(57)【要約】Ｎ相電圧によって給電される主変圧器と、該Ｎ相電圧によって給電される補助変圧器とを備えた多相変圧器システムが提供される。主変圧器内の巻線は、補助変圧器内の二次巻線に接続されて、接続された巻線の対を提供する。それぞれの接続された巻線の対は、主変圧器の巻線の１つおよび補助変圧器の二次巻線の１つを有する。このように接続された対内の巻線は相異なる位相を有する電圧を生成するように構成され、それぞれの巻線の対はこのように接続された巻線の対によって生成される電圧のベクトル和に等しい出力電圧を生成する。このような構成により、補助変圧器における漏れインダクタンスを容易に調整し増大させ、それにより、追加的なフィルタを必要とせずに高調波歪みを抑圧することが可能となる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相変圧器システムであって、
Ｎ相電圧によって給電される主変圧器と、
前記Ｎ相電圧によって給電される補助変圧器とを備えており、
前記主変圧器内の巻線は、前記補助変圧器内の二次巻線に接続され、接続された巻線の対を提供し、接続された巻線の各対は、前記主変圧器の巻線の１つおよび前記補助変圧器の二次巻線の１つを有し、このように接続された対内の巻線は相異なる位相を有する電圧を生成するように構成され、各巻線対は前記このように接続された巻線の対によって生成される前記電圧のベクトル和に等しい出力電圧を生成する、多相変圧器システム。
【請求項２】
請求項１に記載の変圧器システムにおいて、前記主変圧器の二次巻線は、前記補助変圧器の二次巻線に接続され、接続された巻線の各対は、前記主変圧器の二次巻線の１つおよび前記補助変圧器の二次巻線の１つを含む変圧器システム。
【請求項３】
請求項１に記載の変圧器システムにおいて、前記Ｎ相電圧は、（ａ）前記補助変圧器の一次巻線に、および、（ｂ）前記補助変圧器の二次巻線を介して前記主変圧器の一次巻線に、接続され、各巻線対は、前記補助変圧器の二次巻線の１つおよび前記主変圧器の一次巻線の１つを含む変圧器システム。
【請求項４】
多相変圧器システムにおいて、
主変圧器であって、
主二次巻線セクションと、
前記主二次巻線セクションに磁気的に結合された主一次巻線セクションとを備え、
前記主一次巻線セクションは、複数Ｍの主巻線のセットを含み、Ｍは１より大きい整数であり、前記Ｍのセットの各々は、同じ振幅および所定の位相関係を有するＮ個の電圧を生成する複数Ｎの主巻線を有し、前記セットの１つによって生成される電圧の振幅は、前記セットの別の１つによって生成される電圧の振幅とは異なる、主変圧器と、
補助変圧器であって、
前記主変圧器セクションの入力に接続された補助一次巻線セクションと、
該補助一次巻線セクションに磁気的に結合された複数Ｍの補助二次巻線セットとを備え、
前記Ｍ個の補助二次巻線セットの各々は、前記Ｍ個の主巻線のセットの対応する１つに接続され、前記Ｍ個の各セット内の前記補助二次巻線の各々は、前記所定の位相関係を有するＮ個の電圧を生成するように構成され、前記Ｍ個の補助二次巻線のセットの各々に生成される前記電圧の振幅は相等しく、前記Ｍ個の補助二次巻線のセットの１つに生成される電圧の振幅は、前記Ｍ個の補助二次巻線のセットの別の１つで生成される電圧の振幅とは異なる、補助変圧器とを備え、
前記Ｍ個の補助二次巻線のセットの各セット内の前記巻線の各々は、前記Ｍ個の主巻線のセットの前記１つ内の前記巻線の対応する１つに接続されて、接続された巻線の対を形成し、該接続された対内の前記巻線は相異なる振幅および位相を有する電圧を生成し、前記接続された巻線の各対は、前記接続された巻線の対によって生成される前記電圧のベクトル和に等しい出力電圧を生成する、多相変圧器システム。
【請求項５】
請求項４に記載の変圧器システムにおいて、前記主変圧器の二次巻線は、前記補助変圧器の前記二次巻線に接続され、接続された巻線の各対は、前記主変圧器の二次巻線の１つおよび前記補助変圧器の二次巻線の１つを含む変圧器システム。
【請求項６】
請求項４に記載の変圧器システムにおいて、前記Ｎ相電圧は、（ａ）前記補助変圧器の一次巻線に、および、（ｂ）前記補助変圧器の二次巻線を介して前記主変圧器の前記一次巻
線に、接続され、各巻線対は、前記補助変圧器の二次巻線の１つおよび前記主変圧器の一次巻線の１つを含む変圧器システム。
【請求項７】
多相変圧器システムにおいて、
（ａ）主変圧器であって、
（ｉ）主一次巻線セクションと、
（ｉｉ）前記主一次巻線セクションに磁気的に結合された主二次巻線セクションとを備え、
（ｉｉｉ）前記主一次巻線セクションは、
（Ａ）複数Ｍの巻線のセットを含み、Ｍは１より大きい整数であり、前記Ｍ個のセットの各々は、同じ振幅および所定の位相関係を有するＮ個の電圧を生成する複数Ｎの主巻線を有し、前記セットの１つによって生成される電圧の振幅は、前記セットの別の１つによって生成される電圧の振幅とは異なる、主変圧器と、
（ｂ）補助変圧器であって、
（ｉ）前記主変圧器セクションの入力に接続された入力を有する補助一次巻線セクションと、
（ｉｉ）前記補助一次巻線セクションに磁気的に結合された複数Ｍの補助巻線セットとを備え、
（ｉｉｉ）前記Ｍ個の補助巻線のセットの各々は、前記Ｍ個の主巻線のセットの対応する１つに接続され、
（ｉｖ）前記Ｍ個の補助巻線のセットの各セット内の各補助巻線は、前記所定の位相関係を有するＮ個の電圧を生成し、各セットに生成される前記電圧の振幅は相等しく、
（ｖ）前記Ｍ個の補助二次巻線のセットの１つに生成される電圧の振幅は、前記セットの別の１つに生成される電圧の振幅とは異なる、補助変圧器とを備え、
（ｃ）前記Ｍ個の補助二次巻線のセットの各セット内の各巻線は、前記主二次巻線のセットの前記１つ内の前記巻線の対応する１つに接続されて、接続された巻線の対を形成し、
（ｄ）前記接続された巻線の対内の巻線は相異なる振幅および位相を有する電圧を生成し、前記接続された巻線の各対は、前記接続された巻線の対によって生成される前記電圧のベクトル和に等しい出力電圧を生成するように構成される、多相変圧器システム。
【請求項８】
請求項７に記載の変圧器システムにおいて、前記Ｍ個の主巻線のセットは、前記主変圧器の二次巻線であり、接続された巻線の各対は、前記主変圧器の二次巻線の１つおよび前記補助変圧器の二次巻線の１つを含む変圧器システム。
【請求項９】
請求項７に記載の変圧器システムにおいて、前記Ｍ個の主巻線のセットは、前記主変圧器の一次巻線であり、巻線の各対は、前記補助変圧器の二次巻線の１つおよび前記主変圧器の一次巻線の１つを含む変圧器システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の変圧器システムにおいて、前記主変圧器の漏れインダクタンスは、前記補助変圧器の漏れインダクタンスとは異なる変圧器システム。
【請求項１１】
請求項１２に記載の変圧器システムにおいて、前記補助変圧器の前記漏れインダクタンスは、前記主変圧器の前記漏れインダクタンスより大きい変圧器システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の変圧器システムにおいて、前記補助変圧器は複数のレッグを有し、各レッグは一次巻線および少なくとも１つの二次巻線を有し、前記レッグのうちの１つにおける漏れインダクタンスは前記レッグのうちの別の１つにおける漏れインダクタンスとは異なる変圧器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には、多相変圧器システムに関し、特に、改善されたフェーザ（phasor）バランスおよび低減された全高調波歪み（ＴＨＤ:total harmonic distortion）を有する多相電力変圧器システムに関する。
【０００２】
当技術分野で知られているように、多くの電気システムは直流電力を必要とする。このような直流（ＤＣ）は通常、三相交流（ＡＣ）電圧を整流することによって生成される。しかし、整流器は入力ラインに高調波歪みを引き起こす。このような効果は、「Multiphase Low Harmonic Distortion Transformer」と題するTraver等に１９８８年１０月１８日に発行された米国特許第４，７７９，１８１号に記載されている。整流によって発生される全高調波歪み（ＴＨＤ）は、整流器に給電されるＡＣ相の数を増大させることによって改善することができる。これらの多相変圧器システムのいくつかは、米国特許第４，７７９，１８１号、同第４，２５５，７８４号、同第５，１４８，３５７号、同第４，５３２，５８１号、および同第４，４８８，２１１号に記載されている。これらのシステムのライン高調波は、次の式に従って、相数に反比例する。
ＫＨ＝２＊ｍ＊（ｎ＋／−１）
ただし、ＫＨは高調波の次数であり、
ｍは相数であり、
ｎ＝０，１，２，...である。
【０００３】
例えば、１２相システムの高調波は、２３，２５，４７，４９，７１，７３，...である。
従来の１８相単一変圧器の概略図が図１Ａおよび１Ｂに示されている。例えば、変圧器１０は、コア１４を介して二次巻線セクション１６に磁気的に結合した３相一次巻線１２を有する。二次巻線セクション１６は、６個の主Ｙ結線３相二次巻線１６ａ〜１６ｆのセットを有する。セット１６ａの３個の二次巻線で生成される電圧はＡ￣、Ｂ￣およびＣ￣であり、ただしＡ￣、Ｂ￣およびＣ￣は等しい大きさおよび互いに対して１２０度の相対位相シフトを有する。セット１６ｂの３個の二次巻線で生成される電圧はＫ１Ａ￣、Ｋ１Ｂ￣およびＫ１Ｃ￣であり、ただしＫ１は１より小さい。したがって、セット１６ａ内の３個の巻線のそれぞれにおける巻数は互いに等しく、セット１６ｂの巻数は互いに等しく、セット１６ｂ内の巻線の３個のセットにおける巻数は、セット１６ａ内の３個の巻線における巻数の数分の一である。したがって、電圧Ｋ１Ａ￣、Ｋ１Ｂ￣およびＫ１Ｃ￣は等しい大きさ、すなわちここでは巻線セット１６のそれぞれにおける電圧の１／Ｋ１倍、および互いに対して１２０度の相対位相シフトを有する。すなわち、電圧Ｋ１Ａ￣、Ｋ１Ｂ￣およびＫ１Ｃ￣は、セット１６ａにおける電圧Ａ￣、Ｂ￣およびＣ￣と同相である。同様にして、セット１６ｃ〜１６ｆにおける電圧はそれぞれ、Ｋ２Ａ￣、Ｋ２Ｂ￣およびＫ２Ｃ￣；Ｋ３Ａ￣、Ｋ３Ｂ￣およびＫ３Ｃ￣；Ｋ４Ａ￣、Ｋ４Ｂ￣およびＫ４Ｃ￣；ならびにＫ５Ａ￣、Ｋ５Ｂ￣およびＫ５Ｃ￣であり、ただしＫ３＝１、Ｋ１＝Ｋ４、Ｋ２＝Ｋ５、Ｋ２＜Ｋ１であり、このような関係は、巻線の相対巻数によって求まる。
【０００４】
二次セクション１６はまた、コア１４を介して一次側１２に磁気的に結合した補助巻線の６個のセット１６ｇ〜１６ｌも有する。各セットは３個の巻線を有する。セット内の各巻線は、３個の電圧Ａ￣、Ｂ￣およびＣ￣のうちの対応する電圧と同相の電圧を生成する。セット１６ｇ〜１６ｌにおける電圧の大きさは、電圧Ａ￣、Ｂ￣およびＣ￣の大きさに対してそれぞれ１／Ｋ６〜１／Ｋ１１の係数倍される。留意されるべき点であるが、セット１６ａ〜１６ｆ内の巻線は、セット１６ｇ〜１６ｌ内の巻線と図示のように選択的に接続され、それにより、それぞれ次のように表すことが可能な電圧ＶＯ１〜ＶＯ１８を生成する。
【０００５】
【数１】
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これらの電圧ＶＯ１〜ＶＯ１１は、図示のように整流システムに給電される。整流され
た電圧はコンバイナ２０で結合され、ここでは１８相の結合出力電圧ＶＯＵＴを生成する。
概要
本発明によれば、Ｎ相電圧によって給電される主変圧器と、前記Ｎ相電圧によって給電される補助変圧器とを有する多相変圧器システムが提供される。主変圧器内の巻線は、補助変圧器内の二次巻線に接続され、接続された巻線の対を提供する。それぞれの接続された巻線の対は、主変圧器の巻線の１つおよび補助変圧器の二次巻線の１つを有する。このように接続された対内の巻線は相異なる位相を有する電圧を生成するように構成され、それぞれの巻線の対はこのように接続された巻線の対によって生成される電圧のベクトル和に等しい出力電圧を生成する。
【０００６】
このような構成によって、２つの別個の変圧器、すなわち主変圧器と補助変圧器とを有することにより、多相変圧器システムの製造が容易になる。さらに、補助変圧器の漏れインダクタンスを容易に調節し増加させて、付加的なフィルタを必要とすることなくより高い高調波歪みを抑制することができる。補助変圧器の漏れインダクタンスが増加すると、
主変圧器の漏れインダクタンスが増加した場合に発生する、スペクトルの低周波数部分におけるより高い高調波歪みが生じなくなる。
【０００７】
一実施形態では、主変圧器の二次巻線は、補助変圧器の二次巻線に接続される。かかる実施形態では、それぞれの接続された巻線の対は、主変圧器の二次巻線の１つおよび補助変圧器の二次巻線の１つを含む。
【０００８】
第二の実施形態では、Ｎ相電圧は、補助変圧器の一次巻線に直接的に接続され、補助変圧器の二次巻線を介して主変圧器の一次巻線に間接的に接続される。かかる実施形態では、それぞれの巻線の対は、補助変圧器の二次巻線の１つおよび主変圧器の一次巻線の１つを含む。
【０００９】
本発明のさらに別の態様によれば、主変圧器と、別個の補助変圧器とを有する多相変圧器システムが提供される。主変圧器は、主一次巻線セクションに磁気的に結合された主二次巻線セクションを含む。主変圧器の巻線セクションの１つは、複数Ｍの主巻線のセットを含み、Ｍは１より大きい整数である。Ｍ個のセットのそれぞれは、同じ振幅および所定の位相関係を有するＮ個の電圧を生成する複数Ｎの主巻線を有する。セットの１つによって生成される電圧の振幅は、セットの別の１つによって生成される電圧の振幅とは異なる。補助変圧器は、主変圧器に接続された入力を有する補助一次巻線セクションを含む。補助変圧器は、補助一次巻線セクションに磁気的に結合された複数Ｍの補助二次巻線セットを含む。Ｍ個の補助二次巻線セットのそれぞれは、Ｍ個の主巻線のセットの対応する１つに接続される。Ｍ個のセットの各セット内の補助二次巻線のそれぞれは、所定の位相関係を有するＮ個の電圧を生成する。Ｍ個の補助二次巻線のセットのそれぞれで生成される電圧の振幅は相等しい。Ｍ個の補助二次巻線のセットの１つで生成される電圧の振幅は、Ｍ個の補助二次巻線のセットの別の１つで生成される電圧の振幅とは異なる。Ｍ個の補助二次巻線のセットの各セット内の巻線のそれぞれは、Ｍ個の主巻線のセットの１つ内の巻線の対応する１つに接続されて、接続された巻線の対を形成する。接続された対内の巻線は相異なる振幅および位相を有する電圧を生成する。接続された巻線の対の各々は、接続された巻線の対によって生成される電圧のベクトル和に等しい出力電圧を生成する。
【００１０】
一実施形態において、Ｍ個の主巻線のセットは、主変圧器の二次巻線である。かかる実施形態において、それぞれの接続された巻線の対は、主変圧器の二次巻線の１つおよび補助変圧器の二次巻線の１つを含む。
【００１１】
第二の実施形態において、Ｍ個の主巻線のセットは、主変圧器の一次巻線である。かかる実施形態において、それぞれの巻線の対は、補助変圧器の二次巻線の１つおよび主変圧器の一次巻線の１つを含む。
【００１２】
本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細は、添付図面および以下の説明に記載される。本発明の他の特徴、目的、および利点は、その説明および図面から、ならびに特許請求の範囲から明らかとなろう。
【００１３】
異なる図中の同じ参照符号は同じ要素を示す。
詳細な説明
次に図２を参照すると、ここでは１８相出力電圧を供給するように構成された多相変圧器システム１００が提供されている。変圧器システム１００は、１対の主変圧器１０２、１０４および補助変圧器１０６を有する。主変圧器１０２、１０４の対は、以下で記載する点を除き構成が同一である。それぞれの主変圧器は一次巻線セクション１０８、１１０をそれぞれ有し、一次巻線セクション１０８、１１０は、ここでは図示のようにデルタ結線され同じ３相ＡＣ電圧ＶＡ、ＶＢおよびＶＣに接続された３個の主一次巻線を有する。
それぞれの主変圧器は、図示のように磁気コア１１２、１１４をそれぞれ有し、それぞれコア１１２、１１４を通じてそれぞれ一次巻線セクション１０８、１１０に磁気的に結合した二次巻線セクション１１６、１１８を有する。主二次巻線セクション１１６、１１８はそれぞれ、複数Ｍの主二次巻線のセット、すなわち、それぞれ図示のように、主変圧器１０２用の主二次巻線のセット１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ；ならびに主変圧器１０４用のセット１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆを有し、ただしＭは１より大きい整数である。ここでは、Ｍは３である。主変圧器１０２のＭ個のセット１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃのそれぞれは、複数Ｎの主二次巻線を有し、ただしここではＮは３である。各セット内の巻線は、同じ振幅および所定の位相関係、ここでは３６０度／Ｎすなわち１２０度、を有するＮ個の電圧を生成する。セットのうちの１つのセットによって生成される電圧の振幅は、セットのうちの別の１つのセットによって生成される電圧の振幅とは異なる。したがって、２個の主変圧器１０２、１０４のうちの１つ、ここでは主変圧器１０２、を考えると、セット１２０ａによって生成される電圧はＡ￣、Ｂ￣およびＣ￣であり、ただしＡ￣、Ｂ￣およびＣ￣は等しい大きさおよび互いに対して１２０度の相対位相シフトを有する。セット１２０ｂの３個の二次巻線で生成される電圧はＫ１Ａ￣、Ｋ１Ｂ￣およびＫ１Ｃ￣であり、ただしＫ１は１より小さい。したがって、セット１０２ａ内の３個の巻線のそれぞれにおける巻数は互いに等しく、セット１０２ｂの巻数は互いに等しく、セット１０２ｂ内の巻線の３個のセットにおける巻数は、セット１０２ａ内の３個の巻線における巻数の数分の一である。したがって、セット１０２ｂにおける電圧Ｋ１Ａ￣、Ｋ１Ｂ￣およびＫ１Ｃ￣は等しい大きさ、すなわちここではセット１０２ａ内の巻線のそれぞれにおける電圧の１／Ｋ１倍、および互いに対して１２０度の相対位相シフトを有する。すなわち、電圧Ｋ１Ａ￣、Ｋ１Ｂ￣およびＫ１Ｃ￣は、セット１０２ａにおける電圧Ａ￣、Ｂ￣およびＣ￣と同相である。同様にして、セット１０２ｃにおける電圧はＫ２Ａ￣、Ｋ２Ｂ￣およびＫ２Ｃ￣である。第２の主変圧器１０４を考えると、二次巻線の第１のセット１２０ｄにおける電圧はＫ３Ａ￣、Ｋ３Ｂ￣およびＫ３Ｃ￣である。同様にして、二次巻線の第２のセット１０２ｅにおける電圧はＫ４Ａ￣、Ｋ４Ｂ￣およびＫ４Ｃ￣であり、巻線の第３のセット１０２ｆにおける電圧はＫ５Ａ￣、Ｋ５Ｂ￣およびＫ５Ｃ￣である。ただし角α１〜α４は図４に示す通りであり、係数Ｋ１〜Ｋ５は下記の式によって与えられる。
【００１４】
【数２】
2004521587.tif 000004
補助変圧器１０６は補助一次巻線セクション１４０を有する。補助一次巻線セクション１４０は、ここでは図示のようにデルタ結線され、主変圧器１０２、１０４の一次巻線１０８、１１０に給電されるＡＣ電圧ＶＡ、ＶＢおよびＶＣに接続された、３個の一次巻線を有する。補助変圧器１０６は、コア１４４を通じて一次巻線セクション１４０に磁気的に結合した二次巻線セクション１４２を有する。二次巻線セクション１４２は、補助変圧器１０６のコア１４４を通じて補助一次巻線セクション１４０に磁気的に結合した複数Ｍの補助巻線セット１２０ｇ〜１２０ｌを有する。このようなＭ個のセット１２０ｇ〜１２０ｌのそれぞれは、図示のようにそれぞれ主二次巻線のＭ個のセット１２０ａ〜１２０ｆの対応するセットに接続される。そのＭ個のセット１２０ｇ〜１２０ｌの各セット内のそれぞれの補助巻線は、所定の位相関係、ここでは１２０度の位相関係、を有するＮ個の電圧を生成する。そのセット１６’ｇ〜１６’ｌのそれぞれで生成される電圧の振幅は互いに等しい。セット１２０’ｇ〜１２０’ｌのうちの１つで生成される電圧の振幅は、そのセット１２０ｇ〜１２０ｌのうちの別の１つで生成される電圧の振幅とは異なる。したがって、セット１２０ｇで生成される電圧はＫ６Ａ￣；Ｋ６Ｂ￣；およびＫ６Ｃ￣であり、ただしＫ６はＫ５より小さい整数である。同様にして、セット１２０ｈ〜１２０ｌで生成される電圧はそれぞれ、Ｋ７Ａ￣、Ｋ７Ｂ￣、およびＫ７Ｃ￣；Ｋ８Ａ￣、Ｋ８Ｂ￣、およびＫ８Ｃ￣；Ｋ９Ａ￣、Ｋ９Ｂ￣、およびＫ９Ｃ￣；Ｋ１０Ａ￣、Ｋ１０Ｂ￣、およびＫ１０Ｃ￣；ならびに、Ｋ１１Ａ￣、Ｋ１１Ｂ￣、およびＫ１１Ｃ￣である。係数Ｋ６〜Ｋ１１は下記の式によって与えられる。
【００１５】
【数３】
2004521587.tif 000005
セット１２０ｇ〜１２０ｌの各セット内の各巻線は、それに対応する２個の主二次巻線のセット１２０ａ〜１２０ｆのうちの１つのセット内の巻線の対応する巻線に接続されて、接続された巻線の対を形成する。したがって、接続された対における巻線は、相異なる振幅および位相を有する電圧を生成する。このような接続された対における補助二次巻線は、このような接続された巻線の対における主二次巻線および補助二次巻線によって生成される電圧のベクトル和に等しい出力電圧を生成する。
【００１６】
より具体的には、セット１２０ｇ〜１２０ｌ内の補助二次巻線によって生成される電圧、すなわち、図示のような出力電圧ＶＯ１〜ＶＯ１８であるが、このような出力電圧はそれぞれ次のように表される。
【００１７】
【数４】
2004521587.tif 000006
ここで、本例では、その各巻線の二次巻線１２０ａには４５ターンの巻数がある。同様に、その各巻線の二次巻線１２０ｄには４５ターンの巻数がある。さらに、ここではＫ１＝３９／４５；Ｋ２＝３２／４５；Ｋ３＝１；Ｋ４＝Ｋ１；Ｋ５＝Ｋ２；Ｋ６＝−５／４５；Ｋ７＝−１４／４５；Ｋ８＝−２３／４５；Ｋ９＝Ｋ６；Ｋ１０＝Ｋ７；および、Ｋ１１＝Ｋ８であり、ただし、負符号（−）は巻線の方向が逆向きであることを示す。
【００１８】
これらの電圧ＶＯ１〜ＶＯ１８は、図示のように整流システム１４１に給電される。整流された電圧はコンバイナ（結合器）１４２で結合され、ここでは１８相の結合出力電圧ＶＯＵＴを生成する。
【００１９】
ここで留意すべき点は、補助変圧器の二次巻線セクションにおける漏れインダクタンスは、ここでは例えば補助変圧器内の二次巻線とその一次巻線との間隔を２個の主変圧器内の間隔に比べて増大させることによって、２個の主変圧器の二次巻線セクションの漏れインダクタンスに比べて増大させることが可能であることである。
【００２０】
このように、図２に関連して上で説明した多相変圧器では、すべての変圧器が３相ユニットでありそれらの相間接続は外部的であるため、このような変圧器の構成、冷却、および内部接続は非常に単純化される。従来の市販の変圧器は、フォームファクタおよび冷却要件が満たされれば使用可能である。さらに、電力伝送機能および移相（位相シフト）機能が主変圧器および補助変圧器の間で分離されるので、非理想巻数比により引き起こされる電圧不平衡を補償するために主変圧器および補助変圧器の両方の変圧器漏れインダクタンスを独立に調整することができる。最後に、外部リアクトルの機能を実行するために、補助変圧器または主変圧器のいずれの漏れインダクタンスを増大させることも可能である。これは整流器入力に生じる二次電圧に影響を及ぼさずに行うことが可能である。その理由は、いずれのユニットも漏れフラックス（磁束）のレッグ（脚）間相互結合（クロスカップリング）を有しないためである。例えば、主変圧器を密結合のままにしながらでも、移相変圧器漏れインダクタンスを任意に大きくすることが可能である。上に示したように、漏れインダクタンスは、生じる二次電圧を平衡させるように調整することができる。補助変圧器はラインリアクタンスを整流器に提供するため、その結合係数は低い（Ｋａ＝．９９９）。上記のように、各相の漏れインダクタンスを調整することにより、変圧器巻数比により引き起こされるフェーザ不平衡を補正することが可能である。
【００２１】
次に図３を参照すると、ここでは１８相出力電圧を供給するように構成された多相変圧器システム１００’が提供されている。変圧器システム１００’は、６個の主変圧器１０２ａ’、１０２ｂ’、１０２ｃ’、１０４ａ’、１０４ｂ’および１０４ｃ’ならびに補助変圧器１０６’を有する。主変圧器１０２ａ’、１０２ｂ’、１０２ｃ’、１０４ａ’、１０４ｂ’および１０４ｃ’は、以下で記載する点を除き構成が同一であり、それぞれの主変圧器は図示のようにそれぞれ一次巻線セクション１０８ａ’、１０８ｂ’、１０８ｃ’、１１０ａ’、１１０ｂ’；および１１０ｃ’を有し、それぞれの一次巻線セクションは図示のように補助変圧器１０６’の二次巻線を通じて同じ３相ＡＣ電圧ＶＡ、ＶＢおよびＶＣに接続される。それぞれの主変圧器はそれぞれ磁気コア１１２ａ’、１１２ｂ’、１１２ｃ’；１１４ａ’、１１４ｂ’および１１４ｃ’を有し、それぞれ、図示のようにそれぞれコア１１２ａ’、１１２ｂ’、１１２ｃ’；１１４ａ’、１１４ｂ’、１１４ｃ’を通じてそれぞれ図示のようにそれぞれ一次巻線セット１０８ａ’、１０８ｂ’、１０８ｃ’、１１０ａ’、１１０ｂ’；および１１０ｃ’に磁気的に結合した、それぞれ図示のようにデルタ結線された二次巻線セット１１６ａ’、１１６ｂ’、１１６ｃ’；１１８ａ’、１１８ｂ’、１１８ｃ’を有する。二次巻線セット１１６ａ’、１１６ｂ’、１１６ｃ’；１１８ａ’、１１８ｂ’、１１８ｃ’のそれぞれは、複数Ｍの主二次巻線を有し、ただしＭは１より大きい整数である。ここでは、Ｍは３である。一次巻線セット１０８ａ’、１０８ｂ’、１０８ｃ’、１１０ａ’、１１０ｂ’；および１１０ｃ’のそれぞれは、複数Ｎ個の主一次巻線を有し、ただしここではＮは３である。各セット内の巻線は、同じ振幅および所定の位相関係、ここでは１２０度、を有するＮ個の電圧を生成する。セットのうちの１つのセットによって生成される電圧の振幅は、セットのうちの別のセットによって生成される電圧の振幅とは異なる。したがって、６個の主変圧器１０２ａ’、１０２ｂ’、１０２ｃ’、１０４ａ’、１０４ｂ’および１０４ｃ’のうちの１つ、ここでは主変圧器１０２ａ’、を考えると、セット１０８ａ’によって生成される電圧はＡ￣、Ｂ￣およびＣ￣であり、ただしＡ￣、Ｂ￣およびＣ￣は等しい大きさおよび互いに１２０度の相対位相シフトを有する。セット１０８ｂ’の３個の一次巻線で生成される電圧はＫ１Ａ￣、Ｋ１Ｂ￣およびＫ１Ｃ￣であり、ただしＫ１は１より小さい。したがって、セット１０８ａ’内の３個の巻線のそれぞれにおける巻数は互いに等しい。セット１０８ｂ’における巻数は互いに等しい。セット１０８ｂ’内の３個の巻線における巻数は、セット１０８ａ’内の３個の巻線における巻数の数分の一である。したがって、セット１０８ｂ’における電圧Ｋ１Ａ￣、Ｋ１Ｂ￣およびＫ１Ｃ￣は等しい大きさ、すなわちここではセット１０８ａ’内の巻線のそれぞれにおける電圧の１／Ｋ１倍、および互いに対して１２０度の相対位相シフトを有する。すなわち、電圧Ｋ１Ａ￣、Ｋ１Ｂ￣およびＫ１Ｃ￣は、セット１０８ａにおける電圧Ａ￣、Ｂ￣およびＣ￣と同相である。同様にして、セット１０８ｃ’における電圧はＫ２Ａ￣、Ｋ２Ｂ￣およびＫ２Ｃ￣である。第４の主変圧器１０４ａ’を考えると、セット１１０ａ’における一次電圧はＫ３Ａ￣、Ｋ３Ｂ￣およびＫ３Ｃ￣である。同様にして、第５のセット１１０ｂ’における電圧はＫ４Ａ￣、Ｋ４Ｂ￣およびＫ４Ｃ￣であり、巻線の第６のセット１１０ｃ’における電圧はＫ５Ａ￣、Ｋ５Ｂ￣およびＫ５Ｃ￣である。ただしＫ３＝１、Ｋ１＝Ｋ４、Ｋ２＝Ｋ５、Ｋ２＜Ｋ１であり、このような関係は巻線における相対巻数比によって決定される。
【００２２】
補助変圧器１０６は補助一次巻線セクション１４０’を有する。補助一次巻線セクション１４０’は、ここでは図示のように星（スター）型結線され、ＡＣ電圧ＶＡ、ＶＢおよびＶＣに接続された３個の一次巻線を有する。補助変圧器１０６は、コア１４４’を通じて一次巻線セクション１４０’に磁気的に結合した二次巻線セクション１４２’を有する。二次巻線セクション１４２’は、補助変圧器１０６のコア１４４’を通じて補助一次巻線セクション１４０’に磁気的に結合した複数Ｍ個の補助巻線セット１２０ｇ’〜１２０ｌ’を有する。このようなＭ個のセット１２０ｇ’〜１２０ｌ’のそれぞれは、図示のようにそれぞれ主一次巻線のＭ個のセット１０８ａ’、１０８ｂ’、１０８ｃ’、１１０ａ’、１１０ｂ’、１１０ｃ’の対応するセットに接続される。そのＭ個のセット１２０ｇ’〜１２０ｌ’の各セット内のそれぞれの補助巻線は、所定の位相関係、ここでは１２０度の位相関係、を有するＮ個の電圧を生成する。そのセット１２０ｇ’〜１２０ｌ’のそれぞれで生成される電圧の振幅は互いに等しい。セット１２０ｇ’〜１２０’ｌのうちの１つで生成される電圧の振幅は、そのセット１２０ｇ’〜１２０ｌ’のうちの別の１つで生成される電圧の振幅とは異なる。したがって、セット１２０ｇ’で生成される電圧はＫ６Ａ￣；Ｋ６Ｂ￣；およびＫ６Ｃ￣であり、ただしＫ６はＫ５より小さい整数である。同様にして、セット１２０ｈ’〜１２０ｌ’で生成される電圧はそれぞれ、Ｋ７Ａ￣、Ｋ７Ｂ￣、およびＫ７Ｃ￣；Ｋ８Ａ￣、Ｋ８Ｂ￣、およびＫ８Ｃ￣；Ｋ９Ａ￣、Ｋ９Ｂ￣、およびＫ９Ｃ￣；Ｋ１０Ａ￣、Ｋ１０Ｂ￣、およびＫ１０Ｃ￣；ならびに、Ｋ１１Ａ￣、Ｋ１１Ｂ￣、およびＫ１１Ｃ￣である。
【００２３】
セット１２０ｇ’〜１２０ｌ’の各セット内の各巻線は、それに対応する６個の主二次巻線のセット１０８ａ’、１０８ｂ’、１０８ｃ’、１１０ａ’、１１０ｂ’、１１０ｃ’のうちの１つのセット内の巻線の対応する巻線に接続されて、接続された巻線の対を形成する。したがって、接続された対における巻線は、相異なる振幅および位相を有する電圧を生成する。生じる出力電圧は、このような接続された巻線の対における主一次巻線および補助二次巻線によって生成される電圧のベクトル和に等しい。
【００２４】
具体的には、セット１２０ｇ’〜１２０’ｌ内の補助二次巻線によって生成される電圧、すなわち、図示のような出力電圧ＶＯ１〜ＶＯ１８であるが、このような出力電圧はそれぞれ次のように表される。
【００２５】
【数５】
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本発明のいくつかの実施形態について説明した。しかし、理解されるように、本発明の精神および範囲から逸脱することなくさまざまな変更がなされ得る。したがって、他の実施形態も特許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】従来技術による多相変圧器の概略図である。
【図１Ｂ】従来技術による多相変圧器の概略図である。
【図２】本発明による多相変圧器の概略図である。
【図３】本発明の別の実施形態による多相変圧器の概略図である。
【図４】１８相電圧に対するフェーザダイヤグラムである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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