JPH0687661B2 - 5脚鉄心型3倍周波数逓倍器 - Google Patents

5脚鉄心型3倍周波数逓倍器

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JPH0687661B2
JPH0687661B2 JP61230129A JP23012986A JPH0687661B2 JP H0687661 B2 JPH0687661 B2 JP H0687661B2 JP 61230129 A JP61230129 A JP 61230129A JP 23012986 A JP23012986 A JP 23012986A JP H0687661 B2 JPH0687661 B2 JP H0687661B2
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外史 山田
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • HELECTRICITY
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、金属溶解炉用電源などに広く用いられる磁気
式の3倍周波数逓倍器、特に、5脚鉄心を用いて構成の
簡単化および大容量化を図った5脚鉄心型3倍周波数逓
倍器に関するものである。
(従来の技術) 従来、金属溶解炉用電源として使用されている磁気式三
相入力・単相出力用3倍周波数逓倍器は、第5図に示す
ように構成されており、最近では単器で6,000KVAの大容
量のものまで製作されている。図示の構成による3倍周
波数逓倍器は、三相入力の各相に対して3個の飽和リァ
クトルST-1,ST-2,ST-3を用い、その一次側巻線Win−1,W
in−2,Win−3をΔ結線するとともに二次側巻線Wo−1,W
o−2,Wo−3を相互に直列に接続し、入力側に直列イン
ダクタンスLin−1,Lin−2,Lin−3および並列容量Cin−
1,Cin−2,Cin−3を接続して基本周波数に共振させると
ともに、出力側に並列容量COを接続して第3高調波の3
倍周波数に共振させてある。かかる構成による3倍周波
数逓倍器の動作原理は、三相入力電圧Vin−1,Vin−2,Vi
n−3に対して3個の鉄心ST-1,ST-2,ST-3の飽和により
生じた高調波電圧のうち、零相である3倍周波数成分電
圧Voをその二次側から出力させるものであるが、入力電
流中に生ずる高調波成分が多いために電流波形の歪みが
甚しくなるので、三相入力電源に悪影響を及ぼすうえ
に、損失が大きくてあまり良好な効率が得られない、な
どの欠点があり、かかる傾向は逓倍器の容量が増大する
に伴って実用上多くの問題を生じていた。
上述のような状況にある従来構成の問題を解決するため
に、本発明者らは、先に、第6図に示すような構成によ
る新たな形式の3倍周波数逓倍器を提案した。図示の構
成においては、上述した従来構成におけると同様の入力
共振回路を介し、線形リァクトルLRと飽和リァクトルSR
との直列接続の一次側をΔ結線したものに三相入力電圧
を供給するとともに、その直列接続の二次側を相互に直
列に接続して、出力共振回路C0L0を介し、単相出力電圧
Voを取出すようにしている。かかる構成においては、前
述した従来構成に比して入力電流の歪率1/5に軽減する
ことができたが、その反面、使用するリァクトルの個数
が2倍に増大したために、重量が従来構成に比して50%
増加するとともに価格も著しく増大するなどの問題が生
じていた。
(発明が解決しようとする問題点) 上述した従来提案の構成における重量および価格の問題
をも解決するために、本発明者らは、次いで、第7図に
示すような構成の3倍周波数逓倍器をさらに提案した。
図示の構成においては、前述した従来構成におけると同
様の入力共振回路を介し、中央脚NLに空隙を設けた3脚
鉄心Tにおける中央脚NLと他の一脚NSとの巻線の直列接
続をΔ結線したものに三相入力電圧を供給するととも
に、その3脚鉄心の残る一脚NZの巻線を相互に直列に接
続して、出力共振回路C0L0を介し、単相出力電圧Voを取
出すようにしており、第5図示の従来構成と同様のリァ
クトルを用い、したがって、第6図示の従来提案構成の
ようにリァクトル個数の増加による重量の増大を招くこ
となく、その従来提案構成によると同様に入力電流波形
の歪率を1/5に軽減することができた。しかしながら、
比較的複雑な構造の鉄心を複数個使用するために構成が
やや複雑になり、改良の余地が残っている、という問題
点があった。
本発明の目的は、上述した従来の問題点を解決し、使用
するリァクトル鉄心の構造を簡単にするとともに使用個
数を減らした簡単な構成により、入力電流波形の歪率を
軽減するとともに損失を低減した高効率の三相入力・単
相出力用3倍周波数逓倍器を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、3倍周波数逓倍器のリァクトルに5脚鉄心を
用いて単一の鉄心により構成を簡単にするとともに重量
を低減し、しかも、特性に大幅に改善し得るようにした
ものである。
すなわち、本発明5脚鉄心型3倍周波数逓倍器は、第1
乃至第5の脚部を順次に設けて、磁気閉回路をなす鉄心
を備え、第1、第3および第5の前記脚部にそれぞれ同
様に巻回した各入力コイルの一端に、相互間にコンデン
サをそれぞれ接続して、3相交流入力の各相をそれぞれ
供給するとともに、当該各入力コイルの他端を共通に接
続し、第2および第4の前記脚部にそれぞれ同様に巻回
した各出力コイルの一端を共通に接続するとともに、当
該出力コイルの他端から、相互間にコンデンサを接続し
て、前記3相交流入力に対し3倍の周波数を有する単相
交流出力を取出すようにしたことを特徴とするものであ
る。
(作 用) 本発明によれば、磁気工学、パワーマグネテックス、電
気機器等に広く用いる3倍周波数逓倍器を、単一の5脚
鉄心を用いた簡単な構成により、軽量、低損失、高高率
で入出力電流電圧波形に歪みの少ない、極めて良好な特
性のものとすることができる。
(実施例) 以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳細に説明
する。
まず、本発明5脚鉄心型3倍周波数逓倍器の回路構成の
具体例を第1図に示す。図示の構成において、本発明の
要部をなす5脚鉄心Tの入力脚をなす両外脚LG−1,LG−
5および中央脚LG−3に同一方向にそれぞれ巻回した各
入力巻線N−1,N−5およびN−3の各入力端1′,5′
および3′の相互間にそれぞれCin−1,Cin−2,Cin−3
を並列に接続するとともに、三相入力端1,5および3と
の間にそれぞれ線形リァクトルLin−1,Lin−2,Lin−3
を直列に接続してあり、また、各入力巻線N−1,N−5
およびN−3の他端を共通に接続してY結線にしてあ
る。一方、5脚鉄心Tの出力脚をなす両中間脚LG-2,LG-
4に同一方向にそれぞれ巻回した各出力巻線N−2,N−4
は相互に直列に接続して単相出力端2,4間に接続してあ
り、その単相出力端2,4間にはコンデンサCoを並列に接
続してある。
上述した構成の5脚鉄心型3倍周波数逓倍器において、
その三相入力端1,3および5に平衡三相電圧を印加する
と、5脚鉄心Tの各入力脚LG-1,LG-3,LG-5中には磁束の
飽和が生じて高調波成分磁束が形成され、その高調波成
分磁束中最も強大な第3高調波磁束が相対的にやや細く
してある各出力脚LG-2,LG-4中を通過するので、それら
の出力脚LG-2,LG-4に巻回した各出力巻線N−2,N−4に
は3倍周波数の単相電圧が誘起し、その結果、各出力端
2,4間には3倍周波数の単相出力電圧VOが得られる。な
お、かかる周波数逓倍動作において、出力脚LG-2,LG-4
中では基本波成分が打消されるので、出力端2,4間には
基本波電圧は現れない。
また、入力側に直列に接続した3個の線形リァクトルLi
n−1,Lin−2,Lin−3と、並列に接続した3個のコンデ
ンサCin−1,Cin−2,Cin−3とはそれぞれ基本波周波数
に共振し、入力側に生ずる高調波歪成分を基本波に吸収
して入力電圧一定化の作用をなすとともに、高調波歪成
分の電源側への帰還を抑圧して電源装置に悪影響が及ぶ
のを防止する役目を果し、5脚鉄心の飽和動作と相俟っ
て三相定電圧回路の作用効果をないしおり、本発明によ
る3倍周波数逓倍の動作特性を良好にしている。さら
に、出力端2,4間に並列に接続したコンデンサCoは、5
脚鉄心Tの出力脚LG-2,LG-4の巻線N−2,N−4と第3高
調波に対して直列共振し、5脚鉄心Tの飽和動作と相俟
ってその3倍周波数単相出力電圧を増大させる作用効果
をなしており、入力側共振回路ともどもに3倍周波数逓
倍の動作特性を良好にしている。
上述のような構成により上述のように動作する本発明5
脚鉄心型3倍周波数逓倍器の各入力端1,3,5相互間に印
加する三相入力電圧Vinの変化に対するリァクトル巻線
入力電圧Vin′、リァクトル巻線入力電流Iinおよび単相
出力電圧VOの変化特性を第2図に示し、また、出力電流
IOの変化に対する出力電圧VO、出力パワーPOおよび負荷
効率ηの変化特性、すなわち本発明3倍周波数逓倍器の
負荷特性を第3図に示し、さらに、入力電圧Vinと出力
電圧VOとの波形の例を第4図に示す。これらの図から判
るように、本発明3倍周波数逓倍器の入出力電圧波形に
は歪みが極めて少なく、良好な動作特性をもって三相入
力・単相出力用3倍周波数逓倍を行なうことができる。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明5脚鉄心型3倍
周波数逓倍器は、三相電源入力電圧に対して単相の3倍
周波数出力電圧を歪みの少ない良好な電圧電流波形をも
って効率よく得ることができ、簡単な構造を有する単一
の5脚鉄心リァクトルを用いて従来提案の構造に比して
20%乃至30%の重量軽減が達成され、低損失、高効率で
良好な動作特性の3倍周波数逓倍を行なうことができる
という格別の効果を呈する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明5脚鉄心型3倍周波数逓倍器の構成例を
示す回路図、 第2図は同じくその周波数逓倍器の入力電圧対入力電流
・出力電圧特性の例を示す特性曲線図、 第3図は同じくその周波数逓倍器の負荷特性の例を示す
特性曲線図、 第4図は同じくその周波数逓倍器の入出力電圧波形の例
を示す波形図、 第5図は従来の3倍周波数逓倍器の構成を示す回路図、 第6図は従来提案による3倍周波数逓倍器の構成を示す
回路図、 第7図は他の従来提案による3倍周波数逓倍器の構成を
示す回路図である。 1,1′,3,3′,5,5′……入力端 2,4,a,b……出力端 Lin−1,Lin−2,Lin−3,LR-1,LR-2,LR-3……線形リァク
トル Cin−1,Cin−2,Cin−3,Co……コンデンサ、LO……出力
リァクトル LG-1〜LG-5……鉄心脚部、N-1〜N-5……巻線 T……鉄心 ST-1,ST-2,ST-3,SR-1,SR-2,SR-3……飽和リァクトル Win−1,Win−2,Win−3……入力巻線 WO−1,WO−2,WO−3……出力巻線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1乃至第5の脚部を順次に設けて、磁気
    閉回路をなす鉄心を備え、第1、第3および第5の前記
    脚部にそれぞれ同様に巻回した各入力コイルの一端に、
    相互間にコンデンサをそれぞれ接続して、3相交流入力
    の各相をそれぞれ供給するとともに、当該各入力コイル
    の他端を共通に接続し、第2および第4の前記脚部にそ
    れぞれ同様に巻回した各出力コイルの一端を共通に接続
    するとともに、当該出力コイルの他端から、相互間にコ
    ンデンサを接続して、前記3相交流入力に対し3倍の周
    波数を有する単相交流出力を取出すようにしたことを特
    徴とする5脚鉄心型3倍周波数逓倍器。
JP61230129A 1986-09-30 1986-09-30 5脚鉄心型3倍周波数逓倍器 Expired - Lifetime JPH0687661B2 (ja)

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PCT/JP1987/000711 WO1993013588A1 (en) 1986-09-30 1987-09-29 Five-leg core type three-fold frequency multiplier
US07/207,309 US4901213A (en) 1986-09-30 1987-09-29 Five-legged core type frequency triplo-multiplier

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JPS6389060A JPS6389060A (ja) 1988-04-20
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