JPS5854875Y2 - 直流変換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は大容量直流変換装置の特に相間リアクトル付二
重星形結線における装置の小形化に関わる。

従来一般に相間リアクトル付二重星形結線で直流変換装
置を構成する際、先づ原理的には第１図に示すごとく第
１の変圧器Ｔ１と整流装置Ｓ１とからなる変換装置Ｄ１
を設け、第２の変圧器Ｔ２と整流装置Ｓ２とからなる変
換装置Ｄ２が設けられ、それぞれの変換装置Ｄ１．Ｄ２
に対しそれぞれ独立した相間リアクトルＬ１．Ｌ２を設
けることが考えられる。

また第２図に表わすごとく共通の鉄心を用いてＬ′とし
て集約したりアクドルを設けることもできる。

第２図において、一組の整流装置Ｓ１をダイオードで構
成し、もう一組の整流装置Ｓ２をサイリスタで構成して
、電圧制御を行うようにした場合を第３図に示す。

サイリスクの制御角αにおける相間フアントムに印加さ
れる電圧ｅｉｐｘの波形は、それぞれの変換装置の電圧
波形ｅｄ１１．ｅｄ２１．ｅｄ１２．ｅｄ２２がら求め
ることができ、第５図のようになる。

すなわち、ｅｄ１□、ｅｄ２□はそれぞれ変圧器巻線ｕ
１．ｖ１．ｗ１とＸｌ、ｙｌ、Ｚｌの誘起電圧をダイオ
ードで整流したもので゛、ｅｄ１２．ｅｄ２□は同様に
ｕ２．■２．Ｗ２とＸ２．ｙ２゜ｚ２をサイリスタで整
流したものであり、これらをｅｄ１□＋ｅｄ１２−ｅｄ
ｌ ｅｄ２１＋ｅｄ２２−ｅｄ２ とすると、ｅｄよ、ｅｄ２はそれぞれ第４図のようにな
る。

このｅｄｌとｅｄ２の差の１／２の電圧が相間リアクト
ルにかかる電圧ｅｉｐｘとなり、第５図に示す波形が得
られる。

サイリスタが接続されている側の相電圧をＥｓ２とし、
ダイオード側のそれをＥｓ１として、とすると、相間リ
アクトルの鉄心の最大磁束密度φｍは次式で表わされる
。

ここでｆ。

は電源周波数、Ｎは相間リアクトル巻線の巻回数であり
、ｋ′はサイリスタの制御角αと前記ａとによって決ま
る定数である。

このｋは第６図のようになり、サイリスタ側の相電圧Ｅ
ｓ２の割合いが大きい場合すなわちａが大きい場合に制
御角αに大きく依存し、αの範囲が広いとサイリスタの
制御による影響が現れてに′が大きくなる場合が生じる
。

このため相間リアクトルの鉄心の最大磁束密度が大きく
なるので、この鉄心の断面積を大きくしておく必要があ
る。

これに対して、第７図に示すごとく、２組の２次二重星
形結線のそれぞれの中性点に結ばれる相間ノアクトルの
巻線を共通鉄心に巻回するとともに相間リアクトルを介
してそれぞれ同相とすべき変圧器巻線の位相を１８０°
変位して半導体素子を介して縦続接続回路を構成し、相
間リアクトルに発生する電圧すなわち励磁電流を減少せ
しめ所要の鉄心面積を縮少しうるようにしたものが別途
提案されている（特開昭５０−１４３０２９号）。

すなわち、第２図のように第１の変圧器Ｔ１と第２の変
圧器Ｔ２との同相同志をｕ−ｕ接続していたものを第７
図のように同相となるべき各相を１８０°角位相を変位
せしめてｕ−Ｘ接続したものである。

この場合の直流電圧波形は各制御角αにおいて第８図の
ごとくなり、相間リアクトルの電圧波形は各制御角αに
おいて第９図のごとくとなる。

サイリスタの制御角αと、相間リアクトルの最大磁束密
度に関する常数に′との関係を前述のＵＵ接続の場合で
示す第６図と対比して、ｕ −Ｘ接続の場合を示したが
第１０図である。

また、前記サイリスタ側の相電圧ＥＳ２とダイオード側
の相電圧Ｅｓ１との比ａと前記常数に′との関係を、Ｕ
−Ｕ接続の場合とｕ −Ｘ接続の場合について表わし
たのが第１１図である。

ｕ−Ｘ接続とすることによりｕ −ｕ接続の場合に比べ
て相間リアクトルの最大磁束密度が低下し、鉄心断面稲
が縮少される。

本考案の目的は、前記の相間リアクトルと変圧器との接
続を簡略化することにより整流装置をさらに簡略化し小
形化することにある。

この目的は、２組の二重星形結線変圧器の各２次巻線を
共通鉄心脚に連続巻きしてその中間を中性点とする２組
の２次二重星形結線を構成するとともに、前記各２次巻
線の開放端のそれぞれに半導体素子が直列接続され、こ
の半導体素子の反２次巻線側に同一鉄心に共通巻きした
相間リアクトルを縦続接続して達せられる。

第１２図および第１３図は本考案の一実施例における直
流変換装置の結線図であり、第１４図はこの結線による
変圧器巻線の概略構成を表す直流変換装置の全体結線図
である。

図からも理解できるように２組の二重星形結線変圧器の
２次巻線がそれぞれ共通の鉄心脚に巻回される。

すなわち、第１４図においては鉄心脚Ａ１には２次巻線
ｕ１．Ｘ１とｕ２．Ｘ２とがそれぞれ連続巻きされ、鉄
心脚Ａ２にはＶｌ、ｙｌとＶ２．ｙ２とが、鉄心脚Ａ３
にはＷｌ、ｚｌとＷ２．ｚ２とが連続巻きされている。

連続巻きした前記それぞれの巻線の中間は共通の接続ブ
スＯ′で結ばれて２組の２次二重星形結線を構成し、そ
の相回転はそれぞれｕ １− ｚ １ｖ１−Ｘｌ−Ｗｌ
−ｙｌとｕ２−Ｚ２−Ｖ２−Ｘ２−Ｗ２ｙ２としている
。

２次巻線の開放端にはそれぞれ半導体素子Ｓ１およびＳ
２が直列接続され、半導体素子の直流出力の負極端を一
括して共通ブスで接続し、正極端を各星形巻線群毎に分
割してそれぞれ共通ブスで接続し、両共通ブスの間に相
間リアクトルＬが挿入される。

この結果負荷には相間リアクトルを介して整流装置と変
圧器とが縦続接続され直流変換電圧が供給される。

このようにした直流変換装置の直流出力電圧および相間
リアクトルの電圧波形は、第７図のものと同様な結果が
得られ、前述したような相間リアクトルの鉄心断面積の
縮少を防げることがない。

しかも相間リアクトルと二次巻線の中性点とを接続する
ブスが本考案のものでは変圧器内を往復していないので
構造的にも作業的にも簡略化される。

従来の相間リアクトルと変圧器２次巻線の中性点とを接
続するブスは直流電流の１／２を通電しうる断面積を必
要としたが、このブスを中性点に接続する必要がなく、
変圧器の構造が簡単になる。

相間リアクトルＬと変圧器Ｔとを一体にして同一タンク
内に内蔵し、整流装置Ｓ１．Ｓ２もタンク外側に一体に
取付けて全体を一体化して負荷および電源に対する接続
のみを行えば足りる簡単な構成にすることができる。

それには第４図に一点鎖線で囲んで示す如く同一鉄心に
２組の連続巻きした２次巻線を巻回しく１次巻線は図示
せず）、同一タンク内に相間リアクトルＬを配設して、
タンク外部には１次端子（図示せず）と２次端子１〜１
２、相間リアクトル端子１３．１４を設け、端子１〜１
２にそれぞれ半導体素子を直列接続し、入力側は共通の
母線で並列接続し、入力端子１５を設け、出力側はＵ。

Ｖ、Ｗ群とｘ、ｙ、ｚ群とを別にして、それぞれ共通の
母線で並列接続して端子１７および１８を設け、この端
子１７と１８との間に前記相間リアクトルＬが挿入され
るよう相間リアクトル端子１３と１４とに接続している
。

そして負荷に接続するための端子１６が相間リアクトル
Ｌの中性点から導出して設けられている。

なお、相間リアクトルＬと変圧器Ｔとを別置形として設
けることも容易にできる。

変圧装置Ｔと整流装置Ｓ１．Ｓ２とを一体に設け、相間
リアクトルだけを点線部分から切離して別置形にするこ
とは容易である。

現地据付後のブス接続もブス１９．２０を設けるだけで
簡単に接続作業ができる。

第１５．１６図および第１７図は本考案のそれぞれ異な
る実施例の概略巻線構造を示す。

第１５図は、相間リアクトルをブスバー貫通形としたも
ので、大電流用に適している。

第１６図はＰ極側のブスバーのみを巻回した貫通形とし
たものである。

第１７図は変圧器と整流器とが並列接続された大容量器
の場合に用いられる。

本考案によれば、２組の二重星形結線変圧器の各２次巻
線を共通鉄心脚に連続巻きしてその中間を中性点とする
２組の２次二重星形結線とするとともに半導体素子を介
して反２次巻線側に相間リアクトルを設けたので、中性
点接続ブスが短かくなり作業性が良くなる上、従来少く
とも直流の１／２の電流を通す相間リアクトルの中性点
接続ブスの接続がなく、２次巻線の中間の中性点接続ブ
スは最大で直流電流の１／πですむから構造上極めて簡
略化でき小形化することが可能となるため顕著な原価低
減ができる。

さらに整流装置、変圧装置および相間リアクトルを一体
に構成することにより、各装置間の接続ブスが短縮され
現地据付後は交流側と負荷側の配線を行えば良い等工事
面での利点がある。

また輸送限界等の制約がある際は容易に相間リアクトル
を別置形にできるので、その点有列となり、かつ現地据
付の際な別置したのに関わらず、変圧器、整流器との接
続が簡単に行えるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来形の相間リアクトル付二重星形結線におけ
る縦続接続直流変換装置の結線図である。 第２図は異なる従来形の同様図である。第３図は第２図
の結線に基く説明のための相間リアクトル付二重星形結
線の縦続接続直流変換装置の結線図である。 第４図は従来形における整流器出力電圧波形であり、第
５図はその相間リアクトル電圧波形である。 第６図は従来形の相間リアクトルの最大磁束密度を表す
曲線図である。 第７図は本考案に関連し別途提案されている方法に基く
直流変換装置の結線図であり、第８図は第７図の結線に
基く整流器出力電圧波形であり、第９図はその相間リア
クＩ・ルミ圧波形であり、第１０図はその相間リアクト
ルの最大磁束密度を表す曲線図である。 第１１図は従来形における相間リアクトルの磁束最大値
と本考案に関連し別途提案されている方法に基くそれと
の比較のための曲線図である。 第１２図は本考案に基く一実施例の直流変換装置の結線
図であり、第１３図はその巻線部を表す結線図であり、
第１４図はその概略全体構成を表す結線図である。 第１５図ないし第１７図はそれぞれ本考案の異る実施例
の概略全体構成を表す結線図である。 Ｌ、Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ′は相間リアクトル、Ｓｌ、Ｓ２は
整流器、Ｔ、Ｔ１．Ｔ２は変圧器、Ｏは中性点、１〜１
８は端子、１９．２０は接続ブス、ＡＩ 、 Ａ２．
Ａ３は鉄心である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ２組の二重星形結線変圧器の各２次巻線を共通鉄心脚に
   連続巻きしてその中間を中性点とする２組の２次二重星
   結線を構成するとともに、前記各２次巻線の開放端のそ
   れぞれに半導体素子が直列接続され、この半導体素子の
   反２次巻線側に同一鉄心に共通巻きした相間リアクトル
   を縦続接続したことを特徴とする直流変換装置。