、従来では適用できな
かった大容量サイクロコンバータにも２個の鉄心で構成
した１２パルスブリッジ用サイクロコンバータ用変圧器
の実現が可能になる。

【００１７】尚、上記構成では電源巻線を異なる脚間で
三相結線しているが、同一脚において三相結線してもよ
い。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、以上述べたように三相負荷に
１２パルスブリッジ構成のサイクロコンバータから三相
交流電流を供給するためにそのサイクロコンバータに接
続される電源用変圧器として使用されるのに適し、且つ
これを２個の鉄心で構成でき、その結果、無負荷損が低
減されて小形軽量化が可能になった変圧器においての二
次側事故電流の検出感度が向上し、その適用範囲が拡大
されたサイクロコンバータ用変圧器を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における変圧器の巻線相互の
全体的な接続関係と変流器の接続状態を示す結線図

【図２】単相負荷の場合の一般的なサイクロコンバータ
の結線図

【図３】図２の各部の電圧波形図

【図４】１２パルスブリッジ構成の一般的なサイクロコ
ンバータの結線図

【図５】図４に示すサイクロコンバータに用いられる変
圧器の１脚の巻線構成を示す図

【図６】図４に示すサイクロコンバータを３組用いた三
相サイクロコンバータの結線図

【図７】図６と異なる方式の三相サイクロコンバータの
結線図

【図８】図７に示すサイクロコンバータに用いられる変
圧器の１脚の巻線構成を示す図

【図９】図７の変圧器の巻線相互の全体的な接続関係と
変流器の接続状態を示す図

【符号の説明】

図中、１は三相交流電源、３０は第１の鉄心、３１は第
２の鉄心、３２ａ〜３２ｃは電源巻線、３３ａ〜３３ｃ
は正群巻線、３４ａ〜３４ｃは負群巻線、３５ａ〜３７
ｃは共通給電路、３８は変流器である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３個の脚を有する第１及び第２の鉄心の
   各脚に３個の正群巻線、３個の負群巻線および３個の電
   源巻線を設け、かつ第１の鉄心の前記３個の電源巻線を
   三相結線して３組の三相巻線を形成し、第２の鉄心の前
   記３個の電源巻線を前記第１の鉄心の電源巻線の三相結
   線とは異なるタイプの三相結線して３組の三相巻線を形
   成し、同一の鉄心の各脚に設けた正群巻線を三相結線し
   て３組の三相巻線を形成し、同じく同一の鉄心の各脚に
   設けた負群巻線を三相結線して３組の三相巻線を形成
   し、三相結線された第１の鉄心の第１組の電源巻線と第
   ２の鉄心の第１組の電源巻線とを並列に接続し、同様に
   第１の鉄心の第２組の電源巻線と第２の鉄心の第２組の
   電源巻線とを並列に接続し、さらに第１の鉄心の第３組
   の電源巻線と第２の鉄心の第３組の電源巻線とを並列に
   接続し、その各並列回路への各共通給電路に変流器を設
   けたことを特徴とするサイクロコンバータ用変圧器。