JP3249349B2 - 変圧器 - Google Patents
変圧器Info
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Description
を調整可能な構成を有した変圧器に関する。
所望の電圧の出力を負荷に供給する場合に、交流電源と
所望の電圧との比率に応じた巻線比の変圧器を介在させ
て行うことが一般的に行われている。ところが、負荷側
においては一定の電圧を供給する必要があるのに対し
て、交流電源は種々の原因によって電圧が変動する場合
がある。このような電源電圧の変動に対応して、従来で
は、例えば変圧器に複数のタップを設けてこれを切り換
えることによって、常に適切な電圧を負荷に供給できる
ようにしている。
に行うように、サイリスタ素子を用いて負荷時タップ切
換器を構成したものである。すなわち、このものは、変
圧器1の一次巻線1aは交流電源2に接続され、二次巻
線1bは複数のタップ3a〜3fを備えるもので、共通
端子は出力端子Aに接続され、各タップ3a〜3fはス
イッチ4a〜4fに接続されている。制御エレメントと
して正逆並列に接続したサイリスタペア5aおよび5b
はオンタイミングを位相制御することにより調整するも
ので、スイッチ4a,4c,4eはサイリスタペア5a
を介して出力端子Bに接続され、スイッチ4b,4d,
4fはサイリスタペア5bを介して出力端子Bに接続さ
れている。
を使用して出力電圧e1を得ている状態からタップ3b
を使用して出力電圧e2を得る状態に切り換える動作に
ついて説明する。まず、切り換え前の状態では、スイッ
チ4aがオンされており、サイリスタペア5aが完全導
通状態となるように駆動制御されている。これによっ
て、出力端子A,B間には、タップ3aに対応した出力
電圧e1が得られるようになっている。
れるタップ3bを出力端子Bに接続するために、スイッ
チ4bをオンし、この後、サイリスタペア5bを駆動制
御する。この場合、サイリスタペア5bに対する導通制
御は、図6に示すように、初めは導通角度を大きく設定
してサイクル中での導通時間を短くし、この後徐々に導
通時間が長くなるように導通角度を制御する。これによ
って、タップ3aによる出力電圧e1とタップ3bによ
る出力電圧e2とが混在する状態で徐々に出力電圧e2
となるようにして無段階で切り換えることができるよう
になる。
に示すように、変圧器6の一次巻線6a側に直列に制御
エレメントとしてのサイリスタペア7およびコイル8を
接続した状態で交流電源2に接続する構成としたものが
ある。サイリスタペア7の導通角度を制御することによ
り変圧器6の二次巻線6bの出力電圧を制御しようとす
るものである。
のでは、いずれのものにおいても次のような不具合が生
ずる。すなわち、機械式の変圧器では、設定できる電圧
の値を無段階とすることができず、また、切換速度が遅
いので高速で電圧変動に対応することができないという
不具合がある。さらに、アークを伴う接点機構を有する
ため、メンテナンスの周期が短くなるなどの不具合もあ
る。そして、サイリスタ式の負荷時タップ切換変圧器に
おいては、無段階で切換動作を行うことはできるが、タ
ップ間の電圧切換を行う際には電圧波形が正弦波から大
きく変動してしまうという不具合がある。
で、その目的は、交流電源を基準として必要とする出力
電圧を無段階で切り換えることができ、しかも正弦波に
近い状態で得ることができるようにした変圧器を提供す
ることにある。
巻線が交流電源に接続されその交流電源と所望の出力電
圧との比率に応じた巻線比に設定された主変圧器部と、
この主変圧器部の二次巻線に得られる交流出力を調整す
るための直流電源と、この直流電源を調整用交流出力に
変換して前記主変圧器部の二次巻線に得られる交流出力
に加算して負荷に供給するインバータ回路と、前記負荷
への交流出力の電圧を検出する電圧検出手段と、前記負
荷への交流出力の電流を検出する電流検出手段と、前記
電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づいて
前記負荷に対して供給すべき交流出力と実際の交流出力
との差の値を補うように前記インバータ回路を駆動制御
する制御手段とを設けて構成したところに特徴を有す
る。
回路による調整用交流出力を前記主変圧器部の二次巻線
に得られる交流出力に加算するための補助変圧器部を設
け、前記補助変圧器部の一次巻線を前記インバータ回路
の調整用交流出力側に接続すると共に二次巻線を前記主
変圧器部の二次巻線に直列に接続して構成することもで
き、これによって、出力電圧の調整範囲を広くすること
ができるようになる。
バータ回路による調整用交流出力を前記主変圧器の二次
巻線に得られる交流出力に加算するための補助変圧器を
設け、前記補助変圧器の一次巻線を前記インバータ回路
の調整用交流出力側に接続すると共に二次巻線を前記主
変圧器の二次巻線に直列に接続して構成することもで
き、これによって、出力電圧の調整範囲を広くすること
ができるようになる。
いて図1および図2を参照して説明する。電気的構成を
示す図1において、主変圧器11は一次巻線11aに交
流電源12が接続されており、二次巻線11bの出力端
子間に交流出力Etを出力する。補助変圧器13は一次
巻線13a側にインバータ回路14が接続され、二次巻
線13bにインバータ出力Eiを出力するようになって
いる。主変圧器11および補助変圧器13の各二次巻線
11bおよび13bは直列に接続され、その両端子が出
力端子A,Bとされており、合成された交流出力Eoを
得るようになっている。
とインバータ主回路16とを備えたもので、直流電源回
路15は、コンデンサ17,位相制御整流回路18およ
び直流電源用変圧器19から構成されている。位相制御
整流回路18は、スイッチング素子として例えばサイリ
スタ18a〜18dをブリッジ接続してなるもので、各
サイリスタ18a〜18dは後述するようにして所定の
タイミングでトリガ信号が与えられるようになってい
る。そして、位相制御整流回路18は、直流電源用変圧
器19を介して交流電源12に接続されており、交流電
源12の交流出力をサイリスタ18a〜18dの導通角
度を制御することによって所望の電圧に変換してコンデ
ンサ17に与えるようになっている。
子として例えばサイリスタ16a〜16dをブリッジ接
続してなる一般的なもので、各サイリスタ16a〜16
dへのトリガ信号は後述するようにして与えられるよう
になっている。そして、インバータ主回路16は、直流
電源としてのコンデンサ17側から与えられる直流電圧
をトリガ信号によって設定された交流出力として補助変
圧器13に出力するようになる。
20が接続され、その出力端子側に電圧計21が接続さ
れて電圧検出手段が構成されている。この電圧計21に
よる出力電圧Eoの検出出力は制御手段としての制御回
路22に入力されるようになっている。また、出力端子
Aに接続される出力ラインには変流器23が設けられて
おり、電流計24により出力電流が検出されるようにな
っており、その検出電流出力は制御回路22に入力され
るようになっている。
サイリスタ16a〜16dおよび移相制御整流回路18
の各サイリスタ18a〜18dのトリガ信号を生成して
与えるもので、後述するように電圧計21および電流計
24からの検出信号に基づいてトリガ信号を生成する。
して説明する。主変圧器11は、交流電源12により一
次巻線11aに供給される交流電圧を二次巻線11b側
に交流出力Etとして出力する。また、インバータ回路
14においては、変圧器19を介して制御整流回路18
に与えられる交流入力に対して、制御回路22により各
サイリスタ18a〜18dにトリガ信号を所定のタイミ
ングで与えることにより所定の直流電源電圧となるよう
に制御している。これによって、コンデンサ17には所
定の直流電源電圧Edを設定している。
主回路16の各サイリスタ16a〜16dにトリガ信号
を与えることにより所定の交流出力を生成して補助変圧
器13を介して交流出力Eiとして出力するようにな
る。
電圧Eoとして、主変圧器11の交流出力Etと補助変
圧器13の交流出力Eiとを加算した出力が得られるよ
うになる。この場合、2つの交流出力EtおよびEi
は、電圧の値と位相とを考慮すると、図2に示すよう
に、各交流出力Et,Eiをベクトルとして取り扱った
場合の合成ベクトルが出力電圧Eoとして得られること
になる。
力電圧Eoは、変成器20を介して電圧計21により検
出されており、さらに、出力端子A,B間に負荷が接続
された状態ではその負荷に通電されている電流の値が変
流器23を介して電流計24により検出されている。こ
れら、電圧計21および電流計24により実際の出力電
圧Eoの電圧値および位相を検出することができ、制御
回路22においては、このような検出結果に基づいて、
あらかじめ設定されている標準出力電圧に対する差を求
め、実際の出力電圧Eoを標準出力電圧に一致させるよ
うにインバータ主回路16の各サイリスタ16a〜16
dにトリガ信号を与えるようになっている。
が変動する場合でも、このとき出力端子A,B間に発生
する出力電圧Eoを検出して標準出力電圧となるように
制御回路22によりインバータ回路14を駆動制御する
ことにより、常に標準出力電圧に相当する出力電圧を得
ることができる。この場合、交流電源12の電圧変動が
長期的に渡る場合と、瞬時的に発生する場合があるが、
そのいずれについても応答時間の範囲内で対応して制御
することができる。
ては、図2にも斜線領域として示しているように、交流
電源12から主変圧器11により二次巻線11bに得ら
れる交流出力Etに対して、インバータ回路14により
得られる最大電圧の範囲内で、電圧値および位相の値の
調整が可能な構成となっている。したがって、位相の歪
みについても加算する交流出力Eiを調整することによ
って正弦波あるいはそれに近い波形の出力電圧として得
ることができるようになる。
力電圧Eoを得ようとする場合には、補助変圧器13の
一次巻線13aを短絡した状態とすることにより、二次
巻線13bに流れる電流により一次巻線13aに発生す
る電圧をキャンセルする。したがって、例えば、短絡動
作のためのスイッチング素子やリレースイッチなどを接
続した構成としておくことによりこのように実施するこ
とができる。
変動に対応してタップ切り換えといった切り換え動作を
行うことなく、無段階で且つ正弦波に近い波形の出力電
圧を常に標準出力電圧に対応して得ることができ、さら
には機械式スイッチを用いない構成であるからメンテナ
ンスインターバルを長くすることができるようになる。
そして、本実施例によれば、インバータ回路14の容量
を負荷容量のEi/Eo程度に小さくすることができ、
負荷容量に対応するインバータ回路を用いる構成のもの
に比べて全体の小形化を図ることができるようになる。
14により得られる調整用交流出力を補助変圧器13を
用いて出力するように構成しているので、インバータ回
路14を主系統から絶縁した状態とすることができ、対
地絶縁を軽減することができるので系統に発生する種々
のサージ電圧からインバータ回路14を保護することが
でき、さらには高圧の交流電源12を用いる場合でも柔
軟に対応することができると共に、調整可能な領域の変
更も可能となり、汎用性が高くなり適用範囲を拡大する
ことができるようになる。
で、第1の実施例と異なるところは、補助変圧器13を
設けない構成としたところである。すなわち、インバー
タ回路25は、インバータ主回路16の交流出力端子を
直接主変圧器11の二次巻線11bに直列に接続する構
成としたものである。
の出力端子を直接出力端子A,B側に接続する構成とし
ているので、インバータ主回路16のサイリスタ16a
〜16dを常に駆動している必要があるが、適切なトリ
ガ信号を与えて駆動している状態においては、直流電源
15の出力の位相と電圧値とを制御することにより調整
用交流出力Eiとして出力することができるようにな
る。
交流電源の変動に対応してタップ切り換えといった切り
換え動作を行うことなく、無段階で且つ正弦波に近い波
形の出力電圧を常に標準出力電圧に対応して得ることが
できるようになり、この場合に、補助変圧器を用いない
構成とすることにより、簡便で安価な構成とすることが
でき、交流電源12の電源電圧が低い場合などには好適
となるものである。
で、第1の実施例と異なるところは、三相の系統に適用
したところである。すなわち、三相の交流電源26に接
続される主回路27は三相の主変圧器28の一次巻線2
8a,28b,28cに接続されている。三相交流電源
26には調整電源用の変圧器29を介してインバータ回
路30が接続されている。インバータ回路30は、直流
電源回路としての位相制御整流回路31およびコンデン
サ32と、インバータ主回路33とから構成されてい
る。インバータ主回路33の各アームの出力端子は補助
変圧器34の一次巻線34a,34b,34cに接続さ
れている。主変圧器28の二次巻線28d,28e,2
8fは、それぞれ補助変圧器34の二次巻線34d,3
4e,34fを直列に接続した状態で出力端子A,B,
Cに接続されている。
においても、第1の実施例と同様にして電圧検出手段,
電流検出手段のそれぞれに対応する構成が設けられると
共に、これらの検出出力に基づいて位相制御整流回路3
1およびインバータ主回路33の各サイリスタを駆動制
御する制御手段としての制御回路が設けられている。そ
して、このような第3の実施例によっても、第1の実施
例と略同様の作用効果を得ることができるようになる。
のではなく、以下のように変形あるいは拡張できる。イ
ンバータ回路は、サイリスタ以外に、GTOを用いたP
WMインバータや、あるいはトランジスタインバータ、
さらにはFET,IGBTなどを用いたインバータ回路
を利用することもできる。位相制御整流回路は必要に応
じて設ける構成とすることができる。電圧検出手段およ
び電流検出手段は、交流出力の電圧および電流が検出可
能なものであれば他に一般的に使用されるものを用いれ
ば良い。電圧検出手段による電圧検出は、主変圧器11
の出力を検出するように配設する構成としても良い。
よれば、次のような効果を得ることができる。すなわ
ち、請求項1記載の変圧器によれば、交流電源から主変
圧器部を介して得られる交流出力が所望の出力電圧に対
してずれている場合に、インバータ回路による交流出力
を加算して所望の出力電圧を得ることができるようにな
る。したがって、タップ切り換えを行うことなく無段階
で電圧変動に対応できると共に、出力電圧の波形を常に
正弦波に近いものとして得ることができる。また、イン
バータの容量を負荷容量よりも小さくすることができ、
全体の小形化を図ることができるようになる。
と交流電源との間に位相のずれがある場合でも、これに
対応してインバータ回路を駆動制御することにより位相
のずれを是正した出力電圧を得ることができる。
タ回路の交流出力を補助変圧器部を介して出力するの
で、インバータ回路の容量と交流電源の規模との差があ
る場合でも補助変圧器部を介することでこれを補うこと
ができるようになり、交流出力に幅を持たせた構成とす
ることができるようになる。
として交流電源から整流回路を介して調整用電圧の範囲
内の小容量の構成で給電するので、簡単且つコンパクト
な構成で安価に成し得る。
整流回路により直流電源の電圧を制御して加算すること
ができるようになり、インバータ回路による電圧調整を
簡単に行えるようになる。
は補助変圧器(補助変圧器部)、14はインバータ回
路、15は直流電源回路、16はインバータ主回路、1
7はコンデンサ、18は位相制御整流回路、19は直流
電源用変圧器(直流電源用変圧器部)、20は変成器
(電圧検出手段)、21は電圧計、22は制御回路(制
御手段)、23は変流器(電流検出手段)、24は電流
計、25はインバータ回路、26は三相交流電源、28
は主変圧器(主変圧器部)、30はインバータ回路、3
1は位相制御整流回路、32はコンデンサ、33はイン
バータ主回路、34は補助変圧器(補助変圧器部)であ
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 一次巻線が交流電源に接続されその交流
電源と所望の出力電圧との比率に応じた巻線比に設定さ
れた主変圧器部と、 この主変圧器部の二次巻線に得られる交流出力を調整す
るための直流電源と、 この直流電源を調整用交流出力に変換して前記主変圧器
部の二次巻線に得られる交流出力に加算して負荷に供給
するインバータ回路と、 前記負荷への交流出力の電圧を検出する電圧検出手段
と、 前記負荷への交流出力の電流を検出する電流検出手段
と、 前記電圧検出手段および電流検出手段の検出出力に基づ
いて前記負荷に対して供給すべき交流出力と実際の交流
出力との差の値を補うように前記インバータ回路を駆動
制御する制御手段とを具備したことを特徴とする変圧
器。 - 【請求項2】 前記制御手段は、設定交流出力に対して
前記電圧検出手段および電流検出手段から得られる実際
の交流出力の電圧差および位相差を判定してこれらの差
の値を補正するように前記インバータ回路を駆動制御す
るように構成されていることを特徴とする請求項1記載
の変圧器。 - 【請求項3】 前記インバータ回路による調整用交流出
力を前記主変圧器部の二次巻線に得られる交流出力に加
算するための補助変圧器部を備え、 前記補助変圧器部の一次巻線を前記インバータ回路の調
整用交流出力側に接続すると共に二次巻線を前記主変圧
器部の二次巻線に直列に接続して構成したことを特徴と
する請求項1または2記載の変圧器。 - 【請求項4】 前記直流電源は、直流電源用変圧器部,
整流回路およびコンデンサを備えた構成とされ、前記交
流電源を前記直流電源用変圧器部を介して得られる交流
出力を前記整流回路により整流して前記コンデンサの端
子間に得るように構成されていることを特徴とする請求
項1ないし3のいずれかに記載の変圧器。 - 【請求項5】 前記整流回路は、整流動作を制御可能な
スイッチング手段を備え前記直流電源の電圧値を調整可
能に構成された位相制御整流回路であることを特徴とす
る請求項4記載の変圧器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22191295A JP3249349B2 (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 変圧器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22191295A JP3249349B2 (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 変圧器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0970179A JPH0970179A (ja) | 1997-03-11 |
JP3249349B2 true JP3249349B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=16774111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22191295A Expired - Lifetime JP3249349B2 (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | 変圧器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3249349B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
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---|---|---|---|---|
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IT1313208B1 (it) * | 1999-07-13 | 2002-06-17 | Abb Ricerca Spa | Trasformatore con regolazione elettronica della tensione secondaria. |
KR100359709B1 (ko) * | 2000-11-08 | 2002-11-07 | 박준호 | 스위칭모드 전원공급기 |
JP3818155B2 (ja) * | 2002-01-17 | 2006-09-06 | 松下電器産業株式会社 | 電力変換装置 |
EP2388471A1 (de) * | 2010-05-21 | 2011-11-23 | AEG Power Solutions B.V. | Schaltungsanordnung zur Folgesteuerung von Leistungsstellern mit einem Verteilen von Zündimpulsen |
-
1995
- 1995-08-30 JP JP22191295A patent/JP3249349B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH0970179A (ja) | 1997-03-11 |
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