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技術 交直変換装置の変換器用変圧器

出願人 株式会社東芝
発明者 苅部孝史
出願日 1999年12月6日 (20年11ヶ月経過) 出願番号 1999-346528
公開日 2001年6月22日 (19年4ヶ月経過) 公開番号 2001-169566
状態 未査定
技術分野 変成器又はリアクトル一般 インバータ装置
主要キーワード 絶縁階級 最大外形 変圧器一次巻線 千鳥結線 交流電圧出力 単位変換器 直列段数 各変換器
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この項目の情報は公開日時点(2001年6月22日)のものです。
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図面 (6)

課題

各段の変換器用変圧器外形の大きさを平均化し、変換器用変圧器の外形を小さくすることにより、輸送を容易にして輸送費を低減できる交直変換装置の変換器用変圧器を提供する。

解決手段

直列接続された変換器用変圧器一次巻線3の電位が高い順に、電位が低い順の変換器用変圧器二次巻線2A〜2Dを対応させている。すなわち、最も電位の高い変換器用変圧器一次巻線3Aが最も電位の低い変換器用変圧器二次巻線2Aに対応し、逆に、最も電位の低い変換器用変圧器一次巻線3Dがつまり最も電位の高い変換器用変圧器二次巻線2Dに対応している。

概要

背景

一般に、直流電源から交流系統に接続する場合、交直変換装置が採用されている。この交直変換装置は複数直列多段接続された単位変換器と、一次巻線及び二次巻線を有する変換器用変圧器とから構成されている。ここで、図4を用いて、交直変換装置の主回路構成について具体的に説明する。なお、単位変換器の直列段数仕様にあわせて任意の段数とすることができるが、図4では直列段数は4段として表現する。

図4に示すように、直流電源4には接地回路5が接続されるとともに、単位変換器1A〜1Dが直列に4段接続されている。これら単位変換器1A〜1Dは複数の自己消弧形スイッチング素子ブリッジ接続して構成される。単位変換器1A〜1Dの交流出力にはそれぞれ、変換器用変圧器二次巻線2A〜2Dが接続され、各段の変換器用変圧器二次巻線2A〜2Dに対応して、Y結線から構成された変換器用変圧器一次巻線3が設けられている。変換器用変圧器一次巻線3は直列接続された各段一次巻線3A〜3Dから構成される。

以上のような交直変換装置において、各段の単位変換器1A〜1Dの交流電圧出力は各段の変換器用変圧器二次巻線2A〜2Dの電圧として現れ、さらに変換器用変圧器各段一次巻線3A〜3Dに現れる。前述したように各段一次巻線3A〜3Dは直列接続されているため、交直変換装置の交流電圧出力は加算されて変換器用変圧器一次巻線3に現れる。

図5は図4の交直変換装置で用いられる変換器用変圧器の概略外形図である。図5において、6A〜6Dは各段の変換器用変圧器本体、7A〜7Cは各段一次巻線3A〜3Dを直列接続するための接続回路、8は一次側ブッシング、9A〜9Dは二次側ブッシングである。このとき、接続回路7A〜7C及び二次側ブッシング9A〜9Dの絶縁階級は、高い方から7A,7B,7C及9A,9B,9C,9Dの順番となり、接続回路7A〜7C及び二次側ブッシング9A〜9Dの大きさもこの順番に対応する。

概要

各段の変換器用変圧器の外形の大きさを平均化し、変換器用変圧器の外形を小さくすることにより、輸送を容易にして輸送費を低減できる交直変換装置の変換器用変圧器を提供する。

直列接続された変換器用変圧器一次巻線3の電位が高い順に、電位が低い順の変換器用変圧器二次巻線2A〜2Dを対応させている。すなわち、最も電位の高い変換器用変圧器一次巻線3Aが最も電位の低い変換器用変圧器二次巻線2Aに対応し、逆に、最も電位の低い変換器用変圧器一次巻線3Dがつまり最も電位の高い変換器用変圧器二次巻線2Dに対応している。

目的

本発明は、以上の課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、各段の変換器用変圧器の外形の大きさを平均化し、変換器用変圧器の外形を小さくすることにより、輸送を容易にして輸送費を低減できる交直変換装置の変換器用変圧器を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
4件

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請求項1

複数の自己消弧形スイッチング素子ブリッジ接続してなる単位変換器複数直列多段接続され、該複数の単位変換器の交流出力変換器用変圧器二次巻線に接続され、各変換器変圧器一次巻線直列接続されて交流系統に接続された交直変換装置において、電位が最も高い一次巻線印可される電圧が、電位の最も低い二次巻線に変圧比に対応した電圧として現れ、以下電位が高い一次巻線から順に、電位の低い順の二次巻線が対応するように構成されたことを特徴とする交直変換装置の変換器用変圧器。

請求項2

前記変換器用変圧器一次巻線がY結線から構成されたことを特徴とする請求項1記載の交直変換装置の変換器用変圧器。

請求項3

前記変換器用変圧器一次巻線がY結線とΔ結線を組み合わせた結線から構成されたことを特徴とする請求項1記載の交直変換装置の変換器用変圧器。

請求項4

前記変換器用変圧器一次巻線が千鳥結線から構成されたことを特徴とすることを特徴とする請求項1記載の交直変換装置の変換器用変圧器。

技術分野

0001

本発明は、複数の単位変換器交流出力変圧器により直列に接続し、かつ直流出力直列接続して運転する交直変換装置変換器用変圧器に関するものである。

背景技術

0002

一般に、直流電源から交流系統に接続する場合、交直変換装置が採用されている。この交直変換装置は複数直列多段接続された単位変換器と、一次巻線及び二次巻線を有する変換器用変圧器とから構成されている。ここで、図4を用いて、交直変換装置の主回路構成について具体的に説明する。なお、単位変換器の直列段数仕様にあわせて任意の段数とすることができるが、図4では直列段数は4段として表現する。

0003

図4に示すように、直流電源4には接地回路5が接続されるとともに、単位変換器1A〜1Dが直列に4段接続されている。これら単位変換器1A〜1Dは複数の自己消弧形スイッチング素子ブリッジ接続して構成される。単位変換器1A〜1Dの交流出力にはそれぞれ、変換器用変圧器二次巻線2A〜2Dが接続され、各段の変換器用変圧器二次巻線2A〜2Dに対応して、Y結線から構成された変換器用変圧器一次巻線3が設けられている。変換器用変圧器一次巻線3は直列接続された各段一次巻線3A〜3Dから構成される。

0004

以上のような交直変換装置において、各段の単位変換器1A〜1Dの交流電圧出力は各段の変換器用変圧器二次巻線2A〜2Dの電圧として現れ、さらに変換器用変圧器各段一次巻線3A〜3Dに現れる。前述したように各段一次巻線3A〜3Dは直列接続されているため、交直変換装置の交流電圧出力は加算されて変換器用変圧器一次巻線3に現れる。

0005

図5図4の交直変換装置で用いられる変換器用変圧器の概略外形図である。図5において、6A〜6Dは各段の変換器用変圧器本体、7A〜7Cは各段一次巻線3A〜3Dを直列接続するための接続回路、8は一次側ブッシング、9A〜9Dは二次側ブッシングである。このとき、接続回路7A〜7C及び二次側ブッシング9A〜9Dの絶縁階級は、高い方から7A,7B,7C及9A,9B,9C,9Dの順番となり、接続回路7A〜7C及び二次側ブッシング9A〜9Dの大きさもこの順番に対応する。

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、以上の従来技術では、最も電位の高い変換器用変圧器一次巻線3Aが最も電位の高い変換器用変圧器二次巻線2Dに対応し、最も電位の低い変換器用変圧器一次巻線3Dが最も電位の低い変換器用変圧器二次巻線2Aに対応している。電位の高低はすなわち絶縁階級の高低であり、電位が高いほど絶縁を確保するために外形が大きくなる。したがって、一次巻線3側の外形が大きくなるものほど二次巻線2A〜2D側の外形も大きくなる組み合わせとなり、図5に示したように変換器用変圧器本体6A〜6Dの外形の大きさは6Aが一番大きくなり、以下、6B,6C,6Dの順となっていた。

0007

つまり従来技術では、高圧段の単位変換器に接続される変換器用変圧器本体の方が、低圧段の単位変換器に接続される変換器用変圧器本体よりも大きくなり、変換器用変圧器本体の大きさにばらつきが生じた。近年、交直変換装置の大容量化に伴って単位変換器の段数が増える傾向にあり、変換器用変圧器の大きさのばらつきが広がっている。このため、最も大きい変換器用変圧器の外形が大型化し、輸送が困難となって輸送費の増大を招いていた。

0008

本発明は、以上の課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、各段の変換器用変圧器の外形の大きさを平均化し、変換器用変圧器の外形を小さくすることにより、輸送を容易にして輸送費を低減できる交直変換装置の変換器用変圧器を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

前記目的を達成するため、本発明は、複数の自己消弧形スイッチング素子をブリッジ接続してなる単位変換器が複数直列に多段接続され、該複数の単位変換器の交流出力が変換器用変圧器二次巻線に接続され、各変換器変圧器一次巻線が直列接続されて交流系統に接続された交直変換装置において、変換器用変圧器が次のような技術的な特徴を有している。

0010

請求項1の発明は、電位が最も高い一次巻線に印可される電圧が、電位の最も低い二次巻線に変圧比に対応した電圧として現れ、以下電位が高い一次巻線から順に、電位の低い順の二次巻線が対応するように構成されたことを特徴とする。以上のような請求項1の発明によれば、絶縁階級が高い一次巻線と絶縁階級が低い二次巻線を組み合わせて1段分の変換器用変圧器を構成し、絶縁階級が低い一次巻線と絶縁階級の高い二次巻線を組み合わせて1段分の変換器用変圧器を構成することができる。そのため、各段の変換器用変圧器本体の外形の大きさを平均化することができ、従来に比べて最大となる変換器用変圧器本体の外形を小型化することができる。これにより、変換器用変圧器本体の輸送が容易になり、輸送費を低減することができる。

0011

請求項2の発明は、請求項1記載の交直変換装置の変換器用変圧器において、各変換器用変圧器一次巻線がY結線から構成されたことを特徴とする。以上の請求項2の発明によれば、一次巻線がY結線から構成された変換器用変圧器において、上記請求項1の発明と同様の作用効果を発揮することができる。

0012

請求項3の発明は、請求項1記載の交直変換装置の変換器用変圧器において、各変換器用変圧器一次巻線がY結線とΔ結線を組み合わせた結線から構成されたことを特徴とする。以上の請求項3の発明によれば、一次巻線がY結線とΔ結線を組み合わせた結線から構成された変換器用変圧器において、上記請求項1の発明と同様の作用効果を発揮することができる。

0013

請求項4の発明は、請求項1記載の交直変換装置の変換器用変圧器において、各変換器用変圧器一次巻線が千鳥結線から構成されたことを特徴とする。以上の請求項4の発明によれば、一次巻線が千鳥結線から構成された変換器用変圧器において、上記請求項1の発明と同様の作用効果を発揮することができる。

発明を実施するための最良の形態

0014

以下、本発明の実施の形態の一例について、図1図3を参照して具体的に説明する。なお、図1図3において図4と同じ機能の構成部材には同じ符号を付してある。
(1)第1の実施の形態
[構成]第1の実施の形態は請求項2の発明に対応するものであり、図1は第1の実施の形態の構成図である。第1の実施の形態の構成上の特徴は、Y結線を構成する各変換器用変圧器一次巻線3A〜3Dがそれぞれ変換器用変圧器二次巻線2A〜2Dに対応する点にある。すなわち、電位が最も高い一次巻線3Aに印可される電圧が、電位の最も低い二次巻線2Aに変圧比に対応した電圧として現れ、以下電位が高い一次巻線から順に、電位の低い順の二次巻線が対応するように構成されている。

0015

より具体的には、最も電位の高い変換器用変圧器一次巻線3Aが最も電位の低い変換器用変圧器二次巻線2Aに対応し、2番目に電位の高い変換器用変圧器一次巻線3Bが2番目に電位の低い変換器用変圧器二次巻線2Bに対応し、3番目に電位の高い変換器用変圧器一次巻線3Cが3番目に電位の低い変換器用変圧器二次巻線2Cに対応し、さらに、4番目に電位の高いつまり最も電位の低い変換器用変圧器一次巻線3Dが、4番目に電位の低いつまり最も電位の高い変換器用変圧器二次巻線2Dに対応する。

0016

[作用及び効果]以上のような構成を有する第1の実施の形態においては、一次巻線3側で外形が大きくなるものほど二次巻線2A〜2D側は外形が小さくなる組み合わせとなっている。したがって、各段の変換器用変圧器本体の外形の大きさにばらつきが生じることがなく、外形の大きさを平均化することができる。したがって、変換器用変圧器本体の最大外形を小さくすることが可能である。これにより、変換器用変圧器本体を容易に輸送することができ、輸送費の低減に寄与することができる。

0017

(2)第2の実施の形態
[構成]第2の実施の形態は請求項3の発明に対応するものであり、図2は第2の実施の形態の構成図である。第2の実施の形態は変換器用変圧器一次巻線3がY結線とΔ結線を組み合わせた結線から構成されたことを特徴としており、他の部分は上記第1の実施の形態と同様である。すなわち、最も電位の高い変換器用変圧器一次巻線3Aが最も電位の低い変換器用変圧器二次巻線2Aに対応し、逆に、最も電位の低い変換器用変圧器一次巻線3D及び3Cは最も電位の高い変換器用変圧器二次巻線2D及び2番目に電位の高い変換器用変圧器二次巻線2Cに対応するようになっている。

0018

[作用及び効果]以上のような第2の実施の形態によれば、一次巻線3がY結線とΔ結線を組み合わせた結線から構成された変換器用変圧器において、上記第1の実施の形態と同じく変換器用変圧器本体を小型化し、輸送費を低減することができる。

0019

(3)第3の実施の形態
[構成]第3の実施の形態は請求項4の発明に対応するものであり、図3は第3の実施の形態の構成図である。第3の実施の形態は変換器用変圧器一次巻線3が千鳥結線から構成されたことを特徴としており、他の部分は上記第1及び第2の実施の形態と同様である。すなわち、最も電位の高い変換器用変圧器一次巻線3Aが最も電位の低い変換器用変圧器二次巻線2Aに対応し、逆に、最も電位の低い変換器用変圧器一次巻線3D及び3Cが最も電位の高い変換器用変圧器二次巻線2D及び2番目に電位の高い変換器用変圧器二次巻線2Cに対応している。

0020

[作用及び効果]以上のような第3の実施の形態によれば、一次巻線3が千鳥結線から構成された変換器用変圧器において、上記第1及び第2の実施の形態と同じく変換器用変圧器本体を小型化し、輸送費を低減することができる。

発明の効果

0021

以上説明したように、本発明に係る交直変換装置の変換器用変圧器によれば、直列接続された変換器用変圧器一次巻線の電位が高い順に、電位が低い順の変換器用変圧器二次巻線を対応させることにより、各段の変換器用変圧器の外形の大きさを平均化して変換器用変圧器の最大外形を小さくすることができ、輸送を容易にして輸送費の低減を図ることができる。

図面の簡単な説明

0022

図1本発明の第1の実施の形態の構成図。
図2本発明の第2の実施の形態の構成図。
図3本発明の第3の実施の形態の構成図。
図4従来の交直変換装置の変換器用変圧器の構成図。
図5図4の交直変換装置で用いられる変換器用変圧器の概略外形図。

--

0023

1A〜1D…単位変換器
2A〜2D…変換器用変圧器二次巻線
3…変換器用変圧器一次巻線
3A〜3D…変換器用変圧器各段一次巻線
4…直流電源
5…接地回路
6A〜6D…変換器用変圧器本体
7A〜7C…一次巻線直列接続回路
8…一次側ブッシング
9A〜9D…二次側ブッシング

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