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JP2017054889A - Transformer unit and power conversion apparatus - Google Patents

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JP2017054889A
JP2017054889A JP2015177005A JP2015177005A JP2017054889A JP 2017054889 A JP2017054889 A JP 2017054889A JP 2015177005 A JP2015177005 A JP 2015177005A JP 2015177005 A JP2015177005 A JP 2015177005A JP 2017054889 A JP2017054889 A JP 2017054889A
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Japan
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transformer
phase
winding
primary winding
windings
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JP2015177005A
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Japanese (ja)
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辰則 牧野
Tatsunori Makino
辰則 牧野
霜村 英二
Eiji Shimomura
英二 霜村
塩田 広
Hiroshi Shioda
広 塩田
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Toshiba Corp
Toshiba Industrial Products and Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Industrial Products and Systems Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve miniaturization of a transformer and restraint of total iron loss.SOLUTION: The transformer unit includes: a plurality of primary windings which forms a transformer different from each other and has a serial star connection; a plurality of secondary windings which is arranged to be electromagnetically coupled to the corresponding primary winding and can connect respective power conversion apparatuses; a plurality of tertiary windings which is arranged to be electromagnetically coupled to the corresponding primary winding and are delta-connected to form a reflux path astride all the transformers.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、変圧器ユニット及び電力変換装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a transformer unit and a power converter.

近年、パワーエレクトロニクスは長足の進歩をしており、種々の構成の大規模変換装置が電力系統にも用いられるようになった。
このような大規模変換装置の一例として、一次巻線が直列スター結線された複数台の変圧器を設けた大規模変換装置が知られている。
In recent years, power electronics have made great strides, and large-scale converters with various configurations have come to be used in power systems.
As an example of such a large-scale conversion device, a large-scale conversion device provided with a plurality of transformers in which primary windings are connected in a series star connection is known.

この種の大規模変換装置においては、一次側がスター結線されていることに起因して、零相電流を還流できない。
このため、二次側出力電圧波形の歪低減を目的として、変圧器毎に独立してデルタ巻線方式の三次巻線を設けているものが知られている。
In this type of large-scale converter, the zero-phase current cannot be recirculated because the primary side is star-connected.
For this reason, it is known that a delta winding type tertiary winding is provided independently for each transformer for the purpose of reducing distortion of the secondary output voltage waveform.

特開2000−269044号公報JP 2000-269044 A 特開平7−264857号公報JP-A-7-264857 特開2001−196244号公報JP 2001-196244 A

ところで、二次巻線には、コンバータ、インバータなどの変換器が接続され、各変換器が各々独立して制御される場合には直列接続された一次巻線間の分担電圧が均等にならず、偏った分担となり、分担が大きくなった変圧器の鉄心中の磁束密度は高くなり、他の変圧器の鉄心中磁束密度は低くなる。
変圧器設計は磁束密度の高い方に合わせて設計する必要があり、磁束密度に大きな差異が生じるような使い方が想定される場合には、変圧器の大型化を招く虞があった。
By the way, converters such as converters and inverters are connected to the secondary winding, and when each converter is controlled independently, the voltage sharing between the primary windings connected in series is not uniform. Thus, the magnetic flux density in the iron core of the transformer that becomes unbalanced and becomes larger becomes higher, and the magnetic flux density in the iron core of other transformers becomes lower.
It is necessary to design the transformer in accordance with the higher magnetic flux density, and there is a risk of increasing the size of the transformer when a usage that causes a large difference in the magnetic flux density is assumed.

また、変圧器を流れる電流に大きな差異が生じるような使い方がなされることによっても変圧器の大型化を招く虞があった。
さらに変圧器毎に磁束密度のアンバランスが生じることで、合計鉄損が増加する虞もあった。
In addition, there is a possibility that the transformer may be increased in size by using the transformer so that a large difference occurs in the current flowing through the transformer.
Furthermore, there is a possibility that the total iron loss may increase due to an imbalance of the magnetic flux density for each transformer.

本発明は上記に鑑みなされたものであって、変圧器の小型化を図るとともに、合計鉄損も抑制することが可能な変圧器ユニット及び電力変換装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above, Comprising: While aiming at size reduction of a transformer, it aims at providing the transformer unit and power converter device which can also suppress a total iron loss.

実施形態の変圧器ユニットは、それぞれが互いに異なる変圧器を構成し、直列スター結線された複数の一次巻線と、対応する一次巻線と電磁的に結合可能に配置され、電力変換装置をそれぞれ接続可能な複数の二次巻線と、対応する一次巻線と電磁的に結合可能に配置され、全ての変圧器を跨いで還流路を形成するためにデルタ結線された複数の三次巻線と、を備える。   Each of the transformer units of the embodiment constitutes a transformer different from each other, and is arranged so as to be electromagnetically coupled with a plurality of primary windings connected in series and a corresponding primary winding. A plurality of connectable secondary windings and a plurality of tertiary windings arranged to be electromagnetically coupled to the corresponding primary winding and delta-connected to form a return path across all transformers; .

図1は、電力変換装置の結線状態説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a connection state of the power conversion device. 図2は、従来の電力変換装置の結線状態説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a connection state of a conventional power converter. 図3は、従来の第1変圧器の零相磁束密度の解析例の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an analysis example of the zero-phase magnetic flux density of the conventional first transformer. 図4は、従来の第2変圧器の零相磁束密度の解析例の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an analysis example of the zero-phase magnetic flux density of the conventional second transformer. 図5は、従来の第1変圧器及び第2変圧器における変圧器直流巻線零相電流の解析例の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of an analysis example of the transformer DC winding zero-phase current in the conventional first transformer and second transformer. 図6は、実施形態の第1変圧器の零相磁束密度の解析例の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of an analysis example of the zero-phase magnetic flux density of the first transformer according to the embodiment. 図7は、実施形態の第2変圧器の零相磁束密度の解析例の説明図である。Drawing 7 is an explanatory view of the example of analysis of the zero phase magnetic flux density of the 2nd transformer of an embodiment. 図8は、実施形態の第1変圧器及び第2変圧器における変圧器直流巻線零相電流の解析例の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of an analysis example of the transformer DC winding zero-phase current in the first transformer and the second transformer of the embodiment.

次に図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
図1は、電力変換装置の結線状態説明図である。
電力変換装置10は、電力源に対して電気的に接続された第1変圧器15及び第2変圧器16を備えている。
Next, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram of a connection state of the power conversion device.
The power converter 10 includes a first transformer 15 and a second transformer 16 that are electrically connected to a power source.

ここで、第1変圧器15と、第2変圧器16とは、直列に接続され、第1変圧器15及び第2変圧器16は、例えば、3相5脚鉄心を有する変圧器として構成されている。ここで、3相とは、U相、V相、W相をいい、5脚とは、U相鉄心、V相鉄心、W相鉄心、左側脚(第1側脚)及び右側脚(第2側脚)をいう。   Here, the first transformer 15 and the second transformer 16 are connected in series, and the first transformer 15 and the second transformer 16 are configured as, for example, a transformer having a three-phase five-leg iron core. ing. Here, the three phases are the U phase, the V phase, and the W phase, and the five legs are the U phase iron core, the V phase iron core, the W phase iron core, the left leg (first side leg), and the right leg (second leg). Side leg).

第1変圧器15のU相一次巻線U1の一端、第1変圧器15のV相一次巻線V1の一端及び第1変圧器のW相一次巻線W1の一端は、高電位側接続点PHに共通接続され、スター接続状態となっている。   One end of the U-phase primary winding U1 of the first transformer 15, one end of the V-phase primary winding V1 of the first transformer 15 and one end of the W-phase primary winding W1 of the first transformer are connected to the high potential side connection point. Commonly connected to PH and in a star connection state.

第1変圧器15のU相一次巻線U1の他端は第2変圧器16のU相一次巻線U2の一端に接続線LUを介して直列接続され、第1変圧器15のV相一次巻線V1の他端は第2変圧器16のV相一次巻線V2の一端に接続線LVを介して直列接続され、第1変圧器15のW相一次巻線W1の他端は、第2変圧器16のW相一次巻線W2の一端に接続線LWを介して直列接続されている。   The other end of the U-phase primary winding U1 of the first transformer 15 is connected in series to one end of the U-phase primary winding U2 of the second transformer 16 via the connection line LU, and the V-phase primary of the first transformer 15 is connected. The other end of the winding V1 is connected in series to one end of the V-phase primary winding V2 of the second transformer 16 via a connection line LV, and the other end of the W-phase primary winding W1 of the first transformer 15 is The two transformers 16 are connected in series to one end of the W-phase primary winding W2 via a connection line LW.

また、第2変圧器16のU相一次巻線U2の他端、第2変圧器16のV相一次巻線V2の他端及び第2変圧器16のW相一次巻線W2の他端は、低電位側接続点PLに共通接続され、スター接続状態となっている。   The other end of the U-phase primary winding U2 of the second transformer 16, the other end of the V-phase primary winding V2 of the second transformer 16, and the other end of the W-phase primary winding W2 of the second transformer 16 are The low-potential side connection point PL is commonly connected and is in a star connection state.

第1変圧器15のU相二次巻線u1には、第1電力変換部23−1が接続されている。
第1変圧器15のV相二次巻線v1には、第2電力変換部23−2が接続されている。
第1変圧器15のW相二次巻線w1には、第3電力変換部23−3が接続されている。
A first power conversion unit 23-1 is connected to the U-phase secondary winding u <b> 1 of the first transformer 15.
A second power conversion unit 23-2 is connected to the V-phase secondary winding v1 of the first transformer 15.
A third power converter 23-3 is connected to the W-phase secondary winding w1 of the first transformer 15.

同様に、第2変圧器16のU相二次巻線u2には、第1電力変換部25−1が接続されている。
第2変圧器16のV相二次巻線v2には、第2電力変換部25−2が接続されている。 第2変圧器16のW相二次巻線w2には、第3電力変換部25−3が接続されている。
Similarly, the first power conversion unit 25-1 is connected to the U-phase secondary winding u <b> 2 of the second transformer 16.
A second power conversion unit 25-2 is connected to the V-phase secondary winding v <b> 2 of the second transformer 16. A third power converter 25-3 is connected to the W-phase secondary winding w2 of the second transformer 16.

また、第1変圧器15の第1三次巻線a1→第2変圧器16の第1三次巻線a2→第1変圧器15の第2三次巻線b1→第2変圧器16の第2三次巻線b2→第1変圧器15の第3三次巻線c1→第2変圧器16の第3三次巻線c2→第1変圧器15の第1三次巻線a1という順番で全ての変圧器である、第1変圧器15及び第2変圧器16を跨いで還流路を形成するために接続線La1、La2、Lb1、Lb2、Lc1、Lc2を介してデルタ結線され、ループ回路(還流回路)を構成している。   The first tertiary winding a1 of the first transformer 15 → the first tertiary winding a2 of the second transformer 16 → the second tertiary winding b1 of the first transformer 15 → the second tertiary of the second transformer 16 In all the transformers, the winding b2 → the third tertiary winding c1 of the first transformer 15 → the third tertiary winding c2 of the second transformer 16 → the first tertiary winding a1 of the first transformer 15 In order to form a return path across the first transformer 15 and the second transformer 16, delta connection is made through connection lines La 1, La 2, Lb 1, Lb 2, Lc 1, Lc 2, and a loop circuit (reflux circuit) is formed. It is composed.

上述した第1変圧器15及び第2変圧器16を、3相5脚鉄心を有する変圧器として構成した場合、U相鉄心の一部には、第1変圧器15の第1三次巻線a1が巻回され、第1三次巻線a1上には、第1変圧器15のU相二次巻線u1が巻回され、U相二次巻線u1上には、第1変圧器15のU相一次巻線U1が巻回される。
同様にU相鉄心の第1変圧器15の巻線が巻回されていない他部には、第2変圧器16の第1三次巻線a2が巻回され、第1三次巻線a2上には、第2変圧器16のU相二次巻線u2が巻回され、U相二次巻線u2上には、第2変圧器16のU相一次巻線U2が巻回される。
When the first transformer 15 and the second transformer 16 described above are configured as transformers having a three-phase five-leg iron core, the first tertiary winding a1 of the first transformer 15 is included in a part of the U-phase iron core. Is wound on the first tertiary winding a1, and the U-phase secondary winding u1 of the first transformer 15 is wound on the first tertiary winding a1, and the first transformer 15 is wound on the U-phase secondary winding u1. The U-phase primary winding U1 is wound.
Similarly, the first tertiary winding a2 of the second transformer 16 is wound on the other portion where the winding of the first transformer 15 of the U-phase iron core is not wound, and on the first tertiary winding a2. The U-phase secondary winding u2 of the second transformer 16 is wound, and the U-phase primary winding U2 of the second transformer 16 is wound on the U-phase secondary winding u2.

また、V相鉄心の一部には、第1変圧器15の第2三次巻線b1が巻回され、第2三次巻線b1上には、第1変圧器15のV相二次巻線v1が巻回され、V相二次巻線v1上には、第1変圧器15のV相一次巻線V1が巻回される。
同様にV相鉄心の第1変圧器15の巻線が巻回されていない他部には、第2変圧器16の第2三次巻線b2が巻回され、第2三次巻線b2上には、第2変圧器16のV相二次巻線v2が巻回され、V相二次巻線v2上には、第2変圧器16のV相一次巻線V2が巻回される。
The second tertiary winding b1 of the first transformer 15 is wound around a part of the V-phase iron core, and the V-phase secondary winding of the first transformer 15 is placed on the second tertiary winding b1. v1 is wound, and the V-phase primary winding V1 of the first transformer 15 is wound on the V-phase secondary winding v1.
Similarly, the second tertiary winding b2 of the second transformer 16 is wound on the other portion where the winding of the first transformer 15 of the V-phase iron core is not wound, and is placed on the second tertiary winding b2. The V-phase secondary winding v2 of the second transformer 16 is wound, and the V-phase primary winding V2 of the second transformer 16 is wound on the V-phase secondary winding v2.

さらに、W相鉄心の一部には、第1変圧器15の第3三次巻線c1が巻回され、第3三次巻線c1上には、第1変圧器15のW相二次巻線w1が巻回され、W相二次巻線w1上には、第1変圧器15のW相一次巻線W1が巻回される。
同様にW相鉄心の第1変圧器15の巻線が巻回されていない他部には、第2変圧器16の第3三次巻線c2が巻回され、第3三次巻線c2上には、第2変圧器16のW相二次巻線w2が巻回され、W相二次巻線w2上には、第2変圧器16のW相一次巻線W2が巻回される。
Further, the third tertiary winding c1 of the first transformer 15 is wound around a part of the W-phase iron core, and the W-phase secondary winding of the first transformer 15 is placed on the third tertiary winding c1. W1 is wound, and the W-phase primary winding W1 of the first transformer 15 is wound on the W-phase secondary winding w1.
Similarly, the third tertiary winding c2 of the second transformer 16 is wound around the other portion where the winding of the first transformer 15 of the W-phase iron core is not wound, and is placed on the third tertiary winding c2. The W-phase secondary winding w2 of the second transformer 16 is wound, and the W-phase primary winding W2 of the second transformer 16 is wound on the W-phase secondary winding w2.

ここで、比較のため、従来の電力変換装置の結線状態および動作について説明する。
図3は、従来の電力変換装置の結線状態説明図である。
図3において、理解の容易のため、実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
図2の実施形態の電力変換装置10と異なる点は、三次巻線が変圧器毎にデルタ結線されて、変圧器毎にループ回路を構成している点である。
Here, the connection state and operation | movement of the conventional power converter device are demonstrated for a comparison.
FIG. 3 is a connection state explanatory diagram of a conventional power converter.
In FIG. 3, for the sake of easy understanding, the same parts as those in the embodiment are denoted by the same reference numerals.
The difference from the power conversion device 10 of the embodiment of FIG. 2 is that the tertiary winding is delta-connected for each transformer to form a loop circuit for each transformer.

従来の第1変圧器15Pの二次巻線u1、v1、w1においては、接続されている単相変換器である第1電力変換部23−1、第2電力変換部23−2、第3電力変換部23−3を構成しているコンバータ及びインバータのスイッチング動作の影響を受けるため、鉄心中の磁束は変歪をきたす。   In the secondary windings u1, v1, and w1 of the conventional first transformer 15P, the first power converter 23-1, the second power converter 23-2, and the third, which are connected single-phase converters. The magnetic flux in the iron core is distorted because it is affected by the switching operation of the converter and inverter constituting the power converter 23-3.

また、第1電力変換部23−1、第2電力変換部23−2、第3電力変換部23−3が、それぞれ独立して制御される場合には、直列接続された一次巻線間(U相巻線間、V相巻線間、W相巻線間)の分担電圧が均等にならず、偏った分担となる。
このため、分担電圧が大きくなった変圧器の鉄心中の磁束密度は高く他の変圧器の鉄心中磁束密度は低くなる。
Moreover, when the 1st power converter 23-1, the 2nd power converter 23-2, and the 3rd power converter 23-3 are each controlled independently, between the primary windings connected in series ( The shared voltage between the U-phase windings, between the V-phase windings, and between the W-phase windings is not uniform, and is unevenly distributed.
For this reason, the magnetic flux density in the iron core of the transformer with the increased shared voltage is high, and the magnetic flux density in the iron core of the other transformer is low.

以下においては、第1変圧器15Pの方が相対的に分担電圧が高くなり、第2変圧器16Pの分担電圧が相対的に低くなった場合、かつ、第1変圧器15P及び第2変圧器16Pが3相5脚鉄心構成の変圧器として構成されている場合について説明する。   In the following, when the first transformer 15P has a relatively higher shared voltage and the second transformer 16P has a lower shared voltage, the first transformer 15P and the second transformer The case where 16P is comprised as a transformer of 3 phase 5 leg iron core structure is demonstrated.

図4は、従来の第1変圧器の零相磁束密度の解析例の説明図である。
図5は、従来の第2変圧器の零相磁束密度の解析例の説明図である。
図4及び図5に示すように、第1変圧器15Pの鉄心中の磁束密度は低く(最大磁束密度=±0.7テスラ[T]程度)、第2変圧器16Pの鉄心中の磁束密度は高くなっている(最大磁束密度=±0.9テスラ程度)ことがわかる。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an analysis example of the zero-phase magnetic flux density of the conventional first transformer.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an analysis example of the zero-phase magnetic flux density of the conventional second transformer.
As shown in FIGS. 4 and 5, the magnetic flux density in the iron core of the first transformer 15P is low (maximum magnetic flux density = ± 0.7 Tesla [T]), and the magnetic flux density in the iron core of the second transformer 16P. Is higher (maximum magnetic flux density = ± 0.9 Tesla).

ところで、変圧器の設計においては、磁束密度の高い方に合わせて設計する必要がある。したがって、図4及び図5に示したように大きく磁束密度に差異が現れると、変圧器の大型化につながりかねない。   By the way, in the design of a transformer, it is necessary to design according to the one where magnetic flux density is higher. Therefore, if a large difference in magnetic flux density appears as shown in FIGS. 4 and 5, it may lead to an increase in size of the transformer.

また、変圧器鉄心の鉄損は磁束密度の約1.8乗に比例して大きくなるため、磁束密度がアンバランスになることで全変圧器の合計鉄損が増加する。
このように変圧器における鉄心中の磁束密度がバランスしていないと各変換器に流れる電流に差異を生じる。
Further, since the iron loss of the transformer core increases in proportion to about 1.8 power of the magnetic flux density, the total iron loss of all the transformers increases when the magnetic flux density becomes unbalanced.
Thus, if the magnetic flux density in the iron core in a transformer is not balanced, a difference will arise in the electric current which flows into each converter.

図6は、従来の第1変圧器及び第2変圧器における変圧器直流巻線零相電流の解析例の説明図である。
図6に示すように、従来の第1変圧器15Pに流れる零相電流と、従来の第2変圧器16Pに流れる零相電流は大きな差異を示している。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an analysis example of the transformer DC winding zero-phase current in the conventional first transformer and second transformer.
As shown in FIG. 6, there is a large difference between the zero-phase current flowing through the conventional first transformer 15P and the zero-phase current flowing through the conventional second transformer 16P.

具体的には、図6の解析例の場合、第1変圧器15Pを流れる零相電流は、±1000Aであり、第2変圧器16Pを流れる零相電流は、±2700Aである。
したがって、第1電力変換部23−1〜第3電力変換部23−3及び第1電力変換部25−1〜第3電力変換部25−3の制御が不安定になる虞があった。
Specifically, in the analysis example of FIG. 6, the zero-phase current flowing through the first transformer 15P is ± 1000A, and the zero-phase current flowing through the second transformer 16P is ± 2700A.
Therefore, the control of the first power conversion unit 23-1 to the third power conversion unit 23-3 and the first power conversion unit 25-1 to the third power conversion unit 25-3 may become unstable.

また、零相電流の大きな方に合わせて設計する必要があるため、第1変圧器15P及び第2変圧器16Pの大型化につながってしまう虞があった。   Moreover, since it is necessary to design according to the one where the zero-phase current is larger, there is a possibility that the first transformer 15P and the second transformer 16P may be increased in size.

図6は、実施形態の第1変圧器の零相磁束密度の解析例の説明図である。
図7は、実施形態の第2変圧器の零相磁束密度の解析例の説明図である。
上記従来の第1変圧器15P及び第2変圧器16Pと異なり、実施形態の第1変圧器15及び第2変圧器16によれば、図6及び図7に示すように、磁束密度は、互いに同様となっており、差が生じていないことがわかる。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an analysis example of the zero-phase magnetic flux density of the first transformer according to the embodiment.
Drawing 7 is an explanatory view of the example of analysis of the zero phase magnetic flux density of the 2nd transformer of an embodiment.
Unlike the conventional first transformer 15P and second transformer 16P, according to the first transformer 15 and the second transformer 16 of the embodiment, as shown in FIG. 6 and FIG. It is the same and it turns out that the difference has not arisen.

また、実施形態の第1変圧器15及び第2変圧器16における磁束密度の最大値は、従来の第1変圧器15P及び第2変圧器16Pの最大磁束密度=±0.9テスラ程度よりも低い±0.8テスラ程度となっており、大型化してしまう虞を低減できる。   In addition, the maximum value of the magnetic flux density in the first transformer 15 and the second transformer 16 of the embodiment is greater than the maximum magnetic flux density of the conventional first transformer 15P and the second transformer 16P = about ± 0.9 Tesla. Since it is a low value of about ± 0.8 Tesla, the possibility of an increase in size can be reduced.

図8は、実施形態の第1変圧器及び第2変圧器における変圧器直流巻線零相電流の解析例の説明図である。
図8に示すように、実施形態の第1変圧器15を流れる零相電流及び実施形態の第2変圧器16を流れる零相電流は、±1900Aとなっており、第1電力変換部23−1〜第3電力変換部23−3及び第1電力変換部25−1〜第3電力変換部25−3を流れる電流が同様となり、制御が安定している。さらに零相最大電流も従来の第1変圧器15P及び第2変圧器16Pよりも小さな値となっているため、大型化する虞が無い。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an analysis example of the transformer DC winding zero-phase current in the first transformer and the second transformer of the embodiment.
As shown in FIG. 8, the zero-phase current flowing through the first transformer 15 of the embodiment and the zero-phase current flowing through the second transformer 16 of the embodiment are ± 1900 A, and the first power conversion unit 23- The currents flowing through the first to third power conversion units 23-3 and the first power conversion unit 25-1 to the third power conversion unit 25-3 are the same, and the control is stable. Furthermore, since the zero-phase maximum current is also smaller than that of the conventional first transformer 15P and second transformer 16P, there is no possibility of increasing the size.

以上の説明のように、本実施形態によれば、二つの変圧器、すなわち、第1変圧器15及び第2変圧器16を構成している三次巻線を全て直列に接続して、一組の内蔵デルタ巻線(一つのループ回路)を形成しているので、従来の内蔵デルタ巻線構成を採った直列接続した複数の変圧器において、各変圧器の磁束密度の不均一及び電力変換部に供給される電流の不均一を抑制できる。
この結果、本実施形態によれば、変圧器の大型化を抑制し、ひいては、電力変換装置の大型化を抑制できる。
さらに本実施形態によれば、鉄損を抑制し、電力変換装置の高効率化が図れる。
As described above, according to this embodiment, two transformers, that is, all the tertiary windings constituting the first transformer 15 and the second transformer 16 are all connected in series, and one set The built-in delta winding (one loop circuit) is formed, so in a plurality of series-connected transformers adopting the conventional built-in delta winding configuration, the magnetic flux density of each transformer is uneven and the power conversion unit It is possible to suppress unevenness of the current supplied to
As a result, according to this embodiment, the enlargement of the transformer can be suppressed, and consequently, the enlargement of the power converter can be suppressed.
Furthermore, according to this embodiment, an iron loss can be suppressed and the efficiency of a power converter device can be improved.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、以上の説明においては、二つの変圧器をスター結線して直列に接続していたが、三つ以上の変圧器をスター結線して直列に接続した電力変換装置を構成することも可能である。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
For example, in the above description, two transformers are connected in series by star connection, but it is also possible to configure a power conversion device in which three or more transformers are connected in series by star connection. is there.

10 電力変換装置
11 架線
12 パンタグラフ
13 線路
14 車輪
15 第1変圧器(変圧器ユニット)
16 第2変圧器(変圧器ユニット)
21 コンバータ
22 インバータ
23−1〜23−3 第1電力変換部〜第3電力変換部
24 動力用モータ
25−1〜25−3 第1電力変換部〜第3電力変換部
PH 高電位側接続点
PL 低電位側接続点
U1、U2 U相一次巻線
V1、V2 V相一次巻線
W1、W2 W相一次巻線
a1、a2 第1三次巻線
b1、b2 第2三次巻線
c1、c2 第3三次巻線
u1、u2 U相二次巻線
v1、v2 V相二次巻線
w1、w2 W相二次巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power converter 11 Overhead line 12 Pantograph 13 Line 14 Wheel 15 1st transformer (transformer unit)
16 Second transformer (transformer unit)
21 Converter 22 Inverter 23-1 to 23-3 First power conversion unit to third power conversion unit 24 Power motor 25-1 to 25-3 First power conversion unit to third power conversion unit PH High potential side connection point PL Low-potential side connection point U1, U2 U-phase primary winding V1, V2 V-phase primary winding W1, W2 W-phase primary winding a1, a2 First tertiary winding b1, b2 Second tertiary winding c1, c2 First 3 tertiary winding u1, u2 U phase secondary winding v1, v2 V phase secondary winding w1, w2 W phase secondary winding

Claims (5)

それぞれが互いに異なる変圧器を構成し、直列スター結線された複数の一次巻線と、
対応する前記一次巻線と電磁的に結合可能に配置され、電力変換装置をそれぞれ接続可能な複数の二次巻線と、
対応する前記一次巻線と電磁的に結合可能に配置され、全ての前記変圧器を跨いで還流路を形成するためにデルタ結線された複数の三次巻線と、
を備えた変圧器ユニット。
Each constitutes a different transformer, a plurality of primary windings connected in series star connection,
A plurality of secondary windings arranged so as to be electromagnetically connectable to the corresponding primary windings and capable of being connected to the respective power converters;
A plurality of tertiary windings arranged to be electromagnetically coupled to the corresponding primary winding and delta-connected to form a return path across all the transformers;
Transformer unit with
前記二次巻線は、鉄心上に巻回された前記三次巻線であって、対応する前記一次巻線が同一な前記三次巻線上に巻回され、
前記一次巻線は、前記対応する前記二次巻線上に巻回されている、
請求項1記載の変圧器ユニット。
The secondary winding is the tertiary winding wound on an iron core, and the corresponding primary winding is wound on the same tertiary winding,
The primary winding is wound on the corresponding secondary winding,
The transformer unit according to claim 1.
前記一次巻線は、U相、V相あるいはW相にそれぞれ対応するU相一次巻線、V相一次巻線及びW相一次巻線を備え、
前記二次巻線は、前記U相一次巻線、前記V相一次巻線あるいは前記W相一次巻線にそれぞれ対応するU相二次巻線、V相二次巻線及びW相二次巻線を備えている、
請求項1または請求項2記載の変圧器ユニット。
The primary winding includes a U-phase primary winding, a V-phase primary winding, and a W-phase primary winding corresponding to the U-phase, V-phase, and W-phase, respectively.
The secondary winding includes a U-phase secondary winding, a V-phase secondary winding, and a W-phase secondary winding corresponding to the U-phase primary winding, the V-phase primary winding, or the W-phase primary winding, respectively. Equipped with a line,
The transformer unit according to claim 1 or 2.
それぞれが互いに異なる変圧器を構成し、直列スター結線された複数の一次巻線と、対応する前記一次巻線と電磁的に結合可能に配置された複数の二次巻線と、対応する前記一次巻線と電磁的に結合可能に配置され、全ての前記変圧器を跨いで還流路を形成するためにデルタ結線された複数の三次巻線と、を備えた変圧器ユニットと、
前記複数の二次巻線のそれぞれに接続され、電力変換を行って接続された負荷に供給する複数の電力変換部と、
を備えた電力変換装置。
A plurality of primary windings each constituting a different transformer and connected in series star connection, a plurality of secondary windings arranged to be electromagnetically coupled to the corresponding primary winding, and the corresponding primary A transformer unit comprising a plurality of tertiary windings arranged electromagnetically coupled to the windings and delta-connected to form a return path across all the transformers;
A plurality of power converters connected to each of the plurality of secondary windings to perform power conversion and supply the connected loads;
The power converter provided with.
複数の前記電力変換部は、各々独立して制御される、
請求項4記載の電力変換装置。
The plurality of power conversion units are independently controlled,
The power conversion device according to claim 4.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024026982A (en) * 2022-08-16 2024-02-29 東芝三菱電機産業システム株式会社 DC power supply
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