(57)【要約】【課題】電圧検出回路数を減少させることにより装置の小型化が可能で、安価な構成でユニットの入力電圧を検出することができる方法を提供する。【解決手段】三相トランス１０２の１次巻線１２０側に３×ｎ個のユニット内の三相／単相電力変換器の三相入力端子に印加される２次電圧を変換・検出する電圧検出回路１０６を設け、その検出情報から各グループの入力電圧情報を演算するという手順をとるものである。【選択図】図１
2006180596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１組の１次巻線と位相差を設けた３×ｎ組の２次巻線を持った１個の三相トランス、前記２次巻線とそれぞれ接続する３×ｎ個の三相／単相電力変換器とを備えた多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出方法において、
前記三相トランスの１次側の入力電圧を検出し、それぞれの位相の異なるグループに応じた２次側電圧に変換処理する演算を行い、前記３×ｎ個のユニット内の三相／単相電力変換器の三相入力端子に印加される電圧を検出する、という手順で処理することを特徴とする多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出方法。
【請求項２】
前記変換処理演算は、１次側入力電圧を前記三相トランスの仕様から決定される巻線比によってゲイン倍することで２次側の相電圧に変換し、該２次側相電圧に対して位相差に応じて決定される変換係数Ｋによりゲイン倍したものと合成して２次巻線の出力電圧を演算するものであることを特徴とする請求項１記載の多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出方法。
【請求項３】
１組の１次巻線と位相差を設けた３×ｎ組の２次巻線を持った１個の三相トランスと、前記２次巻線とそれぞれ接続する３×ｎ個の三相／単相電力変換器と、前記三相トランスの１次側に設けられ前記三相トランスの１次側の入力電圧を検出する１個の電圧検出回路とを備えた多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出器において、
前記電圧検出回路が、前記三相トランスの１次側の入力電圧をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータと、前記デジタル変換した１次電圧をトランスの２次電圧に変換する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の出力より入力電圧位相を検出する位相検出器と、を有することを特徴とする多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出器。
【請求項４】
前記電圧変換回路は、前記１次側入力電圧を前記三相トランスの仕様から決定される巻線比によってゲイン倍することで２次側の相電圧に変換し、該２次側相電圧に対して位相差に応じて決定される変換係数Ｋによりゲイン倍したものと合成して２次巻線の出力電圧を演算する合成回路を有することを特徴とする請求項３記載の多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力トランスを使用した多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出方法および検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の多重三相電力変換装置は、前記三相トランスの位相差が設けてある２次巻線毎に電圧検出回路を設けている。１例としては、特許文献１に開示の「電力変換装置」が挙げられる。
図５は従来の電力変換装置の回路構成図である。図５において、５０２は三相トランスであり、電源側の負荷バランスを図り、低次高調波電流を前記三相トランスの２次巻線で相殺させるため、まず、三相トランス５０２の２次巻線５２１〜５２９は、Ｕ，Ｖ、Ｗ各相に３個ずつ接続された合計９個のユニットを各相毎に接続の順番により３つの段位を決め、同段位のものを１グループとした３個のグループに分け、各グループ内のそれぞれの２次巻線の誘起電圧位相が等しくなるように、かつ、それぞれのユニット内において、各グループに属する２次巻線間では誘起電圧が６０度／３＝２０度の位相差を持つように巻線を施している。
５６１〜５６２は電圧検出回路である。電圧の位相はグループ毎に異なるため、その数だけ電圧検出回路を設けている。
図６は前記電圧検出回路の構成図であり、電圧検出回路６０１（図５、５６１、５６２相当）は、対応するユニット内の１つの三相／単相電力変換器の三相入力端子に印加される電圧をＡ／Ｄコンバータ６０２によってディジタル変換し、また、該印加電圧の位相を位相検出器６０３によって検出する。
このように、従来の多重三相電力変換装置では、電圧検出回路をグループ毎に設けて対応するユニット内の１つの三相／単相電力変換器の三相入力端子に印加される電圧を検出する、という手順がとられていた。
【特許文献１】特開平１１−２５２９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の多重三相電力変換装置では、電圧検出回路をグループ毎に設けて対応するユニット内の１つの三相／単相電力変換器の三相入力端子に印加される電圧を検出するという手順をとっているので、電圧検出回路がユニットの段数分必要となり、配線も複雑となり、装置の小型化を図ることが難しく、その結果、装置が高価になってしまうという問題があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、電圧検出回路数を減少させることにより装置の小型化が可能で、安価にユニットの入力電圧を検出することができる多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出方法およびユニット入力電圧検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、請求項１記載の発明は、多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出方法に係り、１組の１次巻線と位相差を設けた３×ｎ組の２次巻線を持った１個の三相トランス、前記２次巻線とそれぞれ接続する３×ｎ個の三相／単相電力変換器とを備えた多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出方法において、前記三相トランスの１次側の入力電圧を検出し、それぞれの位相の異なるグループに応じた２次側電圧に変換処理する演算を行い、前記３×ｎ個のユニット内の三相／単相電力変換器の三相入力端子に印加される電圧を検出する、という手順で処理することを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出方法において、前記変換処理演算が、１次側入力電圧を前記三相トランスの仕様から決定される巻線比によってゲイン倍することで２次側の相電圧に変換し、該２次側相電圧に対して位相差に応じて決定される変換係数Ｋによりゲイン倍したものと合成して２次巻線の出力電圧を演算するものであることを特徴としている。
請求項３記載の発明は、多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出器に係り、１組の１次巻線と位相差を設けた３×ｎ組の２次巻線を持った１個の三相トランスと、前記２次巻線とそれぞれ接続する３×ｎ個の三相／単相電力変換器と、前記三相トランスの１次側に設けられ前記三相トランスの１次側の入力電圧を検出する１個の電圧検出回路とを備えた多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出器において、前記電圧検出回路が、前記三相トランスの１次側の入力電圧をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータと、前記デジタル変換した１次電圧をトランスの２次電圧に変換する電圧変換回路と、前記電圧変換回路の出力より入力電圧位相を検出する位相検出器と、を有することを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項２記載の多重三相電力変換装置のユニット入力電圧検出器において、前記電圧変換回路が、前記１次側入力電圧を前記三相トランスの仕様から決定される巻線比によってゲイン倍することで２次側の相電圧に変換し、該２次側相電圧に対して位相差に応じて決定される変換係数Ｋによりゲイン倍したものと合成して２次巻線の出力電圧を演算する合成回路を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、従来の多重三相電力変換装置では、トランス２次側にユニットの各グループ毎に電圧検出器を取付けて（図５では３個）電圧検出を行っていたが、本発明では１個の電圧検出回路を三相トランスの１次側に接続するのみで、３グループの出力電圧をソフトウェア的に演算出力するように構成したので、本発明では図５の従来の場合に比較して電圧検出回路１０６が１個で済み、電圧検出回路数を減少させることができるため装置の小型化が可能で、安価にユニットの入力電圧を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は本発明の方法を実施する多重三相電力変換装置の構成を示す回路図である。
図において、１０６は電圧検出回路であって、三相トランス１０２の１次側に１個接続されている。このように三相交流電源１０１が三相トランス１０２の１次巻線１２０の入力端子Ｒ，Ｓ，Ｔに入力され、この入力電圧を前記電圧検出回路に入力するように構成されている。また、三相トランス１０２の２次巻線１２１〜１２９はｕ，ｖ，ｗ各相に３個づつ接続された合計９個のユニット１３１〜１５３を各相毎に接続の順番により３つの段位を決め、同段位のものを１グループとした３個のグループに分け、各グループ内のそれぞれの２次巻線の誘起電圧位相が等しくなるように、且つ、それぞれのユニット内において、各グループに属する２次巻線間では誘起電圧が６０度／３＝２０度の位相差を持つようになっている。
【０００８】
図２は図１に示した電圧検出回路の構成図である。
図において、電圧検出回路１０６は、入力として取り込んだ電圧をＡ／Ｄコンバータ２０２によってディジタル変換し、電圧変換回路２０３〜２０５によってトランスの２次電圧に変換する。入力電圧位相は、前記電圧変換器の出力を使って位相検出器２０６〜２０８により検出する。
【０００９】
図３は図２に示した電圧変換回路の構成図である。
図において、電圧変換回路２０３（２０４、２０５）は、検出した１次側入力電圧をトランスの仕様から決定される巻線比３０２においてゲイン倍することで２次側の相電圧に換算する。２次側相電圧とその２次側相電圧に対して位相差に応じて決定される変換係数３０３にてゲイン倍したものをベクトル合成回路３０４において合成することにより２次巻線の出力電圧を演算する。
【００１０】
以下、具体的な方法、処理について図を参照して説明する。
図４は２次巻線の相電圧と出力電圧の関係を示すベクトル図で、（ａ）が位相遅れの場合を、（ｂ）が位相進みの場合を示している。
図４（ａ）に示すような、1次側の検出電圧を巻線比倍して得られる２次側の相電圧、ｒ相電圧Ｅｒ：４０１、ｓ相電圧Ｅｓ：４０２、ｔ相電圧Ｅｔ：４０３は、次式にて表される。
【数１】
2006180596.tif 000003
まず、位相が遅れている場合の出力電圧Ｖｒｓ：４０４、Ｖｓｔ：４０５、Ｖｔｒ：４０６は、図４（ａ）より
【数２】
2006180596.tif 000004
となる。
ここで、Ｋは変換係数と呼ぶことにする。（２）式に（１）式を代入して整理すると
【数３】
2006180596.tif 000005
となる。
以上より、次式にて変換係数を決定することにより、任意の位相差を得ることができることがわかる。
【数４】
2006180596.tif 000006
【００１１】
次に、位相が進んでいる場合は、図４（ｂ）より出力電圧Ｖｒｓ：４１０、Ｖｓｔ：４１１、Ｖｔｒ：４１２は次式にて表される。
【数５】
2006180596.tif 000007
この（５）式に（１）を代入して整理すると
【数６】
2006180596.tif 000008
となり、位相が遅れる場合と同様に次式にてを決定することにより、任意の位相差を得ることができる。
【数７】
2006180596.tif 000009
【００１２】
以上より、トランスの１次側電圧から得られる２次側相電圧に対して、それぞれの位相差によって決定される変換係数を乗じたものをベクトル合成することにより、電源のアンバランス、電圧変動も考慮した任意の位相差をもった三相電圧波形を得ることができる。
【００１３】
このように、１次側入力電圧のみを検出して、段位毎の位相差に応じた２次側出力電圧を容易に演算することができる。この出力を基にＰＷＭパルスコントローラによって、ＰＷＭサイクロコンバータのスイッチング制御が行われる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
１次側入力電圧のみを検出して、段位毎の２次側出力電圧を演算するいう手順をとるため、電圧検出回路数を減少させることができ、安価でユニットの入力電圧を検出することができるため、多重サイクロコンバータ、多重マトリクスコンバータ等の入力電圧検出用途に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の方法を適用する多重三相電力変換装置の構成を示す回路図である。
【図２】図１に示す電圧検出回路の構成図である。
【図３】図２に示す電圧変換回路の構成図である。
【図４】本発明の２次巻線の相電圧と出力電圧の関係を示すベクトル図で、（ａ）が位相遅れの場合を、（ｂ）が位相進みの場合を示している。
【図５】従来の多重三相電力変換装置の構成を示す回路図である。
【図６】図５に示す電圧検出回路の構成図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０１  三相交流電源
１０２  三相トランス
１０３  Ｕ相ユニット
１０４  Ｖ相ユニット
１０５  Ｗ相ユニット
１０６  電圧検出回路
１２０  １次巻線
１２１〜１２９  ２次巻線
１３１〜１５３  三相／単相電力変換器
R，S，T  三相トランス１次側入力端子
r，s，t  三相交流端子
a，ｂ    単相交流端子
２０２  Ａ／Ｄコンバータ
２０３〜２０５  電圧変換回路
２０６〜２０８  位相検出器
３０２  巻線比
３０３  変換係数
３０４  ベクトル合成回路
４０１、４０７  ｒ相電圧
４０２、４０８  ｓ相電圧
４０３、４０９  ｔ相電圧
４０４〜４０６、４１０〜４１２  ２次側巻線出力電圧
【図１】
2006180596.tif 000010
【図２】
2006180596.tif 000011
【図３】
2006180596.tif 000012
【図４】
2006180596.tif 000013
【図５】
2006180596.tif 000014
【図６】
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