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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】P2023170135
(43)【公開日】2023-12-01
(54)【発明の名称】電力変換装置および受配電設備
(51)【国際特許分類】
H02M 7/06 20060101AFI20231124BHJP
H01F 27/12 20060101ALI20231124BHJP
H01F 30/12 20060101ALI20231124BHJP
H01F 27/24 20060101ALI20231124BHJP
【ＦＩ】
H02M7/06 T
H01F27/12
H01F30/12 A
H01F30/12 P
H01F30/12 T
H01F30/12 F
H01F27/24 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022081645
(22)【出願日】2022-05-18
(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】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100114937
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 裕幸
(74)【代理人】
【識別番号】100140718
【弁理士】
【氏名又は名称】仁内 宏紀
(72)【発明者】
【氏名】加藤 彰訓
(72)【発明者】
【氏名】平下 英里
【テーマコード（参考）】
5E050
5H006
【Ｆターム（参考）】
5E050CA01
5E050JA01
5H006AA02
5H006CA07
5H006CB01
5H006CC02
5H006CC04
5H006CC08
5H006DC02
5H006FA00
5H006HA03
5H006HA05
5H006HA09
(57)【要約】
【課題】ファンを不要とし、小型化することができる電力変換装置を提供すること。
【解決手段】電力変換装置は、三相電力を多相電力に変換する変圧器と、多相電力を整流して直流変換する整流回路と、変圧器と整流回路とを収容する筐体とを備え、筐体は油が注入されており、変圧器と整流回路とは油浸されている。
【選択図】図１
【解決手段】電力変換装置は、三相電力を多相電力に変換する変圧器と、多相電力を整流して直流変換する整流回路と、変圧器と整流回路とを収容する筐体とを備え、筐体は油が注入されており、変圧器と整流回路とは油浸されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
三相電力を多相電力に変換する変圧器と、
前記多相電力を整流して直流変換する整流回路と、
前記変圧器と前記整流回路とを収容する筐体と
を備え、
前記筐体は油が注入されており、前記変圧器と前記整流回路とのうち、少なくとも前記変圧器は油浸されている、電力変換装置。
前記多相電力を整流して直流変換する整流回路と、
前記変圧器と前記整流回路とを収容する筐体と
を備え、
前記筐体は油が注入されており、前記変圧器と前記整流回路とのうち、少なくとも前記変圧器は油浸されている、電力変換装置。
【請求項2】
ヒートシンク
をさらに備える、請求項１に記載の電力変換装置。
をさらに備える、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
ヒートシンク
をさらに備え、
前記ヒートシンクは油浸されている、請求項１に記載の電力変換装置。
をさらに備え、
前記ヒートシンクは油浸されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記変圧器は、入力側に三相交流の端子、出力側に直流端子と交流端子又は直流端子を備える、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記変圧器は、
鉄心と、
コイルと
を備え、
前記鉄心は、三つの単一鉄心を含み、
三つの前記単一鉄心の各々は角型であり、隣接する二つの前記単一鉄心が貼り合わされることで脚を構成し、各々の単一鉄心の横方向フレームがヨークとなり、
前記筐体は三角形の上部クランプと、三角形の下部クランプと、ボルトとを含み、
前記ボルトは前記上部クランプと、前記下部クランプとを連結し、
前記コイルは脚上に巻回され、
前記整流回路は前記筐体の空いている空間に配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。
鉄心と、
コイルと
を備え、
前記鉄心は、三つの単一鉄心を含み、
三つの前記単一鉄心の各々は角型であり、隣接する二つの前記単一鉄心が貼り合わされることで脚を構成し、各々の単一鉄心の横方向フレームがヨークとなり、
前記筐体は三角形の上部クランプと、三角形の下部クランプと、ボルトとを含み、
前記ボルトは前記上部クランプと、前記下部クランプとを連結し、
前記コイルは脚上に巻回され、
前記整流回路は前記筐体の空いている空間に配置されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記変圧器は、
三相電源が接続される１次側の第１巻線と、２次側を構成する第２巻線及び第３巻線とを有し、
前記第１巻線はデルタ結線或いはスター結線の何れかで結線される一方、前記第２巻線及び前記第３巻線はスター結線されて、何れも共通の鉄心に巻回され、且つ前記第２巻線と前記第３巻線の中性点同士は連結されている、請求項１に記載の電力変換装置。
三相電源が接続される１次側の第１巻線と、２次側を構成する第２巻線及び第３巻線とを有し、
前記第１巻線はデルタ結線或いはスター結線の何れかで結線される一方、前記第２巻線及び前記第３巻線はスター結線されて、何れも共通の鉄心に巻回され、且つ前記第２巻線と前記第３巻線の中性点同士は連結されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記変圧器は、
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巻線とを有し、
前記第１～第５巻線は共通する鉄心に巻回され、
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、３のｎ倍（ｎは２以上の整数）の交流電圧を出力する、請求項１に記載の電力変換装置。
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巻線とを有し、
前記第１～第５巻線は共通する鉄心に巻回され、
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、３のｎ倍（ｎは２以上の整数）の交流電圧を出力する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記変圧器は、
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巻線とを有し、全ての巻線が共通する鉄心に巻回され、
前記第３巻線は、前記第２巻線の０．７３倍の巻数で前記第２巻線に対して極性が反転するよう前記鉄心に巻回されると共に、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、
前記第４巻線及び前記第５巻線は、前記第２巻線の途中の共通する所定の部位から分岐して生成され、
前記第２～第５巻線のそれぞれが異なる位相の３相電力を出力し、多相の交流電圧を出力する、請求項１に記載の電力変換装置。
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巻線とを有し、全ての巻線が共通する鉄心に巻回され、
前記第３巻線は、前記第２巻線の０．７３倍の巻数で前記第２巻線に対して極性が反転するよう前記鉄心に巻回されると共に、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、
前記第４巻線及び前記第５巻線は、前記第２巻線の途中の共通する所定の部位から分岐して生成され、
前記第２～第５巻線のそれぞれが異なる位相の３相電力を出力し、多相の交流電圧を出力する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項9】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電力変換装置を備える受配電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力変換装置および受配電設備に関する。
【背景技術】
【0002】
電力変換装置は、変圧器と整流器とを使用して三相交流を直流に変換することで、高電圧の直流電力を出力する。
３相交流を直流に変換する技術に関して、簡易な構成にて変圧器を過熱から確実に保護する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
この技術によれば、多パルス整流変圧器は、３相交流電源から受電した３相交流電圧を入力し、この３相交流電圧に対して所定の角度だけ位相が進んだ第１の３相交流電圧及び所定の角度だけ位相が遅れた第２の３相交流電圧を出力する変圧器と、変圧器から出力される第１及び第２の３相交流電圧をそれぞれ全波整流して負荷に供給する第１及び第２の整流回路と、変圧器の温度を検出し、検出値が所定値を超えたとき、変圧器に入力される３相交流電圧の１相分の入力経路を開放するリレーとを備える。
３相交流を直流に変換する技術に関して、簡易な構成にて変圧器を過熱から確実に保護する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
この技術によれば、多パルス整流変圧器は、３相交流電源から受電した３相交流電圧を入力し、この３相交流電圧に対して所定の角度だけ位相が進んだ第１の３相交流電圧及び所定の角度だけ位相が遅れた第２の３相交流電圧を出力する変圧器と、変圧器から出力される第１及び第２の３相交流電圧をそれぞれ全波整流して負荷に供給する第１及び第２の整流回路と、変圧器の温度を検出し、検出値が所定値を超えたとき、変圧器に入力される３相交流電圧の１相分の入力経路を開放するリレーとを備える。
【0003】
さらに変圧器、第１及び第２の整流回路を一体的に収納する筐体と、筐体の側壁に取り付けられ、内側面に第１及び第２の整流回路が装着されたヒートシンクと、を備え、リレーはヒートシンクの温度から変圧器の温度を間接的に検出する。
さらに変圧器、第１及び第２の整流回路を一体的に収納する筐体と、筐体の側壁に取り付けられ、内側面に第１及び第２の整流回路が装着されたヒートシンクと、筐体内の空気を換気するファンと、ヒートシンクの温度を検出し、検出値が所定値を超えたときに閉成してファンを運転し、検出値が前記所定値よりも降下したときに開放してファンを停止させるリレーと、を備える。
さらに変圧器、第１及び第２の整流回路を一体的に収納する筐体と、筐体の側壁に取り付けられ、内側面に第１及び第２の整流回路が装着されたヒートシンクと、筐体内の空気を換気するファンと、ヒートシンクの温度を検出し、検出値が所定値を超えたときに閉成してファンを運転し、検出値が前記所定値よりも降下したときに開放してファンを停止させるリレーと、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許４０２１８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前述した技術では、整流回路には冷却用ファンが備えられており、スペースを要する。このため、変圧器と整流回路とを備える電力変換装置のサイズが大型化する。
本発明の目的は、ファンを不要とし、小型化することができる電力変換装置および受配電設備を提供することにある。
本発明の目的は、ファンを不要とし、小型化することができる電力変換装置および受配電設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
（１）本発明の一態様は、三相電力を多相電力に変換する変圧器と、前記多相電力を整流して直流変換する整流回路と、前記変圧器と前記整流回路とを収容する筐体とを備え、前記筐体は油が注入されており、前記変圧器と前記整流回路とのうち、少なくとも前記変圧器は油浸されている、電力変換装置である。
（２）本発明の一態様は、上記（１）に記載の電力変換装置において、ヒートシンクをさらに備える。
（３）本発明の一態様は、上記（１）に記載の電力変換装置において、ヒートシンクをさらに備え、前記ヒートシンクは油浸されている。
（４）本発明の一態様は、上記（１）から上記（３）のいずれか一項に記載の電力変換装置において、前記変圧器は、入力側に三相交流の端子、出力側に直流端子と交流端子又は直流端子のみを備える。
（５）本発明の一態様は、上記（１）から上記（４）のいずれか一項に記載の電力変換装置において、前記変圧器は、鉄心と、コイルとを備え、前記鉄心は、三つの単一鉄心を含み、三つの前記単一鉄心の各々は角型であり、隣接する二つの前記単一鉄心が貼り合わされることで脚を構成し、各々の単一鉄心の横方向フレームがヨークとなり、前記筐体は三角形の上部クランプと、三角形の下部クランプと、ボルトとを含み、前記ボルトは前記上部クランプと、前記下部クランプとを連結し、前記コイルは脚上に巻回され、前記整流回路は前記筐体の空いている空間に配置されている。
（６）本発明の一態様は、上記（１）から上記（５）のいずれか一項に記載の電力変換装置において、前記変圧器は、三相電源が接続される１次側の第１巻線と、２次側を構成する第２巻線及び第３巻線とを有し、前記第１巻線はデルタ結線或いはスター結線の何れかで結線される一方、前記第２巻線及び前記第３巻線はスター結線されて、何れも共通の鉄心に巻回され、且つ前記第２巻線と前記第３巻線の中性点同士は連結されている。
（７）本発明の一態様は、上記（１）から上記（５）のいずれか一項に記載の電力変換装置において、前記変圧器は、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巻線とを有し、前記第１～第５巻線は共通する鉄心に巻回され、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、３のｎ倍（ｎは２以上の整数）の交流電圧を出力する。
（８）本発明の一態様は、上記（１）から上記（５）のいずれか一項に記載の電力変換装置において、前記変圧器は、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巻線とを有し、全ての巻線が共通する鉄心に巻回され、前記第３巻線は、前記第２巻線の０．７３倍の巻数で前記第２巻線に対して極性が反転するよう前記鉄心に巻回されると共に、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、前記第４巻線及び前記第５巻線は、前記第２巻線の途中の共通する所定の部位から分岐して生成され、前記第２～第５巻線のそれぞれが異なる位相の３相電力を出力し、多相の交流電圧を出力する。
（９）本発明の一態様は、上記（１）から上位（８）のいずれか一項に記載の電力変換装置を備える受配電設備である。
（２）本発明の一態様は、上記（１）に記載の電力変換装置において、ヒートシンクをさらに備える。
（３）本発明の一態様は、上記（１）に記載の電力変換装置において、ヒートシンクをさらに備え、前記ヒートシンクは油浸されている。
（４）本発明の一態様は、上記（１）から上記（３）のいずれか一項に記載の電力変換装置において、前記変圧器は、入力側に三相交流の端子、出力側に直流端子と交流端子又は直流端子のみを備える。
（５）本発明の一態様は、上記（１）から上記（４）のいずれか一項に記載の電力変換装置において、前記変圧器は、鉄心と、コイルとを備え、前記鉄心は、三つの単一鉄心を含み、三つの前記単一鉄心の各々は角型であり、隣接する二つの前記単一鉄心が貼り合わされることで脚を構成し、各々の単一鉄心の横方向フレームがヨークとなり、前記筐体は三角形の上部クランプと、三角形の下部クランプと、ボルトとを含み、前記ボルトは前記上部クランプと、前記下部クランプとを連結し、前記コイルは脚上に巻回され、前記整流回路は前記筐体の空いている空間に配置されている。
（６）本発明の一態様は、上記（１）から上記（５）のいずれか一項に記載の電力変換装置において、前記変圧器は、三相電源が接続される１次側の第１巻線と、２次側を構成する第２巻線及び第３巻線とを有し、前記第１巻線はデルタ結線或いはスター結線の何れかで結線される一方、前記第２巻線及び前記第３巻線はスター結線されて、何れも共通の鉄心に巻回され、且つ前記第２巻線と前記第３巻線の中性点同士は連結されている。
（７）本発明の一態様は、上記（１）から上記（５）のいずれか一項に記載の電力変換装置において、前記変圧器は、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巻線とを有し、前記第１～第５巻線は共通する鉄心に巻回され、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、３のｎ倍（ｎは２以上の整数）の交流電圧を出力する。
（８）本発明の一態様は、上記（１）から上記（５）のいずれか一項に記載の電力変換装置において、前記変圧器は、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巻線とを有し、全ての巻線が共通する鉄心に巻回され、前記第３巻線は、前記第２巻線の０．７３倍の巻数で前記第２巻線に対して極性が反転するよう前記鉄心に巻回されると共に、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、前記第４巻線及び前記第５巻線は、前記第２巻線の途中の共通する所定の部位から分岐して生成され、前記第２～第５巻線のそれぞれが異なる位相の３相電力を出力し、多相の交流電圧を出力する。
（９）本発明の一態様は、上記（１）から上位（８）のいずれか一項に記載の電力変換装置を備える受配電設備である。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、ファンを不要とし、小型化することができる電力変換装置および受配電設備を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態に係る電力変換装置の一例を示す概略構成図である。
【図2A】本実施形態に係る電力変換装置の一例を示す模式図である。
【図2B】本実施形態に係る電力変換装置の他の一例を示す模式図である。
【図3】本実施形態に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。
【図4】実施形態の変形例１に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。
【図5】実施形態の変形例１に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を示す図である。
【図6】実施形態の変形例１に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を説明するための図である。
【図7】実施形態の変形例１に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を説明するための図である。
【図8】実施形態の変形例１に係る電力変換装置に含まれる整流回路の一例を説明するための図である。
【図9】実施形態の変形例１に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。
【図10】実施形態の変形例１に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。
【図11】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。
【図12】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。
【図13】実施形態の変形例２に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を示す回路図である。
【図14】実施形態の変形例２に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器を説明するための図である。
【図15】実施形態の変形例２に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器を説明するための図である。
【図16】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。
【図17】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。
【図18】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。
【図19】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を説明するための図である。
【図20】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。
【図21】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。
【図22】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。
【図23】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。
【図24】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。
【図25】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を説明するための図である。
【図26】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を説明するための図である。
【図27】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。
【図28】実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。
【図29】実施形態の変形例３に係る電力変換装置の一例を示す構成図である。
【図30】実施形態の変形例３に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を示す図である。
【図31】実施形態の変形例３に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器を説明するための図である。
【図32】実施形態の変形例３に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器を説明するための図である。
【図33】実施形態の変形例３に係る電力変換装置を示す回路図である。
【図34】実施形態の変形例３に係る電力変換装置を示す回路図である。
【図35】実施形態の変形例３に係る電力変換装置を示す回路図である。
【図36】第２巻線１２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る。
【発明を実施するための形態】
【0009】
次に、本実施形態の電力変換装置および受配電設備を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
また、本願でいう「ＸＸに基づいて」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づいて」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。
また、本願でいう「ＸＸに基づいて」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づいて」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。
【0010】
（実施形態）
（電力変換装置）
図１は本発明の実施形態に係る電力変換装置の一例を示す概略構成図である。図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の一例を、高圧受電設備に組み込んだ状態を示している。
電力変換装置１は、高圧受電設備を収容するキュービクル等に収容され、高圧交流負荷開閉器（ＬＢＳ）２を介して高圧引き込み線が接続される多相変圧器３と、多相変圧器３の出力を整流する整流回路４と、多相変圧器３と整流回路４とを収容する筐体ＨＯとを備えている。ここでは、一例として、電力変換装置１は、高圧受電設備を収容するキュービクル等に収容される場合について説明するが、この例に限られない。受配電設備は高圧受電設備に限定されず、低圧入力の盤でもよい。
（電力変換装置）
図１は本発明の実施形態に係る電力変換装置の一例を示す概略構成図である。図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の一例を、高圧受電設備に組み込んだ状態を示している。
電力変換装置１は、高圧受電設備を収容するキュービクル等に収容され、高圧交流負荷開閉器（ＬＢＳ）２を介して高圧引き込み線が接続される多相変圧器３と、多相変圧器３の出力を整流する整流回路４と、多相変圧器３と整流回路４とを収容する筐体ＨＯとを備えている。ここでは、一例として、電力変換装置１は、高圧受電設備を収容するキュービクル等に収容される場合について説明するが、この例に限られない。受配電設備は高圧受電設備に限定されず、低圧入力の盤でもよい。
【0011】
筐体ＨＯは絶縁油が注入されており、多相変圧器３と整流回路４とは絶縁油で油浸されている。多相変圧器３と整流回路４とが絶縁油で油浸されることによって、多相変圧器３及び整流回路４を絶縁できるとともに、多相変圧器３及び整流回路４で発生した熱を冷却できる。
電力変換装置１の一例は、高圧３相電源１０から受電した６６００Ｖの高圧３相交流電力を、３８０Ｖ等の特定電圧の低圧交流電力に変換し、変換した電力を直流に変換して出力する。
電力変換装置１の一例は、高圧３相電源１０から受電した６６００Ｖの高圧３相交流電力を、３８０Ｖ等の特定電圧の低圧交流電力に変換し、変換した電力を直流に変換して出力する。
【0012】
電力変換装置１の一例について説明する。
図２Ａは、本実施形態に係る電力変換装置の一例を示す模式図である。図２において、水平面をＸ軸方向とＹ軸方向とで表し、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直交する方向をＺ軸方向とする。図中の矢印の方向が正方向であり、反対方向が負方向である。図２において、（ａ）はＺ軸の正方向から見た図であり、（ｂ）はＹ軸の負方向から見た図である。
図２Ａは、本実施形態に係る電力変換装置の一例を示す模式図である。図２において、水平面をＸ軸方向とＹ軸方向とで表し、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直交する方向をＺ軸方向とする。図中の矢印の方向が正方向であり、反対方向が負方向である。図２において、（ａ）はＺ軸の正方向から見た図であり、（ｂ）はＹ軸の負方向から見た図である。
【0013】
電力変換装置１は、多相変圧器３と、整流回路４とを備える。
多相変圧器３は、端子台ＴＰ１と端子台ＴＰ２とを備える。整流回路４は、端子台ＴＰ３と端子台ＴＰ４とを備える。高圧３相電源１０は、多相変圧器３の端子台ＴＰ１を介して多相変圧器３と接続され、多相変圧器３は、多相変圧器３の端子台ＴＰ２と整流回路４の端子台ＴＰ３と端子台ＴＰ４とを介して整流回路４と接続される。高圧３相電源１０と多相変圧器３の端子台ＴＰ１との間が配線され、多相変圧器３の端子台ＴＰ２と整流回路４の端子台ＴＰ３と端子台ＴＰ４との間が配線される。
多相変圧器３の一例は、鉄心２１と、高低圧コイル２２とを備える。図２に示すように、鉄心２１の形状は、三角柱である。つまり、鉄心２１をＺ軸の正の方向から見た場合に三角形であり、Ｙ軸の負の方向から見た場合に四角形である。
多相変圧器３は、端子台ＴＰ１と端子台ＴＰ２とを備える。整流回路４は、端子台ＴＰ３と端子台ＴＰ４とを備える。高圧３相電源１０は、多相変圧器３の端子台ＴＰ１を介して多相変圧器３と接続され、多相変圧器３は、多相変圧器３の端子台ＴＰ２と整流回路４の端子台ＴＰ３と端子台ＴＰ４とを介して整流回路４と接続される。高圧３相電源１０と多相変圧器３の端子台ＴＰ１との間が配線され、多相変圧器３の端子台ＴＰ２と整流回路４の端子台ＴＰ３と端子台ＴＰ４との間が配線される。
多相変圧器３の一例は、鉄心２１と、高低圧コイル２２とを備える。図２に示すように、鉄心２１の形状は、三角柱である。つまり、鉄心２１をＺ軸の正の方向から見た場合に三角形であり、Ｙ軸の負の方向から見た場合に四角形である。
【0014】
鉄心２１の形状を三角柱とすることによって全高調波歪み率（ＴＨＤ： Ｔｏｔａｌ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を改善できる。全高調波歪み率とは、様々な周波数の成分が含まれることによって、正弦波から形が歪んでしまう割合であり、信号に含まれる高調波成分すべての実効値の総和と、基本波成分の実効値との比で表される。
【0015】
鉄心２１は、三個の単一鉄心を含んで構成される。三個の単一鉄心の各々の一例は、同一構造でアモルファス合金ストリップを巻回して作成される。単一鉄心の一例は、角型である。
単一鉄心のＺ軸に平行な縁部の断面は、半円形である。隣接する二つの単一鉄心のＺ軸に平行な部分である直立する二辺が貼り合わされて一体に固定されることで脚２３を構成する。脚２３の断面は、円形である。脚２３上に高低圧コイル２２は巻回されている。三個の単一鉄心の各々の水平面に平行なフレームがヨークとなる。
単一鉄心のＺ軸に平行な縁部の断面は、半円形である。隣接する二つの単一鉄心のＺ軸に平行な部分である直立する二辺が貼り合わされて一体に固定されることで脚２３を構成する。脚２３の断面は、円形である。脚２３上に高低圧コイル２２は巻回されている。三個の単一鉄心の各々の水平面に平行なフレームがヨークとなる。
【0016】
筐体ＨＯは、略三角形の上部クランプ５１と、略三角形の下部クランプ５２と、ボルト（図示なし）とを備える。ボルトは上部クランプ５１と下部クランプ５２とを連結する。
鉄心２１は水平面上で、Ｚ軸の正の方向から見た場合に三個の単一鉄心が三角形となるように配置されている。
筐体ＨＯにおいて、多相変圧器３を配置した残りの空いている空間に整流回路４が配置される。例えば、Ｚ軸の正の方向から見た場合に三角形となるように配置された三個の単一鉄心の重心を含む位置に整流回路４が配置されてもよい。空いているスペースに整流回路４を配置することによって、空いているスペースの有効活用が可能となる。
鉄心２１は水平面上で、Ｚ軸の正の方向から見た場合に三個の単一鉄心が三角形となるように配置されている。
筐体ＨＯにおいて、多相変圧器３を配置した残りの空いている空間に整流回路４が配置される。例えば、Ｚ軸の正の方向から見た場合に三角形となるように配置された三個の単一鉄心の重心を含む位置に整流回路４が配置されてもよい。空いているスペースに整流回路４を配置することによって、空いているスペースの有効活用が可能となる。
【0017】
図２Ｂは、本実施形態に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の他の一例を示す模式図である。水平面をＸ軸方向とＹ軸方向とで表し、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直交する方向をＺ軸方向とする。図中の矢印の方向が正方向であり、反対方向が負方向である。図２Ｂにおいて、（ａ）はＺ軸の正方向から見た図であり、（ｂ）はＹ軸の負方向から見た図であり、（ｃ）はＸ軸の負方向から見た図であり、（ｄ）はＹ軸の正方向から見た図である。
【0018】
多相変圧器３は、端子台ＴＰ１と端子台ＴＰ２とを備える。整流回路４は、端子台ＴＰ３と端子台ＴＰ４とを備える。高圧３相電源１０は、多相変圧器３の端子台ＴＰ１を介して多相変圧器３と接続され、多相変圧器３は、多相変圧器３の端子台ＴＰ２と整流回路４の端子台ＴＰ３と端子台ＴＰ４とを介して整流回路４と接続される。高圧３相電源１０と多相変圧器３の端子台ＴＰ１との間が配線され、多相変圧器３の端子台ＴＰ２と整流回路４の端子台ＴＰ３と端子台ＴＰ４との間が配線される。
多相変圧器３の他の一例は、鉄心２１ａと、高低圧コイル２２ａとを備える。図２Ｂに示すように、多相変圧器３の他の一例は、鉄心２１ａと、一次巻線および二次巻線等（図示なし）とを有する。鉄心２１ａは、ＥＩコアである。つまり、鉄心２１をＺ軸の正の方向から見た場合に四角形であり、Ｙ軸の負の方向から見た場合に四角形である。
多相変圧器３の他の一例は、鉄心２１ａと、高低圧コイル２２ａとを備える。図２Ｂに示すように、多相変圧器３の他の一例は、鉄心２１ａと、一次巻線および二次巻線等（図示なし）とを有する。鉄心２１ａは、ＥＩコアである。つまり、鉄心２１をＺ軸の正の方向から見た場合に四角形であり、Ｙ軸の負の方向から見た場合に四角形である。
【0019】
鉄心２１ａは、複数のＥ字状の鋼板（以下Ｅ型コアという）と、複数のＩ字状の鋼板（以下Ｉ型コアという）とを有する。Ｅ型コアの開放側の端面が互いに反対方向を向くように一枚ずつ交互に積層される。二つのＥ型コアは、互いにＺ方向に並んで積層されている。Ｅ型コアは、それぞれの開放側の端面が互いにＹ方向の反対側を向く状態に設けられる。Ｉ型コアは、Ｅ型コアの端面と面している。二つのＩ型コアは、端面に対応して互いにＹ方向の反対側に位置される。
【0020】
筐体ＨＯは、略四角形の上部クランプ５１ａと、略四角形の下部クランプ５２ａと、ボルト（図示なし）とを備える。ボルトは上部クランプ５１ａと下部クランプ５２ａとを連結する。
鉄心２１ａは水平面上で、Ｚ軸の正の方向から見た場合に三個の単一鉄心が四角形となるように配置されている。
筐体ＨＯにおいて、多相変圧器３を配置した残りの空いている空間に整流回路４が配置される。例えば、Ｚ軸の正の方向から見た場合に四角形となるように配置された三個の単一鉄心の下部に整流回路４が配置されてもよい。空いているスペースに整流回路４を配置することによって、空いているスペースの有効活用が可能となる。
鉄心２１ａは水平面上で、Ｚ軸の正の方向から見た場合に三個の単一鉄心が四角形となるように配置されている。
筐体ＨＯにおいて、多相変圧器３を配置した残りの空いている空間に整流回路４が配置される。例えば、Ｚ軸の正の方向から見た場合に四角形となるように配置された三個の単一鉄心の下部に整流回路４が配置されてもよい。空いているスペースに整流回路４を配置することによって、空いているスペースの有効活用が可能となる。
【0021】
図３は、本実施形態に係る電力変換装置の一例を示す図である。
電力変換装置１において、多相変圧器３の一例は１２相変圧器である。１２相変圧器は、低圧１２相の電圧を出力する。整流回路４の一例は、４つの３相全波整流回路を含んで構成される。４つの３相全波整流回路は、１組の直流出力を生成する。
前述した実施形態では、多相変圧器３の一例として、１２相変圧器について説明したが、この例に限られない。例えば、３相変圧器でもよいし、６相変圧器でもよいし、２４相変圧器でもよい。多相変圧器３は、入力側に三相交流の端子、出力側に直流端子と交流端子又は直流端子を備えるようにしてもよい。
前述した実施形態では、多相変圧器３と整流回路４とが同一の筐体ＨＯに収容される場合について説明したが、この例に限られない。例えば、電力変換装置１に二つの筐体を備えるように構成し、多相変圧器３と整流回路４とが異なる筐体に収容されるようにしてもよい。
電力変換装置１において、多相変圧器３の一例は１２相変圧器である。１２相変圧器は、低圧１２相の電圧を出力する。整流回路４の一例は、４つの３相全波整流回路を含んで構成される。４つの３相全波整流回路は、１組の直流出力を生成する。
前述した実施形態では、多相変圧器３の一例として、１２相変圧器について説明したが、この例に限られない。例えば、３相変圧器でもよいし、６相変圧器でもよいし、２４相変圧器でもよい。多相変圧器３は、入力側に三相交流の端子、出力側に直流端子と交流端子又は直流端子を備えるようにしてもよい。
前述した実施形態では、多相変圧器３と整流回路４とが同一の筐体ＨＯに収容される場合について説明したが、この例に限られない。例えば、電力変換装置１に二つの筐体を備えるように構成し、多相変圧器３と整流回路４とが異なる筐体に収容されるようにしてもよい。
【0022】
前述した実施形態では、多相変圧器３と整流回路４とが筐体ＨＯに収容される場合について説明したが、この例に限られない。例えば、多相変圧器３と整流回路４とのうち、少なくとも多相変圧器３が筐体ＨＯに収容されるようにしてもよい。
前述した実施形態では、電力変換装置１に多相変圧器３と整流回路４とが含まれる場合について説明したが、この例に限られない。例えば、電力変換装置１にヒートシンクが含まれてもよい。例えば、ヒートシンクによって、多相変圧器３と整流回路４とのいずれか一方又は両方が冷却されてもよい。ヒートシンクは、筐体ＨＯに収容されてもよいし、筐体ＨＯに収容されていなくてもよい。
具体的には、多相変圧器３と整流回路４とが油浸されヒートシンクは油浸されなくてもよいし、多相変圧器３と整流回路４とヒートシンクとが油浸されてもよいし、多相変圧器３とヒートシンクとが油浸され整流回路４は油浸されなくてもよいし、多相変圧器３が油浸され整流回路４とヒートシンクとが油浸されなくてもよい。
前述した実施形態では、電力変換装置１に多相変圧器３と整流回路４とが含まれる場合について説明したが、この例に限られない。例えば、電力変換装置１にヒートシンクが含まれてもよい。例えば、ヒートシンクによって、多相変圧器３と整流回路４とのいずれか一方又は両方が冷却されてもよい。ヒートシンクは、筐体ＨＯに収容されてもよいし、筐体ＨＯに収容されていなくてもよい。
具体的には、多相変圧器３と整流回路４とが油浸されヒートシンクは油浸されなくてもよいし、多相変圧器３と整流回路４とヒートシンクとが油浸されてもよいし、多相変圧器３とヒートシンクとが油浸され整流回路４は油浸されなくてもよいし、多相変圧器３が油浸され整流回路４とヒートシンクとが油浸されなくてもよい。
【0023】
本実施形態に係る高圧受電設備によれば、電力変換装置１は、三相電力を多相電力に変換する変圧器としての多相変圧器３と、多相電力を整流して直流変換する整流回路４と、多相変圧器３と整流回路４とを収容する筐体ＨＯとを備える。筐体ＨＯは油が注入されており、多相変圧器３と整流回路４とのうち、少なくとも前記変圧器は油浸されている。
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油で多相変圧器３と整流回路４とのうち、少なくとも多相変圧器３で発生した熱を冷却できるため、冷却用のファンを不要とできる。このため、電力変換装置１を小型化することができる。
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油で多相変圧器３と整流回路４とのうち、少なくとも多相変圧器３で発生した熱を冷却できるため、冷却用のファンを不要とできる。このため、電力変換装置１を小型化することができる。
【0024】
電力変換装置１において、ヒートシンクをさらに備える。
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油で多相変圧器３と整流回路４とのうち、少なくとも多相変圧器３で発生した熱を冷却でき、ヒートシンクで筐体ＨＯの収容されていない整流回路４で発生した熱を冷却できるため、冷却用のファンを不要とできる。このため、電力変換装置１を小型化することができる。
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油で多相変圧器３と整流回路４とのうち、少なくとも多相変圧器３で発生した熱を冷却でき、ヒートシンクで筐体ＨＯの収容されていない整流回路４で発生した熱を冷却できるため、冷却用のファンを不要とできる。このため、電力変換装置１を小型化することができる。
【0025】
電力変換装置１において、ヒートシンクをさらに備え、ヒートシンクは油浸されている。
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油とヒートシンクとで多相変圧器３と整流回路４とのうち、少なくとも多相変圧器３で発生した熱を冷却できるため、冷却用のファンを不要とできる。このため、電力変換装置１を小型化することができる。
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油とヒートシンクとで多相変圧器３と整流回路４とのうち、少なくとも多相変圧器３で発生した熱を冷却できるため、冷却用のファンを不要とできる。このため、電力変換装置１を小型化することができる。
【0026】
電力変換装置１において、多相変圧器３は、入力側に三相交流の端子、出力側に直流端子と交流端子又は直流端子を備える。
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油で入力側に三相交流の端子、出力側に直流端子と交流端子又は直流端子を備える多相変圧器３で発生した熱を冷却できるため、冷却用のファンを不要とできる。このため、電力変換装置１を小型化することができる。
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油で入力側に三相交流の端子、出力側に直流端子と交流端子又は直流端子を備える多相変圧器３で発生した熱を冷却できるため、冷却用のファンを不要とできる。このため、電力変換装置１を小型化することができる。
【0027】
電力変換装置１において、多相変圧器３は、鉄心２１と、コイルとしての高低圧コイル２２とを備える。鉄心２１は三つの単一鉄心を含む。三つの単一鉄心の各々は角型であり、隣接する二つの単一鉄心が貼り合わされることで脚２３を構成し、各々の単一鉄心の横方向フレームがヨークとなり、筐体ＨＯは三角形の上部クランプ５１と、三角形の下部クランプ５２と、ボルトとを含み、ボルトは上部クランプ５１と、下部クランプ５２とを連結し、コイル２２は脚上に巻回され、整流回路４は筐体ＨＯの空いている空間に配置されている。
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油で多相変圧器３及び整流回路４で発生した熱を冷却できるため、冷却用のヒートシンクやファンを不要とできる。このため、電力変換装置１を小型化することができる。さらに、鉄心２１の形状を三角柱とすることができるため、全高調波歪み率を改善できる。整流回路４を筐体ＨＯの空いている空間に配置できるため、筐体ＨＯにおいて、空いているスペースの有効活用が可能となる。
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油で多相変圧器３及び整流回路４で発生した熱を冷却できるため、冷却用のヒートシンクやファンを不要とできる。このため、電力変換装置１を小型化することができる。さらに、鉄心２１の形状を三角柱とすることができるため、全高調波歪み率を改善できる。整流回路４を筐体ＨＯの空いている空間に配置できるため、筐体ＨＯにおいて、空いているスペースの有効活用が可能となる。
【0028】
（実施形態の変形例１）
実施形態の変形例１に係る高圧受電設備は、図１を適用できる。ただし、電力変換装置１の代わりに電力変換装置１ａを備える点で異なる。
図４は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。電力変換装置１ａは、ＬＢＳ２を介して高圧引き込み線が接続され、三相電力を多相に変換する多相変圧器３ａと、多相変圧器３ａの２次側出力を整流する整流回路４ａとを備える。整流回路４ａは、全波整流回路を含んで構成される。
実施形態の変形例１に係る高圧受電設備は、図１を適用できる。ただし、電力変換装置１の代わりに電力変換装置１ａを備える点で異なる。
図４は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。電力変換装置１ａは、ＬＢＳ２を介して高圧引き込み線が接続され、三相電力を多相に変換する多相変圧器３ａと、多相変圧器３ａの２次側出力を整流する整流回路４ａとを備える。整流回路４ａは、全波整流回路を含んで構成される。
【0029】
多相変圧器３ａは、第１巻線１１、第２巻線１２、第３巻線１３の３つの巻線を有し、何れも三相電力に対応するための３つの巻回部（１１ａ～１１ｃ、１２ａ～１２ｃ、１３ａ～１３ｃ）を有し、スター結線されている。ここでは、三相をＲ相、Ｓ相、Ｔ相とし、図４では左からＲ相、Ｓ相、Ｔ相として説明する。
【0030】
第１巻線１１が、ＬＢＳ２が接続される１次側を構成する１次側巻線Ｌ１であり、Ｒｉｎ，Ｓｉｎ，Ｔｉｎの３端子（１次側端子）を備えている。第２巻線１２及び第３巻線１３が多相化された電力を出力する２次側を構成する２次側巻線Ｌ２であり、第２巻線１２は３つの出力端子（２次側端子）Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１を有し、第３巻線１３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１２と第３巻線１３のスター結線された中性点同士は連結されている。
【0031】
図５は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を示す図である。図５は多相変圧器３ａの鉄心３０と巻線の構成の一例を示している。図５に示すように、鉄心３０は三相を形成するための３本の鉄心脚３１（第１脚３１ａ、第２脚３１ｂ、第３脚３１ｃ）とこの鉄心脚３１の両端を連結する継鉄３２とを有している。
【0032】
各巻線１１，１２，１３の巻回部（１１ａ～１１ｃ、１２ａ～１２ｃ、１３ａ～１３ｃ）は、この３本の鉄心脚３１にそれぞれ巻回され、第１脚３１ａに巻回された巻線（巻回部１１ａ，１２ａ，１３ａ）がＲ相を構成し、第２脚３１ｂに巻回された巻線（巻回部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ）がＳ相を構成し、第３脚３１ｃに巻回された巻線（巻回部１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ）がＴ相を構成している。
但し、第３巻線１３は第２巻線１２に比べて巻回数が少なく、第２巻線１２と第３巻線１３とは１：（√３－１）の比で巻回されている。具体的に、第３巻線は第２巻線に比べて約０．７３倍の巻数で巻回されている。
但し、第３巻線１３は第２巻線１２に比べて巻回数が少なく、第２巻線１２と第３巻線１３とは１：（√３－１）の比で巻回されている。具体的に、第３巻線は第２巻線に比べて約０．７３倍の巻数で巻回されている。
【0033】
図６は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を説明するための図である。図６は、図５に示したように巻回した２次側の６端子に発生する電圧を示す。図６において、（ａ）は各相の電圧を示し、（ｂ）は線間電圧を示している。
図６（ａ）に示すように、第２巻線１２から出力される三相の電圧ＶＲ１、ＶＳ１、ＶＴ１、及び第３巻線１３から出力される三相の電圧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１３の出力は第２巻線１２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。
図６（ａ）に示すように、第２巻線１２から出力される三相の電圧ＶＲ１、ＶＳ１、ＶＴ１、及び第３巻線１３から出力される三相の電圧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１３の出力は第２巻線１２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。
【0034】
線間（相間）電圧は、図３（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。
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。
【0035】
図７は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を説明するための図である。図７は、図５に示したように各巻線を巻回した多相変圧器３ａの出力電圧波形を示す。
図８は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置に含まれる整流回路の一例を説明するための図である。多相変圧器３ａの出力電圧は整流回路４ａで整流され、整流後に並列接続されて出力される。
また、図８は整流後の電圧波形を示す。整流回路４ａは、３０度の位相差を有する６相１２波から成る電圧波形を生成し、リップルの小さな直流電圧を出力する。
図８は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置に含まれる整流回路の一例を説明するための図である。多相変圧器３ａの出力電圧は整流回路４ａで整流され、整流後に並列接続されて出力される。
また、図８は整流後の電圧波形を示す。整流回路４ａは、３０度の位相差を有する６相１２波から成る電圧波形を生成し、リップルの小さな直流電圧を出力する。
【0036】
このように、第１巻線１１に加えて、２次側の電圧を生成する第２巻線１２及び第３巻線１３もスター結線するため、生成する電圧を一定にし易い。そして、第３巻線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、多相変圧器３ａを小型にできる。
【0037】
また、第２巻線１２から出力される線間電圧の位相に対して、第２巻線１２と第３巻線１３の同一相間の線間電圧は３０度ズレた位相で発生するため、全波整流することで３０度位相がズレた全１２波の波形を生成することが可能であり、リップルの小さい直流を得ることが可能となる。
第２巻線１２と第３巻線１３の巻数比を１：（√３－１）とするため、第２巻線１２と第３巻線１３により生成される電圧の絶対値を等しくできる。全波整流した結果、３０度位相がズレた同一ピークの波形が生成され、リップルの小さい直流を得ることができる。第３巻線１３の巻数は第２巻線１２に比べて少ないため、多相変圧器３ａを小さくできる。
第２巻線１２と第３巻線１３の巻数比を１：（√３－１）とするため、第２巻線１２と第３巻線１３により生成される電圧の絶対値を等しくできる。全波整流した結果、３０度位相がズレた同一ピークの波形が生成され、リップルの小さい直流を得ることができる。第３巻線１３の巻数は第２巻線１２に比べて少ないため、多相変圧器３ａを小さくできる。
【0038】
図９は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。電力変換装置１ａの他の一例の電力変換装置１ａａは、電力変換装置１ａと比較して、多相変圧器３ａの代わりにＬＢＳ２を介して高圧引き込み線が接続され、三相電力を多相に変換する多相変圧器３ａａを備え、整流回路４ａの代わりに多相変圧器３ａａの２次側出力を整流する整流回路４ａａを備える。
【0039】
多相変圧器３ａａは、多相変圧器３ａと比較して、１次側巻線Ｌ１を構成する第１巻線１１の構成が異なっている。第１巻線１１は上記構成がスター結線であるのに対し、３つの巻回部１１ａ～１１ｃがデルタ結線されている。２次側巻線Ｌ２の構成は上記形態と同様であり、第２巻線１２と第３巻線１３はスター結線され、中性点同士は連結されている。
このように、第１巻線１１をデルタ結線で構成してもよい。デルタ結線することで各相に均等の電圧を印加でき、出力電圧の変動を小さくできる。２次側巻線Ｌ２を構成する第２巻線１２及び第３巻線１３は上記形態と同様でスター結線される。このため、多相変圧器３ａａを小型にでき、更にリップルを小さくできる等の上記形態と同様の効果を奏する。
このように、第１巻線１１をデルタ結線で構成してもよい。デルタ結線することで各相に均等の電圧を印加でき、出力電圧の変動を小さくできる。２次側巻線Ｌ２を構成する第２巻線１２及び第３巻線１３は上記形態と同様でスター結線される。このため、多相変圧器３ａａを小型にでき、更にリップルを小さくできる等の上記形態と同様の効果を奏する。
【0040】
前述した実施形態では、第２巻線１２と第３巻線１３の巻数比を１：（√３－１）とした場合について説明したが、巻数比はそれに限定しなくともよい。例えば、巻数比は、リップル率の拡大や高周波抑制フィルタを使用することで変更可能である。ただし、リップル率は負荷側で要求される仕様に準拠することになる。また、高周波フィルタは、電源側で規定された規格内であることが条件となる。
また、３つの鉄心脚３１を一体形成した鉄心３０を使用した場合について説明したが、鉄心３０の形状はこれに限定するもので無く、例えば鉄心脚３１をそれぞれ独立に形成し、巻回した後一体化してもよい。
また、３つの鉄心脚３１を一体形成した鉄心３０を使用した場合について説明したが、鉄心３０の形状はこれに限定するもので無く、例えば鉄心脚３１をそれぞれ独立に形成し、巻回した後一体化してもよい。
【0041】
図１０は、実施形態の変形例１に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。電力変換装置の他の一例の電力変換装置１ａａａは、電力変換装置１ａと比較して、ＬＢＳ２を介して高圧引き込み線が接続され、三相電力を多相に変換する多相変圧器３ａａａと、多相変圧器３ａａａの２次側出力を整流する整流回路４ａａａとを備える。
多相変圧器３ａａａは、多相変圧器３ａと比較して、１次側に第１巻線１１を設ける代わりに第１巻線１１を設けずにスター結線した第２巻線１２及び第３巻線１３を設けたものである。第２巻線１２に電源を直接接続してもよい。整流回路４ａａａは、全波整流する。
このように構成することで３０度位相がズレた全１２相の波形を生成することが可能であり、リップルの小さい直流を得ることが可能となる。１次側の巻線が無いため、変圧器を小型軽量化できる。
多相変圧器３ａａａは、多相変圧器３ａと比較して、１次側に第１巻線１１を設ける代わりに第１巻線１１を設けずにスター結線した第２巻線１２及び第３巻線１３を設けたものである。第２巻線１２に電源を直接接続してもよい。整流回路４ａａａは、全波整流する。
このように構成することで３０度位相がズレた全１２相の波形を生成することが可能であり、リップルの小さい直流を得ることが可能となる。１次側の巻線が無いため、変圧器を小型軽量化できる。
【0042】
実施形態の変形例１に係る高圧受電設備によれば、電力変換装置１ａは、電力変換装置１において、多相変圧器３ａは、三相電源が接続される１次側の第１巻線１１と、２次側を構成する第２巻線１２及び第３巻線１３とを有する。第１巻線１１はデルタ結線或いはスター結線の何れかで結線される一方、第２巻線１２及び第３巻線１３はスター結線されて、何れも共通の鉄心に巻回され、且つ第２巻線１２と第３巻線１３の中性点同士は連結されている。
【0043】
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油で多相変圧器３ａ及び整流回路４ａで発生した熱を冷却できるため、冷却用のヒートシンクやファンを不要とできる。このため、電力変換装置１ａ（電力変換装置１ａａ、電力変換装置１ａａａ）を小型化することができる。
さらに、第１巻線１１に加えて、２次側の電圧を生成する第２巻線１２及び第３巻線１３もスター結線するため、生成する電圧を一定にし易い。第３巻線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、電力変換装置１ａ（電力変換装置１ａａ、電力変換装置１ａａａ）を小型にできる。
また、第２巻線１２から出力される線間電圧の位相に対して、第２巻線１２と第３巻線１３の同一相間の線間電圧は３０度ズレた位相で発生するため、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可能であり、リップルの小さい直流を得ることが可能となる。
さらに、第１巻線１１に加えて、２次側の電圧を生成する第２巻線１２及び第３巻線１３もスター結線するため、生成する電圧を一定にし易い。第３巻線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、電力変換装置１ａ（電力変換装置１ａａ、電力変換装置１ａａａ）を小型にできる。
また、第２巻線１２から出力される線間電圧の位相に対して、第２巻線１２と第３巻線１３の同一相間の線間電圧は３０度ズレた位相で発生するため、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可能であり、リップルの小さい直流を得ることが可能となる。
【0044】
（実施形態の変形例２）
実施形態の変形例２に係る高圧受電設備は、図１を適用できる。ただし、電力変換装置１の代わりに電力変換装置１ｂを備える点で異なる。
図１１は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。電力変換装置１ｂは、ＬＢＳ２を介して高圧引き込み線が接続され、三相電力を多相に変換する多相変圧器３ｂと、多相変圧器３ｂの２次側出力を整流する整流回路４ｂと、直流電路Ｍ１に設けられた地絡保護回路５ｂとを備える。２本の出力線から成る直流電路Ｍ１は、それぞれ１０ｋΩ～５０ｋΩの抵抗素子Ｒｒを介して接地されている。
多相変圧器３ｂの一例は、１２相変圧器であり、低圧１２相の電圧を出力する。整流回路４ｂは、４つの３相全波整流回路を備え、１組の直流出力を生成する。
実施形態の変形例２に係る高圧受電設備は、図１を適用できる。ただし、電力変換装置１の代わりに電力変換装置１ｂを備える点で異なる。
図１１は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。電力変換装置１ｂは、ＬＢＳ２を介して高圧引き込み線が接続され、三相電力を多相に変換する多相変圧器３ｂと、多相変圧器３ｂの２次側出力を整流する整流回路４ｂと、直流電路Ｍ１に設けられた地絡保護回路５ｂとを備える。２本の出力線から成る直流電路Ｍ１は、それぞれ１０ｋΩ～５０ｋΩの抵抗素子Ｒｒを介して接地されている。
多相変圧器３ｂの一例は、１２相変圧器であり、低圧１２相の電圧を出力する。整流回路４ｂは、４つの３相全波整流回路を備え、１組の直流出力を生成する。
【0045】
図１２は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。図１２は、バイポーラ出力とした直流出力の他の構成を示す。
整流回路４ｂにより生成した直流出力に対して、図１２に示すように２つのＤＣ／ＤＣコンバータ７ｂ（第１コンバータ７ｂ－１）、第２コンバータ７ｂ－２）を並列に配置し、これら２つの出力を組み合わせることで、バイポーラ電源として使用する。ここでは、第１コンバータ７ｂ－１、第２コンバータ７ｂ－２共に３８０Ｖ出力とし、第１コンバータの０Ｖ端子と第２コンバータの３８０Ｖ端子を接続することによって、＋３８０Ｖ／－３８０Ｖの直流電力を出力できる。
このように構成することによって、バイポーラ電源を備えることができ、負荷を選ばずどのような直流負荷であっても電力を供給できる。
尚、この２つのコンバータ７を接続せず、独立に使用してもよく、その場合何れか一方を１００Ｖ出力とすれば、３８０Ｖ出力と１００Ｖ出力の２種類の直流電力を出力できる。
整流回路４ｂにより生成した直流出力に対して、図１２に示すように２つのＤＣ／ＤＣコンバータ７ｂ（第１コンバータ７ｂ－１）、第２コンバータ７ｂ－２）を並列に配置し、これら２つの出力を組み合わせることで、バイポーラ電源として使用する。ここでは、第１コンバータ７ｂ－１、第２コンバータ７ｂ－２共に３８０Ｖ出力とし、第１コンバータの０Ｖ端子と第２コンバータの３８０Ｖ端子を接続することによって、＋３８０Ｖ／－３８０Ｖの直流電力を出力できる。
このように構成することによって、バイポーラ電源を備えることができ、負荷を選ばずどのような直流負荷であっても電力を供給できる。
尚、この２つのコンバータ７を接続せず、独立に使用してもよく、その場合何れか一方を１００Ｖ出力とすれば、３８０Ｖ出力と１００Ｖ出力の２種類の直流電力を出力できる。
【0046】
図１３は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を示す回路図である。図１３に示すように、多相変圧器３ｂは１２相変圧器を含む。
１２相変圧器の一例は、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。
１２相変圧器の一例は、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。
【0047】
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、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。第４巻線１４、第５巻線１５については後述する。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よい。
【0048】
１２相変圧器の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の中性点Ｑを兼用している。
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の中性点Ｑを兼用している。
【0049】
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。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。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。先端が出力端子Ｔ３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。先端が出力端子Ｔ３である。
【0050】
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。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。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。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。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。先端が出力端子Ｔ４である。
【0051】
図１４は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器を説明するための図である。図１４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。
図１４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。
第３巻線１３の各巻線１３ａ，１３ｂ，１３ｃの位相は、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。
図１４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。
第３巻線１３の各巻線１３ａ，１３ｂ，１３ｃの位相は、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。
【0052】
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。
【0053】
図１５は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器を説明するための図である。図１５は、２次側の位相説明図であり、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１５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１５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。
【0054】
図１６は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。電力変換装置１ｂの特定の相間電圧が負荷（直流グリッド）６に印加され、１２相変圧器の出力電圧（ベクトルで示す）が整流回路４ｂで整流されて負荷６に印加される。
図１７は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。第２巻線１２のＲ１－Ｔ１端子間の出力が負荷６に印加される。
図１８は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。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。
図１６から図１８によれば、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。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。
図１７は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。第２巻線１２のＲ１－Ｔ１端子間の出力が負荷６に印加される。
図１８は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。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。
図１６から図１８によれば、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。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。
【0055】
図１９は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を説明するための図である。図１９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る。
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。
Ｒ１－Ｔ３間の電圧（Ａ＋Ｂ）を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。電圧Ａ＝電圧Ｂ／ｔａｎ１５°である。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。
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。
Ｒ１－Ｔ３間の電圧（Ａ＋Ｂ）を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。電圧Ａ＝電圧Ｂ／ｔａｎ１５°である。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。
【0056】
よって、電圧Ｂ＝２００－電圧Ａ＝２００－１５７．７３＝４２．２７Ｖとなる。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。
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、巻数比でみると、第２巻線：第３巻線：第４巻線：第５巻線＝１：０．７３：０．５２：０．５２となる。
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、巻数比でみると、第２巻線：第３巻線：第４巻線：第５巻線＝１：０．７３：０．５２：０．５２となる。
【0057】
以上から、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る。このため、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。
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。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。
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。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。
【0058】
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。
【0059】
図２０は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。図２０は、直流電路Ｍ１が被雷した場合の落雷電流（雷サージ）Ｉｔの流れを示している。
１２相変圧器は図１４に示す２次側巻線Ｌ２のベクトル図で示している。図２０には、被雷点Ｐ１と、開閉器１７と、開閉装置１８と、避雷器（ＳＰＤ）２０とが示されている。開閉器１７は１２相変圧器の出力を開閉する。開閉装置１８は負荷６を直流電路Ｍ１から開放する。避雷器２０は１２相変圧器の２次側中性点Ｑの接地線に設けられる。
１２相変圧器は図１４に示す２次側巻線Ｌ２のベクトル図で示している。図２０には、被雷点Ｐ１と、開閉器１７と、開閉装置１８と、避雷器（ＳＰＤ）２０とが示されている。開閉器１７は１２相変圧器の出力を開閉する。開閉装置１８は負荷６を直流電路Ｍ１から開放する。避雷器２０は１２相変圧器の２次側中性点Ｑの接地線に設けられる。
【0060】
図２０に示すように直流電路Ｍ１が被雷した場合に、その雷サージＩｔは整流回路４ｂ、１２相変圧器、避雷器２０を介して大地に流れ出る。被雷の極性が逆極性である場合には、雷サージＩｔはこの逆の経路を通って（整流回路４ｂでは逆極性のダイオードを通って）流れる。
このように、直流電路Ｍ１に被雷がある場合に、整流回路４ｂ、多相変圧器３ｂを介して避雷器２０に雷サージＩｔを流すことができ、多相変圧器３ｂの２次側を雷被害から保護することができる。
また、１２相変圧器は、２次側巻線Ｌ２が共通する中性点Ｑを有し、この中性点Ｑの１ヶ所を、避雷器２０を介して接地することで、１つの避雷器２０のみで被雷対策を実施することができる。
このように、直流電路Ｍ１に被雷がある場合に、整流回路４ｂ、多相変圧器３ｂを介して避雷器２０に雷サージＩｔを流すことができ、多相変圧器３ｂの２次側を雷被害から保護することができる。
また、１２相変圧器は、２次側巻線Ｌ２が共通する中性点Ｑを有し、この中性点Ｑの１ヶ所を、避雷器２０を介して接地することで、１つの避雷器２０のみで被雷対策を実施することができる。
【0061】
図２１は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の一例を示す回路図である。図２１は、直流電路Ｍ１で地絡が発生した場合の地絡電流Ｉｇの流れを示す。図２１には、地絡点Ｐ２が示されている。
地絡電流Ｉｇは大地から地絡保護回路５ｂを介して他方の直流電路Ｍ１へ流れ、その後整流回路４ｂ、多相変圧器３ｂを経由して地絡した直流電路Ｍ１に流れる。このとき、地絡保護回路５ｂの抵抗素子Ｒｒにより電流が制限される。
このように、地絡電流Ｉｇが地絡保護回路５ｂの抵抗素子Ｒｒで制限されるため、直流電力出力側で漏電や感電等の電路異常が発生した場合に、抵抗素子Ｒｒにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
地絡電流Ｉｇは大地から地絡保護回路５ｂを介して他方の直流電路Ｍ１へ流れ、その後整流回路４ｂ、多相変圧器３ｂを経由して地絡した直流電路Ｍ１に流れる。このとき、地絡保護回路５ｂの抵抗素子Ｒｒにより電流が制限される。
このように、地絡電流Ｉｇが地絡保護回路５ｂの抵抗素子Ｒｒで制限されるため、直流電力出力側で漏電や感電等の電路異常が発生した場合に、抵抗素子Ｒｒにより漏電電流を抑制でき、被害を抑制できる。
【0062】
図２２は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を説明するための図である。図２２は、電力変換装置１ｂに、地絡を検知する異常検知機構を備える。
地絡保護回路５ｂの抵抗素子Ｒｒに流れる電流を検出して、電路の状態を監視している。多相変圧器３ｂ、整流回路４ｂ等は上記形態と同様であるが、多相変圧器３ｂの一次側に遮断器４０を配置し、この遮断器４０を遮断動作させる電流監視部４１を備えている点が上記形態とは相違している。以下、相違点を説明する。
電流監視部４１は、地絡保護回路５ｂの抵抗素子Ｒｒに流れる電流を計測し、電流の変化を監視している。また、報知部４１ａを有すると共に、遮断器４０と信号線４２で接続され、遮断器４０を遮断操作する。
地絡保護回路５ｂの抵抗素子Ｒｒに流れる電流を検出して、電路の状態を監視している。多相変圧器３ｂ、整流回路４ｂ等は上記形態と同様であるが、多相変圧器３ｂの一次側に遮断器４０を配置し、この遮断器４０を遮断動作させる電流監視部４１を備えている点が上記形態とは相違している。以下、相違点を説明する。
電流監視部４１は、地絡保護回路５ｂの抵抗素子Ｒｒに流れる電流を計測し、電流の変化を監視している。また、報知部４１ａを有すると共に、遮断器４０と信号線４２で接続され、遮断器４０を遮断操作する。
【0063】
地絡保護回路５ｂの抵抗素子Ｒｒには、正常時一定の電流が流れている。例えば、直流電路に３８０Ｖの電圧が通電されている場合、抵抗素子Ｒｒが１０ｋΩであれば、３８ｍＡが常時流れており、この電流を電流監視部４１は監視している。
この電流が所定の範囲を外れたら（例えば１０ｍＡ以下になったら）、異常発生（地絡事故発生）と判断して報知部４１ａから警報が発せられる。同時に異常発生信号が遮断器４０に対して出力され、遮断器４０が遮断動作する。
直流電路Ｍ１に地絡等の電路異常が発生した場合に、抵抗素子Ｒｒに流れる電流が変化する。抵抗素子Ｒｒに流れる電流の変化から電路異常を検知して報知部４１ａが報知動作する。よって電路異常の発生を認識でき対処し易い。
また、直流電路Ｍ１に地絡事故等の電路異常が発生したら、多相変圧器３ｂの入力電路が遮断される。よって、直流電路Ｍ１に異常が発生したら速やかに安全な状態を確保できる。
図２３は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を説明するための図である。電力変換装置１ｂは、多相変圧器３ｂを６相変圧器としたものである。１２相変圧器を使用した構成と同様に、地絡保護回路５ｂ、整流回路４ｂを備えている。整流回路４ｂは、６相の交流電圧を整流すればよいため、ダイオード数は半減している。
この電流が所定の範囲を外れたら（例えば１０ｍＡ以下になったら）、異常発生（地絡事故発生）と判断して報知部４１ａから警報が発せられる。同時に異常発生信号が遮断器４０に対して出力され、遮断器４０が遮断動作する。
直流電路Ｍ１に地絡等の電路異常が発生した場合に、抵抗素子Ｒｒに流れる電流が変化する。抵抗素子Ｒｒに流れる電流の変化から電路異常を検知して報知部４１ａが報知動作する。よって電路異常の発生を認識でき対処し易い。
また、直流電路Ｍ１に地絡事故等の電路異常が発生したら、多相変圧器３ｂの入力電路が遮断される。よって、直流電路Ｍ１に異常が発生したら速やかに安全な状態を確保できる。
図２３は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を説明するための図である。電力変換装置１ｂは、多相変圧器３ｂを６相変圧器としたものである。１２相変圧器を使用した構成と同様に、地絡保護回路５ｂ、整流回路４ｂを備えている。整流回路４ｂは、６相の交流電圧を整流すればよいため、ダイオード数は半減している。
【0064】
図２４は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。図２４は、６相変圧器の具体的構成図であり、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。何れの巻線も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。
第１巻線４１が高圧の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と第３巻線４３のスター結線された中性点同士は連結されている。尚、この中性点Ｑは後述するように避雷器２０を介して接地されている。
各巻線４１，４２，４３の巻回部（４１ａ～４１ｃ、４２ａ～４２ｃ、４３ａ～４３ｃ）は、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。
第１巻線４１が高圧の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と第３巻線４３のスター結線された中性点同士は連結されている。尚、この中性点Ｑは後述するように避雷器２０を介して接地されている。
各巻線４１，４２，４３の巻回部（４１ａ～４１ｃ、４２ａ～４２ｃ、４３ａ～４３ｃ）は、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。
【0065】
図２５は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を説明するための図である。図２５は、巻回した２次側の６端子に発生する電圧のベクトル図を示す。
図２５において、（ａ）は各相の電圧、（ｂ）は線間電圧を示している。図２５（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、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。
図２５において、（ａ）は各相の電圧、（ｂ）は線間電圧を示している。図２５（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、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。
【0066】
線間（相間）電圧は、図２５（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。
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。
【0067】
図２６は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を説明するための図である。図２６は、各巻線を巻回した多相変圧器３ｂの出力電圧波形を示す。出力電圧は全波整流する整流回路４ｂ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。
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。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、多相変圧器３ｂを小型にできる。
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。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、多相変圧器３ｂを小型にできる。
【0068】
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。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。
６相の多相の低圧交流電力を生成して整流回路４ｂ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。
６相の多相の低圧交流電力を生成して整流回路４ｂ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。
【0069】
図２７は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。図２７は、６相変圧器を使用した電力変換装置１ｂの、直流電路Ｍ１が被雷した場合の落雷電流（雷サージ）Ｉｔの流れを示している。但し、６相変圧器は２次側巻線のみ示している。図２７には、被雷点Ｐ１、開閉器１７、避雷器（ＳＰＤ）２０も示されている。６相変圧器の中性点Ｑは避雷器２０を介して接地されている。
図２７に示すように直流電路Ｍ１が被雷した場合に、その雷サージＩｔは整流回路４ｂ、６相変圧器、避雷器２０を介し大地に流れ出る。尚、被雷の極性が逆極性である場合には、雷サージＩｔはこの逆の経路を通って（整流回路４ｂでは逆極性のダイオードを通って）流れる。
図２７に示すように直流電路Ｍ１が被雷した場合に、その雷サージＩｔは整流回路４ｂ、６相変圧器、避雷器２０を介し大地に流れ出る。尚、被雷の極性が逆極性である場合には、雷サージＩｔはこの逆の経路を通って（整流回路４ｂでは逆極性のダイオードを通って）流れる。
【0070】
直流電路Ｍ１に被雷があると、整流回路４ｂ、多相変圧器３ｂを介して避雷器２０に雷サージＩｔを流すことができ、多相変圧器３ｂの２次側を雷被害から保護することができる。また、６相変圧器の２次側巻線Ｌ２は共通する中性点Ｑを有しており、この中性点Ｑを、避雷器２０を介して接地することで、１つの避雷器２０のみで２次側電路の被雷に対して落雷被害を最小限に留めることができる。
【0071】
図２８は、実施形態の変形例２に係る電力変換装置の他の一例を示す回路図である。図２８は、多相変圧器３ｂに６相変圧器を使用した上記構成において、回路の直流電路Ｍ１で地絡が発生した場合の地絡電流Ｉｇの流れを示す。図２８には、地絡点Ｐ２も示している。
図２８に示すように、地絡電流Ｉｇは大地から地絡保護回路５ｂを介して他方の直流電路Ｍ１へ流れ、その後整流回路４ｂ、多相変圧器３ｂを経由して地絡した直流電路Ｍ１に流れる。このとき、地絡保護回路５ｂの抵抗素子Ｒｒにより電流が制限される。このように、地絡電流Ｉｇが地絡保護回路５ｂの抵抗素子Ｒｒで制限されるため、感電事故等による被害を抑制できる。
図２８に示すように、地絡電流Ｉｇは大地から地絡保護回路５ｂを介して他方の直流電路Ｍ１へ流れ、その後整流回路４ｂ、多相変圧器３ｂを経由して地絡した直流電路Ｍ１に流れる。このとき、地絡保護回路５ｂの抵抗素子Ｒｒにより電流が制限される。このように、地絡電流Ｉｇが地絡保護回路５ｂの抵抗素子Ｒｒで制限されるため、感電事故等による被害を抑制できる。
【0072】
６相変圧器を使用した電力変換装置１ｂにおいても、１２相変圧器を使用した図１２に示すように直流出力をバイポーラ電源とすることができる。また、図２２に示す構成のように、６相変圧器の１次側に遮断器４０を配置して、抵抗素子Ｒｒの電流値が異常値を示した場合に、１次側の遮断器を遮断させてもよい。
【0073】
実施形態の変形例２に係る高圧受電設備によれば、電力変換装置１ｂは、電力変換装置１において、多相変圧器３ｂは、１次側巻線を構成する第１巻線１１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巻線とを有し、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、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、３のｎ倍（ｎは２以上の整数）の交流電圧を出力する。
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油で多相変圧器３ｂ及び整流回路４ｂで発生した熱を冷却できるため、冷却用のヒートシンクやファンを不要とできる。このため、電力変換装置１ｂを小型化することができる。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る。このため、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。
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油で多相変圧器３ｂ及び整流回路４ｂで発生した熱を冷却できるため、冷却用のヒートシンクやファンを不要とできる。このため、電力変換装置１ｂを小型化することができる。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る。このため、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。
【0074】
（実施形態の変形例３）
実施形態の変形例３に係る高圧受電設備は、図１を適用できる。ただし、電力変換装置１の代わりに電力変換装置１ｃを備える点で異なる。
図２９は、実施形態の変形例３に係る電力変換装置の一例を示す構成図である。
電力変換装置１ｃは、ＬＢＳ２を介して高圧引き込み線が接続され、受電した高圧三相電源１０を降圧して３８０Ｖ等の特定電圧の低圧交流電圧に変換する多相変圧器３ｃと、多相変圧器３ｃの２次側出力を整流し、直流に変換する整流回路４ｃとを備える。
多相変圧器３ｃの一例は１２相変圧器であり、１２相の電圧を出力する。整流回路４ｃの一例は、４つの３相全波整流回路を備え、１組の直流出力を生成する。
実施形態の変形例３に係る高圧受電設備は、図１を適用できる。ただし、電力変換装置１の代わりに電力変換装置１ｃを備える点で異なる。
図２９は、実施形態の変形例３に係る電力変換装置の一例を示す構成図である。
電力変換装置１ｃは、ＬＢＳ２を介して高圧引き込み線が接続され、受電した高圧三相電源１０を降圧して３８０Ｖ等の特定電圧の低圧交流電圧に変換する多相変圧器３ｃと、多相変圧器３ｃの２次側出力を整流し、直流に変換する整流回路４ｃとを備える。
多相変圧器３ｃの一例は１２相変圧器であり、１２相の電圧を出力する。整流回路４ｃの一例は、４つの３相全波整流回路を備え、１組の直流出力を生成する。
【0075】
図３０は、実施形態の変形例３に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器の一例を示す図である。図３０に示すように、１２相変圧器は、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。
【0076】
第１巻線１１はデルタ結線、スター結線の何れでもよいが、ここではスター結線した場合を示している。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及び第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。
【0077】
１２相変圧器の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、且つ第２巻線の０．７３倍の巻数で形成されている。
また、第４巻線１４と第５巻線１５とは、第２巻線１２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２巻線１２の中性点Ｑを兼用している。
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、且つ第２巻線の０．７３倍の巻数で形成されている。
また、第４巻線１４と第５巻線１５とは、第２巻線１２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２巻線１２の中性点Ｑを兼用している。
【0078】
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。第４巻線は、Ｔ相巻線１４aが、第２巻線１２のＲ相巻線１２ａの途中から分岐して引き出され、１次側Ｔ相と共通の脚部鉄心８ｃに巻回されている。先端が出力端子Ｔ３である。
Ｒ相巻線１４ｂは、第２巻線１２のＳ相巻線１２ｂの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＲ相と共通の脚部鉄心８ａに巻回されている。先端が出力端子Ｒ３である。
Ｒ相巻線１４ｂは、第２巻線１２のＳ相巻線１２ｂの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＲ相と共通の脚部鉄心８ａに巻回されている。先端が出力端子Ｒ３である。
【0079】
またＳ相巻線１４ｃは、第２巻線１２のＴ相巻線１２ｃ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。先端が出力端子Ｓ３である。
第５巻線１５は、Ｓ相巻線１５ａが、第４巻線１４と同一部位である第２巻線１２のＲ相巻線１２ａの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＳ相と共通の脚部鉄心８ｃに巻回されている。先端が出力端子Ｓ４である。
Ｔ相巻線１５ｂは、第４巻線１４と同一部位である第２巻線１２のＳ相巻線１２ｂの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＴ相と共通の脚部鉄心８ｃに巻回されている。先端が出力端子Ｔ４である。
第５巻線１５は、Ｓ相巻線１５ａが、第４巻線１４と同一部位である第２巻線１２のＲ相巻線１２ａの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＳ相と共通の脚部鉄心８ｃに巻回されている。先端が出力端子Ｓ４である。
Ｔ相巻線１５ｂは、第４巻線１４と同一部位である第２巻線１２のＳ相巻線１２ｂの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＴ相と共通の脚部鉄心８ｃに巻回されている。先端が出力端子Ｔ４である。
【0080】
またＲ相巻線１５ｃは、第４巻線１４と同一部位である第２巻線１２のＴ相巻線１２ｃの途中から分岐して引き出され、第１巻線１１のＲ相と共通の脚部鉄心８ａに巻回されている。先端が出力端子Ｒ４である。
【0081】
図３１は、実施形態の変形例３に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器を説明するための図である。
図３１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。図３１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。
第３巻線１３の各巻線１３ａ，１３ｂ，１３ｃの位相は、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。
図３１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。図３１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。
第３巻線１３の各巻線１３ａ，１３ｂ，１３ｃの位相は、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。
【0082】
また第４巻線１４の第２巻線１２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３巻線１３の各相と同位相の電圧を発生する。更に、第５巻線１５の第２巻線１２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３巻線１３の対応する各相の出力端子Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２と同位相の電圧を発生する。
【0083】
図３２は、実施形態の変形例３に係る電力変換装置に含まれる多相変圧器を説明するための図である。
図３２は、２次側の位相説明図で、第２巻線１２のＲ１端子の位相を基準に第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３２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５巻線１５のＲ４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４巻線１４のＳ３端子間の電圧絶対値は等しく、位相は４５度遅れている。
図３２は、２次側の位相説明図で、第２巻線１２のＲ１端子の位相を基準に第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３２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５巻線１５のＲ４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４巻線１４のＳ３端子間の電圧絶対値は等しく、位相は４５度遅れている。
【0084】
図３３は、実施形態の変形例３に係る電力変換装置を示す回路図である。
図３３は、図３２に示す特定の相間電圧が負荷６に印加される様子を示す説明図であり、１２相変圧器の出力電圧（ベクトルで示す）が整流回路４ｃで整流されて負荷６に印加される様子を示している。図３３に示される電力変換装置１ｃでは、第２巻線１２のＲ１－Ｔ１端子間の出力が負荷６に印加される。
図３３は、図３２に示す特定の相間電圧が負荷６に印加される様子を示す説明図であり、１２相変圧器の出力電圧（ベクトルで示す）が整流回路４ｃで整流されて負荷６に印加される様子を示している。図３３に示される電力変換装置１ｃでは、第２巻線１２のＲ１－Ｔ１端子間の出力が負荷６に印加される。
【0085】
図３４は、実施形態の変形例３に係る電力変換装置を示す回路図である。
図３４は、図３２に示す特定の相間電圧が負荷６に印加される様子を示す説明図であり、１２相変圧器の出力電圧（ベクトルで示す）が整流回路４ｃで整流されて負荷６に印加される様子を示している。
図３４に示される電力変換装置１ｃでは、第２巻線１２のＲ１端子と第５巻線１５のＲ４端子の間の出力が負荷６に印加される。
図３４は、図３２に示す特定の相間電圧が負荷６に印加される様子を示す説明図であり、１２相変圧器の出力電圧（ベクトルで示す）が整流回路４ｃで整流されて負荷６に印加される様子を示している。
図３４に示される電力変換装置１ｃでは、第２巻線１２のＲ１端子と第５巻線１５のＲ４端子の間の出力が負荷６に印加される。
【0086】
図３５は、実施形態の変形例３に係る電力変換装置を示す回路図である。
図３５は、図３２に示す特定の相間電圧が負荷６に印加される様子を示す説明図であり、１２相変圧器の出力電圧（ベクトルで示す）が整流回路４ｃで整流されて負荷６に印加される様子を示している。
図３５に示される電力変換装置１ｃでは、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。
図３５は、図３２に示す特定の相間電圧が負荷６に印加される様子を示す説明図であり、１２相変圧器の出力電圧（ベクトルで示す）が整流回路４ｃで整流されて負荷６に印加される様子を示している。
図３５に示される電力変換装置１ｃでは、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。
【0087】
図３３から図３５に示すように、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。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。
【0088】
図３６は、第２巻線１２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る。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。
図３６に示すＲ１－Ｒ２端子間の電圧を２００Ｖとすると、Ｒ１－Ｒ４端子間の電圧（Ａ＋Ｂ）も同様に２００Ｖである。
Ｑ－Ｒ１間の電圧Ｅ１は、第２巻線１２の出力電圧であり、Ｅ１＝２００／√３＝１１５．４Ｖとなる。電圧Ａ＝電圧Ｂ／ｔａｎ１５°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となり、電圧Ｂ＝２００－電圧Ａ＝２００－１５７．７３＝４２．２７Ｖとなる。
図３６に示すＲ１－Ｒ２端子間の電圧を２００Ｖとすると、Ｒ１－Ｒ４端子間の電圧（Ａ＋Ｂ）も同様に２００Ｖである。
Ｑ－Ｒ１間の電圧Ｅ１は、第２巻線１２の出力電圧であり、Ｅ１＝２００／√３＝１１５．４Ｖとなる。電圧Ａ＝電圧Ｂ／ｔａｎ１５°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となり、電圧Ｂ＝２００－電圧Ａ＝２００－１５７．７３＝４２．２７Ｖとなる。
【0089】
ここで、第４，５巻線の引き出し位置Ｚを求めるために、Ｑ－Ｒ２間に（Ｒ１－Ｘ）×ｃｏｓ１５°＝ＡとなるＸ点を設定した場合に、Ｒ１－Ｘ点間の電圧＝Ａ／ｃｏｓ１５°＝１５７．７３／０．９６６＝１６３．３Ｖである。また、Ｚ－Ｒ４間の電圧＝Ｑ－Ｘ間の電圧に等しいため、Ｑ－Ｘ間の電圧＝（Ｒ１－Ｘ間の電圧）－（Ｒ１－Ｑ間の電圧）＝１６３．３－１１５．４６＝４７．８３Ｖとなる。これはＺ－Ｒ４間の電圧（第５巻線１５の電圧）Ｅ３でもある。
【0090】
また、（Ｒ１－Ｘ間の電圧）×ｓｉｎ１５°×√２＝Ｘ－Ｒ４間の電圧であるから、Ｑ－Ｚ間の電圧＝Ｘ－Ｒ４間の電圧＝１６３．３×０．２５９×１．４１＝５９．７Ｖとなる。
よって、第４，第５巻線の引き出し位置Ｚは、（Ｑ－Ｚ間の電圧）／（Ｑ－Ｔ１間の電圧）＝５９．７／１１５．４＝０．５１８となる。引き出し位置は、中性点Ｑから５１．８％の位置となる。
第２巻線１２と第４巻線１４の巻数比（第２巻線１２と第５巻線１５の巻数比）については、Ｅ３／Ｅ１＝４７．８／１１５．５＝０．４１４となり、第４巻線１４及び第５巻線１５は第２巻線１２の４１．４％となる。
よって、第４，第５巻線の引き出し位置Ｚは、（Ｑ－Ｚ間の電圧）／（Ｑ－Ｔ１間の電圧）＝５９．７／１１５．４＝０．５１８となる。引き出し位置は、中性点Ｑから５１．８％の位置となる。
第２巻線１２と第４巻線１４の巻数比（第２巻線１２と第５巻線１５の巻数比）については、Ｅ３／Ｅ１＝４７．８／１１５．５＝０．４１４となり、第４巻線１４及び第５巻線１５は第２巻線１２の４１．４％となる。
【0091】
以上から、２次側の各巻線を巻数比でみると、第２巻線：第３巻線：第４巻線：第５巻線＝１：０．７３：０．４１：０．４１となる。尚、Ｑ－Ｒ２間の電圧＝２００－（Ｒ１－Ｑ間の電圧）＝２００－１１５．４＝８４．５４Ｖとなる。
【0092】
多相の交流電力を生成して全波整流回路により直流変換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。
さらに、２次側を構成する４つの巻線のうち、第３巻線１３は第２巻線の０．７３倍であり、第４巻線１４と第５巻線１５とは、第２巻線１２の途中から分岐して形成されるため、各相を単独で巻回形成するより巻回数を削減でき、多相変圧器を小型化できる。多相変圧器を小型化できるため、電力変換装置を小型にできる。
具体的に、第４巻線１４と第５巻線１５の巻数は、第２巻線１２の４１．４％であるため、僅かな巻数で済み、多相変圧器を小型にできる。
尚、実施形態の変形例３では、第２巻線のＲ１端子と第３巻線のＲ２端子間の電圧を２００Ｖとして説明したが、生成電圧は任意で有り、負荷形態に応じて出力電圧は変更できるものである。
さらに、２次側を構成する４つの巻線のうち、第３巻線１３は第２巻線の０．７３倍であり、第４巻線１４と第５巻線１５とは、第２巻線１２の途中から分岐して形成されるため、各相を単独で巻回形成するより巻回数を削減でき、多相変圧器を小型化できる。多相変圧器を小型化できるため、電力変換装置を小型にできる。
具体的に、第４巻線１４と第５巻線１５の巻数は、第２巻線１２の４１．４％であるため、僅かな巻数で済み、多相変圧器を小型にできる。
尚、実施形態の変形例３では、第２巻線のＲ１端子と第３巻線のＲ２端子間の電圧を２００Ｖとして説明したが、生成電圧は任意で有り、負荷形態に応じて出力電圧は変更できるものである。
【0093】
実施形態の変形例３に係る高圧受電設備によれば、電力変換装置１ｃは、電力変換装置１において、多相変圧器３ｃは、１次側巻線を構成する第１巻線１１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巻線とを有し、全ての巻線が共通する鉄心８に巻回され、第２～第５巻線は何れもスター結線され、第３巻線は、第２巻線の０．７３倍の巻数で前記第２巻線に対して極性が反転するよう鉄心に巻回されると共に、第２巻線及び第３巻線の中性点同士が連結され、第４巻線及び第５巻線は、第２巻線の途中の共通する所定の部位から分岐して生成され、第２～第５巻線のそれぞれが異なる位相の３相電力を出力し、多相の交流電圧を出力する。
【0094】
このように構成することによって、筐体ＨＯに注入された油で多相変圧器３ｃ及び整流回路４ｃで発生した熱を冷却できるため、冷却用のヒートシンクやファンを不要とできる。このため、電力変換装置１ｃを小型化することができる。多相の交流電力を生成して全波整流回路により直流変換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。２次側を構成する４つの巻線のうち、第３巻線１３は第２巻線の０．７３倍であり、第４巻線１４と第５巻線１５は、第２巻線１２の途中から分岐して形成されるため、各相を単独で巻回形成するより巻回数を削減でき、多相変圧器を小型化できる。ひいては、電力変換装置を小型にできる。
【0095】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、実施形態に係る電力変換装置１と、実施形態の変形例１に係る電力変換装置１ａと、実施形態の変形例２に係る電力変換装置１ｂと、実施形態の変形例３に係る電力変換装置１ｃとのうち、少なくとも２つが適宜組み合わされてもよい。
【符号の説明】
【0096】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ…電力変換装置、２…ＬＢＳ、３、３ａ、３ｂ、３ｃ…多相変圧器、４、４ａ、４ｂ、４ｃ…整流回路、６…負荷、１０…高圧３相電源、３０…鉄心、４０…遮断器、４１…電流監視部
【図1】
【図2A】
【図2B】
【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】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】