(57)【要約】本発明は、送電分野における多機能電力変換器に関する。前記多機能電力変換器は、整流回路と、当該整流回路に接続されたフィルター回路と、当該フィルター回路に接続されたインバータ回路と、当該インバータ回路の出力ライン（U、V、W）にそれぞれ接続された差動モード電圧抑制リアクタ（LS1、LS2、LS3）と、フィルターコンデンサ群とを有する。本発明の特徴となるのは、閉磁気リングは、インバータ回路の出力ライン（U、V、W）上であって、差動モード電圧抑制リアクタとフィルターコンデンサ群との間に位置して設けられており、出力ライン（U、V、W）は、当該閉磁気リングに並列に巻回する、という形で構成されている、という点である。本発明の効果は、閉磁気リングを使用して高周波信号を遮断するため、通常モード電圧の出力を降下させて、電圧出力波形を改善することができる点である。さらに、構造が非常に簡単であり、コスト、容積、および重量を大幅に下げることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流回路と、当該整流回路に接続されたフィルター回路と、当該フィルター回路に接続されたインバータ回路と、当該インバータ回路の出力ライン（U、V、W）にそれぞれ直列接続された差動モード電圧抑制リアクタ（LS1、LS2、LS3）と、フィルターコンデンサ群とを有し、前記フィルターコンデンサ群は、コンデンサ（C3、C4、C5）から構成されており、当該コンデンサ群は、その一端がインバータ回路の出力ライン（U、V、W）にそれぞれ接続されており、また、コンデンサ（C3、C4、C5）の他端は、並列接続され、基準点（N）が形成されている、という多機能電力変換器において、
閉磁気リングは、インバータ回路の出力ライン（U、V、W）上であって、差動モード電圧抑制リアクタとフィルターコンデンサ群との間に位置して設けられており、前記閉磁気リングは、出力ライン（U、V、W）が当該閉磁気リングに並列に巻回される、という形で構成されている
ことを特徴とする前記変換器。
【請求項２】
フィルターコンデンサ群の基準点（N）は、整流フィルター回路のDC電源の基準点（A）に接続されており、共に接地されている
ことを特徴とする請求項１またはそのプレアンブルに記載の多機能電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電分野における送電装置、特に多機能電力変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力エネルギーは、あらゆる場面で広く使われている。科学技術の発達に伴い、電力回路網中の電気エネルギーを適正に利用し、各種電力設備（変圧器、交流／直流変換を行うインバータ、出力周波数を変える変換器、電力回路網の電源に悪影響が及ばないように保つさまざまなアクティブＶＡＲ補償器、電力フィードバック装置など）の要求に応えるため、さまざまな送電装置が開発されている。これら送電装置に共通する問題点は、装置の機能が単一であって、その性能では、理想的な機能モードを実際には実現できないだろう、という点である。たとえば、変圧器の変圧容量および高熱絶縁と消耗品自体のコストとが両立できないこと、インバータの高圧変換と低圧電力スイッチとが両立できないこと、また、電力回路網の電源に送られることによって生じる悪影響ならびに、高周波の条件下で動作中に生成される通常モード圧力によって電気機器にもたらされるダメージなどがある。性能に関するこれらの問題点を解決するため、現在用いられている方法は、使用中に現れる欠点を克服するための対応手段を用いる、というものである。その一例が、上記インバータであり、これは、整流部分、フィルター部分、および逆変換部分によって形成されている。こうした型のインバータは動作中、２種類の信号、すなわち高周波信号と低周波信号とを生成する。その電圧波形は、パルス幅変調（ＰＷＭ）波であり、高調波が多く含まれる場合には歪みが著しくなる。動作中に生成される前記高周波信号は、通常モード電圧（common mode voltage）を形成して電気機器に入り、電気機器に熱を生成させるため、損失は大きくなり、効率は下がり、ノイズは大きくなり、したがって電気機器に大きなダメージをもたらす。さらに、通常モード電圧は、アースを通って電力回路網の電源に加わり、悪影響を引き起こす可能性がある。通常モード電圧によってもたらされる前記の問題点に対処するため、現在用いられている方法では、通常モード電圧を抑制し、遮断するための変圧器を用いる。遮断中はさらに、逆変換部分に加えられる電圧も降下するので、逆変換部分を形成し低耐圧の電源スイッチが、通常の形で動作することが保証される（Electric Transmission１号／２００２年Tianjin Electric Transmission Design Research Institute[天津電送デザイン研究所]発行の"Preferred Solutions to Frequency Control of Motor Speed of Medium Voltage Machine"[中間電圧機器のモータースピード周波数制御に関する効果的解決法]を参照のこと）。この手段の短所は、インバータが巨大な容積を有し、重量およびコストが大きく、また、インバータ以外の用途がない、という点である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、従来技術の前記の問題点を解決し、構造が簡単で、優れた性能を備えており、電気機器などの電力設備が必要とする高品質な電気エネルギーを供給するだけでなく、電力回路網の電源プロテクター（電力回路網の電源を悪影響から保護するもの）としても役立つ、という多機能電力変換器を提供することである。
本発明の目的は、通常モード電圧の出力を抑制し、パルス幅変調波を変形させて正弦波出力にする、という技術的解決法によって達成される。本発明の多機能電気変換器は、整流回路と、当該整流回路に接続されたフィルター回路と、当該フィルター回路に接続されたインバータ回路と、当該インバータ回路の出力ラインU、V、Wにそれぞれ直列接続された差動モード電圧（differential mode voltage）抑制リアクタLS1、LS2、LS3と、フィルターコンデンサ群とを有する。前記フィルターコンデンサ群は、コンデンサC3、C4、C5から構成されており、当該コンデンサ群は、その一端がインバータ回路の出力ラインU、V、Wにそれぞれ接続されており、また、コンデンサC3、C4、C5の他端は共に、基準点Nが形成されている。特徴となるのは、閉磁気リングは、インバータ回路の出力ラインU、V、W上であって、差動モード電圧抑制リアクタとフィルターコンデンサ群との間に位置して設けられており、前記閉磁気リングは、出力ラインU、V、Wが当該閉磁気リングに並列に巻回される、という形で構成されていることである。知られているように、前記閉磁気リングは、高周波信号に対して強力なブロック機能を有するため、高周波電流は、リアクタおよびインバータ回路の中の各種電力スイッチを通り過ぎるうちに大きく降下し、したがって通常モード電圧の出力を徹底的に抑制し、インダクタおよび各種電力スイッチの正常動作を保証する。すなわち、インダクタは過熱せず、電力スイッチは過電圧にならない。電力を蓄えるというインダクタの機能と高周波成分に対して低インピーダンスであるというフィルターコンデンサ群の効果（高周波成分をショートさせる）とを利用して、本発明は、出力電圧波形が完全な正弦波を形成するようにし、したがって電気機器の動作状態を改善し、電力回路網に加わる通常モード電圧によって生じる悪影響を防止する。この時、インバータ回路の出力ラインW、U、Vが電力回路網の電源に接続されている場合、電気エネルギー変換器は、「アクティブVAR補償器」、「エネルギーフィードバック装置」、「PMW整流器」、そして「アクティブフィルター」として使用することができ、複数の機能を実現する。
【０００４】
上の構造をもとに、フィルターコンデンサ群の基準点Nは、整流フィルター回路のDC電源の基準点Aに接続されており、それらは一緒に接地されている。コンデンサの容量インピーダンスは、電気機器の静電容量の容量インピーダンスよりも非常に小さいため、ゼロシーケンス電流路をフィルター回路のDC電源の基準点Aに接続して、フィルター回路のコンデンサによってバイパス吸収されるようにすることで、二重の電圧整流現象を防ぐこともできる。こうした構造は、特にさまざまな種類のAC機器に適している。
【０００５】
前記の同種製品に比べると、本発明の効果は、閉磁器リングを使用して高周波信号を遮断することによって、通常モード電圧の出力を降下させて、電圧出力波形を改善する、という点にある。これは、電気機器の動作状態をさらに改善し、耐用年数を長くするというだけでなく、標準的な正弦波電圧波形で動作する必要のある全ての種類の電気機器（たとえば、海洋電源および電気車両の電源など）に幅広く適用できる。構造的な視点から見れば、本発明は変圧器を省くことができるので、構造が単純となり、コスト、容積、および重量を大幅に縮小できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面と実施の形態との組み合わせを参照しながら、本発明についてさらに詳しく説明するが、本発明の内容は、これら実施の形態で扱われる内容に限られるものではない。
図１に示すように、本発明の多機能電力変換器は、整流回路と、当該整流回路に接続されたフィルター回路と、当該フィルター回路に接続されたインバータ回路と、当該インバータ回路の出力ラインにそれぞれ直列接続された差動モード電圧抑制リアクタLS1、LS2、LS3と、フィルターコンデンサ群とを有す。前記フィルターコンデンサ群は、コンデンサC3、C4、C5から構成されており、当該コンデンサ群は、その一端がインバータ回路の出力ラインU、V、Wにそれぞれ接続されている。また、コンデンサC3、C4、C5の他端は、並列接続され、基準点Nを形成している。閉磁気リングLFは、インバータ回路の出力ラインU、V、W上であって、差動モード電圧抑制リアクタLS1、LS2、LS3とフィルターコンデンサ群C3、C4、C5との間に位置して設けられており、出力ラインＵ、Ｖ、Ｗが当該閉磁気リングに並列に巻回されている、すなわち、３本の出力ラインU、V、Wを一緒にして巻回し、それらを閉磁気リングに巻回する、という形で構成されている。本発明の多機能電力変換器を形成する整流回路、フィルター回路、インバータ回路、リアクタLS、およびフィルターコンデンサ群の結合と、各種構成部分間の構造関係とはすべて、Chengdu Jialing[チヨントーチアリンチアン]電気製造会社（所在地／中国四川州）によって製造されたトランスデューサの構造に準ずる。フィルターコンデンサC3、C4、C5の基準点Nおよびフィルター回路のDC電源の基準点Aは、別々に接地していても同じ効果を実現できる。このような接続方法は実際のところ、同じ構造となっている。図２は、本発明に関する等価回路図であり、当図において、R2はポイントNとポイントAとの間の回路の等価抵抗であり、R1は電気機器DJの等価インピーダンスであり、iは通常モード電流であり、R2は接地している。R2＜＜R1であるため、前記通常モード電流iはショートされて電気機器コイルに流れない。それによって、通常モード電圧を消す、あるいは抑制するという目的は達成される。言い換えれば、コンデンサC3、C4、C5の容量インピーダンスは、電気機器コイルのアースに対する等価インピーダンスよりも非常に小さく、そのため通常モード電流は、コンデンサC3、C4、C5を通って直接ＤＣトランスデューサの母線にフィードバックされ、電気機器コイルには流れない。従来のインバータ電源の通常モード電圧によって生じる通常モードインパクト電流i（図３を参照のこと）は、電気機器コイルの等価抵抗R1および等価インダクタンスL1とを通って接地ワイヤに流れ、当該接地ワイヤから入力電源Ｂの接地ワイヤに戻り、次にインバータ電源ＶＦに戻る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例の回路図である。
【図２】本発明の等価回路図である。
【図３】既存のインバータ電源の等価回路図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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