(57)【要約】【課題】高圧インバータシステムにおいて複数の単位電力セルに電圧を供給する位相シフト変圧器を提供する。【解決手段】本発明の変圧器は、タンクの側面に配置され、第１の巻線とそれぞれ連結されて高圧電圧を印加する第１のブッシングと、カバーの上部に配置され、複数の第２の巻線とそれぞれ連結されて低圧電圧を出力する複数の第２のブッシングと、を含み、複数の第２のブッシングのうち３つの出力が単位電力セルに印加される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧インバータシステムにおいて複数の単位電力セルに電圧を供給する位相シフト変圧器であって、
コアの外部を巻回するように構成され、三相の高圧電圧が印加される第１の巻線と、
前記コアの外部を巻回するように構成され、前記第１の巻線から印加された高圧電圧を低圧電圧に変換する複数の第２の巻線と、
前記コア、第１の巻線、及び複数の第２の巻線が配置される内部空間を提供し、絶縁油が充填されるタンクと、
前記タンクの上部に備えられ、前記タンクとともに密閉された内部空間を提供するカバーと、
前記タンクの側面に配置され、前記第１の巻線とそれぞれ連結されて高圧電圧を印加する第１のブッシングと、
前記カバーの上部に配置され、前記複数の第２の巻線とそれぞれ連結されて低圧電圧を出力する複数の第２のブッシングと、を含み、
前記複数の第２のブッシングのうち３つの出力が前記単位電力セルに印加される、高圧インバータシステムの油入式位相シフト変圧器。
【請求項２】
前記タンクの前面及び後面に配置され、絶縁油または前記第１の巻線及び第２の巻線を冷却するラジエータをさらに含む、請求項１に記載の高圧インバータシステムの油入式位相シフト変圧器。
【請求項３】
前記カバーの上部に配置され、前記位相シフト変圧器の運転中に変圧を調節するタップ切換器をさらに含む、請求項１または２に記載の高圧インバータシステムの油入式位相シフト変圧器。
【請求項４】
前記複数の低圧ブッシングが内部に配置されるハウジングをさらに含み、
前記ハウジングは、上部カバーが開閉可能に備えられる、請求項１または２に記載の高圧インバータシステムの油入式位相シフト変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧インバータシステムの油入式位相シフト変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電圧型高圧インバータは、入力される線間電圧の実効値が６００Ｖ以上のインバータであって、数百ｋＷ〜数十ＭＷの容量を持つ大容量の電動機を駆動するのに用いられ、通常、カスケード型Ｈ‐ブリッジ（ｃａｓｃａｄｅｄ  Ｈ‐ｂｒｉｄｇｅ）方式で構成されている。
【０００３】
かかる高圧インバータは、入力端に、ガルバニック絶縁（ｇａｌｖａｎｉｃ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）、高調波低減、及び各単位電力セル（ｐｏｗｅｒ  ｃｅｌｌ  ｕｎｉｔ）への入力電圧の供給のために、位相シフト変圧器（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を必要とする。この位相シフト変圧器は、高圧インバータの単位部品の中でも大部分の体積及び重量を占めるため、設計時において非常に重要な要素である。
【０００４】
かかる位相シフト変圧器は、絶縁油の使用有無によって乾式変圧器と油入式変圧器とに分類されるが、従来の高圧インバータシステムでは乾式変圧器が用いられていた。
【０００５】
乾式変圧器は、保護等級（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）がＩＰ２０であって、屋外に設置するには適しない。ＩＰコードにおいて第１数字は防塵等級を、第２数字は防水等級を示す。乾式変圧器の場合、塵、特に水に対する保護が殆ど不可能である。
【０００６】
したがって、従来の高圧インバータシステムでは、乾式位相シフト変圧器を単位電力セルと同様に屋内に設置しなければならなかった。
【０００７】
図１は従来の高圧インバータシステムの構成図である。
【０００８】
すなわち、位相シフト変圧器２００が別のパネルに含まれ、電力セル１００を含むパネルの側面に配置されていることが分かる。また、パネルの上部には、変圧器の温度を維持するための強制冷却ファンを設けなければならない。
【０００９】
このような従来の位相シフト変圧器は、屋内タイプでなければならないため、空間を確保することが困難であり、強制冷却方式の特性によって、周辺環境の影響を受け易いという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする技術的課題は、高圧インバータシステムの位相シフト変圧器を油入式で構成することで、空間自由度を確保するとともに、高電圧機器と低電圧機器を分離して管理できるようにする、油入式位相シフト変圧器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の技術的課題を解決するべく、高圧インバータシステムにおいて複数の単位電力セルに電圧を供給する本発明の一実施形態による位相シフト変圧器は、コアの外部を巻回するように構成され、三相の高圧電圧が印加される第１の巻線と、前記コアの外部を巻回するように構成され、前記第１の巻線から印加された高圧電圧を低圧電圧に変換する複数の第２の巻線と、前記コア、第１の巻線、及び複数の第２の巻線が配置される内部空間を提供し、絶縁油が充填されるタンクと、前記タンクの上部に備えられ、前記タンクとともに密閉された内部空間を提供するカバーと、前記タンクの側面に配置され、前記第１の巻線とそれぞれ連結されて高圧電圧を印加する第１のブッシングと、前記カバーの上部に配置され、前記複数の第２の巻線とそれぞれ連結されて低圧電圧を出力する複数の第２のブッシングと、を含み、前記複数の第２のブッシングのうち３つの出力が前記単位電力セルに印加されることができる。
【００１２】
本発明の一実施形態による位相シフト変圧器は、前記タンクの前面及び後面に配置され、絶縁油または前記第１の巻線及び第２の巻線を冷却するラジエータをさらに含むことができる。
【００１３】
本発明の一実施形態による位相シフト変圧器は、前記カバーの上部に配置され、前記位相シフト変圧器の運転中に変圧を調節するタップ切換器をさらに含むことができる。
【００１４】
本発明の一実施形態による位相シフト変圧器は、前記複数の低圧ブッシングが内部に配置されるハウジングをさらに含み、前記ハウジングは、上部カバーが開閉可能に備えられることができる。
【発明の効果】
【００１５】
上記のような本発明は、変圧器を外部に設置できるため、単位電力セルのみを屋内に設置して、屋内面積を最小化することができる。これにより、高圧インバータシステムの設計時に空間自由度が増大するとともに、高電圧機器と低電圧機器を分離して管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の高圧インバータシステムの構成図である。
【図２】本発明が適用される高圧インバータシステムを概略的に説明するための構成図である。
【図３】本発明により屋内に具現された高圧インバータシステムを説明するための一例示図である。
【図４】本発明の油入式変圧器の内部に具現される巻線及びコアを説明するための一例示図である。
【図５】本発明の一実施形態による油入式変圧器を説明するための、正面視における外観の一例示図である。
【図６】本発明の一実施形態による油入式変圧器を説明するための、側面視における外観の一例示図である。
【図７】本発明の一実施形態による油入式変圧器を説明するための、平面視における外観の一例示図である。
【図８】本発明の一実施形態による油入式変圧器の外観の斜視図である。
【図９】複数の低圧ブッシングを説明するための平面視における一例示図である。
【図１０】複数の低圧ブッシングの上部カバーの動作を説明するための一例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、様々な変更が可能であり、様々な実施形態を有することができるため、特定実施形態を図面に示して詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定実施形態に限定するためのものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解すべきである。
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明による好ましい一実施形態を詳細に説明する。この過程で、図面に示された構成要素の大きさや形状などは、説明の明瞭性および便宜のために誇張されて示されることがある。
【００１９】
図２は、本発明が適用されるマルチレベル方式の高圧インバータシステムを概略的に説明するための構成図である。
【００２０】
図面に示したように、本発明が適用される高圧インバータシステムは、本発明の一実施形態による油入式位相シフト変圧器１と、複数の単位電力セル２と、を含む。複数の単位電力セル２から出力される合成電圧が、三相の電動機３に出力されることができる。
【００２１】
位相シフト変圧器１は、一次側の入力が約３〜１１ｋＶであり、二次側の出力が約６３５Ｖであって、複数のコイルで構成されることができる。
【００２２】
複数の単位電力セル２は、二次側の電圧を積み重ね、電動機に印加するべきの可変出力を構成することができる。
【００２３】
図３は、本発明により屋内に具現された高圧インバータシステムを説明するための一例示図である。
【００２４】
図面に示したように、位相シフト変圧器１が油入式で構成され、屋内に設置する必要がないため、屋内には複数の単位電力セル２を含むパネルのみが配置されることができる。したがって、位相シフト変圧器１の設置空間が不要となるため、空間自由度が高くなることが分かる。
【００２５】
図４は、本発明の油入式変圧器の内部に具現される巻線及びコアを説明するための一例示図である。
【００２６】
図面に示したように、巻線（ｗｉｎｄｉｎｇ）１３、１５は、コア１０の外部を巻回するように構成され、一次側巻線（以下、「第１の巻線」という）１３と、二次側巻線（以下、「第２の巻線」という）１５と、を含むことができる。第２の巻線１５の構造は、単位電力セル２の数に応じて決定される。
【００２７】
約３〜１１ｋＶの三相の電圧が３個の高圧ブッシング（ｂｕｓｈｉｎｇ）２０に印加され、第１の巻線１３を経て、第２の巻線１５を介して６３５Ｖの電圧が複数の低圧ブッシング２５に出力されることができる。この際、「高圧ブッシング」とは、外部から供給される高圧の電力を巻線に印加する接続部材のことであり、「一次ブッシング」ともいう。また、「低圧ブッシング」とは、変圧された低圧の電力をさらに外部に引き出す接続部材のことであり、「二次ブッシング」ともいう。
【００２８】
コア１０はシェルタイプ（ｓｈｅｌｌ‐ｔｙｐｅ）で形成されることができる。また、巻線１３、１５は、伝導度（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）が高く、且つ電気的に外部が絶縁されるように構成されることができる。
【００２９】
かかる巻線及びコアは、絶縁油が充填されているタンク（後述）に含浸されていることができる。
【００３０】
以下では、油入式変圧器の外部構成を図面を参照して説明する。
【００３１】
図５は本発明の一実施形態による油入式変圧器を説明するための、正面視における外観の一例示図であり、図６は本発明の一実施形態による油入式変圧器を説明するための、側面視における外観の一例示図であり、図７は本発明の一実施形態による油入式変圧器を説明するための、平面視における外観の一例示図である。図８は、本発明の一実施形態による油入式変圧器の外観の斜視図である。また、図９は複数の低圧ブッシングを説明するための平面視における一例示図であり、図１０は複数の低圧ブッシングの上部カバーの動作を説明するための一例示図である。
【００３２】
図面に示したように、本発明の一実施形態による油入式位相シフト変圧器１は、コア１０及び巻線１３、１５が配置される内部空間を提供するタンク３０と、タンク３０の上部に備えられるカバー３５と、を含むことができる。タンク３０及びカバー３５は、密閉された内部空間を提供することができる。
【００３３】
タンク３０の内部には、第１の巻線１３及び第２の巻線１５が配置され、絶縁油が充填されている。
【００３４】
タンク３０の側面には高圧の第１の巻線１３と連結される高圧ブッシング２０が配置されており、カバー３５には低圧の第２の巻線１５と連結される複数の低圧ブッシング２５が配置されている。複数の低圧ブッシング２５は、複数の単位電力セル２に三相の電圧を提供するものであって、３個の低圧ブッシング２５が一つの電力セル２に連結されることができる。
【００３５】
本発明の一実施形態では、５４個の低圧ブッシング２５が設計されていると示しているが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、インバータの出力に応じて、多様な数の低圧ブッシング２５が備えられることができる。
【００３６】
タンク３０は溶接された鉄骨構造を有することができる。このような構造により、絶縁油が漏れることなく変圧器１が載置または移動されることができる。また、カバー３５は、ガスケット封止（ｇａｓｋｅｔ  ｓｅａｌｉｎｇ）などの方式によりタンク３０とボルト締結されることができる。ガスケットは、熱い油にも耐えることができる形態で構成されることができる。
【００３７】
タンク３０の前面及び後面には、冷却（ｃｏｏｌｉｎｇ）のためのラジエータ４０、４５が配置されている。ラジエータ４０、４５は、巻線１３、１５または絶縁油の温度が所定限界を超えないように動作することができる。
【００３８】
カバー３５の一側にはオイルコンサベータ（ｏｉｌ  ｃｏｎｓｅｒｖａｔｏｒ）５０が備えられることができる。油入式変圧器１において油が空気と接触すると劣化するため、これを防止するためのものである。すなわち、タンク３０の上部にコンサベータ５０という小さい容積の円筒状容器を配置し、これをタンク３０に連結して、タンク３０の内部に空気が存在しないようにすることができる。これにより、絶縁油が空気と接触する表面積が小さくなり、呼吸作用によって空気が直接タンク３０内に出入しないため、絶縁油の劣化を防止することができる。
【００３９】
カバー３５の上部にはタップ切換器（ｔａｐ‐ｃｈａｎｇｅｒ）５５が配置されることができる。本発明の一実施形態において、タップ切換器５５は無負荷タップ切換器（ＮＬＴＣ；ｎｏ  ｌｏａｄ  ｔａｐ  ｃｈａｎｇｅｒ）であることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。タップ切換器５５により、変圧器１の電圧が外部でリセットされることができる。すなわち、変圧器１の運転中にタップ切換器５５のタップを調整することで、変圧器１の電圧を調整することができる。
【００４０】
図９及び図１０を参照すると、カバー３５の上部に配置される複数の低圧ブッシング２５が図示されている。複数の低圧ブッシング２５はハウジング６０の内部に配置されており、ハウジング６０の上部カバー６５が開閉可能に備えられることができる。このような構成により、低圧ブッシング２５と連結される電力セル２の変更が可能である。
【００４１】
一つの電力セル２に入力される電圧は三相であるため、３個の低圧ブッシング２５が一つの電力セル２に連結されることができる。
【００４２】
このような本発明のインバータシステムの油入式位相シフト変圧器１によると、ＩＰ５４等級に該当する構造を有するため、屋内または屋外などの様々な場所に設置することができる。
【００４３】
したがって、変圧器１を外部に設置することができるため、電力セル２のみを屋内に設置することにより、空間自由度が増大するとともに、高電圧機器と低電圧機器を分離して管理することができる。
【００４４】
以上、本発明による実施形態を説明したが、これは例示に過ぎず、当該分野において通常の知識を有する者であれば、これらから多様な変形及び均等な範囲の実施形態が可能であるということを理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護の範囲は、添付の特許請求の範囲によって決められるべきである。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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