JPS6329285B2 - - Google Patents

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JPS6329285B2
JPS6329285B2 JP9140481A JP9140481A JPS6329285B2 JP S6329285 B2 JPS6329285 B2 JP S6329285B2 JP 9140481 A JP9140481 A JP 9140481A JP 9140481 A JP9140481 A JP 9140481A JP S6329285 B2 JPS6329285 B2 JP S6329285B2
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JP
Japan
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winding
transformer
phase
current
windings
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JP9140481A
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English (en)
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JPS57204923A (en
Inventor
Teruo Shimada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current 
    • G05F1/12Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC
    • G05F1/24Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using bucking or boosting transformers as final control devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、多相交流の電圧調整装置に関す
る。
〔従来の技術〕
従来この種の装置として第1図に示すものがあ
つた。1は3相交流の電源、2−1〜2−3は電
圧調整用の第1の変圧器、3は変圧器2−1〜2
−3の第1の巻線2−1a〜2−3aを介して電
源1に接続された負荷、4は電源の各相に星形接
続された第1の巻線4−1a〜4−1cと、第2
の巻線4−2a〜4−2cとを有し、調整用の電
圧を発生する第2の変圧器、5−1〜5−3はブ
リツジ接続されたスイツチ素子、即ちサイリスタ
T1〜T8からなり、ブリツジの一辺を変圧器2−
1〜2−3の第2の巻線2−1b〜2−3bに接
続し、その他の一辺を変圧器4の第2の巻線4−
2a〜4−2cに接続したスイツチである。
この装置は3相の対称回路なので、特定の1相
について説明する。いま、変圧器4の第2の巻線
4−2aの電圧をe1、変圧器2−1の第1の巻線
2−1aの巻回数をn1、その第2の巻線2−1b
の巻回数をn2とする。また、サイリスタT1,T2
T7,T8をオン、サイリスタT3,T4,T5,T6
オフとすると、第1の巻線2−1aには △e1=n1/n2×e1 で表わされる電圧△e1が第1の巻線2−1aを介
して電源3の電圧に重畳される。逆に、サイリス
タT3,T4,T5,T6をオン、サイリスタT1,T2
T7,T8をオフにすると、電圧−△e1が第1の巻
線2−1aを介して電源3の電圧に重畳される。
更にサイリスタT1,T2,T5,T6をオン、サイリ
スタT3,T4,T7,T8をオフにすると、第2の巻
線2−1bは短絡されるので、第1の巻線2−1
aには第2の巻線2−1b側から電圧が重畳され
ることはない。
このように、スイツチ5−1〜5−3を介して
変圧器4から電圧±△e1を電源3の電圧に重畳す
ることで、負荷3に印加する電圧を微調整でき
る。スイツチ5−1〜5−3に流れる電流I2は、
変圧器2−1〜2−3の第1の巻線2−1a〜2
−3aに流れる電流ILに対し、 I2=n1/n2×IL なる関係にある。このような電流I2は、スイツチ
5−1〜5−3の切り換えによつて断にならない
ように制御されることが上記動作から明らかなよ
うに要求される。
第2図は電流I2の流れる方向を説明する図であ
る。また、第3図は電流I2に関連した第1図に示
す装置の動作の波形図である。第2図において、
実線で示す電流I21は負極性の電圧−△e1を発生
する場合であり、点線で示す電流I22は正極性の
電圧+△e2を発生する場合を示す。
第3図において、aは電源1の電圧V及びこれ
に対し位相差を有するその電流ILの波形、bは
変圧器4の第2の巻線4−2aに誘起された電圧
e1及び変圧器2−1の第2の巻線2−1bに流れ
る電流I2の波形、cはサイリスタT3〜T6が時刻t1
でオンからオフに切り換る状態、dはサイリスタ
T1,T2,T7,T8が時刻t1でオフからオンに切り
換る状態を示す。図示のように、時刻t1は、電圧
e1が零軸と交差する時点t3から時間αだけ進んで
いる時点である。このように時刻t1でスイツチ5
−1が切り換ると、第3図eで示すように時刻t1
〜t2で短絡電流ITが第2図に示すように第2の巻
線4−2a及びスイツチ5−1を介してパルス状
に流れる。短絡電流ITは、第3図fに示すように
サイリスタT5,T6、第2の巻線4−2a及びサ
イリスタT3,T4を流れていた電流I21を時刻t1
t2で打ち消す極性を有するので、時刻t2からサイ
リスタT3〜T6をオフにし、電流I21を遮断するも
のとなる。更に、電流ITは、第2図gに示すよう
に、時刻t1〜t2でサイリスタT1,T2,T7,T8
オンにより流れ始める。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上は短絡電流ITが電流I2に比較して大きい場
合であるが、これが逆になつて短絡電流ITが電流
I2より小さくなつてサイリスタT3〜T6がオフさ
れることなく、電圧e1が時刻t3の零点に達する
と、以後サイリスタT3〜T6は、電流I21と電圧e1
とが同極性になるため、オフできず、即ち、転流
失敗となり第2の巻線4−2aの短絡が解消され
ないことになる。
このようにスイツチ5−1の切り換えには、電
流I2を打ち消すに十分な転流電流、即ち短絡電流
ITをこれに流すことが必要である。しかし、負荷
3が溶接機やアーク炉のように大電流を流すもの
であると、当然これに対応して電流ITも大きな値
が必要になる。
ところで、スイツチ5−1〜5−3は3相動作
のため、同時に切り換えができず、電気角にして
60゜又は、120゜の間隔でしか切り換えができない。
このため、変圧器4の第2の巻線4−1b〜4−
3bも60゜又は120゜の間隔で転流電流を供給しな
ければならない。
しかし、このような転流電流は、変圧器4が星
形接続であるので、1つの相のみにこの転流電流
を流そうとしてもそのアンペアターンを相殺する
ものがないので、その磁束に不均衡を発生させる
こととなり、そのインピーダンスを増加させる原
因となる。変圧器4のインピーダンスが大きくな
ると、結局転流電流が十分な値のものとならず、
前述のような目的を達成できない。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、電圧調整用の変
圧器のバランスを保持すると共に十分なレベルの
転流電流を得、スイツチの切り換えを安定させる
ことができる交流電圧調整装置を提供することを
目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る交流電圧調整装置は、その第2
の変圧器の第2の各巻線に対応して追加の巻線を
備え、それら各相の追加の巻線を相互に接続して
異なる相間で上記追加の巻線による所定の閉回路
を形成するようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、追加の巻線により形成さ
れた閉回路の存在によつて、各相毎の転流電流に
よるアンペアターンが第2の変圧器の第1の巻線
と追加の巻線とのアンペアターンで相殺される。
〔実施例〕
以下、図を参照してこの発明を詳細に説明す
る。第4図はこの発明の第1の実施例を示す回路
図であり、第1図と同一部分には同一符号を用い
て示してある。6は電源3に星形接続された第1
の巻線6−1a〜6−1cと、第2の巻線6−2
a〜6−2c、および追加の巻線としての第3の
巻線6−3a〜6−3c、第4の巻線6−4a〜
6−4cを有する第2の変圧器である、更に、変
圧器6において、第3の巻線6−3aと第4の巻
線6−4cとが同一極性で相互に直列に接続さ
れ、以下同様に第3の巻線6−3bと第4の巻線
6−4a、第3の巻線6−3cと第4の巻線6−
4bとがそれぞれ同様に接続される。第2の巻線
6−2a〜6−2cはスイツチ5−1〜5−3に
接続される。
次に動作を変圧器6の電流方向を示す第5図も
参照して説明する。第1相の第2の巻線6−2a
に短絡電流ITが流れると、第3の巻線6−3aに
は他相の第4の巻線6−4cを介して電流IT/4が 流れ、第4の巻線6−4aには他相の第3の巻線
6−3bを介して電流IT/4が流れる。この電流IT/4 の存在により第1の巻線6−1aには図示の極性
の電流IT/2が流れる。つまり、第1の巻線6−1 aには他相から電流IT/2が供給されたことになり、 これが短絡電流ITをスイツチ5−1を転流させる
に十分なエネルギのものとなる。
換言すれば、転流電流ITによる第2の巻線のア
ンペアターンが、相互に接続して閉回路を形成す
る第3および第4の巻線を介してそれらの巻線と
第1の巻線とのアンペアターンで相殺された訳で
ある。なお、ここで上述第5図で示す各巻線の電
流分担を導出する根拠について第5A図により説
明する。
第5A図においては、各巻線の巻回数はすべて
等しいものとし、また各巻線の電流を図示のとお
りとしてそれらの向きはすべて変圧器6の第1の
巻線の中性点0へ向かう方向を正としている。
この場合、次の式(1a)〜(7a)が成立する。
即ち、 I1a+I1b+I1c=0 ……(1a) I3a=I4c ……(2a) I3b=I4a ……(3a) a相のアンペアターンの総和が零との条件から I1a+I2a+I3a+I4a=0 ……(4a) b相の同様の条件から I1b+I3b=0 ……(5a) c相の同様の条件から I1c+I4c=0 ……(6a) 又、転流電流をITとすると I2a=−IT ……(7a) 以上の連立方程式を変圧器6が3相対称であり
各相のインピーダンス値が相互に等しいと仮定し
て解くと次式が求められ、第5図で説明した各巻
線の電流分布が得られる。
I1a=1/2IT ……(8a) I1b=I1c=−1/4IT ……(9a) I3a=I4a=I3b=I4c=1/4IT ……(10a) 第6図はこの発明の第2の実施例を示す回路図
である。図中、7は電源3に星形接続された第1
の巻線7−1a〜7−1c、第2の巻線7−2a
〜7−2c及び第3の巻線7−3a〜7−3cを
有する第2の変圧器である。第3の巻線7−3
a,7−3b及び7−3cは同一極性で環状に接
続され、第2の巻線7−2a〜7−2cはスイツ
チ5−1〜5−3に接続されている。
第7図は変圧器7を流れる電流の極性を示す図
である。図示のように、第2の巻線7−2aに電
流ITが流れるのに対応し、第3の巻線7−3a〜
7−3cの回路に電流IT/3が流れる。これにより、 第1の巻線7−1aには電流2IT/3が供給され、第 1の実施例と同じように転流電流を増大させる。
第1の実施例と同様、以下第7A図により第7
図に示す各巻線の電流分布の導出根拠を説明す
る。
第5A図の場合と同様に、各巻線の巻回線はす
べて等しいとし、各巻線の電流の向きを図示のよ
うにとると、次の式(1b)〜(6b)が成立する。
即ち、 I1a+I1b+I1c=0 ……(1b) I3a=I3b=I3c ……(2b) a相のアンペアターンの総和が零との条件から I1a+I2a+I3a=0 ……(3b) b相の同様の条件から I1b+I3b=0 ……(4b) c相の同様の条件から I1c+I3c=0 ……(5b) 更に I1a=−IT ……(6b) 3相対称の条件を入れて以上の連立方程式を解
くと、次の式が求められる。
I1a=2/3IT ……(7b) I1b=I1c=−1/3IT ……(8b) I3a=I3b=I3c=1/3IT ……(9b) 即ち、第7図の電流分布が得られたことにな
る。
第8図はこの発明の第3の実施例を示す回路図
である。8は電源1に星形接続された第1の巻線
8−1a,8−1b,8−1c、第2の巻線8−
2a,8−2b,8−2c及び第3の巻線8−3
a,8−3b,8−3cを有する第2の変圧器で
ある。第3の巻線8−3a〜8−3cは同一極性
で環状に接続されている。第2の巻線8−2a,
8−2b,8−2cは、各3個のタツプを有し、
サイリスタからなるスイツチ9−1a〜9−3
a,9−1b〜9−3b及び9−1c〜9−3c
を介して第1の変圧器2−1〜2−3の第2の巻
線2−1b〜2−3bに順次対応させて接続され
る。
第3の実施例も上記第2の実施例の動作説明か
ら明らかなように、第3の巻線8−3a〜8−3
cを流れる電流によつて第2の巻線8−2a〜8
−2cの電流を増大させている。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明では、第2の変圧器の
第2の各巻線に対応して追加の巻線を備え、上記
第2の巻線に流れる各相毎の転流電流によるアン
ペアターンを上記第2の変圧器の第1の巻線と上
記追加の巻線とのアンペアターンで相殺するよう
に、各相の上記追加の巻線を相互に接続し異なる
相間で追加の巻線による閉回路を形成したので、
変圧器の各相間における不平衡を防止して第2の
巻線から十分なレベルの転流電流を供給できスイ
ツチの円滑な切換動作が保障される。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の交流電圧調整装置の回路図、第
2図は第1図の変圧器に流れる電流の方向を示す
図、第3図は第1図に示す装置の動作の波形図、
第4図はこの発明第1の実施例を示す交流電圧調
整装置の回路図、第5図は第4図に示す変圧器に
流れる電流の方向を示す図、第5A図は第5図の
電流分布を導出するための説明図、第6図はこの
発明の第2の実施例を示す交流電圧調整装置の回
路図、第7図は第6図に示す変圧器に流れる電流
の方向を示す図、第7A図は第7図の電流分布を
導出するための説明図、第8図はこの発明の第3
の実施例を示す交流電圧調整装置の回路図であ
る。 図において、1は3相交流電源、2−1〜2−
3は第1の変圧器、3は負荷、5−1〜5−3は
スイツチ、6〜8は第2の変圧器、6−1a〜6
−1c等は第1の巻線、6−2a〜6−2c等は
第2の巻線、6−3a〜6−3c等は追加の巻線
である。なお、図中、同一符号は同一、又は相当
部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 3相交流の電源と負荷の間に直列接続された
    第1の巻線及び上記電源の電圧を調整するための
    調整電圧を印加した第2の巻線を有し、上記3相
    交流の各相毎に設けられた第1の変圧器と、上記
    電源の各相に星形接続された第1の巻線及びこの
    第1の巻線に対応して設けられた第2の巻線を有
    する第2の変圧器と、上記第2の変圧器の第2の
    巻線間に接続された複数のスイツチ素子よりなり
    上記スイツチ素子を選択的に導通させて上記電源
    の各相の電圧を調整するように上記第2の変圧器
    の第2の巻線の電圧を上記第1の変圧器の第2の
    巻線に印加させる各相毎のスイツチとを備えた交
    流電圧調整装置において、上記第2の変圧器の第
    2の各巻線に対応して追加の巻線を備え、上記第
    2の変圧器の第2の巻線に流れる上記スイツチの
    各相毎の転流電流によるアンペアターンを上記第
    2の変圧器の第1の巻線と上記追加の巻線とのア
    ンペアターンで相殺するように、各相の上記追加
    の巻線を相互に接続し異なる相間で上記追加の巻
    線による閉回路を形成したことを特徴とする交流
    電圧調整装置。 2 追加の巻線は第3の巻線からなり、この第3
    の各巻線は同一極性で環状に接続されたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の交流電圧調
    整装置。 3 追加の巻線は第3及び第4の巻線からなり、
    この第3の巻線は隣接する他の相の上記第4の巻
    線とそれぞれ同一極性で相互に直列に接続された
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の交
    流電圧調整装置。
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JPH02235277A (ja) * 1989-03-09 1990-09-18 Toshiba Corp ディスクカートリッジ

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