JP3650676B2 - 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

Description

【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 asynchrone ）に関し、特に電圧下降装置（dispositif abaisseur 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（redresseurs monophases a commutation
ｆｏｒｃｅｅ ）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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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９５００Ｖ、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。
【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。
【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。
【００１４】
中間直流電圧の値は、入力電圧の約半分である。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【００３１】
第１および第２単相整流器は、たとえば３０００Ｖ／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。
【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３０００Ｖ／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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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３０００Ｖ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
３、４、５ 二次コイル
１、２、６ 単相整流器

Claims (7)

1. 主駆動用変圧器（Ｔ）の二次コイル（３、４、５または３、５）に各々が接続された少なくとも２つの強制整流型単相整流器（１、２、６または１、６）を含み、前記主変圧器（Ｔ）の一次コイル（７）は開回路であり、前記整流器の少なくとも１つ（１）はその入力として直流電圧（Ｅ）を受け且つ電圧インバータとして動作し、昇圧制御整流器として機能する他の強制整流型単相整流器（６）は前記変圧器（Ｔ）を通過する電力を回収し且つ出力（Ｓ）として単相直流電圧を供給する、ことを特徴とする電圧下降装置。
2. 第１および第２強制整流型単相整流器（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）にそれぞれ給電し、前記第１および第２単相整流器は、同期電圧インバータとして動作し、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変圧器（Ｔ）の第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に記載の電圧下降装置。
3. 前記変圧器（Ｔ）の前記第１、第２及び第３二次コイル（３、４、５）の巻き数は同じであることを特徴とする請求項２に記載の電圧下降装置。
4. 直列に接続された少なくとも１組の強制整流型単相整流器を有し、前記各組は第１（１）および第２（６）の整流器を有し且つ入力電圧（Ｅ）を印加され、前記第１単相整流器（１）は同期電圧インバータとして動作し、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、前記変圧器（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に記載の電圧下降装置。
5. インバータとして動作する整流器により給電される前記コイル（３、４）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給電されることを特徴とする請求項２又は４に記載の電圧下降装置。
6. 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、２、４又は５のいずれか一項に記載の電圧下降装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の電圧下降装置を含むことを特徴とする単相回路から給電される非同期駆動用装置。

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