JPS596148B2 - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JPS596148B2
JPS596148B2 JP51023787A JP2378776A JPS596148B2 JP S596148 B2 JPS596148 B2 JP S596148B2 JP 51023787 A JP51023787 A JP 51023787A JP 2378776 A JP2378776 A JP 2378776A JP S596148 B2 JPS596148 B2 JP S596148B2
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JP
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rectifier
phase
polarity
load current
rectifiers
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JP51023787A
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修一 杉山
正克 藤原
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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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
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/25Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/27Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means for conversion of frequency
    • H02M5/271Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means for conversion of frequency from a three phase input voltage

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、交流電源系統に接続された複数台の整流器か
らなり、可変極性の負荷電流を供給する電力変換装置に
関する。
交流電源系統からその系統周波数とは異る周波数の交流
電圧を取り出す直接形周波数変換装置、特にサイクロコ
ンバータ、あるいは直流電動機の正逆転運転用の静止レ
オナード装置として用いられる電力変換装置は、負荷電
流の各極性に別々に設けられた2組の整流器から構成さ
れている。
特に大容量の電力変換装置の場合には、電力変換装置が
交流電源系統に生ぜしめる高調波電流や無効電力を抑制
するために、負荷電流の各極性に所属する整流器は直流
出力側で互いに直列接続された複数台の単位整流器で構
成されることが多い。本発明の目的は、負荷電流の各極
性に所属する整流器が直流出力側で互いに直列接続され
た複数台の単位整流器で構成されているような電力変換
装置において、負荷電流の一方の極性に所属する単位整
流器と負荷電流の他方の極性に所属する単位整流器とを
部分的に共通化することによつて、電力変換装置を構成
する単位整流器の総台数を減らすことにある。この目的
は、本発明によれば、負荷電流の各極性に対して別々に
設けられた整流器によつて、負荷電流の両極性に対して
共通な整流器が負荷電流の所望の極性に応じた極性にて
負荷回路に接続されるようにすることによつて達成され
る。
負荷側における出力変圧器が不要となる結線とするには
、負荷電流の各極性に対して別々に設けられた整流器は
、全体としてブリツジ回路を構成し、負荷電流の両極性
に対して共通な整流器はそのブリツジ回路の直流側端子
間に接続され、負荷回路はそのブリツジ回路の交流側端
子に接続されるようにすればよい。
また、電力変換装置が発生する無効電力を抑制するため
に、負荷電流の各極性に所属する整流器を、電源電圧に
対して遅相の位相制御角で運転される電源転流整流器と
、電源に対して進相の位相制御角で運転される強制転流
整流器とで構成する場合には、強制転流整流器を負荷電
流の両極性に対して共通にすることによつて、電力変換
装置全体の小型化およびコストダウンを図ることができ
る。
以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細に説明する
第1図には従来の電力変換装置、特に単相サイクロコン
バータ(または多相サイクロコンバータの1相分)が示
されている。
負荷Zは単相交流負荷もしくは3相交流負荷の1相分で
ある。
サイクロコンバータCOは、負荷電流の正極性に所属す
る4つの単位整流器P1〜P4と、負荷電流の負極性に
所属する4つの単位整流器N1〜N4とで構成されてい
る。各単位整流器P1〜P4およびN1〜N4はそれぞ
れ3相ブリツジ結線された可制御電気弁(時にサイリス
タ)からなる6相整流器である。6相整流器Pl,P4
,Nl,N4は強制転流回路を持たない電源転流整流器
であり、6相整流器P2,P3,N2,N4はそれぞれ
強制転流回路P2′,P3′,N2′,N4′を持つ強
制転流整流器である。
3相交流電源系統R,S,Tには、1つの1次巻線W1
と4つの2次巻線W2l〜W24とを有する1台の変圧
器Tが接続されている。
1台の変圧器Tの代りに2台の2次2巻線式変圧器ある
いは4台の変圧器を使用してもよい。
1次巻線W1および2次巻線W23,W24はΔ結線さ
れ、2次巻線W2l,W22はY結線されている。
各2次巻線W2,〜W24の線間電圧は等しく選ばれて
いる。6相電源転流整流器Pl,Nlは、直流出力側で
はリアクトルL1および高速度しや断器HBlを介して
逆並列接続され、3相交流入力側では変圧器Tの2次巻
線W2lに接続されている。
6相強制転流整流器P2,N2は、直流出力側ではリア
クトルL1および高速度しや断器HBlを介して逆並列
接続され、3相交流入力側では変圧器Tの2次巻線W2
2に接続されている。
6相強制転流整流器P3,N3は、直流出力側ではリア
クトルL2および高速度しや断器HB2を介して逆並列
接続され、3相交流入力側では変圧器Tの2次巻線W2
3に接続されている。
6相電源転流整流器P4,N4は、直流出力側ではリア
クトルL2および高速度しや断器HB2を介して逆並列
接続され、3相交流入力側では変圧器Tの2次巻線W2
4に接続されている。
負荷電流の正極性に所属する単位整流器P1〜P4と負
荷電流の負極性に所属する単位整流器N1〜N4との間
で循環電流が流れることがないように一方が動作してい
るときは他方は不動作にし、一方から他方への切換えは
無電流状態確認の上行なわれる。
万一の誤動作により循環電流が発生したときにこれを制
御するのにリアクトルLl,L2が役立つ。また、高速
度しや断器HBl,HB2は過電流保護のために設けら
れている。正半波電流2は単位整流器Pl,P2,P3
,P4を介して供給される。これらの整流器P1〜P4
は直流出力側で互いに直列接続関係にあるので、サイク
ロコンバータCOVから負荷zに印加される総出力電圧
は各単位整流器の出力電圧の和で与えられる。その場合
に各単位整流器P1〜P4はそれぞれ総出力電圧を平等
に分担するように制御される。各単位整流器P1〜P4
の交流入力電圧の大きさは等しいので、結局、各整流器
P1〜P4の位相制御角の絶対値は等しくされる。また
、電源転流整流器Pl,P4は交流入力電圧に対して遅
相の位相制御角αで運転され、強制転流整流器P2,P
3は交流入力電圧に対して進相の位相制御角−αで運転
される。従つて、電源転流整流器Pl,P4が電源系統
R,S,Tに生じしめる遅相無効電力は、それぞれ強制
転流整流器が電源系統R,S,Tに生ぜしめる進相の無
効電力によつて相殺され、サイクロコンバータCOの電
源系統に対する基本波力率はほゾ1となる。また、6相
電源転流整流器Pl,P4は全体として12相電源転流
整流器を構成し、また6相強制転流整流器P2,P3も
全体として12相強制転流整流器を構成しているので、
電源系統に生じる高調波電流が減少する。負半波電流−
1zは単位整流器N1〜N4を介して供給され、上述の
如きを半波時と同様の動作が行なわれる。
第2図は、第1図に示した従来のサイクロコンバータと
対応関係にある本発明によるサイクロコンバータを示す
第2図によれば、4つの6相電源転流整流器Pl,Nl
,P4,N4によつて単相ブリツジ回路が構成され、こ
のブリツジ回路の直流側端子間に2つの6相強制転流整
流器M1およびM2の直列回路がリアクトルLおよび直
流高速度しや断器HBを介して接続され、そしてそのブ
リツジ回路の交流側端子間には負荷Zが接続されている
整流器Ml,M2の強制転流回路はそれぞれM1′M2
′で示されている。電源転流整流器P1およびP4は負
荷電流の正極性に所属し、前者の交流側は変圧器T(7
)Y結線の2次巻線W2lに接続され、後者の交流側は
変圧器TのΔ結線の2次巻線W24に接続されている。
同様に電源転流整流器N1およびN4は負荷電流の負極
性に所属し、前者の交流側Y結線の2次巻線W2lに接
続され、後者の交流側はΔ結線の2次巻線W24に接続
されている。Y結線された2次巻線W22に接続された
6相強制転流整流器M1とΔ結線された2次巻線W23
に接続された6相強制転流整流器とで12相強制転流整
流器が構成され、これは負荷電流の正半波と負半波との
両方に対して共通になつている。正半波電流はP1→M
1→M2→P4なる経路で供給され、負半波電流はN4
→M1→M2→N1なる経路で供給される。第1図と第
2図との比較から分るように、本発明によれば、単位整
流器の総台数を減らすことができ、特に電源転流整流器
よりも高価な強制転流整流器の台数を半分にすることが
できるという利点が得られる。
また、保護の目的で挿入されるリアクトルおよび直流高
速度しや断器を1つにまとめることができるという利点
も生じる。第3図および第4図には、第2図による本発
明のサイクロコンバータの互いに異なる変形例が示され
ている。
第3図によれば、第2図と同様に4つの変圧器2次巻線
W2l〜W24がある。
直流回路にある2つの整流器Ml,M2はそれぞれ第2
図におけるMl,M2と同じ構成を有する6相強制転流
整流器である。Y結線の2次巻線W2lには3つのサイ
リスタグループAl,Bl,ABlが接続されていて、
サイリスタグループA1およびABlは負荷電流の正極
性に所属する1つの6相電源転流整流器を構成し、また
サイリスタグループB1およびABlは負荷電流の負極
性に所属する1つの6相電源転流整流器を構成している
。従つて、サイリスタグループABlは負荷電流の両極
性に対して共通である。またΔ結線の2次巻線W24に
接続されたサイリスタグループA2,B2は、それぞれ
同様にこの2次巻線に接続されているサイリスタグルー
プAB2と共に、正もしくは負半波に所属する6相転流
整流器を構成していて、前述と同様にサイリスタグルー
プAB2は正、負両半波に対して共用されている。この
ようにすれば、サイリスタの総アーム数を減らすことが
できる。第4図によれば、第3図における6相強制転流
整流器Ml,M2が省略され、サイリスタグループAB
l,AB2には強制転流回路ABV,AB2′が付加さ
れている。この第4図の場合には第2図、第3図の場合
に比べると高調波電流成分が増すが、簡易方式として採
用可能である。本発明は図示の実施例に限らず本発明思
想に従つて種々変更可能である。
図示の実施例では単相出力のサイクロコンバータについ
て説明したが、もちろん本発明は多相出力のサイクロコ
ンバータに適用できるものである。また直流電動機の正
逆転運転のための静止レオナード装置に本発明を適用す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置の実施例を示す接続図、第2図ないし
第4図は本発明装置の互いに異なる実施例を示す接続図
である。 Pl,P4・・・・・・負荷電流の正極性に所属する整
流器、Nl,N4・・・・・・負荷電流の負極性に所属
する整流器、Ml,M2・・・・・・負荷電流の両極性
に共通な整流器、Z・・・・・・負荷、R,S,T・・
・・・・交流電源系統。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 それぞれ交流入力側を交流電源に接続される制御可
    能な複数台の整流器を組み合わせることにより負荷に可
    変極性の整流された電流を供給するようにした電力変換
    装置において、少なくとも1台の整流器を除く残りの整
    流器は、負荷電流の各極性に対して別々に設けられた整
    流器として負荷電流の所望の極性に応じて一方が動作で
    他方が不動作となるように切換えられるようにするとと
    もに、その切換えにより動作中の整流器を介して前記の
    少なくとも1台の整流器が負荷に対して負荷電流の所望
    の極性に対応した極性にて接続されるように回路接続す
    ることにより、前記の少なくとも1台の整流器を負荷電
    流の両極性に対して共通な整流器としたことを特徴とす
    る電力変換装置。 2 特許請求の範囲第1項において、負荷電流の各極性
    に対して別々に設けられた整流器は、全体としてブリッ
    ジ回路を構成し、負荷電流の両極性に対して共通な整流
    器はそのブリッジ回路の直流側端子間に接続され、負荷
    回路はそのブリッジ回路の交流側端子に接続されること
    を特徴とする電力変換装置。 3 特許請求の範囲第1項において、負荷電流の各極性
    に対して別々に設けられた整流器は電源転流整流器であ
    り、負荷電流の各極性に対して共通な整流器は強制転流
    整流器であることを特徴とする電力変換装置。 4 特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかにお
    いて、交流電源系統は3相であり、すべての整流器は3
    相ブリッジ結線された可制御電気弁からなる6相整流器
    であることを特徴とする電力変換装置。 5 特許請求の範囲第4項において、負荷電流の各極性
    に対して別々に設けられた整流器は全体として単相ブリ
    ッジ回路を構成する4つの6相電源転流整流器からなり
    、負荷電流の両極性に対して共通な整流器は互いに直列
    接続された2つの6相強制転流整流器からなることを特
    徴とする電力変換装置。 6 特許請求の範囲第5項において、負荷電流の同じ極
    性に所属する2つの6相電源転流整流器の交流入力電圧
    は互いに30°elの位相差があり、また2つの6相強
    制転流器の交流入力電圧も互いに30°elの位相差が
    あることを特徴とする電力変換装置。
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AT349571B (de) 1979-04-10
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