JPH0937553A - 電圧下降装置および、該装置を含む単相回路から給電される非同期駆動用装置 - Google Patents
電圧下降装置および、該装置を含む単相回路から給電される非同期駆動用装置Info
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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- H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
- H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単相回路で給電される非同期駆動用装置で用
いる電圧下降装置を提供する。 【解決手段】 主駆動用変圧器Ｔの二次コイル（３、４
または３、５）に作用する少なくとも一組の強制整流型
単相整流器（１、２または１、６）を含み、直流回路か
らの出力が前記主駆動用変圧器Ｔを通過し、前記エネル
ギーは、昇圧制御整流器として機能する強制整流型単相
整流器（６）によって二次コイル（５）で回収され、ま
た前記他方の強制整流型単相整流器（１、２）が電圧イ
ンバータに同期して動作する。
いる電圧下降装置を提供する。 【解決手段】 主駆動用変圧器Ｔの二次コイル（３、４
または３、５）に作用する少なくとも一組の強制整流型
単相整流器（１、２または１、６）を含み、直流回路か
らの出力が前記主駆動用変圧器Ｔを通過し、前記エネル
ギーは、昇圧制御整流器として機能する強制整流型単相
整流器（６）によって二次コイル（５）で回収され、ま
た前記他方の強制整流型単相整流器（１、２）が電圧イ
ンバータに同期して動作する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に単相回路か
ら給電される非同期駆動用装置（chaine de traction a
synchrone ）に関し、特に電圧下降装置（dispositif a
baisseur de tension ）および、電圧下降装置を含む単
相回路から給電される非同期駆動用装置を対象とする。
ら給電される非同期駆動用装置（chaine de traction a
synchrone ）に関し、特に電圧下降装置（dispositif a
baisseur de tension ）および、電圧下降装置を含む単
相回路から給電される非同期駆動用装置を対象とする。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術によれば、単相回路から給電
される非同期駆動用装置は主として、駆動用電動機を制
御する電圧インバータと、インバータの電源の役割をし
て中間直流電圧を送る強制整流型単相電圧器（redresse
urs monophases a commutationforcee ）とを用いる。
される非同期駆動用装置は主として、駆動用電動機を制
御する電圧インバータと、インバータの電源の役割をし
て中間直流電圧を送る強制整流型単相電圧器（redresse
urs monophases a commutationforcee ）とを用いる。
【０００３】このような従来技術の駆動用装置では、中
間直流電圧に耐えることだけを目的として寸法設定され
るインバータのアームおよび整流器のアームを標準化す
ることができる。
間直流電圧に耐えることだけを目的として寸法設定され
るインバータのアームおよび整流器のアームを標準化す
ることができる。
【０００４】幾つかの適用例では、駆動用装置は、たと
えば３０００Ｖの直流供給電圧のように直流又は交流の
複数の給電回路で機能しなければならない。
えば３０００Ｖの直流供給電圧のように直流又は交流の
複数の給電回路で機能しなければならない。
【０００５】こうした用途では、インバータと整流器を
直接、高い直流電圧に接続することはできない。その場
合の既知の解決法としては、整流器のアームを配列し直
して直並列チョッパを得ることにより、同じ中間直流電
圧を供給電圧３０００Ｖで再構成（reconstituer）し、
これが単相で駆動用インバータに給電する。
直接、高い直流電圧に接続することはできない。その場
合の既知の解決法としては、整流器のアームを配列し直
して直並列チョッパを得ることにより、同じ中間直流電
圧を供給電圧３０００Ｖで再構成（reconstituer）し、
これが単相で駆動用インバータに給電する。
【０００６】この解決法を実施するための手段の一つ
は、出力回路を整流する電気−機械的手段の使用ならび
に平滑インダクタンスの使用にある。
は、出力回路を整流する電気−機械的手段の使用ならび
に平滑インダクタンスの使用にある。
【０００７】ただし、インダクタンスを単相変圧器の二
次コイルで置き換えることも可能である。
次コイルで置き換えることも可能である。
【０００８】これらの既知の解決法の欠点は、複数の中
間電圧を再構成することにある。
間電圧を再構成することにある。
【０００９】実際、これらの中間電圧は、全てが同じ電
位を基準とするわけにはいかない。
位を基準とするわけにはいかない。
【００１０】たとえば中間電圧の一つは、供給電圧の正
の端子に直接接続される。その結果、この中間電圧の後
段の装置全体を、ＣＥＩ規格によれば実効電圧９５００
Ｖ、５０Ｈｚのアースに対して、たとえば３０００Ｖの
電気絶縁性に耐えるように設計しなくてはならない。
の端子に直接接続される。その結果、この中間電圧の後
段の装置全体を、ＣＥＩ規格によれば実効電圧９５００
Ｖ、５０Ｈｚのアースに対して、たとえば３０００Ｖの
電気絶縁性に耐えるように設計しなくてはならない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このような絶縁による
寸法設定上の制約により、絶縁体および導通路の距離の
寸法設定が過度になる一方、半導体の冷却システムの熱
抵抗を増すことになる。
寸法設定上の制約により、絶縁体および導通路の距離の
寸法設定が過度になる一方、半導体の冷却システムの熱
抵抗を増すことになる。
【００１２】従って本発明の目的は、上記の欠点をもた
ない単相回路で給電される非同期駆動用装置で用いる電
圧下降装置にある。
ない単相回路で給電される非同期駆動用装置で用いる電
圧下降装置にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による電圧下降装
置の基本概念は、中間直流電圧を一つだけ再構成するこ
とにある。
置の基本概念は、中間直流電圧を一つだけ再構成するこ
とにある。
【００１４】中間直流電圧の値は、入力電圧の約半分で
ある。
ある。
【００１５】中間直流電圧は電気的に絶縁され、すなわ
ち供給回路網から供給されるものではない。
ち供給回路網から供給されるものではない。
【００１６】本発明によれば、電圧下降装置は、主駆動
用変圧器Ｔの二次コイルに作用する少なくとも一組の強
制整流型単相整流器を含み、直流回路からの出力が前記
主駆動用変圧器Ｔを通過し、前記エネルギーは、昇圧制
御整流器（redresseur controle elevteur de tension
）として機能する強制整流型単相整流器によって二次
コイルで回収され、前記他方の強制整流型単相整流器
は、電圧インバータに同期して動作し、前記主駆動用変
圧器Ｔの一次コイルは開回路であることを特徴とする。
用変圧器Ｔの二次コイルに作用する少なくとも一組の強
制整流型単相整流器を含み、直流回路からの出力が前記
主駆動用変圧器Ｔを通過し、前記エネルギーは、昇圧制
御整流器（redresseur controle elevteur de tension
）として機能する強制整流型単相整流器によって二次
コイルで回収され、前記他方の強制整流型単相整流器
は、電圧インバータに同期して動作し、前記主駆動用変
圧器Ｔの一次コイルは開回路であることを特徴とする。
【００１７】好ましい第１の実施の形態による本発明を
満たす電圧下降装置は、以下の特徴の少なくとも一つを
有する。
満たす電圧下降装置は、以下の特徴の少なくとも一つを
有する。
【００１８】−第１および第２強制整流型単相整流器
は、主駆動用変圧器の第１および第２二次コイルにそれ
ぞれ給電し、前記第１および第２単相整流器は、各種の
電圧インバータに同期して動作するとともに前記主駆動
用変圧器の前記第１および第２二次コイルにそれぞれ給
電し、第３強制整流型単相整流器は、昇圧制御整流器と
して機能し、前記主駆動用変圧器の前記第３二次コイル
から給電される。
は、主駆動用変圧器の第１および第２二次コイルにそれ
ぞれ給電し、前記第１および第２単相整流器は、各種の
電圧インバータに同期して動作するとともに前記主駆動
用変圧器の前記第１および第２二次コイルにそれぞれ給
電し、第３強制整流型単相整流器は、昇圧制御整流器と
して機能し、前記主駆動用変圧器の前記第３二次コイル
から給電される。
【００１９】−主駆動用変圧器の前記第１、第２及び第
３二次コイルの巻き数は同じである。
３二次コイルの巻き数は同じである。
【００２０】好ましい他の実施の形態による本発明を満
たす電圧下降装置において、前記各組の前記第１および
第２強制整流型単相整流器は直列接続され、前記各組は
入力電圧を印加され、前記第１単相整流器は電圧インバ
ータに同期して動作するとともに、接続される前記主駆
動用変圧器の前記第１二次コイルに給電し、前記第２強
制整流型単相整流器は昇圧制御整流器として機能し、接
続される前記主駆動用変圧器の前記第２二次コイルから
給電されることを特徴とする。
たす電圧下降装置において、前記各組の前記第１および
第２強制整流型単相整流器は直列接続され、前記各組は
入力電圧を印加され、前記第１単相整流器は電圧インバ
ータに同期して動作するとともに、接続される前記主駆
動用変圧器の前記第１二次コイルに給電し、前記第２強
制整流型単相整流器は昇圧制御整流器として機能し、接
続される前記主駆動用変圧器の前記第２二次コイルから
給電されることを特徴とする。
【００２１】好ましい実施の形態の任意の一つによる本
発明を満たす電圧下降装置は、以下の特徴の少なくとも
一つを有する。
発明を満たす電圧下降装置は、以下の特徴の少なくとも
一つを有する。
【００２２】−前記主駆動用変圧器の前記第１および第
２二次コイルの給電は、主駆動用変圧器Ｔの磁気回路が
飽和しないような周波数で方形交流電圧によって行われ
る。
２二次コイルの給電は、主駆動用変圧器Ｔの磁気回路が
飽和しないような周波数で方形交流電圧によって行われ
る。
【００２３】−前記単相整流器は、昇圧制御整流器とし
て機能し、入力電圧Ｅの値の半分よりわずかに高い値に
直流出力電圧を制御する。
て機能し、入力電圧Ｅの値の半分よりわずかに高い値に
直流出力電圧を制御する。
【００２４】さらに他の特徴によれば、本発明は、上記
の電圧下降装置を含む単相回路で供給される非同期駆動
用装置に関する。
の電圧下降装置を含む単相回路で供給される非同期駆動
用装置に関する。
【００２５】本発明の電圧下降装置の長所は、直並列チ
ョッパが不要であることにある。
ョッパが不要であることにある。
【００２６】本発明の他の目的、特徴ならびに長所は、
図面を参照する電圧下降装置の好ましい実施の形態の説
明により明らかになろう。
図面を参照する電圧下降装置の好ましい実施の形態の説
明により明らかになろう。
【００２７】
【発明の実施の形態】図１は、電気的に絶縁した本発明
による電圧下降装置の好ましい実施の形態の回路図を示
す。
による電圧下降装置の好ましい実施の形態の回路図を示
す。
【００２８】第１および第２強制整流型単相整流器１、
２は、たとえば３０００Ｖの入力電圧Ｅで直列に供給さ
れる。
２は、たとえば３０００Ｖの入力電圧Ｅで直列に供給さ
れる。
【００２９】第１および第２単相整流器１、２は、主駆
動用変圧器Ｔの第１および第２二次コイル３、４にそれ
ぞれ給電する。
動用変圧器Ｔの第１および第２二次コイル３、４にそれ
ぞれ給電する。
【００３０】第１および第２単相整流器は、電圧インバ
ータに同期して動作する。
ータに同期して動作する。
【００３１】第１および第２単相整流器は、たとえば３
０００Ｖ／２の値の方形の交流電圧等によって、主駆動
用変圧器Ｔの磁気回路が飽和しないような周波数で主駆
動用変圧器の第１および第２二次回路３、４に給電す
る。
０００Ｖ／２の値の方形の交流電圧等によって、主駆動
用変圧器Ｔの磁気回路が飽和しないような周波数で主駆
動用変圧器の第１および第２二次回路３、４に給電す
る。
【００３２】第３強制整流型単相整流器６は、主駆動用
変圧器Ｔの第３二次コイル５から給電される。
変圧器Ｔの第３二次コイル５から給電される。
【００３３】この第３単相整流器６は、単相回路と同じ
原理で昇圧制御整流器として機能し、かくして３０００
Ｖ／２よりやや高い値に直流出力電圧Ｓを制御する。
原理で昇圧制御整流器として機能し、かくして３０００
Ｖ／２よりやや高い値に直流出力電圧Ｓを制御する。
【００３４】主駆動用変圧器Ｔは開回路の一次コイル７
を含み、従って一次コイルは用いられない。
を含み、従って一次コイルは用いられない。
【００３５】上記において、主駆動用変圧器の三つの二
次コイルの巻き数が同じであると仮定したが、これはた
とえば鉄道機関の分野の場合である。
次コイルの巻き数が同じであると仮定したが、これはた
とえば鉄道機関の分野の場合である。
【００３６】中間直流電圧は電気的に絶縁され、単相回
路としてアースＭを基準とすることができる。
路としてアースＭを基準とすることができる。
【００３７】第１および第２単相整流器の制御エレクト
ロニクスに組み込まれた制御装置（図示せず）は、一方
でこれらの単相整流器の電圧のバランスを取り、他方で
第１および第２二次コイルに直流を流さないようにする
役割をする。
ロニクスに組み込まれた制御装置（図示せず）は、一方
でこれらの単相整流器の電圧のバランスを取り、他方で
第１および第２二次コイルに直流を流さないようにする
役割をする。
【００３８】第１および第２単相整流器の制御エレクト
ロニクスに組み込まれたこの装置は、第１およびまたは
第２単相整流器の半導体が周期的な導電率で動作するこ
とにより電圧差を補正することができる。
ロニクスに組み込まれたこの装置は、第１およびまたは
第２単相整流器の半導体が周期的な導電率で動作するこ
とにより電圧差を補正することができる。
【００３９】本発明の電圧下降装置は主駆動用変圧器の
開回路の一次コイルを含むことにより、以下のような長
所を有する。
開回路の一次コイルを含むことにより、以下のような長
所を有する。
【００４０】−常にアースを基準とすることができる直
流出力電圧を一つだけ再構成する。
流出力電圧を一つだけ再構成する。
【００４１】−電気的に絶縁したまたは絶縁しない電圧
を一つだけ再構成する。
を一つだけ再構成する。
【００４２】−直流電圧で給電される機器の入力電圧の
絶縁を避ける。
絶縁を避ける。
【００４３】−従来技術の装置のように、平滑インダク
タンスを付加的に使用しない。
タンスを付加的に使用しない。
【００４４】図２は、電気的に絶縁しない本発明による
電圧下降装置の好ましい実施の形態の回路図である。
電圧下降装置の好ましい実施の形態の回路図である。
【００４５】第１および第２強制整流型単相整流器
（１、６）は、たとえば３０００Ｖの入力電圧Ｅで直列
に給電される。
（１、６）は、たとえば３０００Ｖの入力電圧Ｅで直列
に給電される。
【００４６】第１強制整流型単相整流器１は、図１に示
された上記の第１単相整流器と同じ機能を有する。
された上記の第１単相整流器と同じ機能を有する。
【００４７】第１単相整流器１は主駆動用変圧器Ｔの第
１二次コイル３に給電する。
１二次コイル３に給電する。
【００４８】第１単相整流器１は発振器として機能し、
たとえば３０００Ｖ／２の方形交流電圧を主駆動用変圧
器の第１二次コイル３に送る。
たとえば３０００Ｖ／２の方形交流電圧を主駆動用変圧
器の第１二次コイル３に送る。
【００４９】第２強制整流型単相整流器６は、主駆動用
変圧器Ｔの第２二次コイル５から給電される。
変圧器Ｔの第２二次コイル５から給電される。
【００５０】この第２単相整流器６は、単相回路と同じ
原理で昇圧制御された整流器として機能し、アースＭを
基準とする出力電圧Ｓをたとえば３０００Ｖ／２よりも
わずかに高い値に制御する。
原理で昇圧制御された整流器として機能し、アースＭを
基準とする出力電圧Ｓをたとえば３０００Ｖ／２よりも
わずかに高い値に制御する。
【００５１】主駆動用変圧器Ｔは開回路の一次コイル７
を含み、従って一次コイルは用いられない。
を含み、従って一次コイルは用いられない。
【００５２】第１単相整流器１の制御装置（図示せず）
は、直流が第１二次コイルを通らないようにする役割だ
けをする。
は、直流が第１二次コイルを通らないようにする役割だ
けをする。
【００５３】第２単相整流器６の制御装置（図示せず）
は、出力電圧Ｓを制御する役割をする。
は、出力電圧Ｓを制御する役割をする。
【００５４】図３は、図２に示した電圧下降装置を、６
個の単相整流器を含む電圧下降装置に拡大した図を示
す。
個の単相整流器を含む電圧下降装置に拡大した図を示
す。
【００５５】図３では、３組の強制整流型単相整流器
１、６があり、単相整流器の各組は、たとえば３０００
Ｖの入力電圧Ｅを供給される。
１、６があり、単相整流器の各組は、たとえば３０００
Ｖの入力電圧Ｅを供給される。
【００５６】第１単相整流器１の各々は第１二次コイル
３に接続され、第２単相整流器６の各々は第２二次コイ
ル５に接続される。
３に接続され、第２単相整流器６の各々は第２二次コイ
ル５に接続される。
【００５７】第１単相整流器１は、同一の主駆動用変圧
器Ｔの第１二次コイル３にそれぞれ給電する。
器Ｔの第１二次コイル３にそれぞれ給電する。
【００５８】第２単相整流器６は全て、昇圧制御整流器
として機能し、たとえば３０００Ｖ／２よりもわずかに
高い値でアースＭを基準とする同一の出力電圧Ｓを全て
制御する。
として機能し、たとえば３０００Ｖ／２よりもわずかに
高い値でアースＭを基準とする同一の出力電圧Ｓを全て
制御する。
【００５９】主駆動用変圧器Ｔは開回路の一次コイル７
を含み、従って一次コイルは用いられない。
を含み、従って一次コイルは用いられない。
【００６０】上記の好ましい実施の形態のいずれかによ
り、本発明による電圧下降装置は、主駆動用変圧器Ｔの
二次コイル３、４または３、５に作用する少なくとも一
組の強制整流型単相整流器１、２または１、６を含み、
直流回路からの出力が前記主駆動用変圧器Ｔを通過し、
前記エネルギーは、昇圧制御整流器として機能する強制
整流型単相整流器６によって二次コイル５で回収され、
前記他方の強制整流型単相整流器１、２は、電圧インバ
ータに同期して動作する。
り、本発明による電圧下降装置は、主駆動用変圧器Ｔの
二次コイル３、４または３、５に作用する少なくとも一
組の強制整流型単相整流器１、２または１、６を含み、
直流回路からの出力が前記主駆動用変圧器Ｔを通過し、
前記エネルギーは、昇圧制御整流器として機能する強制
整流型単相整流器６によって二次コイル５で回収され、
前記他方の強制整流型単相整流器１、２は、電圧インバ
ータに同期して動作する。
【００６１】本発明の電圧下降装置は限定的ではない
が、特に鉄道の駆動分野に適用される。
が、特に鉄道の駆動分野に適用される。
【００６２】また本発明は、上記の電圧下降装置を含む
単相回路で給電される非同期駆動用装置に関する。
単相回路で給電される非同期駆動用装置に関する。
【図１】電気的に絶縁した本発明による電圧下降装置の
好ましい実施の形態の回路図である。
好ましい実施の形態の回路図である。
【図２】電気的に絶縁しない本発明による電圧下降装置
の好ましい実施の形態の回路図である。
の好ましい実施の形態の回路図である。
【図３】図２に示した電圧下降装置を６個の単相整流器
を含む電圧下降装置に拡大した図である。
を含む電圧下降装置に拡大した図である。
３、４、５ 二次コイル １、２、６ 単相整流器
Claims (8)
- 【請求項１】 単一の中間直流電圧だけを再構成する手
段を含むことを特徴とする電圧下降装置。 - 【請求項２】 主駆動用変圧器Ｔの二次コイル（３、４
または３、５）に作用する少なくとも一組の強制整流型
単相整流器（１、２または１、６）を含み、直流回路か
らの出力が前記主駆動用変圧器Ｔを通過し、前記エネル
ギーは、昇圧制御整流器として機能する強制整流型単相
整流器（６）によって二次コイル（５）で回収され、前
記他方の強制整流型単相整流器（１、２）は、電圧イン
バータに同期して動作し、前記主駆動用変圧器Ｔの一次
コイル（７）は開回路であることを特徴とする請求項１
に記載の電圧下降装置。 - 【請求項３】 第１（１）および第２（２）強制整流型
単相整流器は、主駆動用変圧器Ｔの第１（３）および第
２（４）二次コイルにそれぞれ給電し、前記第１および
第２単相整流器は、電圧インバータに同期して動作する
とともに前記主駆動用変圧器Ｔの前記第１（３）および
第２（４）二次コイルにそれぞれ給電し、第３強制整流
型単相整流器（６）は、昇圧制御整流器として機能する
とともに前記主駆動用変圧器Ｔの前記第３二次コイル
（５）から給電されることを特徴とする請求項１または
２に記載の電圧下降装置。 - 【請求項４】 主駆動用変圧器Ｔの前記第１（３）、第
２（４）及び第３（５）二次コイルの巻き数は同じであ
ることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記
載の電圧下降装置。 - 【請求項５】 前記各組の前記第１（１）および第２
（６）強制整流型単相整流器は直列接続され、前記各組
は入力電圧Ｅを印加され、前記第１単相整流器（１）は
電圧インバータに同期して動作するとともに、接続され
る前記主駆動用変圧器Ｔの前記第１二次コイル（３）に
給電し、前記第２強制整流型単相整流器（６）は昇圧制
御整流器として機能し、接続される前記主駆動用変圧器
Ｔの前記第２二次コイル（５）から給電されることを特
徴とする請求項１または２に記載の電圧下降装置。 - 【請求項６】 前記主駆動用変圧器Ｔの前記第１および
第２二次コイル（３、４）の給電は、主駆動用変圧器Ｔ
の磁気回路が飽和しないような周波数で方形交流電圧に
よって行われることを特徴とする請求項１から３及び５
のいずれか一項に記載の電圧下降装置。 - 【請求項７】 前記単相整流器（６）は、昇圧制御整流
器として機能し、入力電圧Ｅの値の半分よりわずかに高
い値に直流出力電圧Ｓを制御することを特徴とする請求
項１から３及び５のいずれか一項に記載の電圧下降装
置。 - 【請求項８】 請求項１から７のいずれか一項による電
圧下降装置を含む単相回路から給電されることを特徴と
する非同期駆動用装置。
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