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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022071714
(43)【公開日】2022-05-16
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/06 20060101AFI20220509BHJP
H02M 5/14 20060101ALI20220509BHJP
H01F 30/12 20060101ALI20220509BHJP
【ＦＩ】
H02M7/06 U
H02M5/14
H01F30/12 L
H01F30/12 C
H01F30/12 F
H01F30/12 N
H01F30/12 T
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020180816
(22)【出願日】2020-10-28
(71)【出願人】
【識別番号】304000836
【氏名又は名称】学校法人 名古屋電気学園
(71)【出願人】
【識別番号】000124591
【氏名又は名称】河村電器産業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100078721
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 喜樹
(72)【発明者】
【氏名】雪田 和人
(72)【発明者】
【氏名】加藤 彰訓
【テーマコード（参考）】
5H006
5H750
【Ｆターム（参考）】
5H006AA01
5H006AA07
5H006CA07
5H006CB01
5H006CC01
5H006CC05
5H006CC08
5H750BA01
5H750CC11
5H750DD17
5H750DD18
(57)【要約】
【課題】 多相変圧器を使用して多相の低圧交流電力を生成する構成としても、別途変圧器を使用せずに低圧交流電力を出力できる。
【解決手段】 １次側の第１巻線１１と、２次側の第２～第５巻線１２～１５を有し、４つの異なる３相の位相を生成する１２相変圧器３ａを使用する。第２～第５巻線１２～１５は何れもスター結線されて、第１～第５巻線１１～１５は共通する鉄心８に巻回され、第３巻線１３は第２巻線１２に対して極性が反転し、且つ第２巻線１２の０．７３倍の巻数で鉄心８に巻回され、第２巻線１２及び第３巻線１３の中性点Ｑ同士が連結されている。第４巻線１４及び第５巻線１５は、第３巻線１５の途中の共通する所定の位置から分岐して形成され、第２～第５巻線１２～１５のそれぞれが異なる位相の３相電圧を出力して１２相の交流電力を出力し、１２相変圧器３ａの２次側巻線Ｌ２の所定の部位から低圧交流電力を取り出す。
【選択図】 図１１
【解決手段】 １次側の第１巻線１１と、２次側の第２～第５巻線１２～１５を有し、４つの異なる３相の位相を生成する１２相変圧器３ａを使用する。第２～第５巻線１２～１５は何れもスター結線されて、第１～第５巻線１１～１５は共通する鉄心８に巻回され、第３巻線１３は第２巻線１２に対して極性が反転し、且つ第２巻線１２の０．７３倍の巻数で鉄心８に巻回され、第２巻線１２及び第３巻線１３の中性点Ｑ同士が連結されている。第４巻線１４及び第５巻線１５は、第３巻線１５の途中の共通する所定の位置から分岐して形成され、第２～第５巻線１２～１５のそれぞれが異なる位相の３相電圧を出力して１２相の交流電力を出力し、１２相変圧器３ａの２次側巻線Ｌ２の所定の部位から低圧交流電力を取り出す。
【選択図】 図１１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高圧３相電力を多相変圧器を使用して低圧交流電力に変換し、変換された前記低圧交流電力を整流回路を使用して直流電力に変換する電力変換装置であって、
前記多相変圧器が、１次側巻線を構成する第１巻線と、２次側巻線を構成する第２～第５巻線の４つの異なる３相の位相を生成する１２相変圧器であり、
前記第２～第５巻線は何れもスター結線されて、前記第１～第５巻線は共通する鉄心に巻回されて成ると共に、
前記第３巻線は、前記第２巻線に対して極性が反転して、且つ前記第２巻線の０．７３倍の巻数で前記鉄心に巻回されて成り、
前記第２巻線及び前記第３巻線の中性点同士が連結されている一方、前記第４巻線及び前記第５巻線は、前記第３巻線の途中の共通する所定の位置から分岐して形成され、
前記第２～第５巻線のそれぞれが異なる位相の３相電圧を出力して、１２相の交流電力を出力し、
前記１２相変圧器の２次側巻線の所定の部位から電力を取り出すことで、３相交流電力、単相３線交流電力のうち少なくとも一方の取り出しが可能であることを特徴とする電力変換装置。
前記多相変圧器が、１次側巻線を構成する第１巻線と、２次側巻線を構成する第２～第５巻線の４つの異なる３相の位相を生成する１２相変圧器であり、
前記第２～第５巻線は何れもスター結線されて、前記第１～第５巻線は共通する鉄心に巻回されて成ると共に、
前記第３巻線は、前記第２巻線に対して極性が反転して、且つ前記第２巻線の０．７３倍の巻数で前記鉄心に巻回されて成り、
前記第２巻線及び前記第３巻線の中性点同士が連結されている一方、前記第４巻線及び前記第５巻線は、前記第３巻線の途中の共通する所定の位置から分岐して形成され、
前記第２～第５巻線のそれぞれが異なる位相の３相電圧を出力して、１２相の交流電力を出力し、
前記１２相変圧器の２次側巻線の所定の部位から電力を取り出すことで、３相交流電力、単相３線交流電力のうち少なくとも一方の取り出しが可能であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項2】
高圧３相電力を多相変圧器を使用して低圧交流電力に変換し、変換された低圧交流電力を整流回路を使用して直流電力に変換する電力変換装置であって、
前記多相変圧器が、１次側巻線を構成する第１巻線と、２次側巻線を構成する第２巻線、第３巻線とを有する６相変圧器であり、前記第２巻線及び前記第３巻線は双方ともスター結線されて共通する鉄心に巻回されて成り、
前記第３巻線は、前記第２巻線に対して極性が反転して、且つ前記第２巻線の０．７３倍の巻数で鉄心に巻回されて成ると共に、前記第２巻線及び前記第３巻線の中性点同士が連結され、
前記６相変圧器の２次側巻線の所定の部位から電力を取り出すことで、３相交流電力、単相３線交流電力のうち少なくとも一方の取り出しが可能であることを特徴とする電力変換装置。
前記多相変圧器が、１次側巻線を構成する第１巻線と、２次側巻線を構成する第２巻線、第３巻線とを有する６相変圧器であり、前記第２巻線及び前記第３巻線は双方ともスター結線されて共通する鉄心に巻回されて成り、
前記第３巻線は、前記第２巻線に対して極性が反転して、且つ前記第２巻線の０．７３倍の巻数で鉄心に巻回されて成ると共に、前記第２巻線及び前記第３巻線の中性点同士が連結され、
前記６相変圧器の２次側巻線の所定の部位から電力を取り出すことで、３相交流電力、単相３線交流電力のうち少なくとも一方の取り出しが可能であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項3】
前記第２巻線の３相のうちの何れか１相を選択してその中間部位と、前記第２巻線の選択した相に対して１８０度反転した前記第３巻線の特定の相の特定部位と、前記中性点とから電力を取り出して、単相３線交流を出力す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】
前記第２巻線の３相の出力から低圧３相電力を出力し、更に前記中性点を中性極として取り出し、３相４線交流を生成す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5】
直流電力と交流電力の双方の出力部に電力制限回路を備え、
前記電力制限回路が、双方の合計電力が多相変圧器の容量を超えないよう制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電力変換装置。
前記電力制限回路が、双方の合計電力が多相変圧器の容量を超えないよう制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は高圧受電設備等に組み込まれる電力変換装置に関し、詳しくは高圧交流電力から直流電力を生成するのに加えて、低圧交流電力も生成して出力する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
高圧受電電力から直流電力を生成する場合、変圧器により高圧を低圧に変換した後、ＡＣ／ＤＣコンバータにより低圧交流電力を直流に変換する構成が広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。
また、ＡＣ／ＤＣコンバータを使用しない方式として、例えば多相変圧器を使用して高圧の３相交流を低圧の多相交流に変換し、この多相交流を整流回路を用いて直流を生成する方式がある（例えば、特許文献２参照）。
また、ＡＣ／ＤＣコンバータを使用しない方式として、例えば多相変圧器を使用して高圧の３相交流を低圧の多相交流に変換し、この多相交流を整流回路を用いて直流を生成する方式がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６７４７６１９号公報
【特許文献2】特開２００８－２９５１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記ＡＣ／ＤＣコンバータを使用する構成は、降圧する変圧器に従来より使用している３相変圧器が使用でき、直流生成のために変圧器を変更する必要はないが、ＡＣ／ＤＣコンバータから高周波ノイズが発生するため、その対策を講ずる必要があった。
一方、多相変圧器により降圧して出力される交流電力は、多相で生成されるため、整流回路で整流するだけでリップルの小さい直流電力を生成することが可能で、ＡＣ／ＤＣコンバータを使用せずに済み、高周波ノイズが発生せず安心できた。
しかしながら、多相変圧器を使用する構成は、特許文献２に開示されているように、例えば２次側の結線が、デルタ結線とスター結線の２つの巻線の組を有しているため、単相交流電力を得るのは難しく別途変圧器を必要とした。
一方、多相変圧器により降圧して出力される交流電力は、多相で生成されるため、整流回路で整流するだけでリップルの小さい直流電力を生成することが可能で、ＡＣ／ＤＣコンバータを使用せずに済み、高周波ノイズが発生せず安心できた。
しかしながら、多相変圧器を使用する構成は、特許文献２に開示されているように、例えば２次側の結線が、デルタ結線とスター結線の２つの巻線の組を有しているため、単相交流電力を得るのは難しく別途変圧器を必要とした。
【0005】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、ＡＣ／ＤＣコンバータを使用すること無く直流電力を生成するために、多相変圧器を使用して多相の低圧交流電力を生成する構成としても、別途変圧器等を使用すること無く必要とする交流電力も生成できる電力変換装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、高圧３相電力を多相変圧器を使用して低圧交流電力に変換し、変換された低圧交流電力を整流回路を使用して直流電力に変換する電力変換装置であって、多相変圧器が、１次側巻線を構成する第１巻線と、２次側巻線を構成する第２～第５巻線の４つの異なる３相の位相を生成する１２相変圧器であり、第２～第５巻線は何れもスター結線されて、第１～第５巻線は共通する鉄心に巻回されて成ると共に、第３巻線は、第２巻線に対して極性が反転して、且つ第２巻線の０．７３倍の巻数で鉄心に巻回されて成り、第２巻線及び第３巻線の中性点同士が連結されている一方、第４巻線及び第５巻線は、第３巻線の途中の共通する所定の位置から分岐して形成され、第２～第５巻線のそれぞれが異なる位相の３相電圧を出力して、１２相の交流電力を出力し、１２相変圧器の２次側巻線の所定の部位から電力を取り出すことで、３相交流電力、単相３線交流電力のうち少なくとも一方の取り出しが可能であることを特徴とする。
この構成によれば、降圧する変圧器が整流回路のみでリップルの小さい直流を生成できる１２相変圧器であっても、２次側の巻線はスター結線され、それらは共通する中性点を有するため中性点を基準に低圧交流電力を生成でき、単相３線等の低圧交流電力を取り出し易い。よって、別途変圧器を使用すること無く低圧交流電力を生成でき、低コストで直流に加えて低圧交流を出力できる。
この構成によれば、降圧する変圧器が整流回路のみでリップルの小さい直流を生成できる１２相変圧器であっても、２次側の巻線はスター結線され、それらは共通する中性点を有するため中性点を基準に低圧交流電力を生成でき、単相３線等の低圧交流電力を取り出し易い。よって、別途変圧器を使用すること無く低圧交流電力を生成でき、低コストで直流に加えて低圧交流を出力できる。
【0007】
請求項２の発明は、高圧３相電力を多相変圧器を使用して低圧交流電力に変換し、変換された低圧交流電力を整流回路を使用して直流電力に変換する電力変換装置であって、多相変圧器が、１次側巻線を構成する第１巻線と、２次側巻線を構成する第２巻線、第３巻線とを有する６相変圧器であり、第２巻線及び第３巻線は双方ともスター結線されて共通する鉄心に巻回されて成り、第３巻線は、第２巻線に対して極性が反転して、且つ第２巻線の０．７３倍の巻数で鉄心に巻回されて成ると共に、第２巻線及び第３巻線の中性点同士が連結され、６相変圧器の２次側巻線の所定の部位から電力を取り出すことで、３相交流電力、単相３線交流電力のうち少なくとも一方の取り出しが可能であることを特徴とする。
この構成によれば、降圧する変圧器が整流回路のみでリップルの小さい直流を生成できる６相変圧器であっても、２次側の巻線はスター結線され、それらは共通する中性点を有するため中性点を基準に低圧交流電力を生成でき、単相３線等の低圧交流電力を取り出し易い。よって、別途変圧器を使用すること無く低圧交流電力を生成でき、低コストで直流に加えて低圧交流を出力できる。
この構成によれば、降圧する変圧器が整流回路のみでリップルの小さい直流を生成できる６相変圧器であっても、２次側の巻線はスター結線され、それらは共通する中性点を有するため中性点を基準に低圧交流電力を生成でき、単相３線等の低圧交流電力を取り出し易い。よって、別途変圧器を使用すること無く低圧交流電力を生成でき、低コストで直流に加えて低圧交流を出力できる。
【0008】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、第２巻線の３相のうちの何れか１相を選択してその中間部位と、第２巻線の選択した相に対して１８０度反転した第３巻線の特定の相の特定部位と、中性点とから電力を取り出して、単相３線交流を出力することを特徴とする。
この構成によれば、別途変圧器を使用することなく、多相変圧器から単相３線交流電力を出力できる。
この構成によれば、別途変圧器を使用することなく、多相変圧器から単相３線交流電力を出力できる。
【0009】
請求項４の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、第２巻線の３相の出力から低圧３相電力を出力し、更に中性点を中性極として取り出し、３相４線交流を生成することを特徴とする。
この構成によれば、別途変圧器を使用することなく、多相変圧器から３相４線交流電力を出力できる。
この構成によれば、別途変圧器を使用することなく、多相変圧器から３相４線交流電力を出力できる。
【0010】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の構成において、直流電力と交流電力の双方の出力部に電力制限回路を備え、電力制限回路が、双方の合計電力が多相変圧器の容量を超えないよう制御することを特徴とする。
この構成によれば、多相変圧器が生成する直流電力と交流電力の双方の電力を監視するため、１つの変圧器で直流と交流の電力を生成しても、変圧器の容量を超えないよう制御できる。
この構成によれば、多相変圧器が生成する直流電力と交流電力の双方の電力を監視するため、１つの変圧器で直流と交流の電力を生成しても、変圧器の容量を超えないよう制御できる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、降圧する変圧器が１２相変圧器であっても、また６相変圧器であっても、２次側の巻線はスター結線され、それらは共通する中性点を有するため中性点を基準に低圧交流電力を生成でき、単相３線等の低圧交流電力を取り出し易い。よって、別途変圧器を使用すること無く低圧交流電力を生成でき、低コストで直流に加えて低圧交流を出力できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明に係る電力変換装置の一例を示すブロック図である。
【図2】多相変圧器を１２相変圧器とした場合の電力変換装置の概略構成図である。
【図3】１２相変圧器の回路図である。
【図4】１２相変圧器の２次側巻線の個々の巻線のベクトル説明図である。
【図5】１２相変圧器の２次側の位相説明図である。
【図9】第３巻線から第４巻線及び第５巻線を引き出す位置を示すベクトル図である。
【図10】１２相変圧器から、直流電力に加えて単相２線交流を取り出す説明図であり、１２相変圧器は２次側のベクトル図で示している。
【図11】１２相変圧器から、直流電力に加えて単相３線交流を取り出す説明図であり、１２相変圧器はベクトル図で示している。
【図12】１２相変圧器から、直流電力に加えて３相３線交流を取り出す説明図であり、１２相変圧器は２次側のベクトル図で示している。
【図13】１２相変圧器から、直流電力に加えて３相４線交流を取り出す説明図であり、１２相変圧器は２次側のベクトル図で示している。
【図14】多相変圧器を６相変圧器とした場合の電力変換装置の概略図であり、（ａ）は電力変換装置の構成図、（ｂ）は６相変圧器の回路図を示している。
【図15】６相変圧器の２次側端子電圧及び端子間電圧のベクトル説明図であり、（ａ）は第２巻線、第３巻線それぞれの相電圧、（ｂ）は第２巻線の相間電圧と第２巻線及び第３巻線の間の同一相の線間電圧の関係を示している。
【図16】６相変圧器の２次側出力の波形図である。
【図17】６相変圧器から、直流電力に加えて単相２線交流を取り出す説明図であり、６相変圧器は２次側コイルのみで示している。
【図18】６相変圧器から、直流電力に加えて単相３線交流を取り出す説明図であり、６相変圧器は２次側コイルのみ示している。
【図19】６相変圧器から、直流電力に加えて３相３線交流を取り出す説明図であり、６相変圧器は２次側コイルのみ示している。
【図20】６相変圧器から、直流電力に加えて３相４線交流を取り出す説明図であり、６相変圧器は２次側コイルのみ示している。
【図21】電力変換装置の他の例を示し、直流電力及び低圧交流電力の双方に電力制限回路を備えた構成を示している。
【図22】電力制限回路の制御の流れを示すフローチャートである。
【図23】電力制限値の一例を示す表図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る電力変換装置の一例を示す概略構成図である。電力変換装置１は、多相変圧器３、多相変圧器３の出力を整流する整流回路４、多相変圧器から３相電力、単相電力を取り出して出力する低圧交流出力部５を備え、高圧受電設備を構成するキュービクル等に収容されて使用される。ここでは、３相３線交流出力部５ａ、３相４線交流出力部５ｂ、単相３線交流出力部５ｃの３種類の交流電力が低圧交流出力部５から出力可能に構成されている。Ｍ１は直流出力、Ｍ２は交流出力を示している。
【0014】
多相変圧器３は、高圧３相電源１０から受電した６６００Ｖの高圧３相交流電力を、特定電圧の低圧交流電力に変換している。この多相変圧器３は、１２相変圧器３ａ或いは６相変圧器３ｂが使用され、以下順に説明する。
【0015】
図２は、多相変圧器３に１２相変圧器３ａを使用した構成を示し、低圧１２相の電圧を出力し、４つの３相全波整流回路を備えた整流回路４により個々の出力が全波整流される構成を示している。尚、平滑回路や開閉器等は省略している。
【0016】
図３～図９は、１２相変圧器３ａの具体的構成を示す説明図であり、以下これらの図を参照して１２相変圧器３ａを具体的に説明する。
図３は構成図を示している。図３に示すように、１２相変圧器３ａは、１次側巻線Ｌ１を構成する第１巻線１１、２次側巻線Ｌ２を構成する４つの巻線（第２巻線１２、第３巻線１３、第４巻線１４、第５巻線１５）を備えている。
何れの巻線も、入力される３相電力に対応する３つの巻回部（１１ａ～１１ｃ、１２ａ～１２ｃ、１３ａ～１３ｃ、１４ａ～１４ｃ、１５ａ～１５ｃ）を有している。
図３は構成図を示している。図３に示すように、１２相変圧器３ａは、１次側巻線Ｌ１を構成する第１巻線１１、２次側巻線Ｌ２を構成する４つの巻線（第２巻線１２、第３巻線１３、第４巻線１４、第５巻線１５）を備えている。
何れの巻線も、入力される３相電力に対応する３つの巻回部（１１ａ～１１ｃ、１２ａ～１２ｃ、１３ａ～１３ｃ、１４ａ～１４ｃ、１５ａ～１５ｃ）を有している。
【0017】
第１巻線１１はデルタ結線され、３つの端子（Ｒｉｎ、Ｓｉｎ、Ｔｉｎ）に高圧の３相交流電力が接続される。
第２～第５巻線１２，１３，１４，１５は、全てスター結線されている（但し、後述するように、第４巻線１４、第５巻線１５は完全な形でのスター結線ではない）。以下、３相をＲ相、Ｓ相、Ｔ相として説明する。尚、第１巻線１１はスター結線であっても良い。
第２～第５巻線１２，１３，１４，１５は、全てスター結線されている（但し、後述するように、第４巻線１４、第５巻線１５は完全な形でのスター結線ではない）。以下、３相をＲ相、Ｓ相、Ｔ相として説明する。尚、第１巻線１１はスター結線であっても良い。
【0018】
１２相変圧器３ａの２次側は、第２巻線１２の出力端子Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１、第３巻線１３の出力端子Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２、第４巻線１４の出力端子Ｒ３，Ｓ３，Ｔ３、第５巻線１５の出力端子Ｒ４，Ｓ４，Ｔ４を有し、全１２端子を備えている。
第２巻線１２と第３巻線１３のスター結線された中性点Ｑ同士は連結され、第３巻線１３は第２巻線１２に対して極性が反転するよう鉄心８に巻回されている。また、第４巻線１４と第５巻線１５は、第３巻線１３の途中の同一点から分岐して形成され、第４巻線１４と第５巻線１５とは、第３巻線１３と中性点Ｑが共通している。
第２巻線１２と第３巻線１３のスター結線された中性点Ｑ同士は連結され、第３巻線１３は第２巻線１２に対して極性が反転するよう鉄心８に巻回されている。また、第４巻線１４と第５巻線１５は、第３巻線１３の途中の同一点から分岐して形成され、第４巻線１４と第５巻線１５とは、第３巻線１３と中性点Ｑが共通している。
【0019】
第４巻線１４、第５巻線１５は具体的に以下のように鉄心８に巻回されている。まず、第４巻線１４の各相は次のように巻回されている。
Ｒ相巻線１４aは、第３巻線１３のＲ相巻線１３ａの途中から分岐して引き出され、１次側Ｓ相と共通の脚部鉄心８ｂに巻回されている。そして、先端が出力端子Ｒ３である。
Ｓ相巻線１４ｂは、第３巻線１３のＳ相巻線１３ｂの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＴ相（或いは第２巻線１２のＴ相）と共通の脚部鉄心８ｃに巻回されている。そして、先端が出力端子Ｓ３である。
またＴ相巻線１４ｃは、第３巻線１３のＴ相巻線１３ｃの途中から分岐して引き出され、１次側Ｒ相と共通の脚部鉄心８ａに巻回されている。そして、先端が出力端子Ｔ３である。
Ｒ相巻線１４aは、第３巻線１３のＲ相巻線１３ａの途中から分岐して引き出され、１次側Ｓ相と共通の脚部鉄心８ｂに巻回されている。そして、先端が出力端子Ｒ３である。
Ｓ相巻線１４ｂは、第３巻線１３のＳ相巻線１３ｂの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＴ相（或いは第２巻線１２のＴ相）と共通の脚部鉄心８ｃに巻回されている。そして、先端が出力端子Ｓ３である。
またＴ相巻線１４ｃは、第３巻線１３のＴ相巻線１３ｃの途中から分岐して引き出され、１次側Ｒ相と共通の脚部鉄心８ａに巻回されている。そして、先端が出力端子Ｔ３である。
【0020】
第５巻線１５の各相は次のように巻回されている。Ｒ相巻線１５ａは、第４巻線１４と同一部位である第３巻線１３のＲ相巻線１３ａの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＴ相（或いは第２巻線１２のＴ相）と共通の脚部鉄心８ｃに巻回されている。そして、先端が出力端子Ｒ４である。
Ｓ相巻線１５ｂは、第４巻線１４と同一部位である第３巻線１３のＳ相巻線１３ｂの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＲ相（或いは第２巻線１２のＲ相）と共通の脚部鉄心８ａに巻回されている。そして、先端が出力端子Ｓ４である。
またＴ相巻線１５ｃは、第４巻線１４と同一部位である第３巻線１３のＴ相巻線１３ｃの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＳ相（或いは第２巻線１２のＳ相）と共通の脚部鉄心８ｂに巻回されている。そして、先端が出力端子Ｔ４である。
Ｓ相巻線１５ｂは、第４巻線１４と同一部位である第３巻線１３のＳ相巻線１３ｂの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＲ相（或いは第２巻線１２のＲ相）と共通の脚部鉄心８ａに巻回されている。そして、先端が出力端子Ｓ４である。
またＴ相巻線１５ｃは、第４巻線１４と同一部位である第３巻線１３のＴ相巻線１３ｃの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＳ相（或いは第２巻線１２のＳ相）と共通の脚部鉄心８ｂに巻回されている。そして、先端が出力端子Ｔ４である。
【0021】
図４は２次側巻線Ｌ２の個々の巻線のベクトル説明図であり、第２巻線１２のＲ１相を基準に各相を示している。この図４に示すように、第２巻線１２の３相の巻線１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、入力される３相電力と同様にそれぞれ１２０度の位相差を有する電圧を出力端子Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１から出力する。
そして第３巻線１３の各巻線１３ａ，１３ｂ，１３ｃの位相は、この第２巻線１２に対して上述したように正反対の極性を示し、出力端子Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２の位相は、第２巻線１２のＲ１，Ｓ１，Ｔ１の各相に対して１８０度の位相差を有している。尚、第２巻線１２に対する第３巻線１３の巻回数は、０．７３倍（√３－１倍）となっている。
そして第３巻線１３の各巻線１３ａ，１３ｂ，１３ｃの位相は、この第２巻線１２に対して上述したように正反対の極性を示し、出力端子Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２の位相は、第２巻線１２のＲ１，Ｓ１，Ｔ１の各相に対して１８０度の位相差を有している。尚、第２巻線１２に対する第３巻線１３の巻回数は、０．７３倍（√３－１倍）となっている。
【0022】
また第４巻線１４の第３巻線１３から引き出した巻線１４ａ，１４ｂ，１４ｃの各出力端子Ｒ３，Ｓ３，Ｔ３の位相は、第２巻線１２の各相と同位相の電圧を発生する。更に、第５巻線１５の第３巻線１３から引き出した巻線１５ａ，１５ｂ，１５ｃの各出力端子Ｒ４，Ｓ４，Ｔ４の位相は、第４巻線１４と同様に第２巻線１２の対応する各相の出力端子Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１と同位相の電圧を発生する。
【0023】
図５は２次側の位相説明図で、第２巻線１２のＲ１端子の位相に対する第３巻線１３，第４巻線１４，第５巻線１５の出力位相を示している。
図５に示すように、第２巻線１２のＲ１端子とＴ１端子間の電圧絶対値及び位相に対して、第２巻線１２のＲ１端子と第４巻線１４のＴ３端子間の電圧絶対値は等しく、位相は１５度遅れている。また、第２巻線１２のＲ１端子と第３巻線１３のＲ２端子間の電圧絶対値は等しく、位相は３０度遅れている。更に、第２巻線１２のＲ１端子と第５巻線１５のＳ４端子間の電圧絶対値は等しく、位相は４５度遅れている。
図５に示すように、第２巻線１２のＲ１端子とＴ１端子間の電圧絶対値及び位相に対して、第２巻線１２のＲ１端子と第４巻線１４のＴ３端子間の電圧絶対値は等しく、位相は１５度遅れている。また、第２巻線１２のＲ１端子と第３巻線１３のＲ２端子間の電圧絶対値は等しく、位相は３０度遅れている。更に、第２巻線１２のＲ１端子と第５巻線１５のＳ４端子間の電圧絶対値は等しく、位相は４５度遅れている。
【0024】
図６～図８は、図６に示す特定の相間電圧が負荷（直流グリッド）６に印加される様子を示す説明図であり、１２相変圧器３ａの出力電圧（ベクトルで示す）が整流回路４で整流されて負荷６に印加される様子を示している。
図６は第２巻線１２のＲ１－Ｔ１端子間の出力が負荷６に印加される様子を示し、図７は第２巻線１２のＲ１端子と第４巻線１４のＴ３端子の間の出力が負荷６に印加される様子を示し、図８は第２巻線１２のＲ１端子と第３巻線１３のＲ２端子の間の出力が負荷６に印加される様子を示している。
このように、絶対値が等しい各相間電圧が整流されて負荷６に印加される。
図６は第２巻線１２のＲ１－Ｔ１端子間の出力が負荷６に印加される様子を示し、図７は第２巻線１２のＲ１端子と第４巻線１４のＴ３端子の間の出力が負荷６に印加される様子を示し、図８は第２巻線１２のＲ１端子と第３巻線１３のＲ２端子の間の出力が負荷６に印加される様子を示している。
このように、絶対値が等しい各相間電圧が整流されて負荷６に印加される。
【0025】
そして、このような各相の関係は、第２巻線１２のＳ１端子の位相に対する第３巻線１３，第４巻線１４，第５巻線１５の出力位相、第２巻線１２のＴ１端子の位相に対する第３巻線１３，第４巻線１４，第５巻線１５の出力位相も同様であり、絶対値が等しい相間電圧が生成されて負荷６に印加される。
【0026】
図９は、第３巻線１３から第４巻線１４及び第５巻線１５を引き出す位置を示すベクトル説明図であり、以下このベクトル図を参照して第４巻線１４、第５巻線１５を引き出す位置Ｘを具体的に説明する。尚、Ｅ１（Ｑ－Ｒ１間の電圧）は第２巻線１２の出力電圧を示している。
図９に示すＲ１－Ｔ３間の電圧（Ａ＋Ｂ）を例えば２００Ｖとすると、Ｒ１－Ｒ２間の電圧も同様に２００Ｖであり、電圧Ｅ１は２００／√３＝１１５．４Ｖとなる。
そして、 電圧Ａ＝電圧Ｂ／ｔａｎ１５°
また 電圧Ａ＝電圧Ｂ×３．７２３
であるため、電圧Ａ＝２００－電圧Ｂを加味すると、
電圧Ａ＝２００／（１＋ｔａｎ１５°）＝１５７．７３Ｖ
となる。
図９に示すＲ１－Ｔ３間の電圧（Ａ＋Ｂ）を例えば２００Ｖとすると、Ｒ１－Ｒ２間の電圧も同様に２００Ｖであり、電圧Ｅ１は２００／√３＝１１５．４Ｖとなる。
そして、 電圧Ａ＝電圧Ｂ／ｔａｎ１５°
また 電圧Ａ＝電圧Ｂ×３．７２３
であるため、電圧Ａ＝２００－電圧Ｂを加味すると、
電圧Ａ＝２００／（１＋ｔａｎ１５°）＝１５７．７３Ｖ
となる。
【0027】
よって、
電圧Ｂ＝２００－電圧Ａ＝２００－１５７．７３＝４２．２７Ｖ
Ｒ１－Ｘ間の電圧＝Ａ／ｃｏｓ１５°＝１６３．３Ｖ
Ｒ２－Ｘ間の電圧＝（Ｒ１－Ｒ２間の電圧）－（Ｒ１－Ｘ間の電圧）＝３６．７Ｖ
となり、
Ｑ－Ｘ間の電圧＝（Ｒ１－Ｘ間の電圧）－（Ｒ１－Ｑ間の電圧）
＝１６３．３－１１５．４６＝４７．８３Ｖ
Ｑ－Ｒ２間の電圧＝２００－（Ｒ１－Ｑ間の電圧）
＝２００－１１５．４６＝８４．５４Ｖ
となる。
尚、電圧Ｂ＝２００－電圧Ａ＝４２．２７Ｖ
Ｘ－Ｔ３間の電圧＝電圧Ｂ×√２＝５９．７７Ｖ となる。
電圧Ｂ＝２００－電圧Ａ＝２００－１５７．７３＝４２．２７Ｖ
Ｒ１－Ｘ間の電圧＝Ａ／ｃｏｓ１５°＝１６３．３Ｖ
Ｒ２－Ｘ間の電圧＝（Ｒ１－Ｒ２間の電圧）－（Ｒ１－Ｘ間の電圧）＝３６．７Ｖ
となり、
Ｑ－Ｘ間の電圧＝（Ｒ１－Ｘ間の電圧）－（Ｒ１－Ｑ間の電圧）
＝１６３．３－１１５．４６＝４７．８３Ｖ
Ｑ－Ｒ２間の電圧＝２００－（Ｒ１－Ｑ間の電圧）
＝２００－１１５．４６＝８４．５４Ｖ
となる。
尚、電圧Ｂ＝２００－電圧Ａ＝４２．２７Ｖ
Ｘ－Ｔ３間の電圧＝電圧Ｂ×√２＝５９．７７Ｖ となる。
【0028】
これらの結果から、
（Ｑ－Ｘ間の電圧）／（Ｑ－Ｒ２間の電圧）＝４７．８３／８４．５４＝０．５６５
即ち、位置Ｘは、中性点（Ｑ点）から５６．５％の位置となる。
尚、２次側の各巻線を巻数比をみると、
第２巻線：第３巻線：第４巻線：第５巻線＝１：０．７３：０．５２：０．５２
となっている。
（Ｑ－Ｘ間の電圧）／（Ｑ－Ｒ２間の電圧）＝４７．８３／８４．５４＝０．５６５
即ち、位置Ｘは、中性点（Ｑ点）から５６．５％の位置となる。
尚、２次側の各巻線を巻数比をみると、
第２巻線：第３巻線：第４巻線：第５巻線＝１：０．７３：０．５２：０．５２
となっている。
【0029】
このように、２次側を構成する第２～第５の４つの巻線のうち、第４巻線１４と第５巻線１５は、第３巻線１３の途中の中性点から５６．５％の位置から分岐させるため、２分の１を超える領域で肩代わりさせることができ、各相を単独で巻回形成するより巻回数を削減できる。よって、多相変圧器を小型化できる。
そして、第３巻線１３による出力電圧は、第２巻線１２の出力位相に対して１８０度反転した位相の電圧となり、第４巻線１４による出力電圧の位相は、第２巻線１２の同一相の出力に対して１５度の位相差を生成する。更に、第５巻線１５による出力電圧の位相は、第２巻線１２の同一相の出力に対して１５度の位相差を生成するし、第４巻線１４に対して第２巻線１２の同一相を挟んで３０度の位相差を生成する。結果、１２相の電圧を生成する。
また、１２相の多相の低圧交流電力を生成して整流回路４により全波整流して直流電力を生成するため、リップルの小さい直流を生成でき、高周波で切り替え動作するＡＣ／ＤＣコンバータを使用することなく安定した直流電力の生成が可能となる。よって、高周波スイッチングによるノイズが発生することがない。
そして、第３巻線１３による出力電圧は、第２巻線１２の出力位相に対して１８０度反転した位相の電圧となり、第４巻線１４による出力電圧の位相は、第２巻線１２の同一相の出力に対して１５度の位相差を生成する。更に、第５巻線１５による出力電圧の位相は、第２巻線１２の同一相の出力に対して１５度の位相差を生成するし、第４巻線１４に対して第２巻線１２の同一相を挟んで３０度の位相差を生成する。結果、１２相の電圧を生成する。
また、１２相の多相の低圧交流電力を生成して整流回路４により全波整流して直流電力を生成するため、リップルの小さい直流を生成でき、高周波で切り替え動作するＡＣ／ＤＣコンバータを使用することなく安定した直流電力の生成が可能となる。よって、高周波スイッチングによるノイズが発生することがない。
【0030】
図１０～図１３は、１２相変圧器３ａから、低圧交流電力を取り出す説明図であり、図１０は直流電力に加えて単相２線交流を取り出す構成を示している。尚、１２相変圧器３ａをベクトル図で示している（図１１～１３も同様）。また、ここでは１２相変圧器３ａの第２巻線１２のＲ，Ｓ，Ｔ各相が出力する交流電圧を１３６．８Ｖ（相間２３７Ｖ）として説明する。
図１０に示すように、第２巻線１２のＲ１端子を有する巻線１２ａの中性点Ｑから７３％の部位Ｆ１と中性点Ｑとの間から電力を取り出すことで、１００Ｖ電圧の単相２線交流を得ている。
図１０に示すように、第２巻線１２のＲ１端子を有する巻線１２ａの中性点Ｑから７３％の部位Ｆ１と中性点Ｑとの間から電力を取り出すことで、１００Ｖ電圧の単相２線交流を得ている。
【0031】
尚、第２巻線１２はスター結線された３相から成るため、第２巻線１２のＳ１端子を有する巻線１２ｂの上述した比率の所定部位と中性点Ｑとから取り出しても良いし、第２巻線１２のＴ１端子を有する巻線１２ｃの所定部位と中性点Ｑとから取り出しても良い。
また、スター結線された第３巻線１３の３相の何れかの相と中性点Ｑとの間から取り出しても良いが、第３巻線１３の生成電圧は第２巻線１２の０．７３倍であるため、１００Ｖ電圧の取り出し位置は巻線の途中ではなく端子位置となる。
また、スター結線された第３巻線１３の３相の何れかの相と中性点Ｑとの間から取り出しても良いが、第３巻線１３の生成電圧は第２巻線１２の０．７３倍であるため、１００Ｖ電圧の取り出し位置は巻線の途中ではなく端子位置となる。
【0032】
図１１は、１２相変圧器３ａから、直流電力に加えて単相３線交流を取り出す構成を示している。図１１では、第２巻線１２のＲ１端子を備えた巻線１２ａの中性点Ｑから７３％の部位Ｆ１と、第３巻線１３のＲ２端子とを電圧極（第１電圧極，第２電圧極）として取り出し、中性点Ｑを中性極として取り出して、単相３線交流を得ている。
【0033】
図１２は、１２相変圧器３ａから、直流電力に加えて３相３線交流を取り出す構成を示している。図１２に示すように、第２巻線の各相の端子Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１の生成電圧が１３６．８Ｖの３相電圧であるため、各相とも中性点Ｑから８４．４％の位置Ｆ２の部位から取り出すことで相間電圧２００Ｖの３相３線交流を生成できる。
【0034】
図１３は、１２相変圧器３ａから、直流電力に加えて３相４線交流を取り出す構成を示している。図１３に示すように、図１２に示す３相３線の構成に加えて、中性点Ｑを中性極として電力を取り出すことで、３相４線交流を得ることができる。
【0035】
このように、１２相変圧器３ａから、直流電力と共に低圧交流電力も取り出すことができる。しかも、単相２線、単相３線、３相３線、３相４線の全ての形態を取り出すことができ、降圧する多相変圧器以外に変圧器を必要としないため、低コストで直流及び交流を生成できる。
そして、１２相変圧器３ａに、これら全ての低圧交流電力を取り出し可能とする結線をした低圧交流出力部５を配置すれば、図１に示す構成となる。
そして、１２相変圧器３ａに、これら全ての低圧交流電力を取り出し可能とする結線をした低圧交流出力部５を配置すれば、図１に示す構成となる。
【0036】
図１４は、多相変圧器３を６相変圧器とした場合の電力変換装置１の概略図であり、（ａ）は電力変換装置１の構成図、（ｂ）は６相変圧器の回路図を示している。６相変圧器３ｂにより低圧６相の交流が出力され、２つの３相全波整流回路を備えた整流回路４により個々の出力が全波整流される構成を示している。尚、平滑回路や開閉器等は省略している。
図１４（ｂ）に示すように、６相変圧器３ｂは、１次側巻線Ｌ１を構成する第１巻線４１、２次側巻線Ｌ２を構成する第２巻線４２及び第３巻線４３の３つの巻線を有している。何れも３相電力に対応するための３つの巻回部（４１ａ～４１ｃ、４２ａ～４２ｃ、４３ａ～４３ｃ）を有し、スター結線されている。
図１４（ｂ）に示すように、６相変圧器３ｂは、１次側巻線Ｌ１を構成する第１巻線４１、２次側巻線Ｌ２を構成する第２巻線４２及び第３巻線４３の３つの巻線を有している。何れも３相電力に対応するための３つの巻回部（４１ａ～４１ｃ、４２ａ～４２ｃ、４３ａ～４３ｃ）を有し、スター結線されている。
【0037】
第１巻線４１が高圧３相電源のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の各相が接続されるＲｉｎ，Ｓｉｎ，Ｔｉｎの３端子（１次側端子）を備えている。第２巻線４２は３つの出力端子（２次側端子）Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１を有し、第３巻線４３は３つの出力端子（２次側端子）Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２を有している。第２巻線４２に対して第３巻線４３は、極性が反転するよう巻回され、共通の中性点Ｑを有している。
【0038】
各巻線４１，４２，４３の巻回部（４１ａ～４１ｃ、４２ａ～４２ｃ、４３ａ～４３ｃ）は、この鉄心４８の３本の脚にそれぞれ巻回されている。但し、第３巻線４３は第２巻線４２に比べて巻回数が少なく、第２巻線４２と第３巻線４３とは１：（√３－１）の比で巻回されている。具体的に、第３巻線４３は第２巻線４２に比べて約０．７３倍の巻数で巻回されている。
【0039】
図１５は、このように巻回した６相変圧器３ｂの２次側６端子に発生する電圧のベクトル図を示し、（ａ）は各相の電圧、（ｂ）は線間電圧を示している。図１５（ａ）に示すように、第２巻線４２から出力される３相の電圧ＶＲ１、ＶＳ１、ＶＴ１、及び第３巻線４３から出力される３相の電圧ＶＲ２，ＶＳ２，ＶＴ２は、それぞれ１２０度の位相差を有しているが、第３巻線４３の出力は第２巻線４２との巻線比に比例して小さい。そのため、出力される電圧が巻き数比に比例した大きさとなる。
【0040】
そして、線間（相間）電圧は、図１５（ｂ）に示すように、Ｒ１端子－Ｓ１端子間の電圧ＶＳ１－Ｒ１の位相に対して、Ｓ１端子－Ｓ２端子間の電圧ＶＳ１－Ｓ２（ＶＳ１＋ＶＳ２）は３０進相で発生し、且つ絶対値は等しい。また、Ｓ１端子－Ｔ１端子間の電圧ＶＴ１－Ｓ１の位相に対して、Ｔ１端子－Ｔ２端子間の電圧ＶＴ１－Ｔ２（ＶＴ１＋ＶＴ２）は３０進相で発生し、且つ絶対値は等しい。更に、Ｔ１端子－Ｒ１端子間の電圧ＶＲ１－Ｔ１の位相に対して、Ｒ１端子－Ｒ２端子間の電圧ＶＲ１－Ｒ２（ＶＲ１＋ＶＲ２）は３０進相で発生し、且つ絶対値は等しい。
【0041】
図１６は、このように各巻線を巻回した変圧器３ｂの出力電圧波形を示し、この出力電圧は全波整流する整流回路４で整流され、１２相の電圧波形から成る直流が生成され、リップルの小さい直流電圧を得ることができる。
【0042】
このように、第１巻線４１に加えて、２次側の電圧を生成する第２巻線４２及び第３巻線４３もスター結線するため、生成する電圧を一定にし易い。また、第３巻線４３もスター結線されるため、従来のデルタ結線に比べて巻数を√３分の１減らすことができ、変圧器３ｂを小型にできる。
加えて、第２巻線４２から出力される線間電圧の位相に対して、第２巻線４２と第３巻線４３の同一相間の線間電圧は３０度の位相差を有して発生するため、６相の電圧を生成できる。そして、全波整流することで３０度位相がズレた全１２相の波形を生成することができる。
よって、６相の多相の低圧交流電力を生成して整流回路４により全波整流して直流電力を生成することで、リップルの小さい直流を生成でき、高周波で切り替え動作するコンバータを使用することなく安定した直流電力の生成が可能となる。よって、高周波スイッチングによるノイズが発生することがない。
加えて、第２巻線４２から出力される線間電圧の位相に対して、第２巻線４２と第３巻線４３の同一相間の線間電圧は３０度の位相差を有して発生するため、６相の電圧を生成できる。そして、全波整流することで３０度位相がズレた全１２相の波形を生成することができる。
よって、６相の多相の低圧交流電力を生成して整流回路４により全波整流して直流電力を生成することで、リップルの小さい直流を生成でき、高周波で切り替え動作するコンバータを使用することなく安定した直流電力の生成が可能となる。よって、高周波スイッチングによるノイズが発生することがない。
【0043】
図１７～２０は、６相変圧器３ｂから直流に加えて低圧交流を取り出す構成を示している。但し、２次側巻線Ｌ２の各巻線の交流出力電圧を１３６．８Ｖとして説明する。
図１７は直流に加えて単相２線交流を取り出す構成を示し、第２巻線４２のＲ１端子を備えた巻線４２ａの中性点Ｑから７３％の部位Ｆ３と中性点Ｑとの間から電力を取り出すことで、１００Ｖ電圧の単相２線交流を得る。
図１７は直流に加えて単相２線交流を取り出す構成を示し、第２巻線４２のＲ１端子を備えた巻線４２ａの中性点Ｑから７３％の部位Ｆ３と中性点Ｑとの間から電力を取り出すことで、１００Ｖ電圧の単相２線交流を得る。
【0044】
尚、第２巻線４２はスター結線された３相から成るため、第２巻線４２のＳ１端子を備えた巻線４２ｂの中間部位と中性点Ｑとから取り出しても良いし、第２巻線４２のＴ１端子を備えた巻線４２ｃの上記割合の所定の部位と中性点Ｑとから取り出しても良い。更には、同様にスター結線された第３巻線４３の３相の何れかの相の巻線の所定の部位と中性点Ｑとの間から取り出しても良い。但し、第２巻線４２の出力電圧が１３６．８Ｖの場合、第３巻線４３のその巻数から１００Ｖであるため、１００Ｖの電圧を得るには巻線の端子位置からの取り出しとなる。
【0045】
図１８は、６相変圧器３ｂから直流電力に加えて単相３線交流を取り出す構成を示している。図１８に示すように、第２巻線４２のＲ１端子を備えた巻線１２ａの中性点Ｑから７３％の部位Ｆ３と、第３巻線４３のＲ２端子とを電圧極（第１電圧極，第２電圧極）として取り出し、中性点Ｑを中性極として取り出して、単相３線交流を得ている。尚、上記単相２線交流の取り出しと同様に、他の相の巻線を使用して生成しても良い。
【0046】
図１９は、６相変圧器３ｂから直流電力に加えて３相３線交流を取り出す構成を示している。図１９に示すように、第２巻線４２の１１５．４７Ｖの位置（中性点Ｑから８４．４％の部位）Ｆ４から引き出すことで、Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１の相間電圧２００Ｖの３相３線交流を生成できる。
【0047】
図２０は、６相変圧器３ｂから直流電力に加えて３相４線交流を取り出す構成を示している。図１９に示す３相３線の構成に加えて、図２０に示すように中性点Ｑから電力を取り出すことで、３相４線交流を得ることができる。
【0048】
このように、降圧する変圧器が６相変圧器３ｂであっても、２次側巻線Ｌ２はスター結線され、それらは共通する中性点Ｑを有するため中性点Ｑを基準に低圧交流電力を生成でき、単相３線等の低圧交流電力を取り出し易い。よって、別途変圧器を使用すること無く低圧交流電力を生成でき、低コストで直流に加えて低圧交流を出力できる。
【0049】
尚、交流電力の取り出しに際して、第２巻線１２の出力電圧を１３６．８Ｖとして説明したが、これより高い電圧であれば、単相１００Ｖ（単相３線）や３相２００Ｖは２次側巻線Ｌ２の途中から取り出すことで得ることができる。
【0050】
図２１は電力変換装置１の他の例を示し、直流電力及び低圧交流電力の双方の出力を制御する電力制限回路９を備えて、出力する直流と交流の合計電力が多相変圧器３の容量を超えないように監視する機能を付加した構成となっている。
電力制限回路９は、整流回路４から出力される直流電力を算出する直流電力演算部９ａ、多相変圧器３から出力される交流電力を算出する交流電力演算部９ｂ、直流電路Ｍ１上に配置されて電力を制限する直流電力制限回路９ｃ、低圧交流電路Ｍ２上に配置されて電力を制限する交流電力制限回路９ｄ、直流電力制限回路９ｃ及び交流電力制限回路９ｄの双方を制御する制御部９ｅを備えている。
電力制限回路９は、整流回路４から出力される直流電力を算出する直流電力演算部９ａ、多相変圧器３から出力される交流電力を算出する交流電力演算部９ｂ、直流電路Ｍ１上に配置されて電力を制限する直流電力制限回路９ｃ、低圧交流電路Ｍ２上に配置されて電力を制限する交流電力制限回路９ｄ、直流電力制限回路９ｃ及び交流電力制限回路９ｄの双方を制御する制御部９ｅを備えている。
【0051】
この制御部９ｅによる制御は、以下のように実施される。制御は直流電力優先制御、交流電力優先制御、均等制御の３通りがあるが、ここでは直流電力優先制御を中心に説明する。図２２は、直流電力優先制御のフローを示し、このフローを参照して説明する。制御部９ｅは、まず直流電路Ｍ１の電圧／電流情報を入手して直流電力ＷＤＣを演算する（ＳＴ１（ステップ１））。次に低圧交流電路Ｍ２の電圧／電流情報を入手して交流電力ＷＡＣを演算する（ＳＴ２）。尚、この演算順は逆でも良い。
【0052】
双方の電力を算出したら、合計した電力と多相変圧器３の定格容量を比較し（ＳＴ３）、算出した電力が定格容量より大きければ、交流電力を削減する制御を実施する。この削減制御は、例えば別途設置されている蓄電池（図示せず）から電力を供給させて多相変圧器３の負担を軽減させる等の制御となる。
一方、算出した電力が定格容量以下であれば、削減制御は実施せず、一定時間が経過したらＳＴ１に戻り新たな電力監視を実施する。
一方、算出した電力が定格容量以下であれば、削減制御は実施せず、一定時間が経過したらＳＴ１に戻り新たな電力監視を実施する。
【0053】
尚、交流電力を優先する場合はＳＴ４で直流電力を一定量低減（或いは、一定割合低減）させることになる。また、均等制御の場合は、ＳＴ４で直流電力及び交流電力の双方を一定量低減（或いは、一定割合低減）させる制御を実施する。
【0054】
このように、多相変圧器３が生成する直流電力と交流電力の双方の電力を監視して出力電力を制御するため、１つの多相変圧器３で直流と交流の２種類の電力を生成しても、多相変圧器３の容量を超えないよう制御できる。
【0055】
図２３は、１２相変圧器３ａを使用して直流／交流を生成する場合の負荷率の説明図であり、低圧交流出力が３相交流の場合を示している。このような負荷率を基に上記電力制御が行われる。例えば、負荷が交流負荷のみの場合は使用する巻線が第２巻線１２のみであるため、第２巻線１２のＲ１，Ｓ１，Ｔ１の各相を容量１００％まで利用できることを示している。
一方、直流負荷のみの場合は、２次側３つの巻線１３，１４，１５を使用するが、第２巻線１２の容量の６２，５％、第３～第５巻線１３，１４，１５は１２．５％の使用率で１００％になる。１２相変圧器３ａが定格容量を超えないよう制御する場合、これらの数値を基に制御が成される。
一方、直流負荷のみの場合は、２次側３つの巻線１３，１４，１５を使用するが、第２巻線１２の容量の６２，５％、第３～第５巻線１３，１４，１５は１２．５％の使用率で１００％になる。１２相変圧器３ａが定格容量を超えないよう制御する場合、これらの数値を基に制御が成される。
【0056】
尚、ここでは１２相変圧器３ａの出力に対して電力制限回路９を設けた構成を示しているが、６相変圧器３ｂを使用する構成の場合も同様に電力制限回路９を設けて同様の制御を実施できる。
【符号の説明】
【0057】
１・・電力変換装置、３・・多相変圧器、３ａ・・１２相変圧器、３ｂ・・６相変圧器、４・・整流回路（全波整流回路）、５・・低圧交流出力部、５ａ・・３相３線出力部、５ｂ・・３相４線交流出力部、５ｃ・・単相３線交流出力部、８・・鉄心、９・・電力制限回路、１０・・高圧３相電源、１１・・第１巻線、１２・・第２巻線、１３・・第３巻線、１４・・第４巻線、１５・・第５巻線、４１・・第１巻線、４２・・第２巻線、４３・・第３巻線、４８・・鉄心、Ｌ１・・１次側巻線、Ｌ２・・２次側巻線、Ｍ１・・直流電路、Ｍ２・・低圧交流電路、Ｑ・・中性点。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】