(57)【要約】【課題】交流−直流変換部にサイリスタ整流器を有する電源装置において、入力変圧器の各相において出力巻線間のインピーダンスを大きくすることにより相間リアクトルを省略し、電源装置の小型化，低コスト化を図る。【解決手段】同一相の２つ以上の出力巻線Ｓ，Ｔを有し、交流電圧を変圧する多巻線の入力変圧器ＴＦinと、入力変圧器ＴＦinの前記出力巻線の各出力をそれぞれ交流−直流変換する複数台の並列接続したサイリスタ整流器１ｃ，１ｄと、を備えた電源装置において、前記入力変圧器ＴＦinは、出力巻線をそれぞれのサイリスタ整流器１ｃ，１ｄの交流入力端子と直接接続し、同一相の２つ以上出力巻線Ｓ，Ｔを互いに鉄心３の長手方向における異なる位置に巻回し、この出力巻線Ｓ，Ｔ間には鉄心３を中心に上下方向に磁気的な間隙ｇ１を形成され、前記複数台のサイリスタ整流器は、それぞれの直流出力端子の同極間同士を直接接続する。【選択図】図２
2016015817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一相で２つ以上の出力巻線を有し、交流電圧を変圧する多巻線の入力変圧器と、
入力変圧器の前記出力巻線の各出力をそれぞれ交流−直流変換する複数台の並列接続したサイリスタ整流器と、
を備えた電源装置であって、
前記入力変圧器は、
出力巻線をそれぞれのサイリスタ整流器の交流入力端子と直接接続し、同一相の２つ以上出力巻線を互いに鉄心を中心に上下方向における異なる位置に巻回し、この出力巻線間には鉄心を中心に上下方向に磁気的な間隙が形成され、
前記複数台のサイリスタ整流器は、それぞれの直流出力端子の同極間同士を直接接続して出力することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記出力巻線間の磁気的な間隙は、サイリスタ整流器の出力電流の横流を防止する距離としたことを特徴とする請求項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、 交流−直流変換部に並列接続した２台以上のサイリスタ整流器を適用した電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、３巻線変圧器の出力側に並列接続した２台以上の整流器を設けて整流を行う電源装置の場合、整流後の直流電圧における脈動成分を平準化するために出力電圧の位相をずらして相数を増やす必要がある。また、３巻線変圧器の入力側交流電源へ流出する高調波電流を低減するため、出力側の二次巻線および三次巻線の結線方法はΔ−Ｙ結線またはＹ−Δ結線として３巻線変圧器の出力電圧に位相差を設けている（例えば、特許文献１：段落［０００４］，図６）。
【０００３】
図３に示すダイオード整流器方式の電源装置の場合、ダイオード整流器１ａ，１ｂ間の横流を防止するために相間リアクトルＬを設ける必要がある。
【０００４】
相間リアクトルＬは、２つのダイオード整流器１ａ，１ｂから出力される電流がバランスした同一値であれば、２つのダイオード整流器１ａ，１ｂから出力された電流による起磁力が互いに逆向きの方向となるため、磁束は発生せずインダクタンスの値は零とみなすことができる。
【０００５】
また、２つのダイオード整流器１ａ，１ｂから出力される電流がアンバランスな異なる値の場合、互いのダイオード整流器１ａ，１ｂの出力側に接続されている相間リアクトルＬのコイルには起磁力の差成分による磁束が発生する。この起磁力の差成分による磁束はインダクタンスとして動作し、このインダクタンス成分により、ダイオード整流器１ａ，１ｂ間における電流アンバランス量の増加が抑制され、横流を 防止することができる。
【０００６】
図４に示すサイリスタ整流器方式の電源装置の場合、サイリスタ素子をバランス制御することによりサイリスタ整流器１ｃ，１ｄによって出力電流をバランス制御することは可能である。しかしながら、サイリスタ整流器１ｃ，１ｄは、サイリスタ素子の制御角によって通電率を制御するため、電流波形のリップルが大きく、横流防止のための相間リアクトルＬも必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１７８１８０号公報
【特許文献２】特開平５−３０６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図４に示すサイリスタ整流器方式の電源装置の場合、前記のバランス制御でサイリスタ整流器の 出力電流をバランスさせることは可能である。しかしながら、従来の入力変圧器ＴＦinは図５に示すとおりに巻回方法を変圧器出力側の各相において二次巻線Ｓ，三次巻線Ｔでクロス巻としているため、二次巻線Ｓ，三次巻線Ｔ間が密接して巻線間の相互インダクタンスが小さくなる。このため、変圧器出力側の二次巻線Ｓ，三次巻線Ｔのインピーダンスが小さくなり、横流を防止するためには相間リアクトルＬを設ける必要がある。その結果、 サイリスタ整流器１ｃ，１ｄと相間リアクトルＬ間の配線空間や相間リアクトルＬの設置空間が必要になり、電源装置として大型化および高コスト化してしまう問題があった。
【０００９】
以上示したようなことから、交流−直流変換部にサイリスタ整流器を有する電源装置において、入力変圧器の各相において二次巻線Ｓ，三次巻線Ｔの出力巻線間のインピーダンスを大きくすることにより相間リアクトルを省略し、電源装置の小型化，低コスト化を図ることが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、同一相で２つ以上の出力巻線を有し、交流電圧を変圧する多巻線の入力変圧器と、入力変圧器の前記出力巻線の各出力をそれぞれ交流−直流変換する複数台の並列接続したサイリスタ整流器と、を備えた電源装置であって、前記入力変圧器は、出力巻線をそれぞれのサイリスタ整流器の交流入力端子と直接接続し、同一相の２つ以上の出力巻線を互いに鉄心を中心に上下方向の異なる位置に巻回し、この出力巻線間には鉄心を中心に上下方向に磁気的な間隙が形成され、前記複数台のサイリスタ整流器は、それぞれの直流出力端子の同極間同士を直接接続して出力することを特徴とする。
【００１１】
前記出力巻線間の磁気的な間隙は、サイリスタ整流器の出力電流の横流を防止する距離としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、交流−直流変換部に複数台の並列接続したサイリスタ整流器を有する電源装置において、入力変圧器の各相において出力巻線間のインピーダンスを大きくすることにより相間リアクトルを省略し、電源装置の小型化，低コスト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態における電源装置を示すブロック図。
【図２】実施形態における入力変圧器を示す概略断面図。
【図３】従来におけるダイオード整流器方式の電源装置を示すブロック図。
【図４】従来におけるサイリスタ整流器方式の電源装置を示すブロック図。
【図５】従来における入力変圧器を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る電源装置の実施形態を図１，図２に基づいて説明する。
【００１５】
［実施形態］
図１は、本実施形態１における電源装置を示す単線結線図である。図１に示すように、本実施形態１における電源装置は、交流電源Ｖｓと、入力変圧器ＴＦinと、サイリスタ整流器１ｃ，１ｄと、インバータＩｎｖと、出力変圧器ＴＦoutと、を備えている。出力変圧器ＴＦoutの出力側には負荷２が接続されている。
【００１６】
図２は、本実施形態における任意の相における入力変圧器ＴＦinを示す概略断面図である。図２に示すように、入力変圧器ＴＦinは３巻線の変圧器であり、入力側の一次巻線Ｐと出力側の二次巻線Ｓ，三次巻線Ｔと、を有している。入力変圧器ＴＦinは交流電源Ｖｓから出力された交流電圧を一次巻線Ｐで入力して変圧し、整流後の直流電圧の脈動成分を抑制するために電圧位相をずらした二次巻線Ｓと三次巻線Ｔからそれぞれ出力する。入力変圧器ＴＦinの構成については、後述する。
【００１７】
サイリスタ整流器１ｃ，１ｄは、入力変圧器ＴＦinの二次巻線Ｓと三次巻線Ｔの出力電圧をそれぞれ整流する。インバータＩｎｖは、サイリスタ整流器１ｃ，１ｄで整流された直流出力電圧を並列接続して、インバータＩｎｖの直流入力端子に直接接続し直流−交流変換する。出力変圧器ＴＦoutは、インバータＩｎｖから出力される交流電圧を変圧して負荷２に供給する。
【００１８】
図２に示すように、本実施形態における入力変圧器ＴＦinは、鉄心３に巻回される二次巻線Ｓ、三次巻線Ｔの巻回方法を上下配置としたものである。
【００１９】
具体的には、二次巻線Ｓと三次巻線Ｔとを互いに鉄心３を中心に上下方向における異なる位置に巻回する。また、この二次巻線Ｓと三次巻線Ｔとの間には、鉄心３上下方向に磁気的な間隙ｇ１が形成される。
【００２０】
さらに、この二次巻線Ｓと三次巻線Ｔの外周側には鉄心３を中心として一次巻線Ｐが巻回される。この一次巻線Ｐは、二次巻線Ｓの外周側と三次巻線Ｔの外周側とで鉄心３の上下方向に分割して配置される。また、一次巻線Ｐと二次巻線Ｓとの径方向の間には磁気的な間隙ｇ２が形成され、一次巻線Ｐと三次巻線Ｔとの径方向の間には磁気的な間隙ｇ３が形成される。また、分割して配置された一次巻線Ｐは並 列接続される。
【００２１】
上記の構造とした入力変圧器ＴＦinとサイリスタ整流器１ｃ，１ｄとを有する電源装置では、電流波形のリップルが大きい場合でも入力変圧器ＴＦinの二次巻線Ｓ，三次巻線Ｔ間の磁気的な間隙ｇ１によって相互インダクタンスが大きくなる。この相互インダクタンスによって二次巻線Ｓ，三次巻線Ｔ間のインピーダンスを大きくすることができ、このインピーダンスによりサイリスタ整流器１ｃ，１ｄ間の横流を抑制することが可能となる。その結果、相間リアクトルＬを省略することができる。
【００２２】
これによって、相間リアクトルＬの配線空間や設置空間が不要となる。
【００２３】
また、相間リアクトルＬを省略することができるため、装置の低コスト化を図ることが可能となる。
【００２４】
本実施形態における入力変圧器ＴＦinは、従来の入力変圧器ＴＦinと比較して 体積や重量は同等であり、相間リアクトルＬを省略した 分だけ、配線空間や設置空間が不要となり電源装置を小型化できる。
【００２５】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【００２６】
例えば、実施形態では３巻線の入力変圧器ＴＦinについて説明したが、３巻線以上の多巻線の入力変圧器ＴＦinであれば適用可能である。
【００２７】
また、実施形態では、任意の相における三巻線の入力変圧器ＴＦinについて説明したが、入力変圧器ＴＦinは単相，三相または三相を超える相数であっても適用可能である。
【００２８】
また、実施形態では、特定の構成の電源装置について説明したが、多巻線を有する入力変圧器ＴＦinと、入力変圧器ＴＦinの出力を交流−直流変換するサイリスタ整流器１ｃ，１ｄと、を備えた電源装置であれば適用可能である。
【符号の説明】
【００２９】
Ｐ…一次巻線
Ｓ…二次巻線
Ｔ…三次巻線
ｇ１〜ｇ３…間隙
１ｃ，１ｄ…サイリスタ整流器
３…鉄心
Ｌ…相間リアクトル
ＴＦin…入力変圧器
【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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