(57)【要約】【課題】  通常使用されている６パルス式のインバータをそのまま使用して１２パルス式のインバータと同等の高調波対策を可能にする電源装置を提供する。【解決手段】  交流３相電力の各相の位相差を調整するためのΔ−Δ回路１０及びΔ−Ｙ回路１１を有しており、Δ−Ｙ回路１１の出力電力は６パルス式インバータ装置１４を通じて出力トランス１５の一次側に供給され、Δ−Δ回路１０の出力電力は６パルス式インバータ装置１４と同期して駆動される６パルス式インバータ装置１２を通じて出力トランス１３の一次側に供給される。そして、出力トランス１５及び出力トランス１３の二次側を直列接続することにより得られる合成電力が負荷Ｌに供給されるように、電源装置１を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ分岐入力された交流３相電力の各相の位相差を調整するためのΔ−Ｙ回路及びΔ−Δ回路を有しており、
Δ−Ｙ回路の出力電力は第１の６パルス式インバータを通じて第１の出力トランスの一次側に供給されており、
Δ−Δ回路の出力電力は第１の６パルス式インバータと同期して駆動される第２の６パルス式インバータを通じて第２の出力トランスの一次側に供給されており、
第１の出力トランス及び第２の出力トランスの二次側を直列接続することにより得られる合成電力が負荷に供給されるように構成されている、
電源装置。
【請求項２】
前記負荷が、共振コンデンサと加熱コイルとを含む誘導加熱用共振負荷である、
請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記負荷がモータ負荷である、
請求項１記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高調波低減対策が必要なパワーエレクトロニクス分野において使用される電源装置に関する。ここにパワーエレクトロニクスとは、電力の変換、配電、制御などを行う技術である。
【背景技術】
【０００２】
パワーエレクトロニクスの分野では、種々の原因で交流電源において生じる高調波成分が負荷への電力歪を生じさせ、その負荷の動作に悪影響を及ぼすことがしばしば問題となる。そのため、電源としては、高調波低減対策が施されたインバータ装置を用いることが一般的になっている。
電源の高調波低減対策が施されたインバータ装置を有する従来の電源装置として、１２パルス式を採用したものがある。
６パルス式を採用した電源装置は、通常の３相交流を全波整流してインバータ装置に入力し、このインバータ装置から出力される交流電力を負荷に供給する方式であり、整流用のダイオードを各相に２つの計６個を使用しているため、全波整流後の直流電力に１サイクル中に６個のリップルが生じる（３相全波整流＝６相整流）。６パルス式のインバータ装置を用いた電源装置は、その構成が単純であるという利点はあるが、高調波成分の除去が十分でない。そこで、５次高調波成分及び７次高調波成分をさらに軽減するための１２パルス式のインバータ装置を有する電源装置が用いられる。このような電源装置は、例えば３０度位相差がある２つの交流３相電力をそれぞれ全波整流して足し合わせ、これを１２パルス式のインバータ装置に入力する。そのため、整流器自体は、６パルス整流器を使用することができる。
【０００３】
１２パルス式のインバータ装置を有する従来の電源装置の構成例を図２に示す。この電源装置３は、交流３相電力、例えば交流３相電圧（ＡＣ３相入力）が、それぞれΔ−Δ回路３０及びΔ−Ｙ回路３１に分岐入力されるようになっている。Δ−Δ回路３０を経た電圧は、１２パルス式のインバータ装置３２のうち、直流電圧Ｖdc1を出力するための６パルス整流器３２２に入力されており、Δ−Ｙ回路３１を経た電圧は、１２パルス式のインバータ装置３２のうち、直流電圧Ｖdc2を出力するための６パルス整流器３２１に入力されている。このような６パルス整流器３２１、３２２から出力される直流電力Ｖdc1、Ｖdc2をそれぞれリップル位相が３０度異なって合成されるようにするために６パルス整流器３２１、３２２を直列に接続し、さらに、この直流合成電力をインバータ回路３２３に接続して、このインバータ回路３２３から出力される電力Ｖh0を負荷Ｌに供給している。
【０００４】
大電力の電源装置を構成する場合は、インバータ装置内のインバータ回路を構成する半導体スイッチング素子の容量に一定の制限がある。そのため、一つの整流器に複数の同期駆動されたインバータ回路を接続して出力トランスで合成することが行われている。このような大電力の電源装置を１２パルス方式とする場合は、例えば図３のように構成される。
【０００５】
図３に例示される電源装置４は、上記の交流３相入力が分岐入力されるΔ−Δ回路４０及びΔ−Ｙ回路４１と、１２パルス式のインバータ装置４２と、一対の出力トランス４３、４５とを備えている。１２パルス式のインバータ装置４２は、直列接続される６パルス整流器４２１、４２２と、これらの６パルス整流器４２１、４２２と並列に接続される一対のインバータ回路４２３、４２４とを有している。
Δ−Ｙ回路４１を経た電圧は６パルス整流器４２１に接続され、Δ−Δ回路４０を経た電圧は６パルス整流器４２２に接続されている。６パルス整流器４２１、４２２から出力される電圧（Ｖdc2、Ｖdc1）は、それぞれリップル位相が３０度異なるように合成された後、それぞれ、同期駆動されたインバータ回路４２３、４２４で交流電力に変換され、それぞれ出力トランス４３、４５の一次側に入力される。出力トランス４３、４５の二次側から同一出力Ｖho／２で出力される電力は、合成されて負荷Ｌに供給される。
このような構成の電源装置により、通常の６パルス式のインバータ装置を有する電源装置よりも、５次高調波成分１７．５［％］が２．０［％］に、７次高調波成分１１．０［％］が１．５［％］にそれぞれ低減される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の１２パルス式の電源装置は、整流器自体は６パルス整流器をそのまま使用することができるが、インバータ装置は、高価で回路構成が複雑な１２パルス式専用のものが必要になる。そのため、この種の１２パルス式の電源装置を普及させることが困難であり、電源技術の標準化に支障が生じるという問題があった。このような問題は、通常使用されている６パルス式のインバータ装置をそのまま使用して１２パルス式のインバータ装置を有する電源装置と同等の高調波対策を可能にさせることで解決することができる。
そこで本発明は、このような問題を解決することができる電源装置の仕組みを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電源装置は、それぞれ分岐入力された交流３相電力の各相の位相を調整するためのΔ−Ｙ回路及びΔ−Δ回路を有している。Δ−Ｙ回路の出力電力は第１の６パルス式インバータ装置を通じて第１の出力トランスの一次側に供給されており、Δ−Δ回路の出力電力は第１の６パルス式インバータ装置と同期して駆動される第２の６パルス式インバータ装置を通じて第２の出力トランスの一次側に供給されており、第１の出力トランス及び第２の出力トランスの二次側を直列接続することにより得られる合成電力が負荷に供給されるように構成されている。
【０００８】
第１の６パルス式インバータ装置は、例えば、Δ−Ｙ回路の出力電力を全波整流する第１整流器と、この第１整流器で整流された電力を交流電力に変換する第１インバータ回路とを含むものであり、第２の６パルス式インバータ装置は、例えば、Δ−Δ回路の出力電力を全波整流する第２整流器と、この第２整流器で整流された電力を交流電力に変換する第２インバータ回路とを含むものであり、第２インバータ回路は、第１インバータ回路とそのスイッチング動作が同期するものである。これにより、第１の６パルス式インバータ装置と同期して第２の６パルス式インバータ装置が駆動される。
あるいは、第１の６パルス式インバータ装置は、Δ−Ｙ回路の出力電力を交流電力に変換する第１インバータ回路を含むものであり、第２の６パルス式インバータ装置は、Δ−Δ回路の出力電力を交流電力に変換する第２インバータ回路を含むものであり、第２インバータ回路は、第１インバータ回路に同期して駆動されるものである。
【０００９】
負荷は、共振コンデンサと加熱コイルとを含む誘導加熱用共振負荷とすることができる。これにより、本発明の電源装置の適用範囲を高周波にまで拡げることができる。負荷に供給される電圧は２つの出力トランスの二次側の電力を合成したものなので、６パルス式インバータ装置と負荷とが分離されており、モータ負荷のような非線形負荷を用いることもできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電源装置では、インバータ装置で変換されて第１の出力トランス及び第２の出力トランスの二次側で電力のリップルが所定の位相差をもって合成される。そのため、６パルス式のインバータ装置を用いても、電源入力側からみると、１２パルス式のインバータ装置を用いた電源装置と同等の高調波抑制効果が得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施の一形態による電源装置の構成例を示している。ここでは、電源装置１には、交流３相の電圧４００［Ｖ］が入力電源として供給されるものとする。この電圧は２分岐されて、それぞれΔ−Ｙ結線された回路（Δ−Ｙ回路）１１及びΔ−Δ結線された回路（Δ−Δ回路）１０に入力される。Δ−Ｙ回路１１、Δ−Δ回路１０からは、それぞれ各相の位相差が所定値、例えば３０度だけ異なる２００［Ｖ］の交流３相電圧となって出力される。
【００１２】
これらの交流３相電圧は、それぞれ互いに独立した２つの６パルス式インバータ装置１２、１４に入力される。
【００１３】
６パルス式インバータ装置１２は、Δ−Δ回路１０から出力された交流３相電圧を全波整流するための６パルス整流器１２１と、この６パルス整流器１２１で整流された電圧を交流電圧に変換するためのインバータ回路１２２とを有している。インバータ回路１２２の出力電力は、出力トランス（高周波トランス）１３の一次側に供給される。
【００１４】
６パルス式インバータ装置１４も同様に、Δ−Ｙ回路１１から出力された交流３相電圧を全波整流するための６パルス整流器１２２と、この６パルス整流器１２２で整流された電圧を交流電圧に変換するインバータ回路１４２とを有している。インバータ回路１４２の出力電力は、出力トランス（高周波トランス）１５の一次側に供給される。
なお、インバータ回路１２２、１４２自体は、図２、図３に記載されたインバータ回路３２３、４２３、４２４と同様のものである。
【００１５】
出力トランス１３の二次側と出力トランス１５の二次側は直列接続されており、これらの出力トランス１３、１５から出力される電圧Ｖh1、Ｖh2が合成された電圧が負荷Ｌに供給される。
負荷Ｌは、共振コンデンサと加熱コイルとを含む誘導加熱用共振負荷とすることができる。あるいは、モータ負荷であっても良い。
【００１６】
上記のような接続構成の電源装置１とすることで、６パルス式インバータ装置１２、１４で変換され、出力トランス１３、１５の二次側より出力される電力Ｖｈ１とＶｈ２が例えば３０度リップル位相が異なって合成され、負荷Ｌに供給される。既に述べたように、図２及び図３に示した従来の電源装置において、６パルス整流器３２１、４２１の出力は、それぞれ対になる他の６パルス整流器、３２２、４２２とリップル位相が３０度異なって電圧合成されているので、電源入力側からみると、この実施形態による電源装置１は、図２及び図３に示した従来の電源装置３、４と同等の高調波抑制効果が得られることがわかる。つまり、１２パルス専用のインバータ装置を用いることなく、汎用の６パルス式のインバータ装置を用いて１２パルス式のインバータ装置を有するものと同性能の電源装置を実現することができる。
【００１７】
インバータ回路１４２は、インバータ回路１２２と同期して駆動される。つまり、インバータ回路１４２は、インバータ回路１２２とスイッチング動作が同期する。同期の制御は、予めインバータ回路１４２，１２２同士を結線しておいて一方の動作に他方が連動するようにしても良いし、各インバータ回路１４２，１２２を図示しない制御装置に接続し、この制御装置によりタイミング制御するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明の電源装置は、パワーエレクトロニクス分野において使用される電源装置として広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態による１２パルス式の電源装置の構成図。
【図２】従来の１２パルス式の電源装置の構成図。
【図３】大電力用の従来の１２パルス式の電源装置の構成図。
【符号の説明】
【００２０】
１、３、４  インバータを有する電源装置
１０、３０、４０  Δ−Δ回路
１１、３１、４１  Δ−Ｙ回路
１２、１４  ６パルス式インバータ装置
１２１、１４１、３２１、３２２、４２１、４２２  ６パルス整流器
１２２、１４２、３２３、４２３、４２４  インバータ回路
１３、１５、４３、４５  出力トランス
Ｌ  負荷
【図１】
2006217782.tif 000003
【図２】
2006217782.tif 000004
【図３】
2006217782.tif 000005