JP3265625B2 - 三相不平衡出力変換装置 - Google Patents
三相不平衡出力変換装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/50—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば不平衡負荷に
電力を供給する電源や電力系統に接続して系統の三相不
平衡是正を行う系統不平衡補償装置などのように、積極
的に三相不平衡出力を行う変換装置に関する。なお以下
各図において同一の符号は同一もしくは相当部分を示
す。
電力を供給する電源や電力系統に接続して系統の三相不
平衡是正を行う系統不平衡補償装置などのように、積極
的に三相不平衡出力を行う変換装置に関する。なお以下
各図において同一の符号は同一もしくは相当部分を示
す。
【０００２】
【従来の技術】図５（Ａ）は三相電圧形インバータ回路
の一例を示す。本回路はごく一般的な電圧形インバータ
回路であり、６組のスイッチ素子としてのＧＴＯ１ａと
ダイオード１ｂにより構成される３相ブリッジの電圧形
変換器１と直流平滑コンデンサ２から成る。ここで、
Ｕ，Ｖ，Ｗは夫々３相出力ＶR,ＶS,ＶT に対応する前記
変換器１のスイッチ素子の正極側アームを示し、Ｘ，
Ｙ，Ｚは同じく負極側アームを示す。
の一例を示す。本回路はごく一般的な電圧形インバータ
回路であり、６組のスイッチ素子としてのＧＴＯ１ａと
ダイオード１ｂにより構成される３相ブリッジの電圧形
変換器１と直流平滑コンデンサ２から成る。ここで、
Ｕ，Ｖ，Ｗは夫々３相出力ＶR,ＶS,ＶT に対応する前記
変換器１のスイッチ素子の正極側アームを示し、Ｘ，
Ｙ，Ｚは同じく負極側アームを示す。
【０００３】図５（Ｂ）は前記の各スイッチ素子Ｕ〜
Ｗ，Ｘ〜Ｚに対するオン／オフ制御信号の出力のタイミ
ングを示す。即ち図５（Ａ）の回路においては従来、基
本的に三相平衡出力を行い、必要に応じて図５（Ｂ）に
示す各相のオン／オフ制御信号を不平衡関係に制御し
て、図５（Ｃ）を示すような三相電圧ベクトルの不平衡
電圧出力ＶR,ＶS,ＶT を得ていた。
Ｗ，Ｘ〜Ｚに対するオン／オフ制御信号の出力のタイミ
ングを示す。即ち図５（Ａ）の回路においては従来、基
本的に三相平衡出力を行い、必要に応じて図５（Ｂ）に
示す各相のオン／オフ制御信号を不平衡関係に制御し
て、図５（Ｃ）を示すような三相電圧ベクトルの不平衡
電圧出力ＶR,ＶS,ＶT を得ていた。
【０００４】図６（Ａ）は三相電流形インバータ回路の
一例を示す。本回路はごく一般的な電流形インバータ回
路であり、６組のＧＴＯ３ａから構成される３相ブリッ
ジの電流形変換器３と直流平滑リアクトル４から構成さ
れる。かかる回路においては従来、基本的に三相平衡出
力を行い、必要に応じて図５（Ｂ）に示す各相のオン／
オフ制御信号を不平衡関係に制御して、図６（Ｃ）に示
すような三相電流ベクトルの不平衡電流出力ｉR,ｉS,ｉ
T を得ていた。
一例を示す。本回路はごく一般的な電流形インバータ回
路であり、６組のＧＴＯ３ａから構成される３相ブリッ
ジの電流形変換器３と直流平滑リアクトル４から構成さ
れる。かかる回路においては従来、基本的に三相平衡出
力を行い、必要に応じて図５（Ｂ）に示す各相のオン／
オフ制御信号を不平衡関係に制御して、図６（Ｃ）に示
すような三相電流ベクトルの不平衡電流出力ｉR,ｉS,ｉ
T を得ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】各相のオン／オフ制御
信号の不平衡制御によって三相不平衡電圧出力、或いは
三相不平衡電流出力を得る場合、本来三相平衡制御を行
った場合には相殺されていた３倍調波成分の高調波が出
力され、特に３次調波は従来の高調波成分に比べて過大
であり、更に低次であるため高調波フィルタをはじめ各
接続機器の耐量に問題を生じさせていた。
信号の不平衡制御によって三相不平衡電圧出力、或いは
三相不平衡電流出力を得る場合、本来三相平衡制御を行
った場合には相殺されていた３倍調波成分の高調波が出
力され、特に３次調波は従来の高調波成分に比べて過大
であり、更に低次であるため高調波フィルタをはじめ各
接続機器の耐量に問題を生じさせていた。
【０００６】図７は４つの電圧形変換器１（１−１〜１
−４）からなる２４相インバータを示すが、この２４相
インバータのように、出力側で千鳥巻線を持つ移相変圧
器６で結合される複数台の電圧形変圧器１をそれぞれ位
相をずらして運転し、低次高調波を相殺させる多相変換
装置の場合、３倍調波成分に加え三相平衡運転した場合
には相殺される筈の次のような高調波、即ち １２相の場合：５次、７次、 １８相の場合：５次、７次、１１次、１３次、 ２４相の場合：５次、７次、１１次、１３次、１７次、
１９次、 の高調波が不平衡運転することによって多量に出力され
てしまい、多相化の意味を全く為さない以上に、その高
調波対策が特に問題となっていた。
−４）からなる２４相インバータを示すが、この２４相
インバータのように、出力側で千鳥巻線を持つ移相変圧
器６で結合される複数台の電圧形変圧器１をそれぞれ位
相をずらして運転し、低次高調波を相殺させる多相変換
装置の場合、３倍調波成分に加え三相平衡運転した場合
には相殺される筈の次のような高調波、即ち １２相の場合：５次、７次、 １８相の場合：５次、７次、１１次、１３次、 ２４相の場合：５次、７次、１１次、１３次、１７次、
１９次、 の高調波が不平衡運転することによって多量に出力され
てしまい、多相化の意味を全く為さない以上に、その高
調波対策が特に問題となっていた。
【０００７】そこで本発明はこの問題を解消できる三相
不平衡出力変換装置を提供することを課題とする。
不平衡出力変換装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１の三相不平衡電圧出力変換装置は、正相
電圧成分（ＶPR，ＶPS，ＶPTなど）のみを出力する三相
電圧形インバータ（１１Ｐなど）と逆相電圧成分
（ＶNR，ＶNS，ＶNTなど）のみを出力する三相電圧形イ
ンバータ（１１Ｎなど）とを設け、これらのインバータ
をそれぞれ平衡制御し、これらの出力を（合成変圧器５
などを介し）直列合成して不平衡の出力電圧を求めるよ
うにする。
めに、請求項１の三相不平衡電圧出力変換装置は、正相
電圧成分（ＶPR，ＶPS，ＶPTなど）のみを出力する三相
電圧形インバータ（１１Ｐなど）と逆相電圧成分
（ＶNR，ＶNS，ＶNTなど）のみを出力する三相電圧形イ
ンバータ（１１Ｎなど）とを設け、これらのインバータ
をそれぞれ平衡制御し、これらの出力を（合成変圧器５
などを介し）直列合成して不平衡の出力電圧を求めるよ
うにする。
【０００９】また請求項２の三相不平衡電流出力変換装
置は、正相電流成分（ｉPR，ｉPS，ｉPTなど）のみを出
力する三相電流形インバータ（３１Ｐなど）と逆相電流
成分（ｉNR，ｉNS，ｉNTなど）のみを出力する三相電流
形インバータ（３１Ｎなど）とを設け、これらのインバ
ータをそれぞれ平衡制御し、これらの出力を（変圧器７
などを介し）並列合成して不平衡の出力電流を求めるよ
うにする。
置は、正相電流成分（ｉPR，ｉPS，ｉPTなど）のみを出
力する三相電流形インバータ（３１Ｐなど）と逆相電流
成分（ｉNR，ｉNS，ｉNTなど）のみを出力する三相電流
形インバータ（３１Ｎなど）とを設け、これらのインバ
ータをそれぞれ平衡制御し、これらの出力を（変圧器７
などを介し）並列合成して不平衡の出力電流を求めるよ
うにする。
【００１０】
【作用】正相成分のみ出力するインバータと逆相成分の
み出力するインバータとを別個に設け、これらの出力を
合成して不平衡出力を得る構成とする。正相成分のみ出
力するインバータ及び逆相成分のみ出力するインバータ
はそれぞれ平衡制御されるため、共に３倍調波の高調波
は相殺される。従って、これらを合成した出力にも３倍
調波は出力されず、不平衡出力を行っても特に高調波の
増大を招くことが無い。
み出力するインバータとを別個に設け、これらの出力を
合成して不平衡出力を得る構成とする。正相成分のみ出
力するインバータ及び逆相成分のみ出力するインバータ
はそれぞれ平衡制御されるため、共に３倍調波の高調波
は相殺される。従って、これらを合成した出力にも３倍
調波は出力されず、不平衡出力を行っても特に高調波の
増大を招くことが無い。
【００１１】また、正相出力インバータと逆相出力イン
バータをそれぞれ多相化すれば不平衡出力を行うことに
よる影響なくさらに高調波低減が可能となる。
バータをそれぞれ多相化すれば不平衡出力を行うことに
よる影響なくさらに高調波低減が可能となる。
【００１２】
【実施例】以下図１ないし図４に基づいて本発明の実施
例を説明する。図１は請求項１に関わる発明の一実施例
としての三相不平衡電圧出力変換装置の構成図である。
同図において１１Ｐは３相の正相電圧成分ＶPR, ＶPS，
ＶPTのみを出力するように制御される電圧形変換器（正
相電圧形変換器という）１Ｐ，直流平滑コンデンサ２等
からなる正相電圧形インバータ、１１Ｎは３相の相順を
逆に取って逆相電圧成分ＶNR, ＶNS，ＶNTのみを出力す
るように制御される電圧形変換器（逆相電圧形変換器と
いう）１Ｎ，直流平滑コンデンサ２等からなる逆相電圧
形インバータ、５は前記の３相出力電圧成分ＶPR〜
ＶPT，ＶNR〜ＶNTを夫々相Ｒ，Ｓ，Ｔ別に直列合成し不
平衡の３相電圧ＶR,Ｖs,ＶT とする合成変圧器である。
例を説明する。図１は請求項１に関わる発明の一実施例
としての三相不平衡電圧出力変換装置の構成図である。
同図において１１Ｐは３相の正相電圧成分ＶPR, ＶPS，
ＶPTのみを出力するように制御される電圧形変換器（正
相電圧形変換器という）１Ｐ，直流平滑コンデンサ２等
からなる正相電圧形インバータ、１１Ｎは３相の相順を
逆に取って逆相電圧成分ＶNR, ＶNS，ＶNTのみを出力す
るように制御される電圧形変換器（逆相電圧形変換器と
いう）１Ｎ，直流平滑コンデンサ２等からなる逆相電圧
形インバータ、５は前記の３相出力電圧成分ＶPR〜
ＶPT，ＶNR〜ＶNTを夫々相Ｒ，Ｓ，Ｔ別に直列合成し不
平衡の３相電圧ＶR,Ｖs,ＶT とする合成変圧器である。
【００１３】図２は図１の原理を示す。同図（Ａ）は正
相電圧形インバータ１１Ｐの出力電圧ＶPR, ＶPS，ＶPT
のベクトルを示し、また同図（Ｂ）は逆相電圧形インバ
ータ１１Ｎの出力電圧ＶNR, ＶNS，ＶNTのベクトルを示
す。これら正相，逆相の三相電圧はそれぞれ平衡してい
る。そしてこれらを三相変圧器５によって直列合成した
ベクトル図が図２（Ｃ）であり、三相不平衡電圧ＶR,Ｖ
S,ＶT が得られる。ここで１１Ｐ，１１Ｎの三相電圧形
インバータは６アームからなる通常の三相ブリッジイン
バータでも、単相ブリッジ３台からなる１２アームのイ
ンバータでも良い。以上の構成によって通常の三相平衡
出力時には出力されない３倍調波が生ずることなく所期
の不平衡出力を得ることができる。
相電圧形インバータ１１Ｐの出力電圧ＶPR, ＶPS，ＶPT
のベクトルを示し、また同図（Ｂ）は逆相電圧形インバ
ータ１１Ｎの出力電圧ＶNR, ＶNS，ＶNTのベクトルを示
す。これら正相，逆相の三相電圧はそれぞれ平衡してい
る。そしてこれらを三相変圧器５によって直列合成した
ベクトル図が図２（Ｃ）であり、三相不平衡電圧ＶR,Ｖ
S,ＶT が得られる。ここで１１Ｐ，１１Ｎの三相電圧形
インバータは６アームからなる通常の三相ブリッジイン
バータでも、単相ブリッジ３台からなる１２アームのイ
ンバータでも良い。以上の構成によって通常の三相平衡
出力時には出力されない３倍調波が生ずることなく所期
の不平衡出力を得ることができる。
【００１４】図３はこの原理を多相インバータに適用し
た実施例である。この場合正相出力インバータは１Ｐ
（１Ｐ−１，１Ｐ−２）の２つの正相電圧形変換器と移
相変圧器６（６−１，６−２）から成る１２相インバー
タであり出力高調波は １２ｎ±１次 （ｎ＝１、２、３、４・・・・・・） 以外出力されない。
た実施例である。この場合正相出力インバータは１Ｐ
（１Ｐ−１，１Ｐ−２）の２つの正相電圧形変換器と移
相変圧器６（６−１，６−２）から成る１２相インバー
タであり出力高調波は １２ｎ±１次 （ｎ＝１、２、３、４・・・・・・） 以外出力されない。
【００１５】また同様に、逆相出力インバータも１Ｎ
（１Ｎ−１，１Ｎ−２）の２つの逆相電圧形変換器と移
相変圧器６（６−３，６−４）からなる１２相インバー
タであり、同様に １２ｎ±１次 （ｎ＝１、２、３、４・・・・・・） 以外の高調波は出力されない。
（１Ｎ−１，１Ｎ−２）の２つの逆相電圧形変換器と移
相変圧器６（６−３，６−４）からなる１２相インバー
タであり、同様に １２ｎ±１次 （ｎ＝１、２、３、４・・・・・・） 以外の高調波は出力されない。
【００１６】従ってこれら正相出力と逆相出力を合成し
て得られる総合出力電圧には、不平衡出力を行っても １２ｎ±１次 （ｎ＝１、２、３、４・・・・・・） 以外の高調波は出力されない。図４は請求項２に関わる
発明の一実施例としての三相不平衡電流出力変換装置の
構成を示す。本装置は３相の正相電流成分ｉPR, ｉPS，
ｉPTのみを出力する電流形変換器（正相電流形変換器と
いう）３Ｐ，直流平滑リアクトル４等からなる正相電流
形インバータ３１Ｐと、３相の相順を逆に取って逆相電
流成分ｉNR, ｉ NS，ｉNTのみを出力するようにした電流
形変換器（逆相電流形変換器という）３Ｎ，直流平滑リ
アクトル４等からなる逆相電流形インバータ３１Ｎとを
設け、前記の３相出力電流成分ｉPR〜ｉPT，ｉNR〜ｉNT
を変換器７を介し、各相Ｒ，Ｓ，Ｔごとに並列合成して
３相不平衡電流ｉR,ｉS,ｉT を出力するようにした変換
装置である。
て得られる総合出力電圧には、不平衡出力を行っても １２ｎ±１次 （ｎ＝１、２、３、４・・・・・・） 以外の高調波は出力されない。図４は請求項２に関わる
発明の一実施例としての三相不平衡電流出力変換装置の
構成を示す。本装置は３相の正相電流成分ｉPR, ｉPS，
ｉPTのみを出力する電流形変換器（正相電流形変換器と
いう）３Ｐ，直流平滑リアクトル４等からなる正相電流
形インバータ３１Ｐと、３相の相順を逆に取って逆相電
流成分ｉNR, ｉ NS，ｉNTのみを出力するようにした電流
形変換器（逆相電流形変換器という）３Ｎ，直流平滑リ
アクトル４等からなる逆相電流形インバータ３１Ｎとを
設け、前記の３相出力電流成分ｉPR〜ｉPT，ｉNR〜ｉNT
を変換器７を介し、各相Ｒ，Ｓ，Ｔごとに並列合成して
３相不平衡電流ｉR,ｉS,ｉT を出力するようにした変換
装置である。
【００１７】この場合出力電流には３倍調波成分の高調
波は含まれず歪みの少ない出力が得られる。また、正相
電流出力インバータと逆相電流出力インバータとを多相
化すれば、正相／逆相それぞれの電流形インバータの発
生する高調波以外出力しない低歪みの三相不平衡電流出
力変換装置を構成することができる。
波は含まれず歪みの少ない出力が得られる。また、正相
電流出力インバータと逆相電流出力インバータとを多相
化すれば、正相／逆相それぞれの電流形インバータの発
生する高調波以外出力しない低歪みの三相不平衡電流出
力変換装置を構成することができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、正相成分のみ出力する
三相インバータと逆相成分のみ出力する三相インバータ
とを別個に設け、これらのインバータをそれぞれ平衡制
御し、これらの出力を合成して不平衡出力を得るように
したので、少なくとも３倍調波の高調波の含まれない３
相の不平衡出力を得ることができ、また正相出力インバ
ータと逆相出力インバータをそれぞれ多相化することに
より、さらに高調波の低減された３相不平衡出力を得る
ことが可能となる。
三相インバータと逆相成分のみ出力する三相インバータ
とを別個に設け、これらのインバータをそれぞれ平衡制
御し、これらの出力を合成して不平衡出力を得るように
したので、少なくとも３倍調波の高調波の含まれない３
相の不平衡出力を得ることができ、また正相出力インバ
ータと逆相出力インバータをそれぞれ多相化することに
より、さらに高調波の低減された３相不平衡出力を得る
ことが可能となる。
【図１】請求項１に関わる発明の一実施例としての三相
不平衡電圧出力変換装置の構成図
不平衡電圧出力変換装置の構成図
【図２】図１の動作原理説明用のベクトル図
【図３】請求項１に関わる発明の別の実施例としての三
相不平衡電圧出力変換装置の構成図
相不平衡電圧出力変換装置の構成図
【図４】請求項２に関わる発明の一実施例としての三相
不平衡電流出力変換装置の構成図
不平衡電流出力変換装置の構成図
【図５】従来の電圧形インバータとその不平衡動作の説
明図
明図
【図６】従来の電流形インバータとその不平衡動作の説
明図
明図
【図７】従来の多相電圧形インバータの構成図
１Ｐ（１Ｐ−１，１Ｐ−２） 正相電圧形変換器 １Ｎ（１Ｎ−１，１Ｎ−２） 逆相電圧形変換器 ２ 直流平滑コンデンサ ３Ｐ 正相電流形変換器 ３Ｎ 逆相電流形変換器 ４ 直流平滑リアクトル ５ 合成変圧器 ６（６−１，６−２） 移相変圧器 ７ 変圧器 １１Ｐ 正相電圧形インバータ １１Ｎ 逆相電圧形インバータ ３１Ｐ 正相電流形インバータ ３１Ｎ 逆相電流形インバータ ＶPR 正相電圧成分 ＶPS 正相電圧成分 ＶPT 正相電圧成分 ＶNR 逆相電圧成分 ＶNS 逆相電圧成分 ＶNT 逆相電圧成分 ｉPR 正相電流成分 ｉPS 正相電流成分 ｉPT 正相電流成分 ｉNR 逆相電流成分 ｉNS 逆相電流成分 ｉNT 逆相電流成分
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/48 H02J 3/26
Claims (2)
- 【請求項１】正相電圧成分のみを出力する三相電圧形イ
ンバータと逆相電圧成分のみを出力する三相電圧形イン
バータとを設け、これらのインバータをそれぞれ平衡制
御し、これらの出力を直列合成して不平衡の出力電圧を
求めるようにしたことを特徴とする三相不平衡電圧出力
変換装置。 - 【請求項２】正相電流成分のみを出力する三相電流形イ
ンバータと逆相電流成分のみを出力する三相電流形イン
バータとを設け、これらのインバータをそれぞれ平衡制
御し、これらの出力を並列合成して不平衡の出力電流を
求めるようにしたことを特徴とする三相不平衡電流出力
変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18717692A JP3265625B2 (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 三相不平衡出力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18717692A JP3265625B2 (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 三相不平衡出力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0638532A JPH0638532A (ja) | 1994-02-10 |
| JP3265625B2 true JP3265625B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=16201440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18717692A Expired - Fee Related JP3265625B2 (ja) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | 三相不平衡出力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3265625B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2000241632B2 (en) | 2000-04-25 | 2004-09-16 | Sp Systems Pte Ltd. | Dynamic series voltage compensator and method thereof |
| JP4820220B2 (ja) * | 2006-06-28 | 2011-11-24 | 三菱電機株式会社 | 静止形無効電力補償装置の制御方式 |
| DE102010029951A1 (de) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | Aloys Wobben | Verfahren zum Einspeisen elektrischer Energie in ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz |
-
1992
- 1992-07-15 JP JP18717692A patent/JP3265625B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0638532A (ja) | 1994-02-10 |
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