JPH06502059A

JPH06502059A - Ｄｃ／ｄｃ電力変圧器

Info

Publication number: JPH06502059A
Application number: JP3500302A
Authority: JP
Inventors: ラランデール，マグヌス
Original assignee: アーセア・ブラウン・ボヴェリ・アクチボラグ
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: CA2067800C; SE465343B; SE8903883D0; JP2925318B2; ATE175823T1; WO1991007807A1; US5311418A; CA2067800A1; EP0500738A1; BR9007855A; SE8903883L; DE69032899T2; DE69032899D1; EP0500738B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ＤＣ／ＤＣ電力変圧器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。

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へ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（ｒＸＪｌのＵ、）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）によっである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。

技術的歓声ある高圧ＤＣ電圧レベルから別の高圧ＤＣ電圧レベルへ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）。

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童を参照）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ら別のものへ循環的に変化する。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（ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）は、線路転流バルブ（１ｉｎｅ　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（１０，１１）のみならず、無効電力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１６）は、ＤＣ電圧により次式で制御する。

１、＝　（Ｕ、’−Ｕ、”）／ＲＩ６　・線路ＤＣ電流Ｕ、Ｐ　整流器内のＤＣ電圧Ｌｉｄ’：インバータ内のＤＣＣ電圧　：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。

方のブリッジが、関連の巻線を備えた変圧器コア（２５）中に互いに反対の極性よって、互いに反対の磁界を変換器用変圧器のコア（３２，３３）内に発生することができる。このようにして、一方のバルブブリッジをインバータ（２５）として駆動し、他方のバルブブリッジを整流器（２６）として駆動することにより、電力をあるＤＣ電圧レベル（Ｕｄ、）から別のＤＣ電圧レベル（Ｕｄ□）に変圧する二とができる。従って、２つのバルブブリッジからの２つのバルブ巻線の巻数比によって、電圧と電流の関係を決める。もし線路転流バルブを用いると、その点弧及び消弧は、あるＡＣ基準電圧巻線に関しである遅れ角で行わな（ではならない。この目的のため、ＡＣ電圧巻線（３４，３５）を、各相及び変圧器ユニットに接続することができる。その巻線は、ＡＣ電圧基準ネット（３６）に、相毎に１つのバスバーで、接続する。

このＡＣ電圧基準ネットの目的は、整流器ブリッジ及びインバータブリッジの遅れ角が基準とする電圧基準を形成することである。そのＡＣ電圧基準のための十分な電力は、三相同期発電機（３７）によって、外部で発生あるいは外部から供給するようにすることができる。また、この同期発電機で、これ自身によりあるいは並列の分流コンデンサバンク（３８）とによって、それら遅れ角による線路転流ＤＣ／ＤＣ電力変圧器の無効電力消費に対応する無効電力を与えるようにすることもできる。また、ＡＣフィルタ（３９）を上記基準ネットに接続して、整流プロセス及び逆変換プロセス中に発生する高調波電流に対処するようにしてもよい。

発明の原理この公知のブリッジ結合の原理は、変圧器コアに接続した、へＣ電圧が、循環的に変動する磁界を与えることである。その変動磁界は、巻数比に応じて、その同じコアに接続された残りの各巻線内に電圧を発生させる。上記バルブブリッジ（８，９）における循環式点弧シーケンスは、バルブブリッジにある量のりプルを含むＤＣ電圧を発生する結果となる。平滑用リアクトル（１４，１５）は、この電圧リプルがＤＣ線路に達するのを防止する。この結合に負荷を設けると、電流が引き出される。この電流は、アンペア巻数比バランス（ａｍｐｅｒｅ　ｔｕｒｎｓ　ｒａｔｉ。

ｂａｌａｎｃｅ）の原理に従い、その変圧器コアで変圧される。このプロセスは、参考文献１の第３章に詳しく説明されている。

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（Ｕ＝ｚ）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　ｃｏｍｒｎｕｔａｔｅｄ　ｖａｌｖｅ）を利用すると、それ以上の巻線は不要となるが、その理由は、強制転流をもつ循環式シーケンスでは、ある所定の周ｔＬ数に応じである一つ位相から別の位相へ電流を転流することになるからである。

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４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。それらのサイリスク（６１１〜６１６）の循環式の点弧及び消弧シーケンス（Ｇ　１１＃０１２＝５Ｇ　１３呻Ｇ１４呻Ｇ１５呻Ｇ１１＝Ｏ，−、）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、サイリスクバルブＧｌｌ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ＡＩ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（４３）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３に示すようにサイリスクバルブ（６１１〜６１６）を循環的に消弧（Ｅ）し点弧（Ｆ）するように、設計しである。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）　４（ｐ、ｕ、）ＵＡＩ、　Ｂ８１．　ＴＪＣＩ＝インバータバルブ巻線の相電圧（ｐ、　Ｕ、　）ＵＡ２．　ＵＢ２．　Ｕ（２＝整流器バルブ巻線の相電圧（ｐ、　ｕ、　）ＵＡ、　Ｕｓ、　Ｕｅ＝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Ｇｌｌと、Ｂ１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（Ｕ□）は、それらの巻線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、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（Ｕ−２）が整流器ブリッジの両端に発生する。この自己転流Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ電力変圧器の転流プロセスは、１例によって非常に間単に説明することができる。電流をサイリスクバルブＧ１６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、モして点弧信号をバルブＧ１２に送る、バルブ巻線Ｂ１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Ｇ１６の両端の電圧は、対向するバルブのダイオード（Ｂ１３）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、その巻線を流れる電流を逆転流（ｄｅ−ｃｏｍｍｕｔａｔｅ）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針によって、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０１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（１，１）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、はぼ瞬間的に起こるので、鋸歯状リプル（ｓａｖｔａｎｄ　ｆｏｒｍｅｄ　ｒｉｐｐｌｅ）が、インバータのブリッジ電流（図３の１□）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（１，□）は、対応するり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バルスリブルが、整流器に発生する（図３のＵ、２）。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Ｎ、：Ｎ、は、整流器とインバータのブリッジ電圧間の関係Ｕ＋＋１　：ＵＢ、及びブリッジ電流間の関係１ｂ２：Ｉ＋Ｂを決める。ここで、Ｎ、＝インバータのバルブ巻線（４３）の巻数Ｎ　２　＝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１＋Ｂは、ブリッジ電流の平均値によって決まる。

ｒ、ｌ＝　ｒ　ｂ＋　／　（１−３ＬＩＴ／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。

Ｕｓ２　＝　Ｂ１１２　（１−３ｕｔ／Ｔ）従って、このＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃ電力変圧器の有効巻数比は、負荷の関数となる（＝Ｕａｌ：　Ｕｖ２＝Ｉａ２：　ＴａＨ＝Ｎ１：Ｎ１（１３ｕ丁／Ｔ））。

線路転流ＤＣ／ＤＣ電力変圧器の上記点弧及び消弧に関する原理は、図５及び図６に示しである。６バルブ群の回路図は図５に与えてあり、これには、整流器のサイリスクバルブ（Ｔ２１〜Ｔ２６）　、整流器のバルブ巻線（Ａ２．Ｂ２．Ｃ２）、インバータのサイリスタバルブ（Ｔ１１〜Ｔ１６）、インバータのバルブ巻線（Ａ１．Ｂ１．Ｃ１）及び、ＡＣ電圧基準への巻線（Ａ３．Ｂ３．Ｃ３）がある。これらの命名の文字は、各巻線の位相を判別するものである。

この線路転流ＤＣ／ＤＣ電力変圧器の６パルス群の点弧ノーケンスは、図６に示す。これでは、インバータに接続しである各サイリスクバルブ用の制御パルスは、Ｔｌｌに）、、、ｅ６Ｔ１６で示している。これら制御パルスは、各バルブがオンとなり、そして阻止電圧が正になるとすぐに点弧パルスが与えられる時間インターバルを示すものである。星形結線されたバルブ巻線内のインバータを通る電流をＩＡＩ、Ｌｌ、Ｔｃ１と命名する。このインバータに接続したサイリスタバルブ用の制御パルスは、７２１→　、、、＃７２６で示す。三角結線したバルブ巻線内の整流器を通る電流をＩＡ４、Ｉｃ２、Ｉｃ２と命名する。巻数比に関して補正したそれら電流間の差は、ＡＣ巻線の各相が補償しなくてはならないアンペア巻数差である。ＩＡ３、Ｔａｘ、Ｉｃ３と命名したそれらＡＣ電流は、図６に示す。このＡＣ電圧基準電流は、フーリエ解析により、電圧から９０度位相が遅れた基本成分と、多くの高調波の合わさったものと見做すこともできる。ＡＣ基準ネット内のその基本電流成分は、ＤＣ／ＤＣ電力変圧器に与えなければならない無効電力を表わす。また、その高調波は、ＡＣ基準ネットに接続したＡＣフィルタによって補償するようにする。

この線路転流ＤＣ／ＤＣ電力変圧器の転流プロセスは、図７に例示する。そのＡＣ電圧基準は、相電圧ＬＡ３で例を示してあり、この相電圧は、図５の例では、インバータの相電圧ＵＡＩｖと同相である。バルブＴ１２からバルブＴ１４への転流は、転流電圧ＬｉＡＩＣＩＹによって実現するようにしており、この電圧は２つの相電圧ＵＡＩ隨ＵｃｌＹとの差である。Ｕ　ｃ　１Ｙは、ＵＡＩＹより前に位相が１２０度ずれており、ＵＡ、Ｃ，Ｙ（ωｔ）　＝ＵＡＩＹ（ｓ　ｉ　ｎ ωｔ−８ｉｎ　（ωｔ＋２π／３）　）　＝３””ＬＡＩ’Ｓ　ｉ　ｎ　（ωｔ　ｙｒ／　６）　、即ちＵＡＩＣＩＹは、ＵＡＩｙより後に位相が３０度ずれている。サイリスタバルブＴＩ２から７１４への転流は、相間電圧ＴＪＡＩＣＩゞがゼロになる時点より角度（γ−Ｕ）だけ前の時点において、バルブＴ１４の点弧によって開始する。転流電圧ＩＪＡＩＣＩＹは、転流インターバルｒｕＪの間、直流電流をバルブ巻線Ｃ１からバルブ巻線Ａ１へ転流させる。巻線Ａ１を通るＤＣ電流は、図７ではＴ８．７として示している。整流器のバルブ巻線は、図５の例では、Ｙ、１１結合によって、インバータより前に３０度位相がずれている。従って、相電圧ＵＡＩ’は、位相がＡＣ基準巻線電圧より３０度前にずれている。相間電圧ＵＡ２Ｃ２’は、その相電圧から３０度後となり、従ってその結果としてＡＣ基準巻線電圧と同相となる。インバータ内のサイリスタバルブＴ２５からサイリスタバルブＴ２１への転流は、相間電圧ＵＡ□。２６のゼロ通過から α度後に開始し、そしてそれからＵ度後に終了する。ＤＣ電流のバルブＴ２１への転流の後、整流器内のこのＤＣ電流は、巻線Ｂ２に並列のＡ２に直列のバルブＴ２６及び巻線Ｃ２を流れる。時間Ｔ２１と７２６の間、Ｉｄ□の１／３のみが巻線Ａ２を通過する。

バルブＴ２６が、電流をバルブＴ２２に転流させる時、そのＤＣ電流は、Ｂ２と直列の巻線Ｃ２に並列の巻線Ａ２を通過する。次に、巻線Ａ２を通過するそのＤＣ電流は、図７の電流ｌＡ２６により例示した方法で、２／３Ｉ、等に増加する。その電流の振幅■♂は、ＡＣ基皇巻線側を参照する各ユニットノくルブで表現され、従って、それを三角結線した巻線に関する巻数比としての係数３１７２と乗算する。

位相Ａの整流器巻線及びインバータ巻線の間の差電流ＩＡＩは、ＡＣ基準巻線に送出する。角度合計（α＋γ−Ｕ）がそれら２つの間の位相ずれと同一であれば、この電流は、図６のような平滑な形状を有することになる。そうでなければ、図７の電流ＩＡ３Ｙ、１１で示すように、電流ピークが発生する。電流高調波を最小限にするには、角度合計（α＋γ＋Ｕ）を、整流器及びインバータのノくルブ巻線間の位相ずれと同じ値へと制御することが望ましい。

発明の説明図１には、公知の高圧ＤＣ送電を示す。

図２には、１２パルス線路転流ＤＣ／ＤＣ電力変圧器の提案した構成を示す。

図３には、自己転流６パルスＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃ電力変圧器のバルブ電圧及び電流を例図４には、６バルス自己転流ＤＣ／ＤＣ電力変圧器の回路図を示す。

図５には、６バルス自己転流ＤＣ／ＤＣ電力変圧器の回路図を示す。

図６には、１２パルス線路転流ＤＣ／ＤＣ電力変圧器のバルブ電流による、点弧及び消弧シーケンスを示す。

図７には、１２パルス線路転流Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ電力変圧器のバルブ及び巻線の電流及び電圧を示す。

図８には、線路転流Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ電力変圧器の電力制御戦略を示す。

図９には、三相ＤＣ／ＤＣ電力変圧器内のバルブ巻線の物理的構成を示す。

図１０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。

ジにそしてこの平滑リアクトルの外側にｄｃフィルタ（５１）を接続することもインバ〜り側のダイオード（Ｄ１１〜Ｄ１６）によるｄｃ転流は、電流（図３のＩ、１）に６パルスのりプルを生じさせ、これは、有限ｄａ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。

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。

二のｅ４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、整流器ブリソ：／’（４６）を、自己転流サイリスク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フジ（４２）に交換すればよく、ここで前者は、整流動作の量子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、自己転流サイリスク（Ｇｌｌ−Ｇ１６）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Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ電力変圧器には、参考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Ｎ、＋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。

間の位相ずれは、変圧器コア上で完全にバランスさせることは決してできない。

無効電力の不足が起き、これは、ＡＣ電圧基準巻線（３４，３５）によって補償しな（てはならない。それに必要な無効電力は、同期発電機（３６）から、あるいはサイリスタを介してかつ／または遮断器による切換式の分流コンデンサバンクを介して、また必要であれば、参考文献４の第１０章に記載されている公知のと２０度との間で制御している。逆変換では、消弧角は、通常１７度以上に保持している。重なり角の通常値は、１０度〜１５度である。これらの遅れ角を用いれば、ＤＣ／ＤＣ電力変圧器の角度合計（ａ＋γより）は、３０度と６０度とのを実現するには、いずれか一方または双方の側のバルブ巻線を、Ｚ結合または波巻線電流を図７に示す。この例では、次の遅れ角、即ち、α＝１０度、γ＝１５電流ｌＡ３１６＋であり、これは、ＡＣ基準巻線がＤＣ／ＤＣ電力変圧器に供給すベパルス群と他の全ての点で等しいそれら２つの間の位相ずれは、ＡＣ基準巻線のによって与えられる無効電力（Ｑ　ｇ）との間のバランスは、無効電力制御Ｑ、。、１おいて、電力指令Ｐ、、、、、（５２）をセットする。ここから、全ｄｃネットへ電流指令を発する。電力変更は、ＤＣ／ＤＣ電力変圧器の無効電力制御が許すよりも速くしてはいけない。供給側ネット（■。ｖａ＊ｒＲ）　と被供給側ネット（Ｉｏ、□、ｌ）、及びＤＣ／ＤＣ電力変圧器のインバータ（■。

、。ｕ）とその整流器（ｌ−１−１２）の間の電流指令を調整する。通常、インバータが電圧を制御し、一方整流器が電流を制御するように、電流指令をセットする。また、被供給側ａＣネットワークのインバータ内の電流制御Ｉ３゜□、。

１（５５）に被供給側ｄｃネット内の電流（１，２）を制御させるようにすれば１、へ〇電圧基準ネットの安定性を増すことができる。

Ｄ　Ｃ／Ｄ　Ｃ１ｉ力変圧器内の種々の巻線（２８〜３１．３４〜３５）は、その全てを同じ一つの変圧器ユニット内に配置するようにすることもできる。その最も小形の形態は、低電力にのみ多分応用可能であろうが、その形態では、全ての巻線を１つの変圧器ユニット内に配置する。図９には、そのような三相三巻線変圧器を、例えば、図２の巻線３０．３１．３５及びコア３３に対して、示しである。

各変圧器コア脚部（５６，５７，５８）には、この変圧器においては、同一相からの３個の巻線を設けている。この場合、最も内側の巻線（５９，Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ）は、ＡＣ基準巻線（３４）の３つの相（Ａ、　Ｂ、　Ｃ）である。この場合、中間の巻線（６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ）は、星形に接続したインバータバルブ巻線（３０）の３つの相である。最も外側の巻線（６１Ａ、　６１　Ｂ、　６１　Ｃ）は、三角状に閉じた整流器バルブ巻線（３１）の３つの相である。

ユニｙト当りの最も低い電力は、別個のユニットの最大数も意味するが、それは、各ブリッジ（２５と２６）及び１つのＡＣ巻線（３４，３５）に属する１つのバルブ巻線のみを１つのユニットに配置することによって、実現できる。そして１．へＣ電圧基準ネット（３６）は、各相に対する各変圧器ユニットの異なるＡＣ巻線を相互接続する。

オート結合ＤＣ／ＤＣ１ｉ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！圧変圧」と呼ばれるものである。

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（Ｕ、ｌ）から別のＤＣ電圧レベル（Ｕ−ｚ）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１０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である。

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（Ｕ、２−Ｕ、、）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（Ｉ、、−Ｌ２）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１０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。

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。

参考文献参考文献１　キンバーク（Ｅ、Ｗ、Ｋｉｍｂａｒｋ）　、　”直流伝送（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）　”　、Ｖｏｌｕ＋ｎｅ　１．１９７１　ｂｙ　Ｊｏｈｎ　ｆｉｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ参考文献２　カンギーサ（Ｋａｎｇｉｅｓｓｅｒ）の米国特許第３９４２０１１１９号、　１９７６年５月参考文献３　ソーポーグ（Ｋ、Ｔｈｏｒｂｏｒｇ）　、　”電力エレクトロニクス（Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）　’　、１９８ｇ、　Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　（ＵＫ）　Ｌｔｄ。

参考文献４　エクストロム（人Ｅｋｓｔｒｏｍ）　−Ｋｏｍｐｅｎｄｉｕｍ　ｉ　Ｂｏｇｅｆｆｅｋｔｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ″　ＫＴＨ／ＥＫＣ，１９８８年１月ＦＩ［３３ＦＩ６４ＦＩ６１０国際調査報告国際調査報告ＰＣＴ／ＳＥ　９０１００７１０

Claims

【特許請求の範囲】１．高い電力をあるＤＣ電圧レベル（Ｕσ１）から別のＤＣ電圧レベル（Ｕσ２）へ、いくつかの並列ブリッジアーム（Ａ，Ｂ，Ｃ）を有するバルブブリッジに接続したバルブ巻線（２８〜３１）を有する変圧器によって、変圧するための変圧装置。前記バルブは、循環式シーケンスにて点弧及び消弧して、電流があるバルブ巻線から別のものに循環的に転流させ、また循環的に変動する磁界が変圧器コア（３２，３３）内に発生するようにし、前記バルブブリッジの一つは整流器（２６）として動作し、他のバルブブリッジはインバータ（２４）として動作し、また、同じ一つの変圧器コアに前記整流器及び前記インバータからのバルブ巻線を巻回して、前記変圧器コア内に互いに逆の磁界を有し、また更に、前記変圧器コアが蓄積する磁気エネルギが、循環式シーケンスに従って、１つのブリッジアームの一つの変圧器巻線から別のものに転流させること、を特徴とする変圧装置。２．請求項１に記載の変圧装置において、前記整流器ブリッジと前記インバータブリッジは、カスケード状に接続してあり、前記高圧バルブブリッジの両端に前記ＤＣ電圧の差（／Ｕσ１−Ｕσ２／）を印加し、そしてバルブ巻線を備えたこのバルブブリッジを介してその高い方の電位のＤＣ電流を通し、低圧バルブブリッジの両端に低い方の電位のＤＣ電圧を印加し、そしてこのバルブブリッジ及びその夫々のバルブ巻線を介して前記整流器とインバータとの間の電流差（／Ｉσ２−Ｉσ１／）のみを通すこと、を特徴とする、変圧装置。３．請求項１に記載の変圧装置において、同じ一つの変圧器コアの回りで、前記整流器及びインバータのバルブ巻線の位相をずらして、これらの巻線に対するアンペア巻数比が、できるだけ大きな通電インターバルの下で、可能な限り最大限バランスするようにしたこと、を特徴とする変圧装置。４．請求項３に記載の変圧装置であって、線路転流バルブを有するバルブブリッジ用に意図したものであり、各変圧器コア（３２，３３）の周囲の整流器及びインバータの双方からのバルブ巻線とは別に、電流をある位相から別の位相に転流するのに必要な転流電圧を発生するために、ＡＣ電圧基準巻線（３４，３５）も設けてある。これが実現できるのは、両方のバルブブリッジ内のバルブを、指定した遅れ角で点弧及び消弧させるからである。前記整流器ブリッジ（２６）及びインバータブリッジ（２４）からのバルブ巻線は、公知の星形、三角、拡張三角またはその他の接続にて、外部接続を介して、夫々前記ＡＣ電圧基準巻線に関して位相をずらして、整流器及びインバータのバルブ巻線間で、可能な限り最良のアンペア巻数バランスを実現するようにしたこと、を特徴とする変圧装置。５．請求項１に記載の変圧装置において、前記変圧器コア内の前記の循環的変動磁界は、自己転流サイリスタバルブ（４２）を有するバルブブリッジに接続した変圧器巻線（４３）をＤＣ電圧源（図４のＵσ１）に接続することによって、発生させる。前記バルブブリッジ内の自己転流サイリスタブリッジは、所定の循環式シーケンスで点弧及び消弧することにより、前記変動磁界を発生させ、またそれによって蓄積された磁気エネルギを、外部コンデンサ（４８）を介してある巻線から別のものに転流させる。上記のように同じ一つの変圧器コア（４４）に磁気的に接続してあるバルブ巻線を有する別のバルブブリッジ（４６）において、これら巻線（４５）内に誘導された電圧及び電流を整流し、これにより前記電気エネルギを別のＤＣ電圧（図４のＵｄ２）に変圧するようにしたこと、を特徴とする変圧装置。６．請求項５に記載の変圧装置において、前記ＤＣ電圧源に接続した前記バルブブリッジは、１つ（またはいくつか）の６パルス・インバータブリッジ（４２）と、循環式に消弧及び点弧する（図３）自己転流サイリスタ（Ｇ１１〜Ｇ１６）と、これらのサイリスタに逆並列に接続したダイオード（Ｄ１１〜Ｄ１６）とで構成してある。前記サイリスタ及びダイオードの双方は、バルブに直列接続することができる。残りのバルブブリッジは、ダイオードバルブ（Ｄ２１〜Ｄ２６）で構築した６パルス整流器ブリッジ（４６）であること、を特徴とする変圧装置。７．請求項６に記載の変圧装置において、前記インバータバルブは、前記サイリスタ及びダイオードの双方に対し共通分圧及び共通冷却にて構築したこと、を特徴とする変圧装置。８．請求項５に記載の変圧装置において、双方のバルブブリッジは、インバータブリッジ（４２）として構築、即ち、同一バルブに直列接続したあるいはしていないダイオード（Ｄ１１〜Ｄ１６）と逆並列の自己転流サイリスタで構成してある。その電力の流れは、循環式点弧及び消弧シーケンスがどのようにまたどのバルブブリッジに印加するかによって、決めること、を特徴とする変圧装置。