JPH11266586A - Ac/dc間電力変換装置 - Google Patents

Ac/dc間電力変換装置

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JPH11266586A
JPH11266586A JP10134069A JP13406998A JPH11266586A JP H11266586 A JPH11266586 A JP H11266586A JP 10134069 A JP10134069 A JP 10134069A JP 13406998 A JP13406998 A JP 13406998A JP H11266586 A JPH11266586 A JP H11266586A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価なACフィルタを含む交流回路の過渡現
象に起因する過電圧や制御不安定の課題、絶縁問題のた
めに高電圧化が困難等の課題があった。 【解決手段】 複数の二次巻線2a〜2dはYΔ結線さ
れた第一グループ二次巻線と第一グループ二次巻線に対
して位相をシフトさせる移相巻線を持つ第二グループ二
次巻線とから成り、第一グループ二次巻線に接続される
第一電力変換器群用変圧器20aの直流端子は第二グル
ープ二次巻線に接続される第二電力変換器群用変圧器2
0bの直流端子に対して直列接続され、第一電力変換器
群用変圧器20aを対地直流電圧絶対値が高い方に配置
しかつ第二電力変換器群用変圧器20bを対地直流電圧
絶対値が低い方に配置したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、交流電力系統と
直流電力系統との間に繋がれるAC/DC(交流/直
流)間電力変換装置の高電圧化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この発明に近い先行技術として1
997年1月に発行されたIEEETrans.On
Power Delivery,Vol.12,No.
1に掲載された論文“Applying PWM to
Control OverCurrents at
Unbalanced Faults of Forc
ed−Commutated VSCs Used a
s StaticVar Conpensators”
がある。
【0003】上記文献に開示された電力変換装置の技術
要素の内、この発明に関係する主回路部分を図13に示
す。図13において、R,S,Tは交流電力系統へ繋ぐ
交流端子、10a,10bは三相変圧器、1a,1bは
それぞれ三相変圧器10a,10bの各相一次巻線(R
a,Sa,Ta)(Rb,Sb,Tb)からなる一次巻
線、2a,2bはそれぞれ各相二次巻線(Ua,Va,
Wa)(Ub,Vb,Wb)からなる二次巻線、3a,
3bはそれぞれ二次巻線2a,2bに交流端子U,V,
Wが接続され、直流端子P,Nが並列接続された電圧源
形の交流直流間電力変換器(以下、三相電力変換器と称
する)、4は直流キャパシタである。
【0004】上記三相電力変換器3a,3bの一方は、
図14、図15に示す如き自己転流式の三相ブリッジ形
電力変換器であり、図14において、5a〜5fは自己
OFF形電力半導体素子、6a〜6fは整流素子であ
る。また、図15において、5a〜5lは自己OFF形
電力半導体素子、6a〜6lおよび7a〜7fは整流素
子、4p,4nは直流キャパシタである。
【0005】前記図13に示す従来の主回路において
は、YΔ結線された三相変圧器の二次巻線2a,2b間
位相差30度に対応して、三相電力変換器3a,3bも
位相差を付けて運転する。また、それぞれの三相電力変
換器3a,3bがパルス幅変調(PWM)法で制御され
ることを前提に詳細な制御法と合わせ同文献に説明され
ている。この従来の電力変換装置では、一次巻線におけ
る高調波を相応に軽減できるが、12相変換装置になる
ため(12n±1)次の高調波が残る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のAC/DC間電
力変換装置は以上のように構成されているので、交流電
力系統に許される高調波含有率に抑えるためには、交流
系統側に高調波フィルタが必要となるという課題があっ
た。
【0007】また、パルス幅変調式(PWM式)電力変
換器ではPWMに起因する高調波も発生するという課題
があった。これらに対処するには、ACフィルタが必要
となり、非常に高価になるだけでなく、ACフィルタの
L,Cを含む交流回路の過渡現象に起因する過電圧や該
交流回路の過渡特性に起因する制御不安定などの課題が
生じていた。
【0008】他方、本件出願人の出願に係る特開平8−
308231号公報に示す如く移相巻線片付き移相変圧
器を用いて、相数を増加させれば上記の課題が軽減され
る。しかし、高電圧の交流系統や高電圧の直流系統に繋
がるDC送電の場合、移相巻線片部に雷サージなど高電
圧のインパルスが加わるため、この部分の絶縁問題のた
めに変圧器の製作が難しく、高価になるという課題があ
った。
【0009】この発明は、三相交流系統電圧および直流
系統電圧の高電圧化が容易、かつ、交流フィルタが軽減
し易いAC/DC間電力変換装置を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係るAC/D
C間電力変換装置は、複数の三相二次巻線はYΔ結線さ
れた第1グループ二次巻線と上記第1グループ二次巻線
に対して位相をシフトさせる移相巻線を持つ第2グルー
プ二次巻線とから成り、上記第1グループ二次巻線に接
続される第一電力変換器群の直流端子は上記第2グルー
プ二次巻線に接続される第二電力変換器群の直流端子に
対して直列接続され、さらに上記第一電力変換器群を対
地直流電圧絶対値が高い方に配置しかつ上記第二電力変
換器群を対地直流電圧絶対値が低い方に配置したもので
ある。
【0011】また、この発明に係るAC/DC間電力変
換装置の第2グループ二次巻線は、Y結線に移相巻線を
付加した二次巻線とΔ結線に移相巻線を付加した二次巻
線とからなるものである。
【0012】また、この発明に係るAC/DC間電力変
換装置のΔ結線に移相巻線を付加した二次巻線は、2種
類の電圧を持つ巻線を交互に並べた6辺の巻線からなる
環状結線としたものである。
【0013】また、この発明に係るAC/DC間電力変
換装置の第2グループ二次巻線は、Y結線に移相巻線を
付加した千鳥結線からなるものである。
【0014】また、この発明に係るAC/DC間電力変
換装置は、Y結線に移相巻線を付加した二次巻線の上記
移相巻線を中性点側に接続したものである。
【0015】また、この発明に係るAC/DC間電力変
換装置の第2グループ二次巻線は、三相二つを一組とし
た2組以上の移相巻線付き三相二次巻線からなり、12
相の第一電力変換器群と12相以上の第二電力変換器群
と合わせて24相以上の電力変換器群とするものであ
る。
【0016】また、この発明に係るAC/DC間電力変
換装置は、二つの三相二次巻線を組とし、組内の二次巻
線に結合する一次巻線は組毎に該組内で直列接続し、組
内が直列接続された各組の一次巻線をそれぞれ上記三相
交流電力系統に並列接続したものである。
【0017】また、この発明に係るAC/DC間電力変
換装置の変圧器は、その基本波磁束が通る主鉄心と、こ
の主鉄心により形成される巻線総窓と、この総窓を複数
個の小巻線窓に区切り主鉄心の磁路断面積より断面積が
小さいバイパス磁路と、これら複数個の小巻線窓に巻き
分けられた上記一次巻線及び二次巻線からなり、上記組
み内で一次巻線が直列接続される組みの巻線窓は互いに
隣り合う小巻線窓に配置し、上記互いに隣り含う小巻線
窓間を区切るバイパス磁路にギャップを設けたものであ
る。
【0018】また、この発明に係るAC/DC間電力変
換装置の変圧器は、その基本波磁束が通る主鉄心と、こ
の主鉄心により形成される巻線総窓と、この総窓を複数
個の小巻線窓に区切り主鉄心の磁路断面積より断面積が
小さいバイパス磁路と、これら複数個の小巻線窓に巻き
分けられた上記一次巻線及び二次巻線からなり、上記組
みを成す巻線窓は互いに軸対称な位置に配置するもので
ある。
【0019】また、この発明に係るAC/DC間電力変
換装置は、二つの三相二次巻線を組とし、組内の二次巻
線に結合する一次巻線は組毎に該組内で直列接続し、組
内が直列接続された各組の一次巻線をさらに直列接続し
て上記三相交流電力系統に接続するものである。
【0020】また、この発明に係るAC/DC間電力変
換装置の一次巻線は、Y接続し、その中性点を接地する
ものである。
【0021】また、この発明に係るAC/DC間電力変
換装置の一次巻線は、Y接続し、その中性点を接地する
と共に第1グループの一次巻線を三相交流電力系統に接
続する端子側に配置したものである。
【0022】また、この発明に係るAC/DC間電力変
換装置の変圧器は、その基本波磁束が通る主鉄心と、こ
の主鉄心により形成される巻線総窓と、この巻線総窓を
複数個の小巻線窓に区切り主鉄心の磁路断面積より断面
積が小さいバイパス磁路と、これら複数個の小巻線窓に
巻き分けられた上記一次巻線及び二次巻線からなるもの
である。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1によるA
C/DC間電力変換装置の主回路構成図であり、図にお
いて、R,S,Tは交流電力系統へ繋ぐ交流端子、10
a〜10dは三相変圧器、1a〜1dはそれぞれ三相変
圧器10a〜10dの一次巻線(R,S、T各相に対応
する一次巻線をそれぞれ含む)、2a〜2dは二次巻線
(U,V,W各相に対応する二次巻線をそれぞれ含
む)、3a〜3dはそれぞれ二次巻線2a〜2dに交流
端子U,V,Wが接続され、直流端子P,Nが直並列接
続された電圧源形の交流直流間電力変換器(以下、三相
電力変換器と称する)、4a,4bは直流キャパシタ
(蓄電手段)である。1x,1yは二次巻線の位相が異
なる(望ましくは30度位相が異なる)組(ペア)に対
応する一次巻線の組である。20a,20bは上記位相
が異なる二つの三相二次巻線とそれらの一次巻線とを一
組とする三相変圧器(第一電力変換器群用変圧器および
第二電力変換器群用変圧器)である。
【0024】三相電力変換器3a,3bは前記図14ま
たは図15に示す如き自己転流式の三相電力変換器であ
る。図15において、5a〜5lは自己OFF形電力半
導体素子、6a〜6lおよび7a〜7fは整流素子、4
p,4nはスプリットキャパシタである。このスプリッ
トキャパシタ4p,4nは図1と対比した時、直列接続
される各組の直流キャパシタ4a,4bの中が更にp,
n二つの直列キャパシタから構成されることを意味す
る。後述の実施の形態でも同様である。
【0025】図15は3レベル三相電力変換器で、電力
変換器自体の出力電圧波形が良好になり、一次巻線の組
1x,1y(後述1zも同様)の内部の接続を並列接続
または共通一次巻線にしても電力変換器間に流れる電流
の横流が少ないという特徴がある。この並列接続化また
は共通一次巻線化により変圧器や直流側電圧のバランス
特性が良好になる特徴がある。
【0026】図1において、第一組の三相変圧器10
a,10bの二次巻線2a,2bはYΔ結線してあり、
Y結線の二次巻線を0度とすると、Δ結線した二次巻線
は+30度または−30度位相差がある。これに対し
て、第二組の三相変圧器10c,10dの二次巻線2
c,2dは移相巻線2’c,2’dを備え、第一組に対
して−15度または+15度の位相差を持たせてある。
これらに対応して、三相電力変換器3a〜3dも上記二
次巻線の位相差と同じ位相差を設けて運転制御する。こ
れらの結果、24相の電力変換装置が実現され、高調波
は(24n±1)次になる。したがって、交流系統側の
ACフィルタが軽減される。
【0027】しかも、直流側の対地電圧絶対値が高電圧
になる側(非接地側、DC送電の主線路側)に繋がる変
圧器二次巻線をYΔ結線にし、移相巻線を設けていな
い。この二次巻線2a,2bには、交流電力系統側から
の移行サージ電圧が加わると共に、直流送電線が架空送
電線の場合直流送電線側からも移行サージが加わる。さ
らに、運転中の直流電圧も元々高電圧になっており、こ
の直流電圧に商用周波数の電圧が重畳された巻線電位を
べースとして、一次二次巻線間静電結合による交流側か
らの移行サージ電圧が重畳される。
【0028】したがって、直流高電圧側の電力変換器に
接続される変圧器の絶縁が最も厳しく、製作が難しい。
すなわち、直流電位と商用周波数で変化する電圧との合
成電圧の上に、上記静電結合で移行してくる移行サージ
電圧が重畳される尖頭電圧に対して絶縁上の対策が必要
になる。
【0029】このため、この発明では製作が難しい移相
巻線をこの高電圧側から排除し、移相巻線2’c,2’
dは直流低電圧側に配置し、直流高電圧側には単純なY
Δ結線を配置している。したがって、最難度の絶縁が必
要な直流高電圧側の変圧器は単純なYΔ結線で対処でき
る。他方、変圧器において、互いに他の相との間で引き
回しが必要な移相巻線は、絶縁が相対的に易しい直流低
電圧側に配置され、移相変圧器による多相化およびその
ための変圧器の製作が容易になるという効果が得られ
る。
【0030】実施の形態2.図2はこの発明の実施の形
態2によるAC/DC間電力変換装置の主回路構成図で
あり、図において、R,S,Tは交流電力系統へ繋ぐ交
流端子、10a〜10fは三相変圧器、1a〜1fはそ
れぞれ三相変圧器10a〜10fの一次巻線(R,S、
T各相に対応する一次巻線をそれぞれ含む)、2a〜2
fは二次巻線(U,V,W各相に対応する二次巻線をそ
れぞれ含む)、3a〜3fはそれぞれ二次巻線2a〜2
fに交流端子U,V,Wが接続され直流端子P,Nが直
並列接続された電圧源形の交流直流間電力変換器、4
a,4b,4cは直流キャパシタである。
【0031】三相電力変換器3a,3bは前記図14ま
たは図15に示す如き自己転流式の三相電力変換器であ
る。1x〜1zは二次巻線の位相が異なる(望ましくは
30度位相が異なる)組(ペア)に対応する一次巻線の
組である。20aは上記位相が異なる二つの三相二次巻
線とそれらの一次巻線とを一組とする三相変圧器であ
る。20b,20cは位相が異なる二つの三相二次巻線
とそれらの二次巻線とを1組とするそれぞれ三相変圧器
である。
【0032】図2において、直流高電圧側の三相電力変
換器3a,3b用の三相変圧器の二次巻線2a,2bは
前記図1と同様にYΔ結線してあり、Y結線の二次巻線
を0度とすると、Δ結線した二次巻線は+30度または
−30度位相差がある。したがって、実施の形態1と同
様に最も高い絶縁耐圧が必要な三相変圧器20aは絶縁
がし易い通常の単純YΔ結線で対処できる。
【0033】他方、直流電位が中間電位及び低電位に位
置する三相変圧器20b,20cの二次巻線2c,2
d,2e,2fは、YΔ結線を基調にしながら移相巻線
2’c,2’d,2’e,2’fを付加し、前記YΔ結
線の三相変圧器20aに対して±10度の位相差を設け
てある。これにより、全体で36相の電力変換器が実現
され、高調波は(36n±1)次になる。
【0034】この結果、電力系統側のリアクタンスと変
圧器のリーケージリアクタンスとの和を適正にすれば、
ACフィルタは不要になる。更に直流低電圧側に1組
(三相2台、12相)増設して、組間位相差を7.5度
にし、全体で48相にすれば、最早ACフィルタの必要
性が生じるケースは皆無と言える程度の高調波になる。
したがって、交流側でのACフィルタの共振による過電
圧障害や制御特性への障害が解消するという効果が得ら
れる。
【0035】実施の形態3.図3はこの発明の実施の形
態3によるAC/DC間電力変換装置の主回路構成図で
あり、直流側の正極端子を接地し、負極端子側を高電圧
にしたものである。図において、同一符号は同一要素ま
たは相当要素を示す。この実施の形態3と前記実施の形
態2の図2を組み合わせることにより、バイポーラ(正
負2極)のDC送電が実現できる。他の作用効果は前記
実施の形態1,実施の形態2と同様である。
【0036】実施の形態4.図4から図6はそれぞれこ
の発明の実施の形態4によるAC/DC間電力変換装置
の主回路構成図である。図4から図6において、同一符
号は同一又は相当要素を示す。図4から図6はそれぞれ
図1から図3の実施の形態1から実施の形態3におい
て、全ての一次巻線を直列接続した実施の形態を示す。
【0037】系統事故時の変圧器の電圧分担バラツキ、
このバラツキによる電力変換器電流のバラツキに関して
は、一次巻線が直列接続になっているので若干悪条件に
なる。ただし、この問題に対して、二次巻線に移相巻線
を設けて位相差を付け、かつその位相差に対応させて電
力変換器の運転位相にも同じ位相差を付けているので、
変圧器磁束は一次巻線1a〜1fまで全て同相になる。
即ち、磁気飽和が起きても直列関係にある変圧器で同時
に起きる。
【0038】したがって、変圧器の磁気飽和のバラツキ
(飽和タイミングがずれる)問題およびこれによる電力
変換器電流のバラツキと過電流の問題は軽減されてい
る。他方、電流のバラツキや電力変換器間で流れる電流
の横流に関しては、全一次巻線が直列接続されているの
で改善される。また、絶縁上の問題解消や高調波が関与
するACフイルタに関しては、前記図1から図3と同様
の作用効果がある。
【0039】実施の形態5.図7はこの発明の実施の形
態に適した移相巻線付き二次巻線に関する実施の形態5
を示す図であり、図7において、21r,21s,21
tはr,s,t各相の主巻線、22r,22s,22t
はr,s,t各相に磁気結合した移相巻線である。図7
(a),(b)は中性点側に移相巻線22を配置し、引
き回しされる移相巻線およびそのワード線の絶縁が容易
になるようしたものである。
【0040】なお、図7(a)は位相を遅らせる接続例
を示し、図7(b)は位相を進ませる接続例を示す。さ
らに、図7(c)は環状接続により、位相を進める場合
と位相を遅らせる場合との両方に対応できる接続例を示
す。すなわち、r1,s1,t1から端子を出せば位相
が進み、r2,s2,t2から端子を出せば位相が遅れ
る。したがって、製作上の標準化がし易いという効果が
ある。
【0041】実施の形態6.図8、図9はこの発明の実
施に適した変圧器の構造に関する実施の形態6を示す図
であり、外鉄形変圧器で作る場合の1相分を示す。図
8,図9において、同一符号は同一又は相当要素を示
し、8は基本波磁束(主磁東)が通る主鉄心、9a,9
b,9c,9d,9eは上記主鉄心8により形成される
巻線総窓を小巻線窓11a,11b,11c,11d,
11e,11fに区切るバイパス磁路である。即ち、こ
の主鉄心が形作る巻線総窓(小巻線窓11a,11b,
11c,11d,11e,11fの全体を言う)と、こ
の巻線総窓を複数個の小巻線窓に区切るバイパス磁路9
a,9b,9c,9d,9eと、この複数個の小巻線窓
に巻き分けられた一次巻線1a〜1fと二次巻線2a〜
2f及び二次移相巻線2’c〜2’fからなる。
【0042】主鉄心8には基本波磁束が通り、基本波磁
束が同相となって同一方向に通るよう一次巻線1a〜1
fの接続極性を合わせる。バイパス磁路9a,9b,9
c,9d,9eには電力変換器が発生する高調波磁束の
ベクトル差および製作バラツキや過渡的不平衡による基
本波磁束または過渡的差分磁束が通る。したがって、こ
のバイパス磁路9a,9b,9c,9d,9eの磁路断
面積は主鉄心8の磁路断面積に比べて小さくて済む。
【0043】実施の形態6の図8は、図2、図3の実施
の形態2,実施の形態3と対応する一次巻線の接続を示
し、実施の形態6の図9は図5、図6の実施の形態4と
対応する一次巻線1a〜1fの接続を示す。同様に、内
鉄形変圧器でもバイパス磁路9a,9b,9c,9d,
9eで小巻線窓11a,11b,11c,11d,11
e,11fに区切る事により主鉄心8を共用して、全体
の変圧器を小型にできる。以上のように、この実施の形
態6によれば、変圧器全体を小型にできる効果が得られ
る。
【0044】実施の形態7.図10はこの発明による実
施の形態7の構成を示す図である。図において、前記図
2と同一符合は同一部分又は相当部分を示す。この実施
の形態7では、第2グループの二次巻線群2cないし2
fを全てスター結線を基本とする千鳥結線法により移相
してある。この実施の形態7は、前述の図7(a)
(b)に示した実施の形態5を活用したものであるか
ら、原理の説明は省略する。ここでは、任意の角度θだ
け移相させる場合に適用出来る事を示す。また、任意の
角度θだけ移相させながら、組内で所定の角度、例えば
30度の位相差を持たせ得る。したがって、デルタ結線
しなくても実施できる。
【0045】これにより、移相巻線2’c,2’d,
2’e,2’fを絶縁上低い電位の位置に配置され、絶
縁が容易になる効果が得られる。また、移相巻線2’
c,2’d,2’e,2’fの電流も主巻線2c,2
d,2e,2fの電流も等しいので、コイルの統一が取
れ、製造が容易になる効果が得られる。さらに、また線
電流を検出すれば二次巻線により磁路に加わる起磁力が
計算でき、一次巻線起磁力の計算と併せて鉄心に加わる
励磁起磁力が計算できる。この応用として、変圧器の偏
磁抑制制御がし易い。特に、線電流は変換器側で検出で
きるので、電流センサを変圧器側に置く必要が無く、電
流センサ出力線の配線が簡単になる。
【0046】上記図10は、第1グループが直流の正極
性側にある場合を説明したが、第1グループが直流の負
極性側にある場合にも適用できる事は前述実施の形態と
同様である。また、この実施の形態は、前述の実施の形
態4の図4ないし図6など、一次巻線が全て直列接続さ
れる場合においても適用でき、上記この実施の形態4の
効果が得られる。
【0047】実施の形態8.図11はこの発明による実
施の形態8の構成を示す図である。図において、前記図
8、図9と同一符合は同一部分又は相当部分を示す。こ
の実施の形態8は、組み内で直列接続された一次巻線を
並列接続する図1、図2、図3、図10のごとき実施の
形態における、変圧器の構造に関する。
【0048】同図において、組み内で一次巻線が直列接
続される組みの一次巻線及び二次巻線が互いに隣り合う
小巻線窓に巻かれる。この隣り合う小巻線窓を区切るバ
イパス磁路9a,9c,9eには小さいギャップ12
a、12b、12cを設ける。一次巻線が並列接続され
る組違いの小巻線窓間のバイパス磁路9b,9dにはギ
ャップを入れるか否かは自由で製造上の都合により決め
ても良く、他の理由で決めても良い。たとえば、全ての
バイパス磁路に同一ギャップを設けて、バイパス磁路の
製造要領を統一しても良い。
【0049】上記構造にすることにより、バイパス磁路
にギャップがあるバイパス磁路を挟む一次巻線(即ち直
列接統される一次巻線)に鎖交する磁束が均一になりや
すい。なぜなら、バイパス磁路にギャップがあるため、
両一次巻線に鎖交する磁束の差磁束が通る該バイパス磁
路の磁気抵抗が大きくなり、差磁束が低減される。即
ち、前記直列接続される一次巻線に鎖交する磁束が均一
になりやすい。
【0050】したがって、電力変換器3が運転していな
い時に、互いに直列接続された一次巻線の電圧が均一に
なりやすく、ひいては二次巻線の電圧も均一になりやす
い効果が得られる。
【0051】実施の形態9.図12はこの発明による実
施の形態9の構成を示す図である。図において、前記図
8、図9と同一符合は同一部分又は相当部分を示す。こ
の実施の形態9は、組み内で一次巻線が直列接続された
一次巻線を並列接続する図1、図2、図3、図10のご
とき実施の形態における、変圧器の構造に関する。この
実施の形態では、組み内で一次巻線が直列接続される組
み(ペア)の一次巻線及び二次巻線が互いに磁気構造上
の対称な小巻線窓に巻き回される。主鉄心および小巻線
窓が直線的に配置される場合、軸対称な位置に同一組み
(ペア)の一次巻線及び二次巻線を巻き回する。
【0052】上記構造にすることにより、組み(ペア)
内の巻線による起磁力により発生する磁束の磁路から見
た磁気パーミアンス(または磁気抵抗)が均一にしやす
い。換言すれば、組み(ペア)内の巻線から見た励磁イ
ンピーダンスが均一にしやすい。
【0053】したがって、電力変換器3が運転していな
い時に、励磁インピーダンスが均一になり易いので、互
いに直列接続された一次巻線の電圧が均一にしやすく、
ひいては二次巻線の電圧も均一にしやすい効果が得られ
る。さらに、この場合、バイパス磁路のギャップが必ず
しも必要でないので、同ギャップを無くしても良く、小
さくしても良く、他の都合で任意に決めても良い。即
ち、バイパス磁路のギャップの設計自由度が増す。例え
ば、バイパス磁路のギャップを無しにするか、ないしバ
イパス磁路のギャップを最小化するかすると、組み(ペ
ア)内で等アンペアターン則が成り立ちやすい。換言す
れば、一次巻線と二次巻線の電流が等しくなり易い。更
に換言すれば、組み(ペア)内での横流が軽減される効
果が得られる。
【0054】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、複数
の三相二次巻線はYΔ結線された第1グループ二次巻線
と上記第1グループ二次巻線に対して位相をシフトさせ
る移相巻線を持つ第2グループ二次巻線とから成り、上
記第1グループ二次巻線に接続される第一電力変換器群
の直流端子は上記第2グループ二次巻線に接続される第
二電力変換器群の直流端子に対して直列接続され、さら
に上記第一電力変換器群を対地直流電圧絶対値が高い方
に配置しかつ上記第二電力変換器群を対地直流電圧絶対
値が低い方に配置するように構成したので、交流系統電
圧および直流系統電圧の高電圧化が容易、かつ、ACフ
ィルタを軽減し易い効果がある。
【0055】また、この発明によれば、第2グループ二
次巻線はY結線に移相巻線を付加した二次巻線とΔ結線
に移相巻線を付加した二次巻線とを備えるように構成し
たので、良く用いられるYΔ結線の基調をキープしなが
ら移相を実現できる効果がある。
【0056】また、この発明によれば、Δ結線に移相巻
線を付加した二次巻線は2種類の電圧を持つ巻線を交互
に並べた6辺の巻線からなる環状結線構成としたので、
2種類の移相に対してリードの取り方の変形だけで対処
できる効果がある。
【0057】また、この発明によれば、第2グループ二
次巻線はY結線に移相巻線を付加した千鳥結線から構成
したので、任意の角度だけ移相させる場合に適用するこ
とができ、任意の角度だけ移相せさながら、組内で所定
の角度の位相差を持たせることができる効果がある。
【0058】また、この発明によれば、Y結線に移相巻
線を付加した二次巻線の上記移相巻線を中性点側に接続
するように構成したので、絶縁が容易になるという効果
がある。
【0059】また、この発明によれば、第2グループ二
次巻線は三相二つを一組とした2組以上の移相巻線付き
三相二次巻線からなり、12相の第一電力変換器群と1
2相以上の第二電力変換器群と合わせて24相以上の電
力変換器群としたので、ACフイルタの軽減効果が大き
いという効果がある。
【0060】また、この発明によれば、二つの三相二次
巻線を組とし、組内の二次巻線に結合する一次巻線は組
毎に該組内で直列接続し、組内が直列接続された各組の
一次巻線をそれぞれ三相交流電力系統に並列接続するよ
うに構成したので、組内の電流バラツキを軽減でき、か
つ、組間での変圧器電圧分担や磁気飽和タイミングのバ
ラツキによる障害を軽減できる効果がある。
【0061】また、この発明によれば、変圧器はその基
本波磁束が通る主鉄心により形成される巻線総窓と、こ
の総窓を複数個の小巻線窓に区切り主鉄心の磁路断面積
より断面積が小さいバイパス磁路と、これら複数個の小
巻線窓に巻き分けられた上記一次巻線及び二次巻線から
なり、上記組み内で一次巻線が直列接続される組みの巻
線窓は互いに隣り合う小巻線窓に配置し、上記互いに隣
り含う小巻線窓間を区切るバイパス磁路にギャップを設
けて構成したので、一次巻線に鎖交する磁東の差磁束が
通る該バイパス磁路の磁気抵抗が大きくなり、差磁束が
低減される。したがって、互いに直列接続された一次巻
線の電圧が均一になりやすく、ひいては二次巻線の電圧
も均一にしやすい効果がある。
【0062】また、この発明によれば、変圧器はその基
本波磁束が通る主鉄心と、この主鉄心により形成される
巻線総窓と、この総窓を複数個の小巻線窓に区切り主鉄
心の磁路断面積より断面積が小さいバイパス磁路と、こ
れら複数個の小巻線窓に巻き分けられた上記一次巻線及
び二次巻線からなり、上記組みを成す巻線窓は互いに軸
対称な位置に配置するように構成したので、組み(ペ
ア)内の巻線による起磁力により発生する磁束の磁路か
ら見た磁気パーミアンス(または磁気抵抗)を均一にし
やすい。換言すれば、組み(ペア)内の巻線から見た励
磁インピーダンスを均一にしやすいという効果がある。
【0063】また、この発明によれば、二つの三相二次
巻線を組とし、組内の二次巻線に結合する一次巻線は組
毎に該組内で直列接続し、組内が直列接続された各組の
一次巻線をさらに直列接続して三相交流電力系統に接続
するように構成したので、全電流のバラツキを軽減で
き、かつ、主磁束(基本波磁束)の同相性がキープ出来
るので、磁気飽和タイミングのバラツキによる障害も相
応に軽減できる効果がある。
【0064】また、この発明によれば、直列Y接続され
た組の一次巻線がさらに並列接続され、その中性点を接
地するように構成したので、組内の電流バラツキを軽減
でき、かつ、組間での変圧器電圧分担や磁気飽和タイミ
ングのバラツキによる障害を軽減できる効果に加え、超
高圧AC電力系統の絶縁対策にも対応できる効果があ
る。
【0065】また、この発明によれば、一次巻線は全て
直列接続してこれらをY接続し、その中性点を接地する
と共に第1グループの一次巻線を三相交流電力系統に接
続する端子側に配置するように構成したので、直流側高
電圧かつ交流側高電圧の変圧器が通常YΔ結線の二次巻
線を持つ変圧器に集約され、絶縁協調が取りやすくなる
効果がある。
【0066】また、この発明によれば、変圧器はその基
本波磁束が通る主鉄心と、この主鉄心により形成される
巻線総窓と、この巻線総窓を複数個の小巻線窓に区切り
主鉄心の磁路断面積より断面積が小さいバイパス磁路
と、これら複数個の小巻線窓に巻き分けられた上記一次
巻線及び二次巻線からなるように構成したので、変圧器
全体を小形にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるAC/DC間
電力変換装置を示す回路図である。
【図2】 この発明の実施の形態2によるAC/DC間
電力変換装置を示す回路図である。
【図3】 この発明の実施の形態3によるAC/DC間
電力変換装置を示す回路図である。
【図4】 この発明の実施の形態4によるAC/DC間
電力変換装置を示す回路図である。
【図5】 この発明の実施の形態4による他のAC/D
C間電力変換装置を示す回路図である。
【図6】 この発明の実施の形態4による更に他のAC
/DC間電力変換装置を示す回路図である。
【図7】 この発明のAC/DC間電力変換装置に適し
た実施の形態5による移相巻線付き二次巻線を示す図で
ある。
【図8】 この発明のAC/DC間電力変換装置に適し
た実施の形態6による変圧器の構造を示す図である。
【図9】 この発明のAC/DC間電力変換装置に適し
た実施の形態6による他の変圧器の構造を示す図であ
る。
【図10】 この発明の実施の形態7によるAC/DC
間電力変換装置を示す回路図である。
【図11】 この発明のAC/DC間電力変換装置に適
した実施の形態8による変圧器の構造を示す図である。
【図12】 この発明のAC/DC間電力変換装置に適
した実施の形態9による変圧器の構造を示す図である。
【図13】 従来のAC/DC間電力変換装置を示す回
路図である。
【図14】 三相電力変換器の回路図である。
【図15】 自己転流式の三相電力変換器の回路図であ
る。
【符号の説明】
1a〜1f 一次巻線、2a〜2f 二次巻線、2’c
〜2’f 移送巻線、3a〜3f 三相電力変換器、4
a〜4c 直流キャパシタ(蓄電手段)、8主鉄心、9
a〜9e バイパス磁路、10a〜10f 三相変圧
器、11a〜11f 小巻線窓、20a 三相変圧器
(第一電力変換器群用変圧器)、20b,20c 三相
変圧器(第二電力変換器群用変圧器)。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三相交流電力系続に三相一次巻線が接続
    される変圧器と、この変圧器の複数の三相二次巻線のそ
    れぞれにそれぞれの三相交流端子が接続されかつ少なく
    とも直流端子を持つ複数の電圧形の電力変換器と、上記
    直流端子に接続される蓄電手段とを備えたAC/DC間
    電力変換装置において、上記複数の三相二次巻線はYΔ
    結線された第1グループ二次巻線と上記第1グループ二
    次巻線に対して位相をシフトさせる移相巻線を持つ第2
    グループ二次巻線とから成り、上記第1グループ二次巻
    線に接続される第一電力変換器群の直流端子は上記第2
    グループ二次巻線に接続される第二電力変換器群の直流
    端子に対して直列接続され、さらに上記第一電力変換器
    群を対地直流電圧絶対値が高い方に配置しかつ上記第二
    電力変換器群を対地直流電圧絶対値が低い方に配置した
    ことを特徴とするAC/DC間電力変換装置。
  2. 【請求項2】 第2グループ二次巻線はY結線に移相巻
    線を付加した二次巻線とΔ結線に移相巻線を付加した二
    次巻線とからなることを特徴とする請求項1記載のAC
    /DC間電力変換装置。
  3. 【請求項3】 Δ結線に移相巻線を付加した二次巻線は
    2種類の電圧を持つ巻線を交互に並べた6辺の巻線から
    なる環状結線としたことを特徴とする請求項2記載のA
    C/DC間電力変換装置。
  4. 【請求項4】 第2グループ二次巻線はY結線に移相巻
    線を付加した千鳥結線からなることを特徴とする請求項
    1記載のAC/DC間電力変換装置。
  5. 【請求項5】 Y結線に移相巻線を付加した二次巻線の
    上記移相巻線を中性点側に接続したことを特徴とする請
    求項2または請求項4記載のAC/DC間電力変換装
    置。
  6. 【請求項6】 第2グループ二次巻線は三相二つを一組
    とした1組以上の移相巻線付き三相二次巻線からなり、
    12相の第一電力変換器群と12相以上の第二電力変換
    器群と合わせて24相以上の電力変換器群とすることを
    特徴とする請求項1から請求項5のうちのいずれか1項
    記載のAC/DC間電力変換装置。
  7. 【請求項7】 二つの三相二次巻線を組とし、組内の二
    次巻線に結合する一次巻線は組毎に該組内で直列接続
    し、組内が直列接続された各組の一次巻線をそれぞれ上
    記三相交流電力系統に並列接続したことを特徴とする請
    求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載のAC/
    DC間電力変換装置。
  8. 【請求項8】 変圧器はその基本波磁束が通る主鉄心
    と、この主鉄心により形成される巻線総窓と、この総窓
    を複数個の小巻線窓に区切り主鉄心の磁路断面積より断
    面積が小さいバイパス磁路と、これら複数個の小巻線窓
    に巻き分けられた上記一次巻線及び二次巻線からなり、
    上記組み内で一次巻線が直列接続される組みの巻線窓は
    互いに隣り合う小巻線窓に配置し、上記互いに隣り含う
    小巻線窓間を区切るバイパス磁路にギャップを設けるこ
    とを特徴とする請求項7記載のAC/DC間電力変換装
    置。
  9. 【請求項9】 変圧器はその基本波磁束が通る主鉄心
    と、この主鉄心により形成される巻線総窓と、この総窓
    を複数個の小巻線窓に区切り主鉄心の磁路断面積より断
    面積が小さいバイパス磁路と、これら複数個の小巻線窓
    に巻き分けられた上記一次巻線及び二次巻線からなり、
    上記組みを成す巻線窓は互いに軸対称な位置に配置する
    ことを特徴とする請求項7記載のAC/DC間電力変換
    装置。
  10. 【請求項10】 二つの三相二次巻線を組とし、組内の
    二次巻線に結合する一次巻線は組毎に該組内で直列接続
    し、組内が直列接続された各組の一次巻線をさらに直列
    接続して上記三相交流電力系統に接続することを特徴と
    する請求項1から請求項6のうちのいずれか1項記載の
    AC/DC間電力変換装置。
  11. 【請求項11】 一次巻線はY接続し、その中性点を接
    地することを特徴とする請求項9記載のAC/DC間電
    力変換装置。
  12. 【請求項12】 一次巻線はY接続し、その中性点を接
    地すると共に第1グループの一次巻線を三相交流電力系
    統に接続する端子側に配置したことを特徴とする請求項
    10記載のAC/DC間電力変換装置。
  13. 【請求項13】 変圧器はその基本波磁束が通る主鉄心
    と、この主鉄心により形成される巻線総窓と、この総窓
    を複数個の小巻線窓に区切り主鉄心の磁路断面積より断
    面積が小さいバイパス磁路と、これら複数個の小巻線窓
    に巻き分けられた上記一次巻線及び二次巻線からなるこ
    とを特徴とする請求項1から請求項12のうちのいずれ
    か1項記載のAC/DC間電力変換装置。
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