JPH07236284A - 三相電力変換装置 - Google Patents
三相電力変換装置Info
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- JPH07236284A JPH07236284A JP6051191A JP5119194A JPH07236284A JP H07236284 A JPH07236284 A JP H07236284A JP 6051191 A JP6051191 A JP 6051191A JP 5119194 A JP5119194 A JP 5119194A JP H07236284 A JPH07236284 A JP H07236284A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】スイッチング損失を低減するとともに、零相電
圧電流を抑制して装置の小型化を図った三相電力変換装
置を提供するものである。 【構成】３個の単相電力変換器の交流出力端子と、互い
に絶縁された一次巻線を有する三相変圧器との接続線
に、互いに絶縁された三つの巻線を同一の鉄心に同相極
性で巻いて構成したリアクトルの各巻線を挿入するよう
に構成したものである。
圧電流を抑制して装置の小型化を図った三相電力変換装
置を提供するものである。 【構成】３個の単相電力変換器の交流出力端子と、互い
に絶縁された一次巻線を有する三相変圧器との接続線
に、互いに絶縁された三つの巻線を同一の鉄心に同相極
性で巻いて構成したリアクトルの各巻線を挿入するよう
に構成したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は３個の単相電力変換器に
よって構成される三相電力変換装置に関するものであ
る。
よって構成される三相電力変換装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図２は一般的な三相電力変換装置の要部
構成例を示すもので、１は直流電源、２は三相電力変換
器、３は三相変圧器、４は負荷である。ここに、三相電
力変換器２においては 211〜 216はＩＧＢＴ等のスイッ
チング素子であり、 221〜 226はダイオードであり、
Ｘ，Ｙ，Ｚは交流出力端子である。
構成例を示すもので、１は直流電源、２は三相電力変換
器、３は三相変圧器、４は負荷である。ここに、三相電
力変換器２においては 211〜 216はＩＧＢＴ等のスイッ
チング素子であり、 221〜 226はダイオードであり、
Ｘ，Ｙ，Ｚは交流出力端子である。
【０００３】図３は、図２による三相電力変換装置を、
周知の三角波比較方式によるパルス幅変調制御を行った
場合の動作波形を示すものであって、Ａ1 はキャリアで
ある三角波を、Ｂ1 ，Ｃ1 ，Ｄ1 は変調波である正弦波
を示す。また、 211はスイッチング素子 211のオンオフ
動作を、Ｘは直流電源１の中点を基準とした交流出力端
子Ｘの出力電圧を示す波形である。なお、Ｙ相，Ｚ相は
120度の位相差をもった同一波形となる。
周知の三角波比較方式によるパルス幅変調制御を行った
場合の動作波形を示すものであって、Ａ1 はキャリアで
ある三角波を、Ｂ1 ，Ｃ1 ，Ｄ1 は変調波である正弦波
を示す。また、 211はスイッチング素子 211のオンオフ
動作を、Ｘは直流電源１の中点を基準とした交流出力端
子Ｘの出力電圧を示す波形である。なお、Ｙ相，Ｚ相は
120度の位相差をもった同一波形となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図２による三相電力変
換装置では、図３のＸに示されるように、出力にキャリ
ア周波数の高調波が含まれる。このため、三相変圧器３
あるいは図示されていないフイルタ用リアクトル、さら
には負荷４がモータである場合等のリアクティブな要素
に騒音を発生させることになる。その騒音を抑制するこ
とは極めて困難であり、このためキャリア周波数を可聴
周波数限界（15〜20ｋＨｚ）以上の周波数とすることに
よって、無騒音化することが望まれている。
換装置では、図３のＸに示されるように、出力にキャリ
ア周波数の高調波が含まれる。このため、三相変圧器３
あるいは図示されていないフイルタ用リアクトル、さら
には負荷４がモータである場合等のリアクティブな要素
に騒音を発生させることになる。その騒音を抑制するこ
とは極めて困難であり、このためキャリア周波数を可聴
周波数限界（15〜20ｋＨｚ）以上の周波数とすることに
よって、無騒音化することが望まれている。
【０００５】しかしながら、このような高周波では、ス
イッチング素子 211〜 216には極めて大きなスイッチン
グ損失が発生する。例えば、ＩＧＢＴの場合15ｋＨｚの
キャリア周波数では、導通損失の４〜８倍のスイッチン
グ損失が発生する。そのため、つぎのような問題等があ
り、無騒音化することが困難であった。 （イ） 装置の効率を低下させる。 （ロ） 大容量では空調等の付帯設備を増大させる。 （ハ） スイッチング素子の発熱限界から、大容量装置
では使用並列数が増大して大型で不経済となる。
イッチング素子 211〜 216には極めて大きなスイッチン
グ損失が発生する。例えば、ＩＧＢＴの場合15ｋＨｚの
キャリア周波数では、導通損失の４〜８倍のスイッチン
グ損失が発生する。そのため、つぎのような問題等があ
り、無騒音化することが困難であった。 （イ） 装置の効率を低下させる。 （ロ） 大容量では空調等の付帯設備を増大させる。 （ハ） スイッチング素子の発熱限界から、大容量装置
では使用並列数が増大して大型で不経済となる。
【０００６】つぎに、前述したような欠点を改善した従
来例として、図４に示す三相電力変換装置がある。図４
は従来の三相電力変換装置の要部構成例を示すもので、
５は３個の単相電力変換器51，52，53によって構成され
た三相電力変換器、61，62，63は単相変圧器である。図
中、図２と同符号のものは同じ構成部分を示す。ここ
に、単相電力変換器51，52，53は同一の構成を有し、 5
11〜 514はＩＧＢＴ等のスイッチング素子， 515〜 518
はダイオードであって、Ｕ，Ｘ，Ｖ，Ｙ，Ｗ，Ｚは交流
出力端子である。
来例として、図４に示す三相電力変換装置がある。図４
は従来の三相電力変換装置の要部構成例を示すもので、
５は３個の単相電力変換器51，52，53によって構成され
た三相電力変換器、61，62，63は単相変圧器である。図
中、図２と同符号のものは同じ構成部分を示す。ここ
に、単相電力変換器51，52，53は同一の構成を有し、 5
11〜 514はＩＧＢＴ等のスイッチング素子， 515〜 518
はダイオードであって、Ｕ，Ｘ，Ｖ，Ｙ，Ｗ，Ｚは交流
出力端子である。
【０００７】また、図５は図４による三相電力変換器の
動作を示すもので、Ａ2 はキャリアとなる三角波、Ｂ2
，Ｃ2 ，Ｄ2 は変調波である正弦波を示す。511， 513
はそれぞれ単相電力変換器51のスイッチング素子 511，
513のオンオフ動作を、（Ｕ−Ｘ），（Ｖ−Ｙ），（Ｗ
−Ｚ）はそれぞれ単相電力変換器51のＵＸ端子間の，単
相電力変換器52のＶＹ端子間の，単相電力変換器53のＷ
Ｚ端子間の出力電圧波形を示す。
動作を示すもので、Ａ2 はキャリアとなる三角波、Ｂ2
，Ｃ2 ，Ｄ2 は変調波である正弦波を示す。511， 513
はそれぞれ単相電力変換器51のスイッチング素子 511，
513のオンオフ動作を、（Ｕ−Ｘ），（Ｖ−Ｙ），（Ｗ
−Ｚ）はそれぞれ単相電力変換器51のＵＸ端子間の，単
相電力変換器52のＶＹ端子間の，単相電力変換器53のＷ
Ｚ端子間の出力電圧波形を示す。
【０００８】すなわち、図５に示された 511， 513，
（Ｕ−Ｘ）から明らかなように、図４による三相電力変
換器では、各単相電力変換器が出力するパルス周波数は
キャリア周波数と同一であるが、スイッチング素子の動
作周波数はキャリア周波数の半分となり、無騒音化を達
成しながらスイッチング損失を半減することができる。
（Ｕ−Ｘ）から明らかなように、図４による三相電力変
換器では、各単相電力変換器が出力するパルス周波数は
キャリア周波数と同一であるが、スイッチング素子の動
作周波数はキャリア周波数の半分となり、無騒音化を達
成しながらスイッチング損失を半減することができる。
【０００９】しかるに、図４構成においては、図５に示
される（Ｕ−Ｘ），（Ｖ−Ｙ），（Ｗ−Ｚ）からも明ら
かなように、各単相電力変換器の出力電圧の瞬時和は零
とはならず、いわゆる零相電圧が発生する。三脚鉄心を
有する通常の三相変圧器では、周知のように零相電圧に
対して極めて低いインピーダンスの電流路を提供するこ
とになり、電力変換器に過大電流を発生してスイッチン
グ素子を破損したり、スイッチング損失が増大するため
に、通常の三相変圧器を使用できない。このため、図４
に示したような複数の単相変圧器61，62，63を用いる
か、または相数以上の鉄心脚を有する特殊変圧器を使用
しなければならず、装置を大型化させる欠点があった。
される（Ｕ−Ｘ），（Ｖ−Ｙ），（Ｗ−Ｚ）からも明ら
かなように、各単相電力変換器の出力電圧の瞬時和は零
とはならず、いわゆる零相電圧が発生する。三脚鉄心を
有する通常の三相変圧器では、周知のように零相電圧に
対して極めて低いインピーダンスの電流路を提供するこ
とになり、電力変換器に過大電流を発生してスイッチン
グ素子を破損したり、スイッチング損失が増大するため
に、通常の三相変圧器を使用できない。このため、図４
に示したような複数の単相変圧器61，62，63を用いる
か、または相数以上の鉄心脚を有する特殊変圧器を使用
しなければならず、装置を大型化させる欠点があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述したよう
な従来装置の欠点を改善するものであって、複数の単相
電力変換器によって三相電力変換器を構成するととも
に、一次巻線が互いに絶縁された三相変圧器を設け、各
単相電力変換器の一対の交流出力端子と三相変圧器の該
当する一次巻線との間の接続の一方に、互いに絶縁され
た三つの巻線を同一の鉄心に同相極性で巻いて構成した
リアクトルの各巻線を挿入するようにしたものである。
な従来装置の欠点を改善するものであって、複数の単相
電力変換器によって三相電力変換器を構成するととも
に、一次巻線が互いに絶縁された三相変圧器を設け、各
単相電力変換器の一対の交流出力端子と三相変圧器の該
当する一次巻線との間の接続の一方に、互いに絶縁され
た三つの巻線を同一の鉄心に同相極性で巻いて構成した
リアクトルの各巻線を挿入するようにしたものである。
【００１１】
【作用】かようにして、三相電力変換器を３個の単相電
力変換器で構成することによってキャリア周波数に対す
るスイッチング素子のスイッチング周波数を低減し、各
単相電力変換器の一対の交流出力端子と三相変圧器の該
当する一次巻線との間にリアクトルの各巻線を付加する
ことによって、零相電圧電流を抑制し、もって通常の三
相変圧器の使用を可能にしたものである。
力変換器で構成することによってキャリア周波数に対す
るスイッチング素子のスイッチング周波数を低減し、各
単相電力変換器の一対の交流出力端子と三相変圧器の該
当する一次巻線との間にリアクトルの各巻線を付加する
ことによって、零相電圧電流を抑制し、もって通常の三
相変圧器の使用を可能にしたものである。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明を図面に基づいて、さらに詳
細説明する。図１は本発明による一実施例の要部構成を
示すもので、７は互いに絶縁された一次巻線71，72，73
および二次巻線を有する三相変圧器、８は互いに絶縁さ
れた三つの巻線81，82，83が同一の鉄心84上に同相極性
で巻いて構成されたリアクトルである。ｕ，ｘ，ｖ，
ｙ，ｗ，ｚはそれぞれ一次巻線71，72，73の端子を示
す。図中、図２および図４と同符号の部分は同じ構成部
分を示す。
細説明する。図１は本発明による一実施例の要部構成を
示すもので、７は互いに絶縁された一次巻線71，72，73
および二次巻線を有する三相変圧器、８は互いに絶縁さ
れた三つの巻線81，82，83が同一の鉄心84上に同相極性
で巻いて構成されたリアクトルである。ｕ，ｘ，ｖ，
ｙ，ｗ，ｚはそれぞれ一次巻線71，72，73の端子を示
す。図中、図２および図４と同符号の部分は同じ構成部
分を示す。
【００１３】すなわち、図１においては、各単相電力変
換器51，52，53の交流出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗと三相変圧器
７の該当する一次巻線71，72，73の一端の端子ｕ，ｖ，
ｗとの間に、リアクトル８の巻線81，82，83が挿入され
てなる。かような構成において、三相電力変換器５の動
作は図５説明の通りであり、また前述のリアクトル挿入
によりつぎの如くに効用し得る。
換器51，52，53の交流出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗと三相変圧器
７の該当する一次巻線71，72，73の一端の端子ｕ，ｖ，
ｗとの間に、リアクトル８の巻線81，82，83が挿入され
てなる。かような構成において、三相電力変換器５の動
作は図５説明の通りであり、また前述のリアクトル挿入
によりつぎの如くに効用し得る。
【００１４】リアクトル８の三つの巻線81，82，83は同
一の鉄心84上に同相極性で巻いて構成されているため、
リアクトル８は各単相電力変換器51，52，53の出力電圧
の瞬時和、すなわち零相電流に対してのみ高インピーダ
ンスを示し、他の電圧成分に対してはインピーダンスを
示さない。この結果、零相電圧に基づく三相電力変換器
の過大電流を有効に抑制することが可能となる。
一の鉄心84上に同相極性で巻いて構成されているため、
リアクトル８は各単相電力変換器51，52，53の出力電圧
の瞬時和、すなわち零相電流に対してのみ高インピーダ
ンスを示し、他の電圧成分に対してはインピーダンスを
示さない。この結果、零相電圧に基づく三相電力変換器
の過大電流を有効に抑制することが可能となる。
【００１５】なお、図１では単相電力変換器として一般
にフルブリッジ形と呼ばれる形態のもので示したが、上
述の説明から明らかなようにこれにとらわれず、自由な
形態をとることができる。
にフルブリッジ形と呼ばれる形態のもので示したが、上
述の説明から明らかなようにこれにとらわれず、自由な
形態をとることができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、３
個の単相電力変換器を具備してスイッチング周波数が出
力パルス周波数の半分となる任意の形態のものを採用す
ることが可能で、無騒音化，損失低減および付帯設備の
軽減等実用上の効果を顕著である。また、リアクトルを
零相電圧に対して高インピーダンスとして効用し、単相
電力変換器が任意の形態で、かつ通常の三相電力変換器
を採用しても支障をきたさず装置を大型化させることが
ない。なお、リアクトルはキャリア周波数レベルの零相
電圧を保持できるものであればよいため、極めて小型で
よい。
個の単相電力変換器を具備してスイッチング周波数が出
力パルス周波数の半分となる任意の形態のものを採用す
ることが可能で、無騒音化，損失低減および付帯設備の
軽減等実用上の効果を顕著である。また、リアクトルを
零相電圧に対して高インピーダンスとして効用し、単相
電力変換器が任意の形態で、かつ通常の三相電力変換器
を採用しても支障をきたさず装置を大型化させることが
ない。なお、リアクトルはキャリア周波数レベルの零相
電圧を保持できるものであればよいため、極めて小型で
よい。
【図１】図１は本発明による一実施例の要部構成を示す
系統図である。
系統図である。
【図２】図２は一般的な三相電力変換装置の要部構成を
示す系統図である。
示す系統図である。
【図３】図３は図２による動作波形を示す図である。
【図４】図４は従来の要部構成例を示す系統図である。
【図５】図５は３個の単相電力変換器構成による三相電
力変換器の各部の波形を示す図である。
力変換器の各部の波形を示す図である。
１ 直流電源 ２ 三相電力変換器 ３ 三相変圧器 ４ 負荷 Ａ1 三角波 Ｂ1 正弦波 Ｃ1 正弦波 Ｄ1 正弦波 ５ 三相電力変換器 51 単相電力変換器 52 単相電力変換器 53 単相電力変換器 61 単相変圧器 62 単相変圧器 63 単相変圧器 Ａ2 三角波 Ｂ2 正弦波 Ｃ2 正弦波 Ｄ2 正弦波 ７ 三相変圧器 ８ リアクトル
Claims (1)
- 【請求項１】 各々が一対の交流出力端子を有する３個
の単相電力変換器および各相が互いに絶縁された一次巻
線を有する三相変圧器を備え、前記各単相電力変換器の
交流出力端子が三相変圧器のそれぞれ該当する相の一次
巻線に接続されてなる三相電力変換装置において、前記
各単相電力変換器の一対の交流出力端子と三相変圧器の
該当する一次巻線との間の接続の一方に、互いに絶縁さ
れた三つの巻線を同一の鉄心に同相極性で巻いて構成し
たリアクトルの各巻線を挿入したことを特徴とする三相
電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05119194A JP3375003B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 三相電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05119194A JP3375003B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 三相電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07236284A true JPH07236284A (ja) | 1995-09-05 |
| JP3375003B2 JP3375003B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=12879988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05119194A Expired - Fee Related JP3375003B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 三相電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3375003B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006100918A1 (ja) * | 2005-03-24 | 2006-09-28 | The Kansai Electric Power Co., Inc. | 電力供給装置 |
| WO2011105177A1 (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-01 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
| JP2012231567A (ja) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Yamabiko Corp | 三相インバータ式発電機 |
| CN103999339A (zh) * | 2011-12-15 | 2014-08-20 | 西门子公司 | 按照三角形配置的变流器 |
| JP2015091210A (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
| JP2016163538A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-05 | 株式会社日立製作所 | 直流（ｄｃ）バスの利用率のためのインバータおよびその方法 |
-
1994
- 1994-02-23 JP JP05119194A patent/JP3375003B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006100918A1 (ja) * | 2005-03-24 | 2006-09-28 | The Kansai Electric Power Co., Inc. | 電力供給装置 |
| JP4836938B2 (ja) * | 2005-03-24 | 2011-12-14 | 関西電力株式会社 | 電力供給装置 |
| WO2011105177A1 (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-01 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
| JP2011176955A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| JP2012231567A (ja) * | 2011-04-25 | 2012-11-22 | Yamabiko Corp | 三相インバータ式発電機 |
| CN103999339A (zh) * | 2011-12-15 | 2014-08-20 | 西门子公司 | 按照三角形配置的变流器 |
| CN103999339B (zh) * | 2011-12-15 | 2016-11-09 | 西门子公司 | 按照三角形配置的变流器及运行方法 |
| JP2015091210A (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
| JP2016163538A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-05 | 株式会社日立製作所 | 直流（ｄｃ）バスの利用率のためのインバータおよびその方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3375003B2 (ja) | 2003-02-10 |
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