(57)【要約】  本発明は、制御巻線を有する制御変成器に半導体製切換部品を備えた、電圧を制御するタップ切換装置に関する。本タップ切換装置は、モジュール式に構成されており、各モジュールは、それぞれ半導体製切換部品によって断続することが可能な制御巻線の部分巻線を備えている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御巻線を有する制御変成器に半導体製切換部品を備えた、電圧を制御するタップ切換装置において、
このタップ切換装置が、二つの直列に結線された切換構造グループ（Ａ，Ｂ）を備えており、
第一の切換構造グループ（Ａ）自体は、二つの分岐部（１，２）の並列回路を備えており、
第一の分岐部（１）には、二つの半導体製切換ユニット（Ｓ１，Ｓ２）が互いに直列に結線された形で配備され、それと並列の第二の分岐部（２）には、二つの別の半導体製切換ユニット（Ｓ３，Ｓ４）が互いに直列に結線された形で配備されており、
第一の分岐部（１）の直列に結線された二つの半導体製切換ユニット（Ｓ１，Ｓ２）と第二の分岐部（２）の直列に結線された二つの半導体製切換ユニット（Ｓ３，Ｓ４）の間には、制御巻線の第一の部分巻線（Ｗ１）が配置されており、
第二の切換構造グループ（Ｂ）は、三つの分岐部（３，４及び５）の並列回路を備えており、
第三の分岐部（３）には、二つの半導体製切換ユニット（Ｓ５，Ｓ６）が互いに直列に結線された形で配備され、第四の分岐部（４）には、二つの半導体製切換ユニット（Ｓ７，Ｓ８）が互いに直列に結線された形で配備され、第五の分岐部（５）には、二つの半導体製切換ユニット（Ｓ９，Ｓ１０）が互いに直列に結線された形で配備されており、
第三の分岐部（３）の直列に結線された二つの半導体製切換ユニット（Ｓ５，Ｓ６）と第四の分岐部（４）の直列に結線された二つの半導体製切換ユニット（Ｓ７，Ｓ８）の間には、制御巻線の第二の部分巻線（Ｗ２）が配置され、第四の分岐部（４）の直列に結線された二つの半導体製切換ユニット（Ｓ７，Ｓ８）と第五の分岐部（５）の直列に結線された二つの半導体製切換ユニット（Ｓ９，Ｓ１０）の間には、制御巻線の第三の部分巻線（Ｗ３）が配置されており、
二つの切換構造グループの中の一方（Ａ又はＢ）が、負荷導体（ＬＡ）と電気的に結線されている、
タップ切換装置。
【請求項２】
当該の部分巻線（Ｗ１〜Ｗ３）が異なる巻線数を有する請求項１に記載のタップ切換装置。
【請求項３】
当該の半導体製切換ユニット（Ｓ１〜Ｓ１０）の中の少なくとも一つが、二つ以上の個別の半導体製スイッチの直列回路から構成される請求項１又は２に記載のタップ切換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製切換部品を備えた電圧を制御するタップ切換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、半導体製切換部品を備えた制御可能な変成器を既に記載している。その場合、二次巻線は、一定数の直列に結線された巻線グループと組み合わされた所定の数の制御巻線部分から構成され、各巻線グループは、二つ又は三つの並列に結線された制御巻線部分を有する。その場合、各制御巻線部分は、非接触式切換部品を備えている。この文献には、別の変化形態も記載されており、変成器の二次巻線が、直列に結線された制御巻線部分の一つのグループから構成され、各制御巻線部分は、四つの非接触式切換部品を備えている。その装置は、制御巻線部分の端子における電圧の方向を反転することが可能であり、任意選択として、制御巻線部分全体をバイパスすることも可能であるように構成されている。
【０００３】
特許文献２により、変成器の二次電圧を段階的に切り換えるための別の装置が周知である。この場合でも、二次巻線は、部分巻線にグループ化されており、同じくスイッチングのために半導体製切換部品を配備することができる。
【０００４】
特許文献３は、単巻変成器として構成されたタップ変成器と同様の形態のタップ切換装置の構成を記載している。この場合、同じく個々に互いに独立して切り換えることが可能な個別の巻線部分が配備されている。この装置では、制御巻線の固定タップの外に、追加の別個の巻線部分を断続することが可能である。
【０００５】
特許文献４により、無中断で負荷を切り換える別のタップ切換装置の異なる実施構成が周知であり、同じくサイリスタが切換部品としての役割を果たしている。この場合、逆並列に結線されたサイリスタ対を用いて、各タップ変成器の二次巻線の一部としてタップ巻線の異なる巻線部分を断続することが可能である。この文献では、限定された数の巻線タップが配備されている場合に、出来る限り細かいステップでの電圧制御を実現するために、二次電圧の中間値が得られるようにサイリスタを駆動する「ディスクリート・サークル・モジュレーション」と呼ばれる方法が更に提案されている。
【０００６】
これらの従来技術で周知の解決策では、半導体切換部品が、従来の機械式タップ切換装置における機械式選択アームの機能を実質的に果たしている。半導体製切換部品を用いて、制御巻線自体の個別の巻線タップを断続することができる。制御巻線を別個にスイッチオンできる部分巻線に分割することも可能である。
【０００７】
このような従来技術では、回路部分の負担が大きく、半導体製切換部品の特別な調整が必要なことが欠点である。従来技術の別の欠点は、個別の半導体製切換部品が故障した場合に、制御が最早不可能となるか、或いは如何なる場合でも充分な制御が最早不可能となることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ドイツ特許公開第２２４８１６６号明細書
【特許文献２】ドイツ特許公開第２５０８０１３号明細書
【特許文献３】ドイツ特許第１９７４７７１２号明細書
【特許文献４】国際特許公開第９５／２７９３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、簡単に構成された、半導体製切換部品を備えたタップ切換装置を提示することである。更に、拡張可能なモジュール構成を有するようにする。最後に、本発明によるタップ切換装置は、個別の切換部品が故障した場合でも、謂わば非常動作時でも、高い信頼性と精度での制御を可能とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本課題は、請求項１に記載された特徴を有するタップ切換装置によって解決される。従属請求項は、本発明の特に有利な改善構成に関する。
【００１１】
本発明の全般的な技術思想は、タップ切換装置をモジュール式に構成して、制御巻線の異なる部分巻線を所望の通り断続することである。本発明によるタップ切換装置は、二つの切換構造グループを備えており、第一の切換構造グループは、二つの切換分岐部の並列回路から構成され、各切換分岐部には、それぞれ二つの直列に結線された半導体製切換部品が配置されている。二つの切換分岐部の間には、第一の部分巻線が結線されている。第二の切換構造グループは、三つの切換分岐部の並列回路から構成され、各切換分岐部には、又もやそれぞれ二つの直列に結線された半導体製切換部品が配置されている。第一と第二の切換分岐部の間並びに第二と第三の切換分岐部の間には、別の電気部分巻線が配置され、それらの部分巻線は、第一の部分巻線と同様に、制御巻線と磁気的に結合されている、即ち、各変成器アームに取り付けられている。
【００１２】
本発明では、電気部分巻線が異なる巻線数で構成される。
【００１３】
一つの切換構造グループでは、そこの一方の部分巻線が所定の数の巻線を有し、他方の二つの電気部分巻線は、その倍数の巻線数を有する。
【００１４】
本発明の範囲内では、本発明によるタップ切換装置全体の中に構成された個別の切換構造グループの数を変更することが可能である。
【００１５】
本発明によるタップ切換装置では、個別の部分巻線を所望の通り断続するための少数の構成部品だけで多くの電圧ステップを実現することが可能である。更に、本発明によるタップ切換装置では、個別の部分電圧を冗長的に発生させることが可能であり、実際の動作において決して避けられない個別の切換部品の故障時でも、それにも関わらず、実質的に制御を続行することができる。
【００１６】
以下において、図面に基づき、本発明を例示して更に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるタップ切換装置の第一の実施構成図
【図２】第二の実施構成図
【図３】図１に図示されたタップ切換装置の特別な巻線数の構成図
【図４】図２に図示されたタップ切換装置の特別な巻線数の構成図
【図５】第一の半導体製切換部品の構成図
【図６】第二の半導体製切換部品の構成図
【図７】第三の半導体製切換部品の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明による第一のタップ切換装置を図示している。巻線Ｒの固定の非制御部分と負荷導体ＬＡの間には、ここで説明するタップ切換装置が配置されている。それは、二つの直列に結線された切換構造グループＡとＢを備えている。第一の切換構造グループＡ自体は、二つの分岐部１と２の並列回路を備えている。第一の分岐部１には、二つの半導体製切換ユニットＳ１，Ｓ２が互いに直列に結線された形で配備されている。それと並列の第二の分岐部２には、二つの半導体製切換ユニットＳ３，Ｓ４が互いに直列に結線された形で配備されている。第一の分岐部１の二つの直列に結線された半導体製切換ユニットＳ１，Ｓ２と第二の分岐部２の二つの直列に結線された半導体製切換ユニットＳ３，Ｓ４の間には、制御巻線の第一の部分巻線Ｗ１が配置されている。
【００１９】
第二の切換構造グループＢは、三つの分岐部３，４及び５の並列回路を備えている。第三の分岐部３には、二つの半導体製切換ユニットＳ５，Ｓ６が互いに直列に結線された形で配備され、第四の分岐部４には、二つの半導体製切換ユニットＳ７，Ｓ８が互いに直列に結線された形で配備され、第五の分岐部５には、二つの半導体製切換ユニットＳ９，Ｓ１０が互いに直列に結線された形で配備されている。第三の分岐部３の二つの直列に結線された半導体製切換ユニットＳ５，Ｓ６と第四の分岐部４の二つの直列に結線された半導体製切換ユニットＳ７，Ｓ８の間には、制御巻線の第二の部分巻線Ｗ２が配置され、第四の分岐部４の二つの直列に結線された半導体製切換ユニットＳ７，Ｓ８と第五の分岐部５の二つの直列に結線された半導体製切換ユニットＳ９，Ｓ１０の間には、第三の部分巻線Ｗ３が配置されている。この実施構成では、第二の切換構造グループＢは、負荷導体ＬＡと電気的に結線されている。
【００２０】
図２は、第一の切換構造グループＡが負荷導体ＬＡと電気的に結線された、本発明によるタップ切換装置の第二の実施構成を図示している。
【００２１】
図３は、図１のタップ切換装置の特に有利な巻線数の構成を図示している。個別の構成部品の位置は図１の図面と同じであるので、見易くするために符号を省略した。この場合、切換構造グループＡの第一の部分巻線Ｗ１は、切換構造グループＢの第二の部分巻線Ｗ２の７倍の巻線数を有し、同じく切換構造グループＢの第三の部分巻線Ｗ３は、第二の部分巻線Ｗ２の２倍の巻線数を有することが図示されている。従って、三つの部分巻線Ｗ１〜Ｗ３を所望の通り断続することによって、全体として２１段階の電圧ステップを実現することができる。それに対応して切換電力を制御するために、ここでは半導体製切換ユニットＳ５，Ｓ６，Ｓ９及びＳ１０をそれぞれ三つの別個の半導体製スイッチの直列回路として構成するとともに、ここでは半導体製切換ユニットＳ７及びＳ８をそれぞれ二つの別個の半導体製スイッチの直列回路として構成することが有利である。そのため、全体として４４個の個別の半導体製スイッチが必要である。
【００２２】
図４は、図２のタップ切換装置の同じく特に有利な巻線数の構成を図示している。個別の構成部品の位置は又もや図２の図面と同じであるので、ここでも見易くするために符号を省略した。この場合、切換構造グループＢの第二の部分巻線Ｗ２は、切換構造グループＡの第一の部分巻線Ｗ１の３倍の巻線数を有し、切換構造グループＢの第三の部分巻線Ｗ３は、第一の部分巻線Ｗ１の６倍の巻線数を有することが図示されている。従って、三つの部分巻線Ｗ１〜Ｗ３を所望の通り断続することによって、この場合でも全体として２１段階の電圧ステップを実現することができる。それに対応して切換電力を制御するために、ここでは半導体製切換ユニットＳ７及びＳ８をそれぞれ６個の別個の半導体製スイッチの直列回路として構成するとともに、ここでは半導体製切換ユニットＳ５，Ｓ６，Ｓ９及びＳ１０をそれぞれ９個の別個の半導体製スイッチの直列回路として構成することが有利である。そのため、全体として５２個の個別の半導体製スイッチが必要である。
【００２３】
本発明の範囲内では、部分巻線Ｗ１〜Ｗ３と半導体製切換部品Ｓ１〜Ｓ１０のこれ以外の巻線数も可能である。
【００２４】
図５は、半導体製切換ユニットとして、逆並列に結線されたサイリスタ対を備えた個別のスイッチを図示している。
【００２５】
図６は、半導体製切換部品Ｓ１〜Ｓ１０の中の一つを構成することができる、二つの個別の半導体製スイッチＳａとＳｂの直列回路を図示している。
【００２６】
図７は、半導体製切換部品Ｓ１〜Ｓ１０の中の一つを構成することができる、四つの個別の半導体製スイッチＳａ〜Ｓｄの直列回路を図示している。
【００２７】
これらの個別の半導体製スイッチは、この場合逆並列に結線されたサイリスタ対として例示されており、本発明の範囲内では、これ以外の周知の半導体製スイッチ、例えば、ＩＧＢＮＴも使用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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