JPS638710B2 - - Google Patents

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JPS638710B2
JPS638710B2 JP56067235A JP6723581A JPS638710B2 JP S638710 B2 JPS638710 B2 JP S638710B2 JP 56067235 A JP56067235 A JP 56067235A JP 6723581 A JP6723581 A JP 6723581A JP S638710 B2 JPS638710 B2 JP S638710B2
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JP
Japan
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converter
commutation
transformer
winding
angle
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Expired
Application number
JP56067235A
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English (en)
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JPS57183270A (en
Inventor
Shigenori Kinoshita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP56067235A priority Critical patent/JPS57183270A/ja
Publication of JPS57183270A publication Critical patent/JPS57183270A/ja
Publication of JPS638710B2 publication Critical patent/JPS638710B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal 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
    • H02M7/155Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal 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 using semiconductor devices only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、整流装置のうち、特に多分割した2
次巻線をもつ変圧器のそれぞれの2次巻線に半導
体変換器を接続し、これらを縦続接続して整流出
力を取り出す交流電気車用整流装置に関するもの
である。 第1図は、この種の整流装置の基本的な構成を
示すもので、交流変圧器4の1次巻線の電源側端
子は遮断器3およびパンタグラフ2を介して架線
1に接続され、変圧器4の2次側には、1次電流
に含まれる高調波成分を少くするために多分割さ
れた2次巻線4−1,4−2,……4−mを備
え、これらの2次巻線4−1,4−2,……4−
mは変換器5−1,5−2,……5−mのそれぞ
れの入力端子に接続され、各変換器5−1,5−
2,……5−mの出力端子は縦続接続されて平滑
リアクトル6を介して電気車駆動電動機7に接続
されている。なお、変圧器4は、駆動電動機7以
外の負荷8に供給する電力を発生する3次巻線9
を備えている。 上記2次巻線を分割した利点について更に説明
すると、第2図は、変圧器4の2次巻線を分割し
ない場合(m=1)を、2分割した場合(m=
2)と、3分割した場合(m=3)とにおける変
圧器4の1次電流i1〔第2図a〕と整流出力電圧
ed〔第2図b〕とを整流出力電圧edの平均値が同
じになるよう位相制御した場合について示すもの
で、変圧器4の1次電流i1の波形歪は分割数mの
増加に伴つて減少することが本図から知見され
る。 変圧器4の2次巻線の分割数をさらに増加し、
例えば、6分割(m=6)した場合の1次電流i1
および整流出力電圧edは、第3図に示すような
波形となつて1次電流i1の歪はさらに減少する。
一方、分割数がこの程度に多くなると、1次電流
i1の歪は各2次巻線に接続された変換器の転流期
間u0における転流電流の波形により大きく影響さ
れる。なお、第3図に示した1次電流i1の波形は
各2次巻線4−1,4−2,……4−6に接続さ
れた変換器5−1,5−2,……5−6の転流電
流is1,is2……is6の波形が全く同一の場合を示し
ているが、実際には変圧器巻線の異相なるものを
適切に配置することによつて各巻線間の相互誘導
作用により各変換器の転流電流is1,is2……is6
第4図に示すように互いに干渉させ1次電流i1
波形歪が出来るだけ少なくなるようにしている。 また、この種の変換器をサイリスタを用いて構
成し、回生制動運転時には同変換器にインバータ
動作をさせるようにしたものもよく知られてい
る。 このようにすれば、発電ブレーキ装置等が不要
となり、省エネルギーや車両重量の軽減に役立
つ。 しかし、このように変換器をインバータ運転す
る場合にはサイリスタの転流失敗を避けるため
に、点弧進み角に転流重なり角にサイリスタの順
方向阻止能力回復に必要とされる余裕角を加えた
いわゆる最小点弧進み角以上で制御されなければ
ならない。転流重なり角は変換器に流れる電流が
大きくなければ長くなり、又交流側リアクタンス
が大きいほど転流重なり角も大きくなる。 ところで交流側の回路の長さが時間的に変化す
るような電気鉄道用のものでは、上記リアクタン
スも交流側回路の長さに応じて変化する。サイリ
スタのブリツジ構成の変換器をインバータ運転す
る際、最小点弧進み角を固定しておき、この固定
した点弧進み角以下で、サイリスタの点弧が行な
われないようにすると、この固定した最小点弧進
み角は、変換器に流れる電流が最も大きく、架線
の長さが最も長くなる地点に電気車が位置する場
合を基準として設定しなければならない。従つ
て、上記固定式の最小点弧進み角設定方式では、
交流側リアクタンスや変換器電流が小さくなつて
も、この最小点弧進み角は同じであるため、サイ
リスタの変換器の出力は能力以下で使用すること
となり、又力率も悪く、インバータ制御範囲も小
さい。 このためこの固定式に対して各サイリスタ変換
器の転流重なり角を連続的に検出して、この角度
に設定した転流余裕角を加えたものがサイリスタ
変換器の最小点弧進み角になるようにして、交流
側リアクタンス、変換器電流に応じて転流余裕角
が設定値以上になるよう最小制御進み角を制御す
る方式も考えられる。 しかし、第1図に示すように、分割された各2
次巻線に接続される変換器が縦続接続されている
変換器では、上記のように変換器を同時に点弧さ
せて転流を行なわせると、巻線相互の干渉によつ
て転流電流の波形は複雑となり、転流電圧が負に
なる場合がある。 第5図はかかる従来例で、2次巻線が3巻線の
場合の動作波形図でaは2次巻線の電流波形を、
bは変換器の出力電圧波形を示すものであるが、
上記の内容をこれにより更に説明する。まず、第
1図は変圧器4の2次巻線4−1に接続されてい
る変換器5−1を転流余裕角θ01で転流を完了さ
せるため、最小制御進み角βmin1に等しい位相角
θ1で転流させる。次に巻線4−2に接続されてい
る変換器5−2を転流余裕角θ02で転流を完了さ
せるため最小制御進み角βmin2に等しい位相角θ2
で転流させる。 なお、第1図では省略しているが、同様に2次
巻線4−3に接続されている変換器5−3を最小
制御進み角βmin3に等しい位相角θ3で転流させ
る。変換器5−3を転流させると、5−3の転流
干渉により、変換器5−1の転流電圧は負とな
り、2次巻線4−1の転流電流は同図のように減
少する。 θで、変換器5−2,5−3の転流が完了する
と、巻線4−2,4−3の転流干渉はなくなり、
変換器5−1の転流電圧は再び正となり、転流が
進行し、θ5で転流が完了する。 この場合、変換器5−1の転流余裕角θ01が設
定値以上になるようにβmin1、βmin2、βmin3が
各々制御される。このように転流干渉によつて1
巻線でも転流電圧が負になると、この巻線の変換
器の転流余裕角が最も小さく、この角度が常に設
定値になるように制御されるが、他の変換器の転
流余裕角はこの値以上になつてしまう。すなわ
ち、各変換器の転流余裕角を全く同じく最小値に
制御することはできない。 従つて転流干渉で転流電圧が負となるような従
来方式は、変換器の出力を最大に利用できないた
め、変圧器や変換器の重量や寸法が増大し、運転
力率も低下してしまうという欠点が生じる。 本発明の目的は上記従来例の不都合を解消し、
多分割された2次巻線を有する変圧器のそれぞれ
の2次巻線に変換器を接続し、これらの変換器を
縦続接続し、かつ変換器にサイリスタを使用し、
インバータ動作可能な変換器として整流出力を取
り出す整流装置において、変換器を転流させた時
に、変換器の入力に現われる転流電圧が負になら
ないような整流装置を提供することにある。 しかしてこの目的は本発明によれば、1次側又
は2次側に換算して表わした巻線間の等価相互リ
アクタンスが巻線の等価もれリアクタンスよりも
小さくなるようにすることで達成される。 以下、図面について、本発明の実施例を詳細に
説明する。 第6図は本発明に用いる変圧器の回路図で、変
圧器4はその1次巻線4−pに対して、4−1〜
4−m〜4−nまでの分割された2次巻線を有す
るものである。 この第6図に示すように、変圧器4が多分割さ
れた2次巻線4−1,4−2,4−3,……4−
m,……4−nをもつ場合、1次巻線4−pの自
己リアクタンスをXpで表わし、2次巻線4−1,
4−2,4−3,……4−m,……4−nのそれ
ぞれの自己リアクタンスをXs1、Xs2、Xs3……
Xsm……Xsnで表わし、1次巻線4−pとそれぞ
れの2次巻線4−1,4−2,4−3,……4−
m,……4−nとの相互リアクタンスをXp1
Xp2、Xp3……Xpm……Xpnで表わし、2次巻線
4−m(または4−n)〔m、n……任意の互いに
異なる数〕と2次巻線4−n(または4−m)と
の相互リアクタンスをXsmn(=Xsnm)で表わ
し、2次巻線4−1,4−2,4−3,……4−
m,……4−nから見たそれぞれの等価漏れリア
クタンスをX11、X22、X33、Xmm……Xnnで表
わし、2次巻線4−m(または4−n)〔m、n…
…任意の互いに異なる数〕の電流により2次巻線
Sn(またはSm)に誘起する電圧を表わす等価相
互リアクタンスをXmn(=Xnm)で表わす。こ
の場合、等価相互リアクタンスXmn(=Xnm)
は次式により求めることができる。 Xmn=Xp Xpn Xpm/am・an am an+Xamn ……(1) 但し、am、an……2次巻線4−m,4−nと
1次巻線4−pとの巻数比 上記の等価漏れリアクタンスX11、X22、X33
…Xmm……XnnとリアクタンスXmn(=Xnm)
との関係は、以下に示すようにマトリクスで表わ
すことができる。
【表】
【表】 本発明は第6図における2次多分割変圧器4の
各リアクタンスが上記マトリクスのようになる場
合に、巻線相互間の干渉をリアクタンスで表わし
た等価相互リアクタンスを以下の表に示すよう
に、その巻線のもつ漏れリアクタンスよりも大き
くならないように構成したものである。
【表】
【表】 すなわち本発明では巻線4−1と他の巻線とに
ついて X12≦X11 X13≦X11 〓 X1n≦X11 〓 X1o≦X11 ……(2) となるようにする。 又、同様に巻線4−mと他の巻線とでは Xm1≦Xmm Xm2≦Xmm Xm3≦Xmm 〓 Xmo≦Xmm ……(3) となるようにする。以下同様、全ての巻線の等価
相互リアクタンスは、その巻線の等価もれリアク
タンスよりも小さくする。 一方この種の変圧器は1次巻線を複数個に分割
し、この1次巻線間に2次巻線を配置する巻線構
成をとつているので1次巻線、2次巻線を適切に
配置することによつて上記のようなリアクタンス
の関係は容易に得られる。 次に、本発明での変圧器4を用いた場合の転流
時の動作を説明する。 巻線4−1と巻線4−3で、4−3が転流して
いる場合について説明する。変換器5−3は等価
もれリアクタンスX33と交流価電圧Vs3とで転流
する。この転流によつて4−1側にX13を介して
電圧が誘起するので変換器5−1の転流電圧
Vs1cは次のようになる。 Vs1c=Vs1−X13/X33・Vs3 ……(4) ここでVs1とVs3は等しく且つX13≦X33である
ので Vs1c≧0 ……(5) となり転流電圧が負になることはない。 更に、本発明の変圧器4を用いた場合の変換器
のインバータ運転時の動作について説明する。 第7図は本発明の変圧器4を用いた場合のイン
バータ運転時の動作波形を上記第5図に対応して
示したものである。 この第7図が示すように、本発明では転流電圧
は負になることがないから、各変換器の転流余裕
角を同じになるように各変換器の最小制御進み角
を制御することが可能となる。 以上述べたように、本発明の整流装置は、整流
装置に用いる変換器のインバータ運転時、各変換
器の転流余裕角を最小値にしかも同じにすること
が可能となるので、インバータ出力、回生制動力
の増大、力率の向上が図れる。このため変圧器の
小形軽量化が図れ、車両用変換装置としての効果
は極めて大きくなるものである。 さらに、多分割2次巻線をもつ単相の変圧器を
備えた変換装置に限らず多分割2次巻線をもつ多
相の変圧器を備えた変換装置にも応用することが
できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は交流電気車に使用される一般の整流装
置の構成を示す回路図、第2図は第1図に示す装
置における変圧器の2次巻線の分割数と1次電流
および出力電圧の波形との関係を示す波形図、第
3図は第1図に示す装置において変圧器2次巻線
を6分割した場合の1次電流と出力電圧との波形
を示す波形図、第4図は第3図に示す1次電流波
形が転流期間において分散する状態を示す図、第
5図は従来方式の動作波形図、第6図は本発明の
実施例を示すもので本発明に用いる変圧器の回路
図、第7図は本発明装置を用いた場合のインバー
タ運転時の動作波形図である。 1……架線、2……パンタグラフ、3……遮断
器、4……変圧器、4−p……1次巻線、4−
1,4−2,4−3……4−m……4−n……2
次巻線、5−1,5−2……5−m……変換器、
6……平滑リアクトル、7……電動機、8……負
荷、9……3次巻線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 変圧器の2次巻線を複数個に分割し、各分割
    2次巻線にインバータ動作が可能な変換器を接続
    し、これらの変換器を縦続接続して整流出力を取
    り出す整流装置において、変圧器の1次側又は2
    次側に換算して表わした巻線間の等価相互リアク
    タンスが巻線の等価もれリアクタンスよりも小さ
    くなるようにしたことを特徴とする整流装置。
JP56067235A 1981-05-02 1981-05-02 Rectifier Granted JPS57183270A (en)

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JP56067235A JPS57183270A (en) 1981-05-02 1981-05-02 Rectifier

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JPS57183270A JPS57183270A (en) 1982-11-11
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0521325U (ja) * 1991-08-13 1993-03-19 旭光学工業株式会社 光学式情報記録再生装置

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JPH0521325U (ja) * 1991-08-13 1993-03-19 旭光学工業株式会社 光学式情報記録再生装置

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JPS57183270A (en) 1982-11-11

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