JPH0132646B2 - - Google Patents

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JPH0132646B2
JPH0132646B2 JP58030399A JP3039983A JPH0132646B2 JP H0132646 B2 JPH0132646 B2 JP H0132646B2 JP 58030399 A JP58030399 A JP 58030399A JP 3039983 A JP3039983 A JP 3039983A JP H0132646 B2 JPH0132646 B2 JP H0132646B2
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JP
Japan
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shaped magnetic
magnetic cores
output
voltage
control
Prior art date
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JP58030399A
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English (en)
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JPS59155909A (ja
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Mitsuo Kurihara
Isao Yamaguchi
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Tokai University
Original Assignee
Tokai University
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Publication of JPS59155909A publication Critical patent/JPS59155909A/ja
Publication of JPH0132646B2 publication Critical patent/JPH0132646B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/04—Regulating voltage or current wherein the variable is AC
    • G05F3/06—Regulating voltage or current wherein the variable is AC using combinations of saturated and unsaturated inductive devices, e.g. combined with resonant circuit

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は単相交流を2相交流に周波数も変えて
変換する相数変換器に係り、特に1次側の単相入
力電圧を一定としたとき、2次側の交流出力電圧
を自由に可変できる相数変換器に関する。
従来、2つの並列鉄共振回路の直列回路とパラ
メトリツク発振回路を組合せた相数変換器があ
る。この相数変換器は単相交流を2相交流できる
こと、出力周波数を入力周波数の整数倍にステツ
プ的に変更(周波数変換)ができること、良好な
定電圧特性および過負荷保護特性、垂下特性を有
すること、効率が良いこと及び入力電圧波形が歪
波形でも良好な正弦波の出力電圧波形が得られる
こと等の優れた特徴を有し、定電圧回路、逓倍
器、分周器として利用されている。しかし能動体
素子を用いずに1次側の単相入力電圧を一定とし
たとき、2次側の交流出力電圧を自由に可変でき
る相数変換器はいまだ提案されていない。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであつ
て、対称配置した磁心に並列鉄共振回路とパラメ
トリツク発振回路の両機能以外に電圧制御回路の
機能をもたせ、能動体素子を用いずに電圧制御回
路の制御コイルに印加した制御直流電圧を変化す
ることにより1次側の単相入力電圧を一定とした
とき、2次側の交流出力電圧を自由に可変できる
相数変換器を提供しようとするものである。
以下図面によつて本発明の一実施例の構成を詳
細に説明する。
第1図はその構成説明図、第2図はその回路
図、第3図は本発明で使用されるU形磁心及びI
形磁心の形状寸法を示す説明図である。
U形磁心1は長さl1=66mm、幅w1=90mm、高さ
h1=66mm、厚さt1=15mm、アーム間の距離f1=35
mmのフエライトコアで、そのアーム1a,1bに
それぞれ線径1mmのフオルマール線を用いた巻数
n1a=n1b=250回の入力側コイル6a,6bが施
こされ、これらは直列に接続されている。入力側
コイル6a,6bは1つのコイル6としてもよ
い。
I形磁心21,22及び31,32は長さl2=66mm、
幅w2=30mm、厚さt2=15mmのフエライトコアで、
I形磁心31,32にそれぞれ線径1mmのフオルマ
ール線を用いた巻数n31=n32=250回の出力側コ
イル71,72が施こされ、これらは直列に接続さ
れている。
U形磁心41,42及び5は長さl3=66mm、幅w3
=30mm、高さh2=66mm、厚さt3=15mm、アーム間
の距離f2=35mmのフエライトコアである。U形磁
心41,42にはそれぞれ線径1mmのフオルマール
線を用いた巻数n41=n42=250回の出力側コイル
81,82が施こされ、これらは直列に接続されて
いる。またU形磁心5には線径1mmのフオルマー
ル線を用いた巻数n5=300回の制御コイル11が
施こされている。各磁心1,21,22,31,3
2,41,42,5は鋼板を積層して構成したもの
でもよい。
そして第1図示のようにU形磁心1の2つのア
ーム1a,1bの端面に、対向する2つのI形磁
心21,22の両端部面を互いに直交するよう対接
し、この2つのI形磁心21,22の中心部面にそ
れぞれT字形になるようI形磁心31,32の一端
面を連接せしめる。このI形磁心31,32の他端
面に、それぞれO字形に連接した2つのU形磁心
41,42の中心部一面を接合し、この2つのU形
磁心41,42の中心部他面に、それぞれU形磁心
5の2つのアーム5a,5bの端面を接合せしめ
る。なお、I形磁心21,22と31,32の代りに
T字形カツトコアを、またU形磁心41,42の代
りにO字形カツトコアを用いてもよい。
I形磁心31,32にそれぞれ施こした出力側コ
イル71,72の直列回路及びU形磁心41,42に
それぞれ施こした出力側コイル81,82の直列回
路に、それぞれ第2図示のように並列に出力側コ
ンデンサ9,10を接続する。これらの出力側コ
ンデンサ9,10の容量C9、C10は得ようとする
周波数に応じて決定し、例えばC9=70μF、C10=
28μFとする。U形磁心1に施こした入力側コイ
ル6a,6bの直列回路にも並列に入力側コンデ
ンサを接続してもよい。
次に本発明の作用を説明する。本発明の作用を
理解してもらうためにまず、従来例から述べる。
第7図は従来の相数変換器の一例を示す回路図
で、2つの並列鉄共振回路Z1,Z2の直列回路は
Z1,Z2を適当に調整することによつて単相入力電
圧Vinに対して位相差を有する2相の出力電圧
V01,V02が得られる。即ち、この回路は単相交
流を2相交流に変換する相数変換器として利用で
きる。
第8図は従来の周波数変換器の一例を示す回路
図で、2つのU形磁心1A,1Bを直交配置し、入
力側コイルに単相入力電圧Vinを印加し、出力側
コイルに出力側コンデンサC0を接続した回路は
パラメトリツク発振回路と称し、出力側コンデン
サC0を適当に選ぶことにより入力周波数の整
数倍の周波数n(n=1、2、3…)の出力電圧
が得られる。即ち、この回路は周波数変換器とし
て利用できる。
本発明は第1図においてU形磁心1、I形磁心
21,22,31,32、U形磁心41,42及び入力
側コイル6a,6bと出力側コイル71,72の直
列回路と出力側コンデンサ9とで第8図示のパラ
メトリツク発振回路を形成するから周波数変換が
可能である。更にU形磁心41,42にそれぞれ施
こした出力側コイル81,82の直列回路と出力側
コンデンサ10を追加することにより第7図示の
並列鉄共振回路を形成するから相数変換が可能で
ある。
即ち、第2図示のようにU形磁心1に施こした
入力側コイル6a,6bの直列回路に単相電源を
接続して単相入力電圧Vinを印加し、I形磁心3
1,32にそれぞれ施こした出力側コイル71,72
の直列回路及びU形磁心41,42にそれぞれ施こ
した出力側コイル81,82の直列回路にそれぞれ
並列に容量C9=70μF、C10=28μFの出力側コンデ
ンサ9,10を接続すると、単相入力電圧Vinを
2相の出力電圧V1,V2に変換することができる。
第4図は制御直流電流を流さない場合における単
相入力電圧Vinと出力電圧V1,V2の波形を示す。
しかも出力側コンデンサ9,10の容量C9、C10
を変えることにより出力周波数も入力周波数の整
数倍にステツプ的に変更することができる。
次に単相入力電圧Vinを変動させてみると、出
力電圧V1,V2の変動量は入力電圧の変動量の約
1/10以下で良好な定電圧特性を有することを示し
た。また出力側を短絡すると発振が停止するだけ
で過負荷保護特性、垂下特性を有していることが
判明した。更に入力対出力の電力変換効率も良好
であることが確認できた。また入力電圧波形が歪
波形であつても出力電圧波形は良好な正弦波とな
ることが入出力波形の観察結果確認できた。
本発明はこのような特徴、換言すれば相数変換
と周波数変換ができること、良好な定電圧特性お
よび過負荷保護特性、垂下特性を有すること、効
率が良いこと及び歪の少ない良好な正弦波の出力
電圧波形が得られること等の特徴をそのまま維持
させると共に、能動体素子を一切用いず、U形磁
心とコイルを用いて電圧制御回路を構成した点を
要旨とするものである。
即ち、電圧制御回路はU形磁心41,42,5と
制御コイル11とで構成され、この制御コイル1
1に第2図示のように可変抵抗RとスイツチS1を
介して直流電源Eを接続する。出力電圧V1,V2
が発生した状態でスイツチS1を閉じ、可変抵抗R
を変えて制御コイル11に加わる制御直流電圧を
変え、制御直流電流IDを変えると、電圧制御回路
の磁気回路はU形磁心41,42,5で構成される
から出力電圧V2のみが変化する。この場合、単
相入力電圧Vinを一定に保つ。第6図は単相入力
電圧Vinを50V一定とした場合における制御直流
電流ID対出力電圧V2の関係を示す特性線図であ
る。この第6図から明らかなように制御直流電流
IDを0〜0.75Aまで変化させることにより出力電
圧V2を30V〜6Vまで変化させることができる。
第5図は単相入力電圧Vin=50V一定、制御直流
電流ID=0.4Aにした場合の出力電圧V1,V2の波
形を示したもので、第4図示の制御直流電流ID=
0の場合(制御直流電流を流さない場合)の出力
電圧V2に比し、制御直流電流ID=0.4Aを流した
場合は出力電圧V2の大きさのみが変化している
(小さくなつている)ことが理解でき、出力電圧
波形も良好であることが理解できる。
以上詳細に説明したことから明らかなように本
発明によれば、対称配置した磁心に並列鉄共振
回路とパラメトリツク発振回路の両機能以外に電
圧制御回路の機能をもたせ、能動体素子を用いず
に電圧制御回路の制御コイルに印加した制御直流
電圧を変えることにより1次側の単相入力電圧を
一定としたとき、2次側の交流出力電圧を自由に
可変することができる。U形磁心、I形磁心と
コイル及びコンデンサだけで構成できるので安価
である。出力側コンデンサ10に並列にモータ
を接続し、制御コイル11に印加した制御直流電
圧を変えることによりモータの回転制御ができ
る。過負荷保護特性、垂下特性を有しているの
で、出力側を短絡しても発振が停止するだけで回
路を破損するおそれがない。良好な出力電圧波
形を得ることができる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成説明図、第2
図はその回路図、第3図は本発明で使用されるU
形磁心及びI形磁心の形状寸法を示す説明図、第
4図は本発明において制御直流電流を流さない場
合の単相入力電圧と出力電圧の波形図、第5図は
同じく単相入力電圧を50V一定、制御直流電流を
0.4Aとした場合の出力電圧の波形図、第6図は
同じく単相入力電圧を50V一定とした場合におけ
る制御直流電流対出力電圧の関係を示す特性線
図、第7図は従来の相数変換器の一例を示す回路
図、第8図は従来の周波数変換器の一例を示す回
路図である。 1……U形磁心、1a,1b……2つのアー
ム、21,22,31,32……I形磁心、41,42,
5……U形磁心、5a,5b……2つのアーム、
Vin……単相入力電圧、6,6a,6b……入力
側コイル、71,72,81,82……出力側コイ
ル、9,10……出力側コンデンサ、11……制
御コイル、E……直流電源、R……可変抵抗、
V1,V2……出力電圧。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 U形磁心1の2つのアーム1a,1bの端面
    に、対向する2つのI形磁心21,22の両端部面
    を互いに直交するよう対接し、この2つのI形磁
    心21,22の中心部面にそれぞれT字形になるよ
    うI形磁心31,32の一端面を連接せしめ、この
    I形磁心31,32の他端面に、それぞれO字形に
    連接した2つのU形磁心41,42の中心部一面を
    接合し、この2つのU形磁心41,42の中心部他
    面に、それぞれU形磁心5の2つのアーム5a,
    5bの端面を接合せしめ、前記U形磁心1に単相
    入力電圧が印加される入力側コイル6を施こし、
    前記2つのI形磁心31,32にそれぞれ同一巻数
    の出力側コイル71,72を施こして直列に接続す
    ると共に、前記2つのU形磁心41,42にもそれ
    ぞれ同一巻数の出力側コイル81,82を施こして
    直列に接続し、前記出力側コイル71,72の直列
    回路及び出力側コイル81,82の直列回路にそれ
    ぞれ並列に出力側コンデンサ9,10を接続せし
    め、前記U形磁心5には制御直流電圧が印加され
    る制御コイル11を施こしてなる相数変換器。
JP58030399A 1983-02-24 1983-02-24 相数変換器 Granted JPS59155909A (ja)

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