(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２相以上の多相の系統に使われる多相整流装置で、前記装置は第一、第二の入力端子を持つ単相整流器と前記単相整流器の出力を入力とするコンバータからなるモジュールを複数持ち、前記各コンバータの出力が互いに接続された多相整流装置において、前記各モジュールの単相整流器が共通の制御信号で制御される事を特徴とする多相整流装置。
【請求項２】
前記各モジュールがスター結線され、前記各モジュールに任意の数のモジュールを直列接続したことを特徴とする請求項１の多相整流装置。
【請求項３】
前記各モジュールがデルタ結線され、前記各モジュールに任意の数のモジュールを直列接続したことを特徴とする請求項１の多相整流装置。
【請求項４】
前記単相整流器が昇圧チョッパ型アクティブフィルタであることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３の多相整流装置。
【請求項５】
前記各モジュールのコンバータが共通の制御信号で制御されることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求項４の多相整流装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の単相整流器を持つ多相整流装置における入力電圧バランス技術に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の三相３線式整流装置のブロック図で、５１、５２、５３が単相整流器、５４、５５、５６がコンバータである。この三相３線式整流装置は、単相整流器５１、５２、５３は第一、第二の入力端子を持ち、単相整流器５１、５２、５３の第一の入力端子はそれぞれの相に接続され、これら単相整流器５１、５２、５３の第二の入力端子は互いに接続され、これら単相整流器の出力を入力とするコンバータ５４、５５、５６を各相に持つ。このように単相整流器５１、５２、５３をスター結線することにより、各単相整流器の入力電圧は線間電圧の1/√3となる。
【０００３】
例えばAC400V入力の場合、各単相整流器の入力電圧は約230Vとなり、単相整流器の設計としては200V系のものを流用することが可能になるメリットがある。ところが、このように単純に単相整流器をスター結線しただけでは、入力電圧がアンバランスになる問題が発生し、入力電圧が1/√3になるメリットは消えてしまう。
【０００４】
この問題点を解決するために出願人は先に図１３に示す回路を提案した（特願２００１−２９１１４９）。図１３の多相整流装置は、単相整流器６１，６２，６３は第一、第二の入力端子を持ち、単相整流器６１，６２，６３の第一の入力端子はそれぞれの相に接続され、これら単相整流器６１，６２，６３の第二の入力端子は互いに接続され、これら単相整流器の出力を入力とするコンバータ６４，６５，６６を各相に持つ。またこれら各相の単相整流器６１，６２，６３は共通の制御信号で制御される。
【０００５】
以上のような構成において、単相整流器６１、６２、６３は入力から見たインピーダンスZiu、Ziv、Ziwを自分の出力電圧ではなく、一つの単相整流器の出力、即ちVouを共通制御信号として制御する。また、コンバータ６４、６５、６６もまた共通制御信号Voによってそれぞれ制御される。
こうすることによって、各単相整流器の入力から見たインピーダンスは常に一致し、各単相整流器の入力電圧Viu、Viv、Viwはインピーダンス比で決まるので、これも等しくなる。
これにより、AC400V入力の場合、200V系の単相整流器を使用する事が可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えばAC800Vといったように入力電圧が更に高くなると、各単相整流器の入力電圧は約460Vとなる。そのため、200V系の単相整流器を使用する事ができなくなる問題があった。
本発明は上記の問題を解決する手段を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する為の手段は、複数の単相整流器を直列接続し、各単相整流器の制御信号を共通にすることである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示す多相整流装置のブロック図である。図１の多相整流装置は、単相整流器１，２，３，４，５，６とコンバータ１１，１２，１３，１４，１５，１６とを備え、単相整流器１，２，３，４，５，６は第一、第二の入力端子を持ち、これら単相整流器１，２，３，４，５，６の出力を入力とするコンバータ１１，１２，１３，１４，１５，１６を各相に持ち、モジュールが構成されている。奇数番目の単相整流器１，３，５の第一の入力端子はそれぞれの相に接続され、これら単相整流器１，３，５の第二の入力端子は偶数番目の単相整流器２，４，６の第一の入力端子に接続され、偶数番目の単相整流器２，４，６の第二の入力端子は互いに接続されている。また、各モジュールの単相整流器１，２，３，４，５，６は共通の制御信号で制御されている。
【０００９】
以上のように構成された多相整流装置の単相整流器１，２，３，４，５，６は、入力から見たインピーダンスを自分の出力電圧ではなく、一つの単相整流器の出力電圧、即ちVo1を共通制御信号として制御される。また、コンバータ１１，１２，１３，１４，１５，１６もまた共通制御信号Voによりそれぞれ制御される。
こうすることによって、各単相整流器１，２，３，４，５，６の入力から見たインピーダンスは常に一致する。
インピーダンスが一致していれば、図１の各単相整流器の入力電圧は、図１３のそれと比べて半分になることは、回路構成上から明らかである。これにより、入力電圧が二倍になっても、同じ単相整流器を使うことができるようになった。
【００１０】
さて、以下図が煩雑になることを避けるため、単相整流器とコンバータを一つのペアとするモジュールを構成し、これらモジュールを四角で表すこととする。またモジュールの入力配線だけを記載し、出力配線の記載は省略するが、互いに接続されているものとする。
以上の約束にしたがって図１を描き直すと、図２となる。なお、図２に示す２１，２２，２３，２４，２５，２６はモジュールである。
図２の各モジュールの入力電圧をベクトル図で表したものが図３である。各電圧は相電圧の50%となる。
【００１１】
図４は本発明の他の実施例であり、この実施例は、２つのモジュールを直列接続し、前記各モジュールがデルタ結線された多相整流装置の一例である。この様に、デルタ結線の場合でも、各モジュールの入力がバランスする事は、回路の対称性から明らかである。
図４の各モジュールの入力電圧をベクトル図で表すと図５となる。各電圧は相電圧の√3/2=86.6%となる。
【００１２】
さて、入力電圧のバランスが多少崩れてもよい場合は、モジュールの数を減らすことも可能である。
図２の多相整流装置からＷ相のモジュールを一つ削除したのが図６の多相整流装置である。
この多相整流装置の各モジュール３３，３４，３５，３６，３７の入力から見たインピーダンスは共通だが、回路の対称性が崩れているため、各入力電圧のベクトル図は図７の様になる。ここで大きい方の電圧は相電圧の75%、小さい方の電圧は57.3%である。
【００１３】
更に、図６の多相整流装置からＶ相のモジュールを一つ削除したのが図８の多相整流装置である。
各入力電圧のベクトル図は図９の様になる。ここで大きい方の電圧は相電圧の91.7%、小さい方の電圧は60%である。
【００１４】
図２図示の多相整流装置の内部のスター結線をデルタ結線に置き換えたのが、図１０の多相整流装置である。
各入力電圧のベクトル図は図１１の様になる。ここで大きい方の電圧は相電圧の75%、小さい方の電圧は43.3%である。
【００１５】
本発明は、これまで例を挙げたように、単なるスター結線に限定されず、デルタ結線その他様々なバリエーションが可能である。
また、一つのモジュールを二つのモジュールの直列回路で置き換える例を挙げたが、更に入力電圧が高い場合は、三つでも四つでも、いくらでも増やしていくことができる。モジュールの直列数を増やしても、各モジュールの入力から見たインピーダンスが共通であるから、回路が対称である限り、入力電圧はバランスする。
同様に三相ではなく任意の相数でも、回路が対称である限り、入力電圧はバランスする。
【００１６】
【発明の効果】
本発明を使用することで、最大入力電圧が低い単相整流器を組み合わせて、高入力電圧の多相整流装置を製造する事ができるようになる。
回路が対称となるように単相整流器を組み合わせると、多相整流装置の各入力端子から見たインピーダンスが等しくなる。このため、中性点がない場合は各単相整流器の入力電圧がバランスする効果が得られ、中性点がある場合は中性線電流を低減する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わる多相整流装置の構成（スター結線で二直列）を示すブロック図
【図２】図１を簡略化した回路図
【図３】図２の各モジュール入力電圧を表したベクトル図
【図４】本発明の他の実施例に係わる多相整流装置の構成（デルタ結線で二直列）を示すブロック図
【図５】図４の各モジュール入力電圧を表したベクトル図
【図６】本発明の他の実施例に係わる多相整流装置の構成（スター結線で直列数が２、２、１）を示すブロック図
【図７】図６の各モジュール入力電圧を表したベクトル図
【図８】本発明の他の実施例に係わる多相整流装置の構成（スター結線で直列数が２、１、１）を示すブロック図
【図９】図８の各モジュール入力電圧を表したベクトル図
【図１０】本発明の他の実施例に係わる多相整流装置の構成（スター結線とデルタ結線の組み合わせ）を示すブロック図
【図１１】図１０の各モジュール入力電圧を表したベクトル図
【図１２】従来例に係わる多相整流装置の構成
【図１３】従来例に係わる多相整流装置の構成
【符号の説明】
１〜６  単相整流器
１１〜１６  コンバータ
２１〜４７  単相整流器とコンバータからなるモジュール
５１〜５３  単相整流器
５４〜５６  コンバータ
６１〜６３  単相整流器
６４〜６６  コンバータ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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