JPH1023745A

JPH1023745A - 電力変換装置

Info

Publication number: JPH1023745A
Application number: JP8169993A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Tagami; 吉洋田上; Tamotsu Tanaka; 保田中; Kazuo Ikeda; 和郎池田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】電力変換装置の三相交流電流に含まれる零相
分を有効に低減する。【解決手段】本発明の電力変換装置は、その三相交流
入力電流もしくは三相交流出力電流中の正相分及び逆相
分に対して殆どリアクタンスを呈さず、零相分に対して
は十分なリアクタンスを呈するように構成された零相電
流抑制リアクトル６を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は交流直流相互変換
を行う電力変換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、例えば、電気学会技術報告
（II部）第４２５号「電力用アクティブフィルタ技術」
の１４頁あるいは２１、２２頁に示された従来の三相電
力変換装置としてのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御電力変
換装置を示す回路図及び動作波形である。

【０００３】図１０の（ａ）において、符号３は従来の
三相電圧形ＰＷＭ逆変換装置で、この三相電圧形ＰＷＭ
逆変換装置３は三相電圧形ＰＷＭ逆変換器１及びフィル
タ２から構成されている。

【０００４】三相電圧形ＰＷＭ逆変換器１は、トランジ
スタとダイオード等よりなる６個のスイッチ素子１１〜
１６と１個の直流コンデンサ１７とより構成され、互い
に直列に接続された３対のスイッチ素子１１、１４；１
２、１５；１３、１６が直流コンデンサ１７に並列に接
続されており、各対のスイッチ素子１１、１４；１２、
１５；１３、１６の中間の接続点は、フィルタ２を介し
て、三相交流電源４と負荷５との間に接続されている。

【０００５】フィルタ２は、互いに直列に接続された３
対のリアクトル２１、２４；２２、２５；２３、２６
と、各対のリアクトル２１、２４；２２、２５；２３、
２６の中間点に互いに直列に接続されたコンデンサ２７
〜２９及び抵抗２９１〜２９３とから構成され、各抵抗
２９１〜２９３の一端は互いに接続されている。３対の
リアクトル２１、２４；２２、２５；２３、２６は三相
交流電源４と負荷５との中間点と３対のスイッチ素子１
１、１４；１２、１５；１３、１６の中間点との間にそ
れぞれ直列に接続されている。

【０００６】尚、符号１００１は三相電圧形ＰＷＭ逆変
換器１の対地キャパシタンス、１００２は三相交流回路
の対地キャパシタンスである。

【０００７】図１０の（ｂ）は三相電圧形ＰＷＭ逆変換
器１の三相出力の１相の線間電圧ＶＩ及び三相電圧形Ｐ
ＷＭ逆変換装置３と三相交流電源４の間を流れる電流Ｉ
Ｃを示しており、他の２相もこれらと１２０度ずつ位相
が異なる類似波形の電圧及び電流を有する。

【０００８】次に、この従来例の動作について説明す
る。三相電圧形ＰＷＭ逆変換器１の三相交流側の電圧Ｖ
Ｉは、図１０の（ｂ）の波形に示されるように、直流コ
ンデンサ１７の直流電圧をスイッチ１１〜１６の切り替
えによって所定の時間幅だけ切り出したパルスの列であ
り、このパルス列の１周期中の基本波が、三相電圧形Ｐ
ＷＭ逆変換器１が発生すべき所要の交流電圧である。個
々のパルス幅を制御することによって基本波の大きさが
変わり、三相交流電源４の電圧は一定であるから、両電
圧の大きさと位相の関係、それに主としてフィルタ２の
リアクトル２１〜２６のリアクタンスとによって定まる
電流ＩＣが流れる。

【０００９】図１０の従来例では、電流ＩＣは三相交流
電源４に対して無効電流となるように三相電圧形ＰＷＭ
逆変換器１の電圧ＶＩの基本波が制御され、負荷５の力
率を補償する。パルス列は、制御の方法とスイッチ１１
〜１６の性能とにより三相交流電源４の電圧の半周期に
数個から数百個のパルスを有する。当然、電圧ＶＩに
は、基本波以外に多量の高調波が含まれるが、フィルタ
２によって高調波が相当程度除去されるため、電流ＩＣ
は正弦波に近い波形となる。この場合、電流ＩＣに残留
する高調波分としては、三相電圧形ＰＷＭ逆変換装置３
につながる三相３線式交流回路の導線のみを流れるもの
と、三相電圧形ＰＷＭ逆変換器１及び三相交流回路の対
地キャパシタンス１００１、１００２によって大地に流
れるもの（図１０の（ａ）において、三相中の１相につ
きＩＧとして示す）がある。導線のみを流れるものは高
調波中の正相分及び逆相分に限られ、導線から対地キャ
パシタンス１００１、１００２を経て大地に流れるもの
は、その他に零相分がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の三相電
力変換装置は以上のように構成されているので、三相電
圧形ＰＷＭ逆変換器１の電圧ＶＩの高調波に起因する三
相電圧形ＰＷＭ逆変換装置３の交流電流ＩＣの高調波に
よって、三相交流回路に近接、あるいは大地中に埋設し
て設けられた通信線への誘導妨害を十分低減することが
困難であった。すなわち、高調波のうち、正相分、逆相
分は三相和が零であるから、三相交流回路の各相から通
信線への誘導が同程度になるように、三相交流回路の各
相と通信線の誘導結合関係を保つことによって、正相
分、逆相分による誘導妨害は十分低減できるが、零相分
は三相分が相互に加わって誘導妨害を及ぼす。

【００１１】従って、誘導妨害を十分に低減するには、
零相分を効果的に低減しなければならないが、上記従来
例におけるフィルタ２によってこの目的を達しようとす
れば、リアクトル２１〜２６のリアクタンスを大きくす
る必要がある。しかし、リアクタンスを大きくすると電
流ＩＣの基本波分が減り、あるいは同じ電流ＩＣを流す
とリアクトル２１〜２６の電圧降下が大きくなるので、
電圧ＶＩを大きくしなければならず、三相電圧形ＰＷＭ
逆変換器１の容量が大きくなるという問題点があった。

【００１２】尚、対地キャパシタンス１００１、１００
２を随意に小さく選ぶことは困難であるから、これによ
って零相分を低減することはできない。

【００１３】この発明は上述したような問題点を解決す
るためになされたものであり、電力変換装置の三相交流
電流に含まれる零相分を有効に低減することができる電
力変換装置を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る電
力変換装置は、その三相交流入力電流もしくは三相交流
出力電流中の正相分及び逆相分に対して殆どリアクタン
スを呈さず、零相分に対しては十分なリアクタンスを呈
するように構成された零相電流抑制リアクトルを備える
ものである。

【００１５】請求項２の発明に係る電力変換装置は、三
相電力変換器がフィルタと零相電流抑制リアクトルとを
介して三相交流電源と負荷との間に接続され、前記零相
電流抑制リアクトルが、三相交流入力電流もしくは三相
交流出力電流中の正相分及び逆相分に対して殆どリアク
タンスを呈さず、零相分に対しては十分なリアクタンス
を呈するように構成されるものである。

【００１６】請求項３の発明に係る電力変換装置は、前
記零相電流抑制リアクトルを三相交流側に備えるもので
ある。

【００１７】請求項４の発明に係る電力変換装置は、前
記零相電流抑制リアクトルが、共通鉄心に三相コイル
を、コイル間相互の磁気結合を密にして、且つ各コイル
単独で十分なリアクタンスを有するように巻回して構成
されるものである。

【００１８】請求項５の発明に係る電力変換装置は、前
記三相電力変換器が三相電圧形ＰＷＭ順変換器より構成
されるものである。

【００１９】請求項６の発明に係る電力変換装置は、前
記三相電力変換器が三相電圧形ＰＷＭ逆変換器より構成
されるものである。

【００２０】請求項７の発明に係る電力変換装置は、前
記三相電力変換器が三相他励非制御電流形順変換器より
構成されるものである。

【００２１】請求項８の発明に係る電力変換装置は、前
記三相他励非制御電流形順変換器が前記負荷に接続され
るダイオード整流器と、前記ダイオード整流器と前記負
荷との間に直列に接続された直流リアクトルとから構成
されるものである。

【００２２】請求項９の発明に係る電力変換装置は、前
記三相電力変換器が三相他励非制御電圧形順変換器より
構成されるものである。

【００２３】請求項１０の発明に係る電力変換装置は、
前記三相他励非制御電圧形順変換器が前記負荷に接続さ
れるダイオード整流器と、前記ダイオード整流器と前記
負荷との間に直列に接続された直流リアクトルと、前記
ダイオード整流器と前記負荷との間に並列に接続された
コンデンサとから構成されるものである。

【００２４】請求項１１の発明に係る電力変換装置は、
前記三相電力変換器が三相他励電流形可逆変換器より構
成されるものである。

【００２５】請求項１２の発明に係る電力変換装置は、
前記三相他励電流形可逆変換器が複数のサイリスタより
なるサイリスタ整流器と、そのサイリスタ整流器と前記
負荷との間に直列に接続された直流リアクトルとから構
成されるものである。

【００２６】請求項１３の発明に係る電力変換装置は、
前記三相電力変換器が三相他励可制御電圧形非可逆順変
換器より構成されるものである。

【００２７】請求項１４の発明に係る電力変換装置は、
前記三相他励可制御電圧形非可逆順変換器が、複数のサ
イリスタを含むサイリスタ整流器と、そのサイリスタ整
流器と前記負荷との間に直列に接続された直流リアクト
ルと、前記サイリスタ整流器と前記負荷との間に並列に
接続されたコンデンサとから構成されるものである。

【００２８】請求項１５の発明に係る電力変換装置は、
前記三相電力変換器が三相他励電圧形可逆変換器より構
成されるものである。

【００２９】請求項１６の発明に係る電力変換装置は、
前記三相他励電圧形可逆変換器が、互いに逆極性に並列
接続された複数のサイリスタを含む可逆サイリスタ整流
器と、その可逆サイリスタ整流器と前記負荷との間に直
列に接続された直流リアクトルと、前記可逆サイリスタ
整流器と前記負荷との間に並列に接続されたコンデンサ
とから構成されるものである。

【００３０】請求項１７の発明に係る電力変換装置は、
第１の零相電流抑制リアクトルを第１の三相交流側に備
えた三相電力順変換装置と第２の零相電流抑制リアクト
ルを第２の三相交流側に備えた三相電力逆変換装置との
組み合わせからなり、前記第１及び第２の零相電流抑制
リアクトルが、三相交流入力電流もしくは三相交流出力
電流中の正相分及び逆相分に対して殆どリアクタンスを
呈さず、零相分に対しては十分なリアクタンスを呈する
ように構成されるものである。

【００３１】請求項１８の発明に係る電力変換装置は、
前記三相電力順変換装置が三相ＰＷＭ順変換装置からな
り、前記三相電力逆変換装置が三相ＰＷＭ逆変換装置か
らなるものである。

【００３２】請求項１９の発明に係る電力変換装置は、
前記三相ＰＷＭ順変換装置が、第１のフィルタ及び前記
第１の零相電流抑制リアクトルを介して三相交流電源に
接続される三相電圧形ＰＷＭ順変換器を備え、前記三相
電圧形ＰＷＭ逆変換装置が、第２のフィルタ及び前記第
２の零相電流抑制リアクトルを介して負荷に接続される
三相電圧形ＰＷＭ逆変換器を備え、前記三相電圧形ＰＷ
Ｍ順変換器及び前記三相電圧形ＰＷＭ逆変換器が互いに
接続されているものである。

【００３３】請求項２０の発明に係る電力変換装置は、
前記三相電力順変換装置が三相他励可逆電力順変換装置
からなり、前記三相電力逆変換装置が三相他励可逆電力
逆変換装置からなるものである。

【００３４】請求項２１の発明に係る電力変換装置は、
前記三相他励可逆電力順変換装置が、第１のフィルタ及
び前記第１の零相電流抑制リアクトルを介して第１の三
相交流電源に接続されるサイリスタ整流器を備え、前記
三相他励可逆電力逆変換装置が、第２のフィルタ及び前
記第２の零相電流抑制リアクトルを介して第２の三相交
流電源あるいは三相逆起電力負荷に接続されるサイリス
タ逆変換器を備え、前記サイリスタ整流器及び前記サイ
リスタ逆変換器が直流リアクトルを介して互いに接続さ
れているものである。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて添付図面を参照して説明する。以下に説明する各実
施の形態及び上記従来例において、同一部分は同一の符
号を付されている。

【００３６】実施の形態１．図１はこの発明の実施の形
態１による電力変換装置としての三相電圧形ＰＷＭ逆変
換装置を表しており、（ａ）はその回路図、（ｂ）はこ
の発明の実施の形態１乃至９に用いる零相電流抑制リア
クトルの構成例を示している。

【００３７】図１の（ａ）において、本発明による三相
電圧形ＰＷＭ逆変換装置３０は、三相電圧形ＰＷＭ逆変
換器１と、フィルタ２と、零相電流抑制リアクトル６と
から構成されている。

【００３８】三相電圧形ＰＷＭ逆変換器１は、図１０の
（ａ）に示した従来例と同様に、トランジスタとダイオ
ード等よりなる６個のスイッチ素子１１〜１６と１個の
直流コンデンサ１７とより構成され、互いに直列に接続
された３対のスイッチ素子１１、１４；１２、１５；１
３、１６が直流コンデンサ１７に並列に接続されてお
り、各対のスイッチ素子１１、１４；１２、１５；１
３、１６の中間の接続点は、フィルタ２及び零相電流抑
制リアクトル６を介して、三相交流電源４と負荷５との
間に接続されている。

【００３９】フィルタ２も、図１０の（ａ）に示した従
来例と同様に、互いに直列に接続された３対のリアクト
ル２１、２４；２２、２５；２３、２６と、各対のリア
クトル２１、２４；２２、２５；２３、２６の中間点に
互いに直列に接続されたコンデンサ２７〜２９及び抵抗
２９１〜２９３とから構成され、各抵抗２９１〜２９３
の一端は互いに接続されている。３対のリアクトル２
１、２４；２２、２５；２３、２６は三相交流電源４と
負荷５との中間点と３対のスイッチ素子１１、１４；１
２、１５；１３、１６の中間点との間にそれぞれ直列に
接続されている。

【００４０】零相電流抑制リアクトル６は、図１の
（ｂ）に示されるように、共通磁心６４と、その共通磁
心６４に巻回された三相コイル６１、６２、６３から構
成される。三相コイル６１、６２、６３は、コイル間相
互の磁気結合を密にし、且つ、各コイル単独で十分なリ
アクタンスを有するように、共通磁心６４に巻回されて
いる。三相コイル６１、６２、６３に流れる電流の正相
分及び逆相分の三相和は零であるから、これらによる磁
心中の磁束、従ってこれらの成分に対するリアクタンス
は零となり、一方、零相分に対しては、三相コイルの作
る磁束は相互に加わるので、零相分に対しては大きなリ
アクタンスを呈する。

【００４１】尚、符号１００１は三相電圧形ＰＷＭ逆変
換器１の対地キャパシタンス、１００２は三相交流回路
の対地キャパシタンスである。

【００４２】次に、この実施の形態１の動作について説
明する。三相電圧形ＰＷＭ逆変換器１のスイッチ素子１
１〜１６は制御信号に従ってオンオフされて直流コンデ
ンサ１７の電圧を切り出し、該三相電圧形ＰＷＭ逆変換
器１の三相交流側に、直流コンデンサ１７の電圧を振幅
とするパルス列ＶＩを発生する。このパルス列ＶＩは三
相交流電源４の電圧と同一周期の基本波電圧を有し、該
基本波電圧と三相交流電源４の電圧との間の大きさ及び
位相の関係、それに主としてフィルタ２のリアクトル２
１〜２６のリアクタンスによって定まる電流ＩＣが電圧
形ＰＷＭ逆変換装置３０の三相交流側の各線に流れる。

【００４３】三相電圧形ＰＷＭ逆変換器１が発生する電
圧ＶＩはパルス列であるから、前記基本波の外に多量の
高調波成分を有するが、その大部分はフィルタ２によっ
て除去されるので、三相電圧形ＰＷＭ逆変換装置３０に
つながる三相交流回路に流れる電流は略正弦波となる。
しかし、なおも残留高調波分を含み、特に、そのうちの
零相分によって、三相交流回路に近接する通信線や大地
中に配設された通信線に誘導妨害を生じる。

【００４４】本発明においては、零相電流抑制リアクト
ル６を前述のように構成したので、三相の正相分と逆相
分の電流による磁束は零、従ってこれらの電流に対して
はリアクタンスが零で、零相分の電流に対しては三相の
各相電流の零相分による磁束が相互に加わって大きなリ
アクタンスを呈し、零相分を効果的に低減する。すなわ
ち、三相電圧形ＰＷＭ逆変換装置３０に本来求められる
三相交流基本波電流に何ら影響することなく、通信線へ
の誘導妨害の大きな原因である零相分を低減することが
できる。

【００４５】零相電流抑制リアクトル６としては、三相
の巻線はそれぞれ基本波電流を通し得る電流容量が必要
であるが、共通磁心６４として用いる磁心は零相電流に
対して飽和しないものであればよく、零相電流は基本波
電流よりも十分小さいので、零相電流抑制リアクトル６
は小形、且つ、経済的に実現することができる。

【００４６】尚、本実施の形態１では、零相電流抑制リ
アクトル６はフィルタ２の交流電源４側に設けられるも
のとして示したが、フィルタ２に接してその三相電圧形
ＰＷＭ逆変換器１側に設けてもよい。

【００４７】実施の形態２．尚、上記実施の形態１で
は、零相電流抑制リアクトル６を、三相電力変換装置が
三相電圧形ＰＷＭ逆変換装置３０であるときに、その三
相交流側に設けた場合を示したが、図２に示すように、
三相電力変換装置が三相電圧形ＰＷＭ順変換装置３２で
ある場合にも、その三相交流側に設けることもできる。

【００４８】図２はこのように構成した実施の形態２を
表している。図２において、三相電圧形ＰＷＭ順変換装
置３２は、三相電圧形ＰＷＭ順変換器７と、フィルタ２
００と、零相電流抑制リアクトル６００とから構成さ
れ、三相電圧形ＰＷＭ順変換器７は、図１のスイッチ素
子１１〜１６及び直流コンデンサ１７と同様のスイッチ
素子７１〜７６及び直流コンデンサ７７を含み、図１の
三相電圧形ＰＷＭ逆変換器１と略同様に構成される。三
相電圧形ＰＷＭ順変換器７には、直流コンデンサ７７に
並列に直流負荷８が接続され、零相電流抑制リアクトル
６００、フィルタ２００及びＰＷＭ順変換装置３２を介
して三相交流電源４から電力を供給される。また、フィ
ルタ２００は、リアクトル２２１〜２２６、コンデンサ
２２７〜２２９及び抵抗２２９１〜２２９３を含み、図
１のフィルタ２と同様に構成される。さらに、零相電流
抑制リアクトル６００も、三相コイル６６１、６６２、
６６３及び共通磁心６６４を含み、図１の零相電流抑制
リアクトル６と同様に構成される。

【００４９】この実施の形態２のフィルタ２００、零相
電流抑制リアクトル６００及び三相電圧形ＰＷＭ順変換
器７は図１の実施の形態１のフィルタ２、零相電流抑制
リアクトル６、三相電圧形ＰＷＭ逆変換器１とそれぞれ
同様に構成されているが、フィルタ２００は三相交流電
源４に接続され、三相電圧形ＰＷＭ順変換器７の直流コ
ンデンサ７７は直流負荷８に並列に接続されている。

【００５０】この実施の形態２においても、零相電流抑
制リアクトル６００は前記実施の形態１の場合と同様の
働きをしており、従って、実施の形態１と同様の作用効
果が得られるものである。

【００５１】実施の形態３．図３は本発明の実施の形態
３を表している。図３に示すように、この実施の形態３
は、電力変換装置を、三相交流電力を直流電力に変換す
る三相電圧形ＰＷＭ順変換装置３２と、その三相電圧形
ＰＷＭ順変換装置３２の出力である直流電力を、該三相
電圧形ＰＷＭ順変換装置３２が与えるのとは別の三相交
流電力に変換する三相電圧形ＰＷＭ逆変換装置３３とか
らなる三相電圧形ＰＷＭ変換装置３４により構成したも
のである。この実施の形態３においても、それぞれの三
相交流回路に零相電流抑制リアクトル６を設けることに
よって、いずれの三相交流回路においても、三相交流回
路の電流の零相分を低減することができる。

【００５２】図３において、三相電圧形ＰＷＭ順変換装
置３２は、三相電圧形ＰＷＭ順変換器７と、フィルタ２
００と、零相電流抑制リアクトル６００とからなり、三
相電圧形ＰＷＭ順変換器７はフィルタ２００及び零相電
流抑制リアクトル６００を介して三相交流電源４に接続
され、零相電流抑制リアクトル６００は三相電圧形ＰＷ
Ｍ順変換器７の三相交流側に設けられている。

【００５３】また、三相電圧形ＰＷＭ逆変換装置３３
は、三相電圧形ＰＷＭ逆変換器１と、フィルタ２と、零
相電流抑制リアクトル６とからなり、これら三相電圧形
ＰＷＭ逆変換器１、フィルタ２及び零相電流抑制リアク
トル６は図１の実施の形態１のものと略同様に構成され
ているが、三相電圧形ＰＷＭ逆変換器１は三相電圧形Ｐ
ＷＭ順変換装置３２の三相電圧形ＰＷＭ順変換器７に接
続されるとともに、零相電流抑制リアクトル６及びフィ
ルタ２を介して負荷５に接続されている。ここでは、零
相電流抑制リアクトル６は三相電圧形ＰＷＭ逆変換器１
の三相交流側に設けられ、且つ、該三相電圧形ＰＷＭ逆
変換器１とフィルと２との間に設けられている。

【００５４】尚、本実施の形態３では、三相電圧形ＰＷ
Ｍ逆変換装置３３の零相電流抑制リアクトル６を、三相
電圧形ＰＷＭ逆変換器１とフィルタ２の間に設けている
が、実施の形態１の説明の末尾に記した通り、該実施の
形態１のように、フィルタ２と三相交流電源４の間に零
相電流抑制リアクトル６を設けるのと同様の効果を奏す
るものである。この実施の形態３でも上記各実施の形態
と同様の作用効果が得られるものである。

【００５５】実施の形態４．上記実施の形態１から実施
の形態３までにおいては、電力変換装置が三相ＰＷＭ制
御形で、その三相交流側電圧が高調波の多いパルス列で
あったが、この実施の形態４及び以下に続く実施の形態
５乃至９では、電力変換装置の三相交流側電圧が基本的
には正弦波である三相他励電力変換装置の場合を示す。

【００５６】三相他励電力変換装置の場合には、その三
相交流側電圧はスイッチ素子の転流開始とともに線間電
圧が短絡され、転流終了とともに短絡から解放される。
例えば、変換装置が三相ブリッジ接続では１サイクルに
６回の転流があるため、各相の線間電圧には、１サイク
ルに１２回のステップ変化を生じる。この電圧急変によ
って、電力変換装置の対地キャパシタンス、三相交流回
路の対地キャパシタンスを介して三相交流回路及び大地
中に高周波漏洩電流が流れ、そのうちの零相分が誘導妨
害を起こすのは、三相電圧形ＰＷＭ制御変換装置と同じ
である。

【００５７】この実施の形態４は、電力変換装置が三相
ダイオード整流器からなる三相他励非制御電力順変換装
置の場合において、零相電流抑制リアクトルを用いたも
のである。

【００５８】図４はこの実施の形態４を表している。図
４において、この実施の形態４の三相他励非制御電流形
電力順変換装置３００１は、三相他励非制御電流形電力
順変換器としてのダイオード整流器１０００と、フィル
タ２０００と、零相電流抑制リアクトル６と、直流リア
クトル１０１７とから構成される。

【００５９】ダイオード整流器１０００は、ダイオード
等よりなる３対のスイッチ素子１０１１、１０１４；１
０１２、１０１５；１０１３、１０１６を互いに並列に
接続して構成され、各対のスイッチ素子１０１１、１０
１４；１０１２、１０１５；１０１３、１０１６は、順
方向に直列に接続されとともに、それらの中間点がフィ
ルタ２０００及び零相電流抑制リアクトル６を介して三
相交流電源４にそれぞれ接続されている。また、各対の
スイッチ素子１０１１、１０１４；１０１２、１０１
５；１０１３、１０１６は、直流リアクトル１０１７を
介して抵抗８にそれぞれ並列に接続されている。

【００６０】フィルタ２０００は、零相電流抑制リアク
トル６とダイオード整流器１０００とを結ぶ三相の３線
に、それぞれ並列的に接続された３対のコンデンサ２０
０１〜２００３とリアクトル２００４〜２００６とから
なり、各対のコンデンサ２００１〜２００３とリアクト
ル２００４〜２００６とは互いに直列に接続され、リア
クトル２００４〜２００６の一端は互いに接続されてい
る。

【００６１】零相電流抑制リアクトル６は、図１に
（ｂ）に示される実施の形態１のものと同様に、共通磁
心６４と、その共通磁心６４に巻回された三相コイル６
１、６２、６３とから構成され、各三相コイル６１、６
２、６３の一端は三相交流電源４に接続され、他端はフ
ィルタ２０００を介してダイオード整流器１０００にそ
れぞれ接続されている。

【００６２】この実施の形態４においても、零相電流抑
制リアクトル６は、上記実施の形態１乃至３のものと略
同様に作用して、同様の効果を奏するものである。

【００６３】実施の形態５．図５は本発明の実施の形態
５を表しており、この実施の形態５は前記実施の形態４
におけるダイオード整流器１０００の代わりに、サイリ
スタ整流器１１００を用いた三相他励電流形可逆電力変
換装置の場合である。

【００６４】この実施の形態５の電力変換装置は三相他
励可逆電力変換装置３００２から構成される。図５にお
いて、このサイリスタ整流器１１００は、サイリスタか
らなる３対のスイッチ素子１１１１〜１１１６から構成
され、すなわち前記実施の形態４のダイオード整流器１
０００のスイッチ素子１１１１〜１１１６を構成するダ
イオードをサイリスタに置き換えたものである。この実
施の形態５では、サイリスタ整流器１１００、直流リア
クトル１０１７、フィルタ２０００及び零相電流抑制リ
アクトル６により、電力変換装置としての三相他励電流
形可逆電力変換装置３００２が構成される。この実施の
形態５でも上記各実施の形態と同様の作用効果が得られ
るものである。

【００６５】実施の形態６．図６は本発明の実施の形態
６を表しており、この実施の形態６は、電力変換装置を
三相他励非制御電圧形電力順変換装置３００３により構
成した場合である。

【００６６】この実施の形態６は、図４に示した前記実
施の形態４において、互いに直列に接続されたダイオー
ドよりなる各対のスイッチ素子１０１１、１０１４；１
０１２、１０１５；１０１３、１０１６に並列に直流コ
ンデンサ１０１８を接続したものであり、その他の構成
は前記実施の形態４と同様である。この実施の形態６で
は、ダイオード整流器１０００、直流リアクトル１０１
７、直流コンデンサ１０１８、フィルタ２０００及び零
相電流抑制リアクトル６により、三相他励非制御電圧形
電力順変換装置３００３が構成される。この実施の形態
６でも上記各実施の形態と同様の作用効果が得られるも
のである。

【００６７】実施の形態７．図７は本発明の実施の形態
７を表しており、この実施の形態７は電力変換装置を三
相他励可制御電圧形非可逆電力順変換装置３００４によ
り構成した場合である。

【００６８】この実施の形態７は、図５に示した前記実
施の形態５において、互いに直列に接続されたサイリス
タよりなる各対のスイッチ素子１１１１、１１１４；１
１１２、１１１５；１１１３、１１１６に並列に直流コ
ンデンサ１０１８を接続したものであり、その他の構成
は前記実施の形態５と同様である。この実施の形態７で
は、サイリスタ整流器１１００、直流リアクトル１０１
７、直流コンデンサ１０１８、フィルタ２０００及び零
相電流抑制リアクトル６により、三相他励可制御電圧形
非可逆電力順変換装置３００４が構成される。この実施
の形態７でも上記各実施の形態と同様の作用効果が得ら
れるものである。

【００６９】実施の形態８．図８は本発明の実施の形態
８を表しており、この実施の形態８は、電力変換装置を
三相他励電圧形可逆電力変換装置３００５により構成し
た場合である。

【００７０】この実施の形態８は、図７の実施の形態７
において、サイリスタ整流器１１００を可逆サイリスタ
整流器１２００に置き換えたものである。可逆サイリス
タ整流器１２００は、互いに直列に接続されたサイリス
タよりなる各対のスイッチ素子１２１１、１２１４；１
２１２、１２１５；１２１３、１２１６に、互いに直列
に接続されたサイリスタよりなる各対のスイッチ素子１
２１７、１２１８；１２１９、１２２０；１２２１、１
２２２を極性を逆にして並列に接続し、各対のスイッチ
素子１２１７、１２１８；１２１９、１２２０；１２２
１、１２２２の中間点は、対応する各対のスイッチ素子
１２１１、１２１４；１２１２、１２１５；１２１３、
１２１６の中間点にそれぞれ接続されており、その他の
構成は図７の実施の形態７と同様である。この実施の形
態８では、可逆サイリスタ整流器１２００、直流リアク
トル１０１７、直流コンデンサ１０１８、フィルタ２０
００及び零相電流抑制リアクトル６により三相他励電圧
形可逆電力変換装置３００５が構成される。この実施の
形態８でも上記各実施の形態と同様の作用効果が得られ
るものである。

【００７１】実施の形態９．図９は本発明の実施の形態
９を表しており、この実施の形態９は、電力変換装置
を、三相他励可逆電力順変換装置３００２と三相他励可
逆電力逆変換装置３００６の組み合わせよりなる三相他
励電力変換装置３００７により構成した場合である。

【００７２】図９において、三相他励可逆電力順変換装
置３００２は、図５に示した前記実施の形態５と略同様
に構成され、すなわち零相電流抑制リアクトル６と、フ
ィルタ２０００と、サイリスタ整流器１１００と、直流
リアクトル１０１７とから構成される。

【００７３】また、三相他励可逆電力逆変換装置３００
６は、直流リアクトル１０１７を介してサイリスタ整流
器１１００に接続されるサイリスタ逆変換器１３００
と、そのサイリスタ逆変換器１３００の三相交流側に接
続されたフィルタ２３００と、一端をフィルタ２３００
に接続され、他端をサイリスタ逆変換器１３００の転流
電圧源となる三相交流電源あるいは三相逆起電力負荷４
０００に接続される零相電流抑制リアクトル６０００と
から構成される。

【００７４】サイリスタ逆変換器１３００は、互いに直
列に接続された３対のサイリスタよりなるスイッチ素子
１３０１、１３０４；１３０２、１３０５；１３０３、
１３０６からなり、各対のスイッチ素子１３０１、１３
０４；１３０２、１３０５；１３０３、１３０６はサイ
リスタ整流器１１００の各対のスイッチ素子１１１１、
１１１４；１１１２、１１１５；１１１３、１１１６と
極性を逆にして並列に接続されている。

【００７５】フィルタ２３００及び零相電流抑制リアク
トル６０００は、三相他励可逆電力順変換装置３００２
のフィルタ２０００及び零相電流抑制リアクトル６と同
様に構成されており、すなわちフィルタ２３００は互い
に直列に接続された３対のコンデンサ及びリアクトル２
３０１、２３０４；２３０２、２３０５；２３０３、２
３０６よりなり、零相電流抑制リアクトル６０００は、
３つの三相コイル６０６１、６０６３、６０６３と共通
磁心６０６４とから構成されている。この実施の形態９
でも上記各実施の形態と同様の作用効果が得られるもの
である。

【００７６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電力変
換装置の三相交流入力電流もしくは三相交流出力電流中
の正相分及び逆相分に対して殆どリアクタンスを呈さ
ず、零相分に対しては十分なリアクタンスを呈するよう
に構成された零相電流抑制リアクトルを備えるので、三
相の正相分と逆相分の電流による磁束は零、従ってこれ
らの電流に対してはリアクタンスが零で、零相分の電流
に対しては三相の各相電流の零相分による磁束が相互に
加わって大きなリアクタンスを呈し、零相分を効果的に
低減することができる。従って、電力変換装置に本来求
められる三相交流基本波電流に何ら影響することなく、
通信線への誘導妨害の大きな原因である零相分を低減す
ることができる。

【００７７】また、零相電流抑制リアクトルとしては、
三相の巻線はそれぞれ基本波電流を通し得る電流容量が
必要であるが、共通磁心として用いる磁心は零相電流に
対して飽和しないものであればよく、零相電流は基本波
電流よりも十分小さいので、零相電流抑制リアクトルを
小形、且つ、経済的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明の実施の形態１を示す回路
図、（ｂ）はこの発明の実施の形態１乃至９に用いる零
相電流抑制リアクトルの構成例である。

【図２】この発明の実施の形態２を示す回路図であ
る。

【図３】この発明の実施の形態３を示す回路図であ
る。

【図４】この発明の実施の形態４を示す回路図であ
る。

【図５】この発明の実施の形態５を示す回路図であ
る。

【図６】この発明の実施の形態６を示す回路図であ
る。

【図７】この発明の実施の形態７を示す回路図であ
る。

【図８】この発明の実施の形態８を示す回路図であ
る。

【図９】この発明の実施の形態９を示す回路図であ
る。

【図１０】（ａ）は従来例を示す回路図、（ｂ）は従
来例における三相交流線間電圧及び線電流の１相分の波
形図である。

【符号の説明】

１三相電圧形ＰＷＭ逆変換器、２フィルタ、３三
相電圧形ＰＷＭ逆変換装置、４三相交流電源、５負
荷、６零相電流抑制リアクトル、７三相電圧形ＰＷ
Ｍ順変換器、８直流負荷、１１〜１６スイッチ素
子、１７直流コンデンサ、２１〜２６リアクトル、
２７〜２９コンデンサ、３０三相電圧形ＰＷＭ逆変
換装置、３２三相電圧形ＰＷＭ順変換装置、３３三
相電圧形ＰＷＭ逆変換装置、３４三相電圧形ＰＷＭ変
換装置、６１、６２、６３三相コイル、６４共通磁
心、２００電圧形ＰＷＭ順変換器７のフィルタ、２９
１〜２９３抵抗、６００零相電流抑制リアクトル、
１０００ダイオード整流器、１００２三相交流回路
の対地キャパシタンス、１０１７直流リアクトル、１
０１８直流コンデンサ、１１００サイリスタ整流
器、１２００可逆サイリスタ整流器、１３００サイ
リスタ逆変換器、２０００フィルタ、２３００フィル
タ、３００１電流形電力順変換装置、３００２三相
他励電流形可逆電力変換装置、３００３三相他励非制
御電圧形電力順変換装置、３００４三相他励可制御電
圧形非可逆電力順変換装置、３００５三相他励電圧形
可逆電力変換装置、３００６三相他励可逆電力逆変換
装置、３００７三相他励電力変換装置、４０００三
相交流電源あるいは三相逆起電力負荷、６０００零相
電流抑制リアクトル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力変換装置の三相交流入力電流もしく
は三相交流出力電流中の正相分及び逆相分に対して殆ど
リアクタンスを呈さず、零相分に対しては十分なリアク
タンスを呈するように構成された零相電流抑制リアクト
ルを備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】三相電力変換器がフィルタと零相電流抑
制リアクトルとを介して三相交流電源と負荷との間に接
続され、前記零相電流抑制リアクトルが、三相交流入力
電流もしくは三相交流出力電流中の正相分及び逆相分に
対して殆どリアクタンスを呈さず、零相分に対しては十
分なリアクタンスを呈するように構成されることを特徴
とする電力変換装置。
【請求項３】前記零相電流抑制リアクトルを三相交流
側に備えることを特徴とする請求項１又は２記載の電力
変換装置。
【請求項４】前記零相電流抑制リアクトルは、共通鉄
心に三相コイルを、コイル間相互の磁気結合を密にし
て、且つ各コイル単独で十分なリアクタンスを有するよ
うに巻回して構成されることを特徴とする請求項１乃至
３の何れかに記載の電力変換装置。
【請求項５】前記三相電力変換器は三相電圧形ＰＷＭ
順変換器より構成されることを特徴とする請求項２記載
の電力変換装置。
【請求項６】前記三相電力変換器は三相電圧形ＰＷＭ
逆変換器より構成されることを特徴とする請求項２記載
の電力変換装置。
【請求項７】前記三相電力変換器は三相他励非制御電
流形順変換器より構成されることを特徴とする請求項２
記載の電力変換装置。
【請求項８】前記三相他励非制御電流形順変換器は前
記負荷に接続されるダイオード整流器と、前記ダイオー
ド整流器と前記負荷との間に直列に接続された直流リア
クトルとから構成されることを特徴とする請求項７記載
の電力変換装置。
【請求項９】前記三相電力変換器は三相他励非制御電
圧形順変換器より構成されることを特徴とする請求項２
記載の電力変換装置。
【請求項１０】前記三相他励非制御電圧形順変換器は
前記負荷に接続されるダイオード整流器と、前記ダイオ
ード整流器と前記負荷との間に直列に接続された直流リ
アクトルと、前記ダイオード整流器と前記負荷との間に
並列に接続されたコンデンサとから構成されることを特
徴とする請求項９記載の電力変換装置。
【請求項１１】前記三相電力変換器は三相他励電流形
可逆変換器より構成されることを特徴とする請求項２記
載の電力変換装置。
【請求項１２】前記三相他励電流形可逆変換器は複数
のサイリスタよりなるサイリスタ整流器と、そのサイリ
スタ整流器と前記負荷との間に直列に接続された直流リ
アクトルとから構成されることを特徴とする請求項１１
記載の電力変換装置。
【請求項１３】前記三相電力変換器は三相他励可制御
電圧形非可逆順変換器より構成されることを特徴とする
請求項２記載の電力変換装置。
【請求項１４】前記三相他励可制御電圧形非可逆順変
換器は、複数のサイリスタを含むサイリスタ整流器と、
そのサイリスタ整流器と前記負荷との間に直列に接続さ
れた直流リアクトルと、前記サイリスタ整流器と前記負
荷との間に並列に接続されたコンデンサとから構成され
ることを特徴とする請求項１３記載の電力変換装置。
【請求項１５】前記三相電力変換器は三相他励電圧形
可逆変換器より構成されることを特徴とする請求項２記
載の電力変換装置。
【請求項１６】前記三相他励電圧形可逆変換器は、互
いに逆極性に並列接続された複数のサイリスタを含む可
逆サイリスタ整流器と、その可逆サイリスタ整流器と前
記負荷との間に直列に接続された直流リアクトルと、前
記可逆サイリスタ整流器と前記負荷との間に並列に接続
されたコンデンサとから構成されることを特徴とする請
求項１５記載の電力変換装置。
【請求項１７】第１の零相電流抑制リアクトルを第１
の三相交流側に備えた三相電力順変換装置と第２の零相
電流抑制リアクトルを第２の三相交流側に備えた三相電
力逆変換装置との組み合わせからなり、前記第１及び第
２の零相電流抑制リアクトルは、三相交流入力電流もし
くは三相交流出力電流中の正相分及び逆相分に対して殆
どリアクタンスを呈さず、零相分に対しては十分なリア
クタンスを呈するように構成されたことを特徴とする電
力変換装置。
【請求項１８】前記三相電力順変換装置は三相ＰＷＭ
順変換装置からなり、前記三相電力逆変換装置は三相Ｐ
ＷＭ逆変換装置からなることを特徴とする請求項１７記
載の電力変換装置。
【請求項１９】前記三相ＰＷＭ順変換装置は、第１の
フィルタ及び前記第１の零相電流抑制リアクトルを介し
て三相交流電源に接続される三相電圧形ＰＷＭ順変換器
を備え、前記三相電圧形ＰＷＭ逆変換装置は、第２のフ
ィルタ及び前記第２の零相電流抑制リアクトルを介して
負荷に接続される三相電圧形ＰＷＭ逆変換器を備え、前
記三相電圧形ＰＷＭ順変換器及び前記三相電圧形ＰＷＭ
逆変換器が互いに接続されていることを特徴とする請求
項１８記載の電力変換装置。
【請求項２０】前記三相電力順変換装置は三相他励可
逆電力順変換装置からなり、前記三相電力逆変換装置は
三相他励可逆電力逆変換装置からなることを特徴とする
請求項１７記載の電力変換装置。
【請求項２１】前記三相他励可逆電力順変換装置は、
第１のフィルタ及び前記第１の零相電流抑制リアクトル
を介して第１の三相交流電源に接続されるサイリスタ整
流器を備え、前記三相他励可逆電力逆変換装置は、第２
のフィルタ及び前記第２の零相電流抑制リアクトルを介
して第２の三相交流電源あるいは三相逆起電力負荷に接
続されるサイリスタ逆変換器を備え、前記サイリスタ整
流器及び前記サイリスタ逆変換器が直流リアクトルを介
して互いに接続されていることを特徴とする請求項２０
記載の電力変換装置。