JPH10323052A

JPH10323052A - 分圧変圧器及び分圧変圧器を用いた電力変換装置

Info

Publication number: JPH10323052A
Application number: JP9126732A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Uchino; 広内野; Hiroyuki Nishikawa; 浩行西川; Takeo Kanai; 丈雄金井; Takahisa Kageyama; 隆久影山; Yoriyoshi Mori; 順喜森; Takeo Shimamura; 武夫嶋村
Original assignee: SHIBAFU ENG KK; Toshiba Corp
Current assignee: SHIBAFU ENG KK; Toshiba Corp
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】インバータを並列多重化する電力変換装置で
は、並列多重化するために交流リアクトルが用いられる
が、横流電流を抑制するためにはリアクトルのインダク
タンスが大きくする必要があり、外形が大きくなる。【解決手段】交流リアクトルの代わりに分圧変圧器を用
い、且つ分圧変圧器の巻線に各インバータの同一相を入
力するように構成することで、負荷電流に対しては巻線
間で起磁力を打ち消し合い磁束が生じないのでインダク
タンスとしては作用せず、インバータの電圧利用率が高
くなり、横流電流に対しては起磁力が磁束を作る方向に
発生するのでインダクタンスとして作用するので、イン
バータの電流利用率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同相の電圧が入力
される変圧器及び該変圧器を用いて多重化された電力変
換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インバータの出力を正弦波状に制御する
ためには、周波数と電圧を滑らかに制御でき、しかも高
調波を小さくできるＰＷＭ（パルス幅変調）制御が良く
用いられる。ＰＷＭ制御で運転されるインバータの出力
電圧は正弦波に近づくが、負荷の要求で電圧波形をさら
に正弦波に近づける場合は、インバータを並列に接続
し、並列運転されるインバータのＰＷＭ制御信号を多重
化して高調波を減らす方法を採用する。

【０００３】図６は、従来の三相ブリッジインバータを
３台並列接続し多重化した電力変換装置の構成図であ
る。従来の多重化電力変換装置は、直流を交流に変換す
る第１のインバータ１と、直流を交流に変換する第２の
インバータ２と、直流を交流に変換する第３のインバー
タと、第１〜３のインバータのＵ相が接続される第１群
の交流リアクトル４Ｕと、第１〜３のインバータのＶ相
が接続される第２群の交流リアクトル４Ｖと、第１〜３
のインバータのＷ相が接続される第３群の交流リアクト
ル４Ｗと、第１群の交流リアクトル４Ｕの出力がＵ相に
接続され第２群の交流リアクトル４Ｖの出力がＶ相に接
続され第３群の交流リアクトル４Ｗの出力がＷ相に接続
される負荷５とからなり、各インバータをＰＷＭ制御
し、並列接続したインバータのＰＷＭ制御信号を多重化
し、各々のインバータの交流電圧を交流リアクトルを介
して合成し、正弦波状にして負荷に供給する。

【０００４】図７は、第１〜３のインバータの構成図で
あり、スイッチング素子とスイッチング素子に逆並列接
続されたダイオードとから構成される。図８は、各イン
バータのＵ相が接続される第１群の交流リアクトルの構
成図である。各交流リアクトルは、鉄心６に巻線７が巻
き付けられていて、その負荷側は互いに接続されてい
る。ここで、各々の交流リアクトルは磁気的には独立で
ある。

【０００５】図６の電力変換装置の動作波形の一例を図
９と図１０に示す。図９は、負荷に供給する電圧周波数
の全体を見るために時間スケールを長くとってあり、図
１０は、短時間の現象を見るために時間スケールを短く
して描いた波形である。

【０００６】図９と図１０において、電圧ｅ１ｕ，ｅ２
ｕ，ｅ３ｕは、第１、第２、第３のインバータのＵ相の
出力電圧波形であり、ＰＷＭ制御に基づく周波数の高い
高調波成分と負荷に印加すべき低い周波数の基本波成分
を含むパルス状に変化する電圧である。

【０００７】電圧ｅ１ｕ，ｅ２ｕ，ｅ３ｕは、ＰＷＭ信
号の三角波ｓ１，ｓ２，ｓ３とＵ相の電圧指令Ｅu-r と
の比較で発生する。ここで、電圧指令Ｅu-r は共通であ
るが、三角波信号ｓ１，ｓ２，ｓ３は多重化効果を得る
ために位相をずらしてあり、その結果、電圧ｅ１ｕ，ｅ
２ｕ，ｅ３ｕに含まれる負荷に印加すべき基本波成分は
同一であるが、ＰＷＭ制御に基づく高調波成分はその位
相がずれている。

【０００８】電圧ｅｕは、負荷のＵ相にかかる電圧であ
り、ＰＷＭの多重化制御と交流リアクトルの電圧合成の
効果で個々のインバータ電圧ｅ１ｕ，ｅ２ｕ，ｅ３ｕよ
り格段に正弦波化される。

【０００９】電圧ｅｕが負荷に加わると、負荷が持つイ
ンダクタンスの作用でＰＷＭ制御に基づく高調波成分の
電流は小さくなり、負荷には流れるほとんどの電流は基
本波周波数の正弦波状の電流ｉｕとなる。

【００１０】負荷に流れる電流ｉｕは、それぞれ交流リ
アクトルを介して等分の１／３に分流して個々のインバ
ータに流れる。ここで設計事項として、交流リアクトル
のインダクタンスは、負荷に供給する基本波周波数に対
してはインピーダンスとして作用しないように充分に小
さく設定してあり、結果的に負荷のインダクタンスに比
べても充分に小さく、負荷が流れることによる交流リア
クトル部分での電圧降下は充分に小さい。

【００１１】次に交流リアクトルの作用について説明す
る。先に述べたように、交流リアクトルは負荷電流成分
に対してはほとんどインピーダンスとして作用しない。
しかし、電圧ｅ１ｕ，ｅ２ｕ，ｅ３ｕに着目すると、こ
れらの電圧は負荷に印加される基本波電圧に関しては同
じであるが、ＰＷＭ制御に基づく瞬時の電圧に差があ
り、この電圧差が交流リアクトルに印加されてそれによ
る横流電流ｉ１ｕｃ，ｉ２ｕｃ，ｉ３ｕｃが負荷電流と
は別に交流リアクトルとインバータに流れる。電圧差に
よる横流電流の大きさはＰＷＭ波形に含まれる電圧の高
調波成分と交流リアクトルのインダクタンス成分の大き
さによって決まる。

【００１２】図８において、波形ｉ１ｕｃ，ｉ２ｕｃ，
ｉ３ｕｃは第１群の交流リアクトルに流れる横流電流で
あり、波形ｉ１ｕＩ，ｉ２ｕＩ，ｉ３ｕＩは、負荷電流
成分ｉ１ｕ，ｉ２ｕ，ｉ３ｕと横流電流成分ｉ１ｕｃ，
ｉ２ｕｃ，ｉ３ｕｃとの合成値であり、交流リアクトル
に流れる電流であり、横流電流ｉ１ｕｃ，ｉ２ｕｃ，ｉ
３ｕｃがかなり大きくなっている。

【００１３】横流電流成分は、負荷には直接関わらない
電流成分であるが、横流電流は負荷電流と合成されて交
流リアクトルに流れ、更にインバータに流れる。従っ
て、横流電流が大きいとインバータを構成するＧＴＯ等
のスイッチング素子の電流容量増大を招き、負荷に見合
った以上の電流容量のインバータが必要とされ、不経済
になる。

【００１４】一方、これを避けるため、設計事項とし
て、横流電流を小さく抑制するために大きなインダクタ
ンスの交流リアクトルを設計しようとすると、交流リア
クトルの外形が大きく、重量が重く、価格が高く、電力
変換装置の設置スペースの増大、電力変換装置を設置す
るための建物床強度の補強、装置全体のコスト高等が問
題となる。

【００１５】また、図１１は、電流形インバータを３台
並列運転して正弦波状の電流を負荷に供給する電力変換
装置の構成図であり、図１２は、それに用いられる電流
形インバータの構成図である。

【００１６】図１１では、電流形インバータ８，９，１
０の交流側端子はそれぞれの相が並列に接続され、平滑
コンデンサ１１を介して負荷５に接続される。電流形イ
ンバータの直流側端子は、横流電流抑制用リアクトル１
２Ｐ，１２Ｎを経由して直流電流電源１３に接続され
る。

【００１７】直流電流電源からは一定の直流電流ｉｄが
供給されており、この直流電流成分ｉｄに関しては直流
端子電圧ｅ１ｄｐ，ｅ２ｄｐ，ｅ３ｄｐ及びｅ１ｄｎ，
ｅ２ｄｎ，ｅ３ｄｎの平均値が等しいので、横流抑制用
リアクトルには直流電流ｉｄは等分の１／３つづ分流し
て流れるが、この直流電流成分ｉｄに対して、横流抑制
用リアクトルはほとんどインピーダンスとして作用しな
い。

【００１８】電流形インバータは、ＰＷＭ制御で運転さ
れ多重化されており、直流端子電圧ｅ１ｄｐ，ｅ２ｄ
ｐ，ｅ３ｄｐ及びｅ１ｄｎ，ｅ２ｄｎ，ｅ３ｄｎは、そ
の直流成分はそれぞれ等しいが、その瞬時電圧が相違し
ておりこの電圧の相違によりインバータの直流端子間に
横流電流が流れる。

【００１９】この横流電流を抑制するために、横流抑制
用リアクトルが設けられているが、その構造は、図８に
示したリアクトルを同様の構成となっており、外形が大
きく、重量が重く、価格が高く、電力変換装置の設置ス
ペースの増大、電力変換装置を設置するための建物床強
度の補強、装置全体のコスト高等が問題となる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、交流リ
アクトルでインバータを並列多重化した電力変換装置で
は、交流リアクトルの大きさに制約を与えない場合に
は、出力周波数に制約されない正弦波状の電圧を負荷に
供給でき当初の目的を達成するが、交流リアクトルが大
きくなり電力変換装置の設置スペースが増大し、しいて
はコストの増大を招くなどの問題がある。

【００２１】よって、本発明では、交流リアクトルに代
わるものとして三脚鉄心を有する分圧変圧器を提案し、
この分圧変圧器を用いてインバータの多重並列化を行う
ことにより経済的な電力変換装置を実現することを目的
とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る分圧変圧器では、三脚鉄心
の各々の脚に巻き付けられた巻線に同相の電力を供給す
ることによって、各巻線に流れる電流による起磁力は、
巻線間で互いに打ち消しあって鉄心内には巻線に流れる
電流による磁束は生じないので、インピーダンスとして
作用せず、横流電流に対しては起磁力の方向が鉄心内に
磁束を作る方向に作用しており鉄心内に起磁力を発生す
るので、インピーダンスとして働き横流電流を抑制す
る。

【００２３】本発明の請求項２に係る分圧変圧器では、
三脚鉄心の各々の脚に巻き付けられた巻回数の同じ各巻
線に同相の電力を供給することによって、各巻線に流れ
る電流による起磁力は、巻線間で互いに打ち消しあって
鉄心内には巻線に流れる電流による磁束は生じないの
で、インピーダンスとして作用せず、横流電流に対して
は起磁力の方向が鉄心内に磁束を作る方向に作用してお
り鉄心内に起磁力を発生するので、インピーダンスとし
て働き横流電流を抑制する。

【００２４】本発明の請求項３に係る分圧変圧器では、
三脚鉄心の各々の脚に巻き付けられた巻線に同相の電力
を供給することによって、各巻線に流れる電流による起
磁力は、巻線間で互いに打ち消しあって鉄心内には巻線
に流れる電流による磁束は生じないので、インピーダン
スとして作用せず、横流電流に対しては起磁力の方向が
鉄心内に磁束を作る方向に作用しており鉄心内に起磁力
を発生するので、インピーダンスとして働き横流電流を
抑制する。また、三脚鉄心の脚を直線状に配置すると安
価に作成できるが、巻線間のインピーダンスが若干相違
する。

【００２５】本発明の請求項４に係る分圧変圧器では、
三脚鉄心の各々の脚に巻き付けられた巻線に同相の電力
を供給することによって、各巻線に流れる電流による起
磁力は、巻線間で互いに打ち消しあって鉄心内には巻線
に流れる電流による磁束は生じないので、インピーダン
スとして作用せず、横流電流に対しては起磁力の方向が
鉄心内に磁束を作る方向に作用しており鉄心内に起磁力
を発生するので、インピーダンスとして働き横流電流を
抑制する。また、三脚鉄心の脚を三角状に配置すると巻
線間が互いに等間隔となり、巻線間のインピーダンスが
理想的に等しくなる。

【００２６】本発明の請求項５に係る電力変換装置で
は、並列多重化される電力変換装置において、従来の交
流リアクトルを用いて並列多重化する方法に代えて、分
圧変圧器を用いて並列多重化することによって、分圧変
圧器の三脚鉄心の各々の脚に巻き付けられた巻線に各電
力変換器の同相の電力を供給することによって、各巻線
に流れる負荷電流による起磁力は、巻線間で互いに打ち
消しあって鉄心内には負荷電流による磁束は生じないの
で、インピーダンスとして作用せず、横流電流に対して
は起磁力の方向が鉄心内に磁束を作る方向に作用してお
り鉄心内に起磁力を発生するので、インピーダンスとし
て働き横流電流を抑制する。

【００２７】本発明の請求項６に係る電力変換装置で
は、請求項５に記載の第１乃至第３の電力変換器とし
て、三相ブリッジインバータ、中性点クランプ式三相イ
ンバータ、単相構成三相ブリッジインバータの内いずれ
を用いても請求項５に係る電力変換装置と同様の作用効
果を得ることができる。

【００２８】本発明の請求項７に係る電力変換装置で
は、並列多重化される電力変換装置において、従来の交
流リアクトルを用いて並列多重化する方法に代えて、分
圧変圧器を用いて並列多重化することによって、分圧変
圧器の三脚鉄心の各々の脚に巻き付けられた巻線に各電
力変換器の同相の電力を供給することによって、各巻線
に流れる負荷電流による起磁力は、巻線間で互いに打ち
消しあって鉄心内には負荷電流による磁束は生じないの
で、インピーダンスとして作用せず、横流電流に対して
は起磁力の方向が鉄心内に磁束を作る方向に作用してお
り鉄心内に起磁力を発生するので、インピーダンスとし
て働き横流電流を抑制する。

【００２９】本発明の請求項８に係る電力変換装置で
は、電流形電力変換器を並列多重化する電力変換装置に
おいて、従来の横流抑制用リアクトルを用いて並列多重
化する方法に代えて、分圧変圧器を用いて並列多重化す
ることによって、分圧変圧器の三脚鉄心の各々の脚に巻
き付けられた巻線に流れる直流電源からの電流による起
磁力は、巻線間で互いに打ち消しあって鉄心内には電流
による磁束は生じないので、インピーダンスとして作用
せず、横流電流に対しては起磁力の方向が鉄心内に磁束
を作る方向に作用しており鉄心内に起磁力を発生するの
で、インピーダンスとして働き横流電流を抑制する。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実
施の形態の電力変換装置の構成図であり、図６に示した
従来の電力変換装置と異なる点は、従来の電力変換装置
が交流リアクトルを用いてインバータを並列多重化して
いるのに対して、三脚鉄心分圧変圧器を用いてインバー
タを並列多重化する点であり、分圧変圧器と交流リアク
トルを除いてはその動作、運転方法は同じであるので、
それらについての説明は省略する。

【００３１】第１〜３のインバータの交流端子のＵ相
は、第１の分圧変圧器１４Ｕのそれぞれの対応する巻線
に接続され、第１〜３のインバータの交流端子のＶ相
は、第２の分圧変圧器１４Ｖのそれぞれの対応する巻線
に接続され、第１〜３のインバータの交流端子のＷ相
は、第３の分圧変圧器１４Ｗのそれぞれの対応する巻線
に接続される。

【００３２】第１の分圧変圧器１４Ｕの各々の巻線のも
う一方の端子は共通接続されて負荷のＵ相に接続され、
第２の分圧変圧器１４Ｖの各々の巻線のもう一方の端子
は共通接続されて負荷のＵ相に接続され、第３の分圧変
圧器１４Ｗの各々の巻線のもう一方の端子は共通接続さ
れて負荷のＷ相に接続される。

【００３３】ここで、負荷は三相負荷で説明するが、例
えば可変速度で運転する電動機負荷などであり、図１の
構成の電力変換装置を用いることにより、停止から所定
回転数まで滑らかにトルク変動もなく運転することがで
きる。

【００３４】図２は、本発明の第１の実施の形態で用い
られる分圧変圧器の構成図である。分圧変圧器は三脚鉄
心構造を持ち、各々の脚に巻線方向印（・）の極性に等
しい巻回数の巻線が施されている。基本的には、通常の
変圧器と同様の構成であるが、その入力が一般的に用い
られる変圧器がＵ，Ｖ，Ｗ相となるのに対し、本発明で
は全てＵ相となっているので、分圧変圧器と称する。

【００３５】また、図２は、三脚鉄心構造の分圧変圧器
であるが、特に巻線の構造配置が直線状に配置された場
合の例であり、通常の低価格の三脚鉄心変圧器はこの構
造になる場合が多い。このような構造の変圧器では実際
の装置を製作すると巻線間のインピーダンスが構造の制
約上から若干異なることが指摘されるが、若干のインピ
ーダンスの相違は本発明の電力変換装置ではなんら問題
は生じない。

【００３６】図３は、本発明の第１の実施の形態で用い
られる他の実施構造を持つ分圧変圧器の構成図である。
この分圧変圧器は、図２で説明した分圧変圧器の欠点を
改良し巻線間のインピーダンスの相違を極限まで等しく
するために、巻線を施した脚を三角状に配置する構造の
分圧変圧器である。この構造の分圧変圧器は特殊構造で
あり、実際のものを製作すると価格が若干上昇するが、
巻線間が互いに等配置になり巻線間インピーダンスが理
想的なまでに等しくできる特徴がある。

【００３７】次に第１の実施の形態の電力変換装置の作
用について説明する。但し、従来で説明したインバータ
の基本的な事項については説明を省略する。図４は、本
発明の第１の実施の形態の電力変換装置を多重化ＰＷＭ
制御で運転したときの動作波形である。

【００３８】第１〜３のインバータのＵ相の電圧ｅ１
ｕ，ｅ２ｕ，ｅ３ｕは分圧変圧器で合成され、負荷のＵ
相には電圧ｅｕが印加される。電圧ｅｕにより負荷には
電流ｉｕが流れるが、電流ｉｕはＰＷＭ制御に基づく高
調波成分は少なく、負荷の基本波状の電流が流れる。

【００３９】電圧ｅ１ｕ，ｅ２ｕ，ｅ３ｕの負荷の基本
波成分は等しいので、負荷電流ｉｕは分圧変圧器の各巻
線にはそれぞれ等分の１／３ずつの電流ｉ１ｕ，ｉ２
ｕ，ｉ３ｕが流れる。一方、電圧ｅ１ｕ，ｅ２ｕ，ｅ３
ｕの瞬時に着目すると、負荷の基本波成分は同じでも、
瞬時電圧には差があり、この電圧が各巻線に印加される
のでこれにより巻線間に横流電流ｉ１ｕｃ，ｉ２ｕｃ，
ｉ３ｕｃが流れる。この横流電流は巻線のインダクタン
スの大きさで制限される。

【００４０】ここで、分圧変圧器の作用について説明す
るが、この分圧変圧器の作用は従来からある変圧器の概
念とは全く異なるのもである。先ず、その前提として図
２の分圧変圧器において、鉄心を通らない気中の磁気抵
抗をＲｇ、鉄心内の鉄心内磁気抵抗をＲｉと表わす。通
常の変圧器を設計すると、鉄心を通らない気中の磁気抵
抗Ｒｇは、鉄心内の鉄心内磁気抵抗Ｒｉより格段に大き
く２万〜３万倍程度の差がある。また、巻線に電流が流
れると起磁力を発生し、この起磁力を磁気抵抗で割ると
磁束になることは、電気工学の基本事項であり説明は省
略する。

【００４１】負荷電流に対する分圧変圧器の作用は以下
の通りである。負荷電流ｉｕは、図２の分圧変圧器の各
巻線に等分の１／３ずつの負荷電流成分ｉ１ｕ，ｉ２
ｕ，ｉ３ｕとして流れる。これについては、従来技術で
説明した。この電流が流れるときの分圧変圧器は次のよ
うに作用する。即ち、分圧変圧器の各巻線には等しい負
荷電流が流れるから、これらの巻線が作る起磁力は、鉄
心内に関しては大きさが等しくその方向が互いに逆にな
るため、起磁力は巻線間で互いに打ち消し合い鉄心内に
は負荷電流による磁束は生じない。従って、負荷電流に
よる磁束が生じないので負荷電流による巻線の電圧降下
は発生しない。つまり、負荷電流に対してはインダクタ
ンスとして作用しない特徴がある。

【００４２】しかし、実際の分圧変圧器を製造すると、
若干ではあるが負荷電流成分の起磁力は鉄心外の気中を
通して磁気回路を形成し、負荷電流による磁束が気中を
通して発生することは否めない。しかしながら、気中を
通した磁気抵抗Ｒｇが鉄心内磁気抵抗Ｒｉに比べて数万
倍と大きいので、実用上は負荷電流による気中を経由す
る磁束（漏れ磁束）は非常に小さい。従って、この成分
による巻線の電圧降下（漏れインダクタンス）は無視し
うるほど小さい。

【００４３】また、横流電流に対する分圧変圧器の作用
は以下の通りである。電圧ｅ１ｕ，ｅ２ｕ，ｅ３ｕの瞬
時値には差があり、これにより巻線間に横流電流ｉ１ｕ
ｃ，ｉ２ｕｃ，ｉ３ｕｃが流れる。この横流電流が流れ
るときの分圧変圧器は次のように作用する。

【００４４】即ち、図２において、巻線１５から巻線１
６への横流電流ｉ１ｕｃ、巻線１７から巻線１６への横
流電流ｉ３ｕｃとする。また、巻線１６の横流電流ｉ２
ｕｃは、横流電流ｉ１ｕｃと横流電流ｉ３ｕｃの合成値
となる。

【００４５】巻線１５、１６間の横流電流ｉ１ｕｃに着
目すると、横流電流ｉ１ｕｃが巻線１５を通過するとき
の巻線１５の起磁力と巻線１６を通過するときの巻線１
６の起磁力は、その方向が鉄心内に磁束を作る方向に作
用しており鉄心内に磁束を発生する。従って、横流電流
に対しては、分圧変圧器の巻線はインピーダンスとして
作用し、横流電流を小さく抑制する効果がある。

【００４６】尚、本発明では、並列多重化されるインバ
ータの回路方式として、三相ブリッジ方式を例に説明し
たが、本発明の主旨は、単相構成三相ブリッジインバー
タ、多レベルの出力電圧を出力できるＮＰＣインバータ
などにも適用できる。

【００４７】また、インバータの出力相数として、三相
を例に説明したが、本発明の主旨は一般の任意のｎ相の
インバータなどにも適用できる。以上説明したように、
本発明の第１の実施の形態の分圧変圧器を用いて並列多
重化した電力変換装置は、負荷電流に対してはインピー
ダンスとして作用しないため、インバータの発生する負
荷電圧成分がそのまま負荷に印加できるのでインバータ
の電圧利用率が高くなる。

【００４８】また、分圧変圧器は横流電流に対してはイ
ンピーダンスとして効果的に作用しその大きさを小さく
抑制するのでインバータの電流利用率が向上する。更
に、従来の交流リアクトルを用いる方式は、分割構造の
リアクトルを多数台使用するので、電力変換装置として
の外形が大きくなり、重量も大きくなり、コストも高く
なる。それに対して本発明の第１の実施の形態の分圧変
圧器を用いた電力変換装置は、分圧変圧器の特徴を効果
的に引き出す方式であり、外形が小さく、重量が軽く、
コストが安価となり、高効率で低コストの電力変換装置
を実現できる。

【００４９】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。図５は、本発明の第２の実施の形態の電力変換
装置の構成図であり、図１１に示した従来の電力変換装
置と異なる点は、従来の電力変換装置が横流抑制用リア
クトルを用いてインバータを並列多重化しているのに対
して、三脚鉄心分圧変圧器を用いてインバータを並列多
重化する点である。

【００５０】分圧変圧器の作用については、第１の実施
の形態で説明したものと同様であるので詳細には説明し
ないが、直流端子電圧ｅ１ｄｐ，ｅ２ｄｐ，ｅ３ｄｐ及
びｅ１ｄｎ，ｅ２ｄｎ，ｅ３ｄｎ間の瞬時電圧の相違に
より横流電流に対してはインピーダンスとして働き横流
電流を小さく抑制する効果があり、直流電流電源の直流
電流ｉｄが等分の１／３つづ分流して分圧変圧器に流れ
る成分に対してはインピーダンスとして作用しない特徴
を持つ。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の分圧変圧
器は、三脚鉄心の各々の脚に巻き付けられた巻線に同相
の電力を供給することによって、各巻線に流れる電流に
よる起磁力は、巻線間で互いに打ち消しあって鉄心内に
は巻線に流れる電流による磁束は生じないので、インピ
ーダンスとして作用せず、横流電流に対しては起磁力の
方向が鉄心内に磁束を作る方向に作用しており鉄心内に
起磁力を発生するので、インピーダンスとして働き横流
電流を抑制する。

【００５２】また、本発明の分圧変圧器を用いて並列多
重化した電力変換装置は、負荷電流に対してはインピー
ダンスとして作用しないため、インバータの発生する負
荷電圧成分がそのまま負荷に印加できるのでインバータ
の電圧利用率が高くなる。

【００５３】更に、分圧変圧器は横流電流に対してはイ
ンピーダンスとして効果的に作用しその大きさを小さく
抑制するのでインバータの電流利用率が向上する。ま
た、従来の交流リアクトルを用いる方式は、分割構造の
リアクトルを多数台使用するので、電力変換装置として
の外形が大きくなり、重量も大きくなり、コストも高く
なる。それに対して本発明の第１の実施の形態の分圧変
圧器を用いた電力変換装置は、分圧変圧器の特徴を効果
的に引き出す方式であり、外形が小さく、重量が軽く、
コストが安価となり、高効率で低コストの電力変換装置
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の電力変換装置の構
成図。

【図２】本発明の第１の実施の形態に用いられる分圧変
圧器の構成図。

【図３】本発明の分圧変圧器の他の実施の形態の構成
図。

【図４】本発明の第１の実施の形態の動作波形図。

【図５】本発明の第２の実施の形態の電力変換装置の構
成図。

【図６】従来の並列多重化された電力変換装置の構成
図。

【図７】三相ブリッジインバータの構成図。

【図８】交流リアクトルの構成図。

【図９】従来の並列多重化された電力変換装置の動作波
形図。

【図１０】従来の並列多重化された電力変換装置の動作
波形図。

【図１１】従来の電流形変換器を並列多重化した電力変
換装置の構成図。

【図１２】電流形変換器の構成図。

【符号の説明】

１・・・第１のインバータ２・・・第２のインバータ３・・・第３のインバータ４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ・・・交流リアクトル５・・・負荷６・・・鉄心７・・・巻線８・・・第１の電流形インバータ９・・・第２の電流形インバータ１０・・・第３の電流形インバータ１１・・・平滑コンデンサ１２Ｐ，１２Ｎ・・・横流抑制用リアクトル１３・・・直流電流電源１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ・・・分圧変圧器１５，１６，１７・・・巻線１８Ｐ，１８Ｎ・・・分圧変圧器

フロントページの続き (72)発明者金井丈雄東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者影山隆久東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者森順喜東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内 (72)発明者嶋村武夫東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三脚鉄心と、この三脚鉄心の各々の脚に
巻き付けられた巻線とを具備し、前記巻線には同相の電
力を供給することを特徴とする分圧変圧器。
【請求項２】前記巻線の巻回数を同じにしたことを特
徴とする請求項１記載の分圧変圧器。
【請求項３】前記三脚鉄心の脚を直線状の配置にした
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分圧
変圧器。
【請求項４】前記三脚鉄心の脚を三角状の配置にした
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分圧
変圧器。
【請求項５】直流を交流に変換する第１の電力変換器
と、直流を交流に変換する第２の電力変換器と、直流を
交流に変換する第３の電力変換器と、前記第１乃至第３
の電力変換器の直流側に設けられ前記第１乃至第３の電
力変換器に直流電力を供給する直流電源と、前記第１乃
至第３の電力変換器のそれぞれの第１相の交流側端子が
対応する巻線に接続されそれぞれの巻線の他方が互いに
接続された第１の分圧変圧器と、前記第１乃至第３の電
力変換器のそれぞれの第２相の交流側端子が対応する巻
線に接続されそれぞれの巻線の他方が互いに接続された
第２の分圧変圧器と、前記第１乃至第３の電力変換器の
それぞれの第３相の交流側端子が対応する巻線に接続さ
れそれぞれの巻線の他方が互いに接続された第３の分圧
変圧器とを具備し、前記第１乃至第３の分圧変圧器にそ
れぞれ対応する負荷の第１相乃至第３相を接続すること
を特徴とする電力変換装置。
【請求項６】前記第１乃至第３の電力変換器は、三相
ブリッジインバータ、中性点クランプ式三相インバー
タ、単相構成三相ブリッジインバータの内いずれかであ
ることを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【請求項７】直流を複数相の交流に変換する第１の電
力変換器と、直流を複数相の交流に変換する第２の電力
変換器と、直流を複数相の交流に変換する第３の電力変
換器と、前記第１乃至第３の電力変換器の直流側に設け
られ前記第１乃至第３の電力変換器に直流電力を供給す
る直流電源と、前記第１乃至第３の電力変換器のそれぞ
れの同一相の交流側端子が対応する巻線に接続されそれ
ぞれの巻線の他方が互いに接続された複数の分圧変圧器
とを具備し、前記複数の分圧変圧器にそれぞれ対応する
負荷の相を接続することを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】直流電流を交流電流に変換する第１の電
力変換器と、直流電流を交流電流に変換する第２の電力
変換器と、直流電流を交流電流に変換する第３の電力変
換器と、前記第１乃至第３の電力変換器のそれぞれの第
１の直流側端子が対応する巻線に接続されそれぞれの巻
線の他方が互いに接続された第１の分圧変圧器と、前記
第１乃至第３の電力変換器のそれぞれの第２の直流側端
子が対応する巻線に接続されそれぞれの巻線の他方が互
いに接続された第２の分圧変圧器と、前記第１乃至第２
の分圧変圧器に接続され前記第１乃至第３の電力変換器
に直流電力を供給する直流電源とを具備し、前記第１乃
至第３の電力変換器のそれぞれの同一相の交流側端子を
互いに接続して対応する負荷の相に接続することを特徴
とする電力変換装置。