特開 2024-26982 直流電源装置

(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】P2024026982

(43)【公開日】2024-02-29

(54)【発明の名称】直流電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/12 20060101AFI20240221BHJP

【ＦＩ】

H02M7/12 U

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022129622

(22)【出願日】2022-08-16

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤木 啓太

(72)【発明者】

【氏名】清原 豊彦

【テーマコード（参考）】

5H006

【Ｆターム（参考）】

5H006AA07

5H006CA03

5H006CB03

5H006CC04

5H006DB02

(57)【要約】

【課題】三相交流電源が入力される２台の整流回路を有する直流電源装置の直流側での循環電流を抑制する。
【解決手段】移相角の差が３０°である第１変圧器３及び第２変圧器４の一次側では、主巻線及び移相巻線は、ＵＶＷ相の各々で電流が第１変圧器３及び第２変圧器４を直列に流れる態様で、三相交流電源及び一次側中性点Ｎｐの間に星形結線される。第１変圧器３の二次側には、ｕｖｗ相及びｘｙｚ相の二次巻線に対して交流側が接続された第１整流素子群３１が配置され、第２変圧器４の二次側には、ｕｖｗ相及びｘｙｚ相の二次巻線に対して交流側が接続された第２整流素子群３２が配置される。第１整流素子群３１及び第２整流素子群３２では、交流側がｕｖｗ相の二次巻線と接続された各整流素子の直流側が相互接続される一方で、交流側がｘｙｚ相の二次巻線と接続された各整流素子の直流側が相互接続される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源装置であって、
両者の移相角の差が３０°である様に構成された第１変圧器及び第２変圧器を備え、
前記第１変圧器は、第１のＵＶＷ相一次巻線と、二次側中性点に対して星形結線された第１のｕｖｗ相二次巻線及び第１のｘｙｚ相二次巻線とを有し、
前記第２変圧器は、第２のＵＶＷ相一次巻線と、前記第１変圧器と共通の前記二次側中性点に対して星形結線された第２のｕｖｗ相二次巻線及び第２のｘｙｚ相二次巻線とを有し、
前記直流電源装置は、
前記第１のｕｖｗ相二次巻線及び前記第１のｘｙｚ相二次巻線の各巻線に対して交流側がそれぞれ接続された第１整流素子と、
前記第２のｕｖｗ相二次巻線及び前記第２のｘｙｚ相二次巻線の各巻線に対して交流側がそれぞれ接続された第２整流素子と更にを備え、
前記第１変圧器及び前記第２変圧器の少なくとも一方は、前記第１のＵＶＷ相一次巻線又は前記第２のＵＶＷ相一次巻線が主巻線及び移相巻線を有する移相変圧器で構成され、
前記第１変圧器及び前記第２変圧器の一次側において、前記第１のＵＶＷ相一次巻線及び前記第２のＵＶＷ相一次巻線は、Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相のそれぞれで、電流が前記第１変圧器及び前記第２変圧器を直列に流れる態様で、三相交流電源及び共通の一次側中性点の間に星形結線され、
前記第１変圧器及び前記第２変圧器の二次側において、前記第１のｕｖｗ相二次巻線と接続された前記第１整流素子の直流側と、前記第２のｕｖｗ相二次巻線と接続された前記第２整流素子の直流側とが相互接続される一方で、前記第１のｘｙｚ相二次巻線と接続された前記第１整流素子の直流側と、前記第２のｘｙｚ相二次巻線と接続された前記第２整流素子の直流側とが相互接続される、直流電源装置。

【請求項2】

前記第１のｕｖｗ相二次巻線と接続された前記第１整流素子の直流側と、前記第２のｕｖｗ相二次巻線と接続された前記第２整流素子の直流側とは、直流負荷の第１端と接続される第１の直流導体に対して共通に接続され、
前記第１のｘｙｚ相二次巻線と接続された前記第１整流素子の直流側と、前記第２のｘｙｚ相二次巻線と接続された前記第２整流素子の直流側とは、前記直流負荷の前記第１端と接続される第２の直流導体に対して共通に接続され、
前記直流負荷の第２端は、前記二次側中性点と接続される、請求項１記載の直流電源装置。

【請求項3】

前記第１のＵＶＷ相一次巻線は、前記第１変圧器がマイナス１５°の移相角を有する移相変圧器で構成される様に結線された、主巻線及び移相巻線を有し、
前記第２のＵＶＷ相一次巻線は、前記第２変圧器がプラス１５°の移相角を有する移相変圧器で構成される様に結線された、主巻線及び移相巻線を有する、請求項１又は２に記載の直流電源装置。

【請求項4】

前記第１のＵＶＷ相一次巻線は、第１Ｕ相主巻線、第１Ｕ相移相巻線、第１Ｖ相主巻線、第１Ｖ相移相巻線、第１Ｗ相主巻線、及び、第１Ｗ相移相巻線を有し、
前記第２のＵＶＷ相一次巻線は、第２Ｕ相主巻線、第２Ｕ相移相巻線、第２Ｖ相主巻線、第２Ｖ相移相巻線、第２Ｗ相主巻線、及び、第２Ｗ相移相巻線を有し、
前記第１Ｕ相主巻線、前記第２Ｕ相主巻線、前記第１Ｖ相移相巻線、及び、前記第２Ｗ相移相巻線は、前記三相交流電源のＵ相及び前記一次側中性点の間に電気的に直列接続され、
前記第１Ｖ相主巻線、前記第２Ｖ相主巻線、前記第１Ｗ相移相巻線、及び、前記第２Ｕ相移相巻線は、前記三相交流電源のＶ相及び前記一次側中性点の間に電気的に直列接続され、
前記第１Ｗ相主巻線、前記第２Ｗ相主巻線、前記第１Ｕ相移相巻線、及び、前記第２Ｖ相移相巻線は、前記三相交流電源のＷ相及び前記一次側中性点の間に電気的に直列接続される、請求項３記載の直流電源装置。

【請求項5】

前記第１のｕｖｗ相二次巻線は、第１ｕ相二次巻線、第１ｖ相二次巻線、及び、第１ｗ相二次巻線を有し、
前記第１のｘｙｚ相二次巻線は、第１ｘ相二次巻線、第１ｙ相二次巻線、及び、第１ｚ相二次巻線を有し、
前記第２のｕｖｗ相二次巻線は、第２ｕ相二次巻線、第２ｖ相二次巻線、及び、第２ｗ相二次巻線を有し、
前記第２のｘｙｚ相二次巻線は、第２ｘ相二次巻線、第２ｙ相二次巻線、及び、第２ｚ相二次巻線を有し、
前記第１Ｕ相主巻線及び前記第１Ｕ相移相巻線は、前記第１ｕ相二次巻線及び前記第１ｘ相二次巻線と磁気結合され、
前記第１Ｖ相主巻線及び前記第１Ｖ相移相巻線は、前記第１ｖ相二次巻線及び前記第１ｙ相二次巻線と磁気結合され、
前記第１Ｗ相主巻線及び前記第１Ｗ相移相巻線は、前記第１ｗ相二次巻線及び前記第１ｚ相二次巻線と磁気結合され、
前記第２Ｕ相主巻線及び前記第２Ｕ相移相巻線は、前記第２ｕ相二次巻線及び前記第２ｘ相二次巻線と磁気結合され、
前記第２Ｖ相主巻線及び前記第２Ｖ相移相巻線は、前記第２ｖ相二次巻線及び前記第２ｙ相二次巻線と磁気結合され、
前記第２Ｗ相主巻線及び前記第２Ｗ相移相巻線は、前記第２ｗ相二次巻線及び前記第２ｚ相二次巻線と磁気結合され、
前記第１ｕ相二次巻線、前記第１ｖ相二次巻線、前記第１ｗ相二次巻線、前記第２ｕ相二次巻線、前記第２ｖ相二次巻線、及び、前記第２ｗ相二次巻線の各々は、第１端が対応する相の前記第１整流素子又は前記第２整流素子の交流側と接続される一方で、第２端は前記二次側中性点と接続され、
前記第１ｘ相二次巻線、前記第１ｙ相二次巻線、前記第１ｚ相二次巻線、前記第２ｘ相二次巻線、前記第２ｙ相二次巻線、及び、前記第２ｚ相二次巻線の各々は、第１端が前記二次側中性点と接続される一方で、第２端は対応する相の前記第１整流素子又は前記第２整流素子の交流側と接続される、請求項４記載の直流電源装置。

【請求項6】

前記第１整流素子及び前記第２整流素子の各々は、導通角が１５０°となる様に制御されるサイリスタで構成される、請求項１又は２に記載の直流電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、直流電源装置に関し、より特定的には、三相交流電源を入力とする整流回路を有する直流電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

三相交流電源を入力する直流電源の一態様として、高調波抑制対策のために、整流回路を組み合わせることで多相化した構成が知られている。例えば、下記の非特許文献１には、３０°の位相差を有する三相交流電圧が入力される２台の整流回路を並列接続することで、所謂、１２パルス整流回路を構成することが記載されている。

【0003】

更に、非特許文献１では、２台の整流回路間の出力電圧差を吸収するための相間リアクトルの最適化によって、電源側入力電流の高調波を抑制する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】田中俊彦，小塩修嗣著、「相間リアクトルの最適化による並列接続形サイリスタ整流回路の電源高調波電流低減法」、電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌）、Vol.117，No.1, pp.19-25 (1997)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

非特許文献１の様な２台の整流回路が接続された１２パルス整流回路の直流側では、２台の整流回路間に循環電流が発生することが知られている。この循環電流による電磁誘導によって、整流器の直流端子近傍、又は、整流回路間の直流導体近傍の鉄製構造体が誘導加熱される場合もある。

【0006】

非特許文献１では、相間リアクトルのインダクタンスによって循環電流を抑制することが可能である。或いは、直接リアクトルを配置することなく、整流回路間の直流導体を長くすることで、等価的に循環電流を抑制するためのインダクタンスの確保が図られることもある。

【0007】

しかしながら、上述の様な、循環電流の抑制対策は、相間リアクトル又は直流導体の大型化、及び、大型化に伴う損失増加を招くことが懸念される。

【0008】

本開示は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、三相交流電源を入力とする１２パルス整流回路として構成された直流電源装置の直流側での循環電流を抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一態様に係る直流電源装置は、両者の移相角の差が３０°である様に構成された第１変圧器及び第２変圧器と、第１整流素子と、第２整流素子とを備える。第１変圧器は、第１のＵＶＷ相一次巻線と、二次側中性点に対して星形結線された第１のｕｖｗ相二次巻線及び第１のｘｙｚ相二次巻線とを有する。第２変圧器は、第２のＵＶＷ相一次巻線と、第１変圧器と共通の二次側中性点に対して星形結線された第２のｕｖｗ相二次巻線及び第２のｘｙｚ相二次巻線とを有する。第１整流素子群は、第１のｕｖｗ相二次巻線及び第１のｘｙｚ相二次巻線の各巻線に対して交流側がそれぞれ接続される。第２整流素子は、第２のｕｖｗ相二次巻線及び第２のｘｙｚ相二次巻線の各巻線に対して交流側がそれぞれ接続される。第１変圧器及び第２変圧器の少なくとも一方は、第１のＵＶＷ相一次巻線又は第２のＵＶＷ相一次巻線が主巻線及び移相巻線を有する移相変圧器で構成される。第１変圧器及び第２変圧器の一次側において、第１のＵＶＷ相一次巻線及び第２のＵＶＷ相一次巻線は、Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相のそれぞれで、電流が第１変圧器及び第２変圧器を直列に流れる態様で、三相交流電源及び共通の一次側中性点の間に星形結線される。第１変圧器及び第２変圧器の二次側において、第１のｕｖｗ相二次巻線と接続された第１整流素子の直流側と、第２のｕｖｗ相二次巻線と接続された第２整流素子の直流側とが相互接続される一方で、第１のｘｙｚ相二次巻線と接続された第１整流素子の直流側と、第２のｘｙｚ相二次巻線と接続された第２整流素子の直流側とが相互接続される。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、三相交流電源を入力とする１２パルス整流回路として構成された直流電源装置の直流側での循環電流を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】比較例に係る直流電源装置の構成を説明する概念図である。

【図2】本実施の形態に係る直流電源装置の構成を説明する概念図である。

【図3】比較例に係る直流電源装置の構成例を示す回路図である。

【図4】本実施の形態に係る直流電源装置の構成例を示す回路図である。

【図5】本実施の形態に係る直流電源装置の整流素子の出力電流の波形図である。

【図6】図４の変圧器の一次側の各相の電流波形図である。

【図7】図４の変圧器の二次側における各相の整流素子の電流波形図である。

【図8】図３に示された直流電源装置（比較例）での二次側各相の整流素子の出力電流のシミュレ－ション結果を示す波形図である。

【図9】図４に示された直流電源装置（本実施の形態）での二次側各相の整流素子の出力電流のシミュレ－ション結果を示す波形図である。

【図10】図３に示された直流電源装置（比較例）の出力電流のシミュレーション結果を示す波形図である。

【図11】図４に示された直流電源装置（本実施の形態）の出力電流のシミュレ－ション結果を示す波形図である。

【図12】二次側が二重星形結線された変圧器の二次側の各相での整流素子の出力電流の概念的な波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

【0013】

（回路構成）
まず、本実施の形態に係る直流電源装置の回路構成について、非特許文献１と同様の、３０°の位相差を有する三相交流電圧が入力される２台の整流回路を並列接続した１２パルス整流回路との比較によって説明する。

【0014】

図１は、比較例に係る直流電源装置の構成を説明する概念図である。

【0015】

図１に示される様に、比較例に係る直流電源装置１０は、並列接続された整流回路２１及び２２と、直流リアクトルＬ１，Ｌ２とを備え、負荷（直流負荷）４０に対して、直流電力を供給する。

【0016】

整流回路２１は、ＵＶＷ相の各相の主巻線及び移相巻線から構成される一次巻線群３Ｐ及びｕｖｗ相及びｘｙｚ相の各巻線から構成される二次巻線群３Ｓを有する変圧器３と、第１整流素子群３１とを含む。第１整流素子群３１の各整流素子は、例えば、サイリスタで構成され、二次巻線群３Ｓのｕｖｗ相及びｘｙｚ相の各巻線と接続された交流側（アノード）と、直流導体ＰＬ１と接続された直流側（カソード）と有する。

【0017】

同様に、整流回路２２は、ＵＶＷ相の各相の主巻線及び移相巻線から構成される一次巻線群４Ｐ及びｕｖｗ相及びｘｙｚ相の各巻線から構成される二次巻線群４Ｓを有する変圧器４と、第２整流素子群３２とを含む。第２整流素子群３２の各整流素子は、例えば、サイリスタで構成され、二次巻線群４Ｓのｕｖｗ相及びｘｙｚ相の各巻線と接続された交流側（アノード）と、直流導体ＰＬ２と接続された直流側（カソード）と有する。

【0018】

本明細書では、変圧器３及び４の各相について、一次側（ＵＶＷ相）を大文字、二次側（ｕｖｗ相、ｘｙｚ相）を小文字で表記する。更に、変圧器３及び４の一次側のＵＶＷ相同士を区別するために、変圧器３の一次側のＵ相、Ｖ相、Ｗ相については、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相とも称する。一方で、変圧器４の一次側のＵ相、Ｖ相、Ｗ相については、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相とも称する。同様に、変圧器３及び４の二次側でのｕｖｗ相及びｘｙｚ相同士を区別するために、変圧器３の二次側の各相をｕ１相、ｖ１相、ｗ１相、及び、ｘ１相、ｙ１相、ｚ１相とも表記する。同様に、変圧器４の二次側の各相については、ｕ２相、ｖ２相、ｗ２相、及び、ｘ２相、ｙ２相、ｚ２相とも表記する。

【0019】

変圧器３の一次巻線群３Ｐの主巻線及び移相巻線（Ｕ１相～Ｗ１相）は、移相角－１５°を有する移相巻線付変圧器（移相変圧器）として構成される様に、一次側中性点Ｎｐ１に対して星形結線される。変圧器３の二次巻線群３Ｓは、ｕ１相、ｖ１相、及び、ｗ１相と、ｘ１相、ｙ１相、及び、ｚ１相との各々で、共通の二次側中性点Ｎｓに対して星形結線される。即ち、ｕ１相～ｗ１相と、ｘ１相～ｚ１相とは並列接続される。

【0020】

一方で、変圧器４の一次巻線群４Ｐの主巻線及び移相巻線（Ｕ２相～Ｗ２相）は、移相角＋１５°を有する移相巻線付変圧器（移相変圧器）として構成される様に、一次側中性点Ｎｐ２に対して星形結線される。二次巻線群４Ｓは、二次巻線群３Ｓと同様に、ｕｖｗ相（ｕ２相～ｗ２相）と、ｘｙｚ相（ｘ２相～ｚ２相）との各々で、変圧器３と共通の二次側中性点Ｎｓに対して星形結線される。即ち、ｕ２相～ｗ２相と、ｘ２相～ｚ２相とについても、並列接続されている。

【0021】

変圧器３の一次巻線群３Ｐ及び変圧器４の一次巻線群４Ｐは、電力線ＰＬＵ，ＰＬＶ，ＰＬＷを介して、図示しない三相交流電源に対して並列接続される。

【0022】

負荷４０の第１端は、直流導体ＰＬ１及びＰＬ２と接続され、第２端は、共通接続された変圧器３及び４の二次側中性点Ｎｓと接続される。

【0023】

整流回路２１及び２２は、電力線ＰＬＵ～ＰＬＷによって三相交流電源に対して並列接続されており、第１整流素子群３１及び第２整流素子群３２を構成する１２個の整流素子が、３０°ずつ位相差が異なる交流電圧を整流する様に動作することで、１２パルス整流回路としての動作が実現される。

【0024】

直流リアクトルＬ１，Ｌ２は、直流導体ＰＬ１，ＰＬ２のインダクタンスによって構成することも可能であり、非特許文献１の相間リアクトルと同様に、直流導体ＰＬ１及びＰＬ２の間を循環する循環電流を抑制する効果を有する。

【0025】

図２には、本実施の形態に係る直流電源装置の構成を説明する概念図が示される。

【0026】

図２を参照して、本実施の形態に係る直流電源装置１１は、比較例に係る直流電源装置１０（図１）と比較して、整流回路２１及び２２の構成要素は同様である一方で、変圧器３及び４の一次側での一次巻線群３Ｐ，４Ｐの結線と、二次側での第１整流素子群３１及び第２整流素子群３２の直流側の結線とが異なる。

【0027】

具体的には、変圧器３，４の一次側では、一次巻線群３Ｐの主巻線及び移相巻線（Ｕ１相～Ｗ１相）と、一次巻線群４Ｐの主巻線及び移相巻線（Ｕ２相～Ｗ２相）とは、一次側のＵＶＷ相の各相の電流が一次巻線群３Ｐ及び４Ｐを並列ではなく直列に流れる様に、電力線ＰＬＵ～ＰＬＶ（三相交流電源）と、変圧器３，４に共通の一次側中性点Ｎｐとの間に星形結線される。一次巻線群３Ｐ及び４Ｐの具体的な結線例については、後程回路図を用いて説明する。

【0028】

変圧器３，４の二次側では、第１整流素子群３１及び第２整流素子群３２は、図１の様に並列動作するのではなく、各整流素子の直流側が、ｕｖｗ相同士、及び、ｘｙｚ相同士で相互接続されることで、一体的に動作する。図２の例では、直流導体ＰＬ１は、第１整流素子群３１及び第２整流素子群３２を構成する整流素子のうちの、交流側が変圧器３，４のｕｖｗ相（ｕ１相～ｗ１相，ｕ２相～ｗ２相）と接続された整流素子の直流側と接続される。又、直流導体ＰＬ２は、第１整流素子群３１及び第２整流素子群３２を構成する整流素子のうちの、交流側が変圧器３，４のｘｙｚ相（ｘ１相～ｚ１相，ｘ２相～ｚ２相）と接続された整流素子の直流側と接続される。

【0029】

この様に、本実施の形態に係る直流電源装置１１は、変圧器一次側での各相電流が変圧器３及び４に並列に流れるのではなく、変圧器３及び４を直列に流れる様に動作する点で、比較例に係る直流電源装置１０と異なっている。この結果、後程の説明で明らかになる様に、直流電源装置１１では、比較例に係る直流電源装置１０と比較して大幅に循環電流を低減することが可能となり、図２中に点線で表記する様に、直流リアクトルＬ１，Ｌ２の省略を図ることができる。

【0030】

次に、比較例に係る直流電源装置１０と、本実施の形態に係る直流電源装置１１との相違点について、図３及び図４の回路図を用いて、更に説明する。

【0031】

図３は、図１に示された直流電源装置１０（比較例）の構成例を説明する回路図である。

【0032】

図３を参照して、変圧器３及び４の一次側は、別個の一次側中性点Ｎｐ１，Ｎｐ２に対してそれぞれ星形結線される。変圧器３の一次巻線群３Ｐは、一次側中性点Ｎｐ１に対して星形結線される、Ｕ相（Ｕ１相）の主巻線及び移相巻線を構成する一次巻線Ｐｕ１１及びＰｗ１２、Ｖ相（Ｖ１相）の主巻線及び移相巻線を構成する一次巻線Ｐｖ１１及びＰｕ１２、並びに、Ｗ相（Ｗ１相）の主巻線及び移相巻線を構成する一次巻線Ｐｗ１１及びＰｖ１２を有する。

【0033】

同様に、変圧器４の一次巻線群４Ｐは、一次側中性点Ｎｐ２に対して星形結線される、Ｕ相（Ｕ２相）の主巻線及び移相巻線を構成する一次巻線Ｐｕ２１及びＰｖ２２、Ｖ相（Ｖ２相）の主巻線及び移相巻線を構成する一次巻線Ｐｖ２１及びＰｗ２２、並びに、Ｗ相（Ｗ２相）の主巻線及び移相巻線を構成する一次巻線Ｐｗ２１及びＰｕ２２を有する。

【0034】

尚、各一次巻線の符号については、「Ｐ（Primary）」に続いて、Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相のうちのいずれの相電流が流れるかをアルファベット（小文字）で表記し、更に、変圧器３（「１」）及び変圧器４（「２」）のいずれの巻線であるかを示す数字と、主巻線（「１」）及び移相巻線（「２」）のいずれであるかを示す数字とを続けて、計４桁で表記している。

【0035】

変圧器３及び４の二次側において、二次巻線群３Ｓ及び４Ｓは、共通の二次側中性点Ｎｓに対して星形結線される。二次巻線群３Ｓは、ｕｖｗ相の二次巻線Ｓｕ１，Ｓｖ１，Ｓｗ１、及び、ｘｙｚ相の二次巻線Ｓｘ１，Ｓｙ１，Ｓｚ１を有する。同様に、二次巻線群４Ｓは、ｕｖｗ相の二次巻線Ｓｕ２，Ｓｖ２，Ｓｗ２、及び、ｘｙｚ相の二次巻線Ｓｘ２，Ｓｙ２，Ｓｚ２を有する。

【0036】

変圧器３では、移相角をマイナスとする様に、電力線ＰＬＵ（三相交流電源のＵ相）と、一次側中性点Ｎｐ１との間に、一次巻線Ｐｕ１１（Ｕ１相主巻線）及び一次巻線Ｐｕ１２（Ｖ１相移相巻線）が直列接続される。更に、電力線ＰＬＶ（三相交流電源のＶ相）と一次側中性点Ｎｐ１との間に、一次巻線Ｐｖ１１（Ｖ１相主巻線）及び一次巻線Ｐｖ１２（Ｗ１相移相巻線）が直列接続され、電力線ＰＬＷ（三相交流電源のＷ相）と一次側中性点Ｎｐ１との間に、一次巻線Ｐｗ１１（Ｗ１相主巻線）及び一次巻線Ｐｗ１２（Ｕ１相移相巻線）が直列接続される。更に、Ｕ１相～Ｗ１相の各々において、主巻線及び移相巻線の巻数比（Ｎ１１：Ｎ１２）は、移相角の大きさが１５°となるよう決められる。

【0037】

変圧器３では、Ｕ１相の主巻線及び移相巻線である一次巻線Ｐｕ１１及びＰｗ１２が、ｕ１相の二次巻線Ｓｕ１及びｘ１相の二次巻線Ｓｘ１と磁気結合される。又、Ｖ１相の主巻線及び移相巻線である一次巻線Ｐｖ１１及びＰｕ１２が、ｖ１相の二次巻線Ｓｖ１及びｙ１相の二次巻線Ｓｙ１と磁気結合される。更に、Ｗ１相の主巻線及び移相巻線である一次巻線Ｐｗ１１及びＰｖ１２が、ｗ１相の二次巻線Ｓｗ１及びｚ１相の二次巻線Ｓｚ１と磁気結合される。

【0038】

各二次巻線には、一次巻線（主巻線及び移相巻線）を流れる電流によって合成された磁束に従って、巻数比に従った振幅を有する交流電流が誘起される。この結果、変圧器３は、図１に示した様に、移相角が－１５°の位相変圧器を構成する。

【0039】

これに対して、変圧器４では、移相角をプラスとする様に、電力線ＰＬＵ（三相交流電源のＵ相）と一次側中性点Ｎｐ２の間に、一次巻線Ｐｕ２１（Ｕ２相主巻線）及び一次巻線Ｐｕ２２（Ｗ２相移相巻線）が直列接続される。更に、電力線ＰＬＶ（三相交流電源のＶ相）と一次側中性点Ｎｐ２との間に、一次巻線Ｐｖ２１（Ｖ２相主巻線）及び一次巻線Ｐｖ２２（Ｕ２相移相巻線）が直列接続され、電力線ＰＬＷ（三相交流電源のＷ相）と一次側中性点Ｎｐ２との間に、一次巻線Ｐｗ２１（Ｗ２相主巻線）及び一次巻線Ｐｗ２２（Ｖ２相移相巻線）が直列接続される。

【0040】

変圧器４では、Ｕ２相の主巻線及び移相巻線である一次巻線Ｐｕ２１及びＰｖ２２が、ｕ２相の二次巻線Ｓｕ２及びｘ２相の二次巻線Ｓｘ２と磁気結合される。又、Ｖ２相の主巻線及び移相巻線である一次巻線Ｐｖ２１及びＰｗ２２が、ｖ２相の二次巻線Ｓｖ２及びｙ２相の二次巻線Ｓｙ２と磁気結合される。更に、Ｗ２相の主巻線及び移相巻線である一次巻線Ｐｗ２１及びＰｕ２２が、ｗ２相の二次巻線Ｓｗ２及びｚ２相の二次巻線Ｓｚ２と磁気結合される。

【0041】

変圧器３と同様に、各二次巻線には、一次巻線（主巻線及び移相巻線）を流れる電流によって合成された磁束に従って、巻数比に従った振幅を有する交流電流が誘起される。この結果、変圧器４は、図１に示した様に、移相角が＋１５°の位相変圧器を構成する。

【0042】

変圧器３の二次側に配置される第１整流素子群３１は、整流素子Ｔｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１，Ｔｘ１，Ｔｙ１，Ｔｚ１を有する。整流素子Ｔｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１は、二次巻線Ｓｕ１，Ｓｖ１，Ｓｗ１に伝達された交流電圧を同極性で受ける交流側（アノード）と、直流導体ＰＬ１と接続される直流側（カソード）とを有する。反対に、整流素子Ｔｘ１，Ｔｙ１，Ｔｚ１は、二次巻線Ｓｘ１，Ｓｙ１，Ｓｚ１に伝達された交流電圧を逆極性で受ける交流側（アノード）と、直流導体ＰＬ１と接続される直流側（カソード）とを有する。

【0043】

変圧器４の二次側に配置される第２整流素子群３２は、整流素子Ｔｕ２，Ｔｖ２，Ｔｗ２，Ｔｘ２，Ｔｙ２，Ｔｚ２を有する。整流素子Ｔｕ２，Ｔｖ２，Ｔｗ２は、二次巻線Ｓｕ２，Ｓｖ２，Ｓｗ２に伝達された交流電圧を同極性で受ける交流側（アノード）と、直流導体ＰＬ２と接続される直流側（カソード）とを有する。反対に、整流素子Ｔｘ２，Ｔｙ２，Ｔｚ２は、二次巻線Ｓｘ２，Ｓｙ２，Ｓｚ２に伝達された交流電圧を逆極性で受ける交流側（アノード）と、直流導体ＰＬ２と接続される直流側（カソード）とを有する。この様に、第１整流素子群３１及び第２整流素子群３２において、ｕｖｗ相の各整流素子の交流側と、ｘｙｚ相の各整流素子の交流側とは、逆の極性で各二次巻線に対して接続される。

【0044】

図３の回路では、負荷４０を電流源４１と表現して、後述するシミュレーション解析を実行する。直流電源装置１０では、整流回路２１（第１整流素子群３１）からの直流導体ＰＬ１及び直流リアクトルＬ１を通過する出力電流Ｉ１と、整流回路２２（第２整流素子群３２）からの直流導体ＰＬ２及び直流リアクトルＬ２を通過する出力電流Ｉ２との和が、負荷４０への供給電流となる。出力電流Ｉ１及びＩ２の瞬時値の差分は、直流導体ＰＬ１及びＰＬ２の循環電流となる。

【0045】

図４には、図２に示された直流電源装置１１（本実施の形態）の構成例を説明する回路図が示される。

【0046】

図４を参照して、変圧器３及び４の一次側では、一次巻線群３Ｐ及び４Ｐの主巻線及び移相巻線は、Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相のそれぞれで共通の一次側中性点Ｎｐに対して星形結線される。具体的には、電力線ＰＬＵ（三相交流電源のＵ相）と、一次側中性点Ｎｐとの間に、変圧器３，４の一次巻線Ｐｕ１１、Ｐｕ１２、Ｐｕ２１、及び、Ｐｕ２２が直列接続される。同様に、電力線ＰＬＶ（三相交流電源のＶ相）と、一次側中性点Ｎｐとの間に、変圧器３，４の一次巻線Ｐｖ１１、Ｐｖ２２、Ｐｖ２１、及び、Ｐｖ２２が直列接続される。更に、電力線ＰＬＷ（三相交流電源のＷ相）と、一次側中性点Ｎｐとの間に、変圧器３，４の一次巻線Ｐｗ１１、Ｐｗ１２、Ｐｗ２１、及び、Ｐｗ２２が直列接続される。

【0047】

これにより、図４の構成例では、変圧器３，４の一次側では、移相角が－１５°の移相変圧器を構成するための一次巻線群３Ｐと、移相角＋１５°の移相変圧器を構成するための一次巻線群４Ｐとが、ＵＶＷ相の各々において直列接続される。即ち、図３では並列接続されていた主巻線及び移相巻線の組同士が、三相交流電源及び一次側中性点Ｎｐの間に直列接続される態様で、単一のＵＶＷ相で星形結線された構成となる。

【0048】

変圧器３及び４の二次巻線群３Ｓ，４Ｓは、図２と同様に、共通の二次側中性点Ｎｓに対して星形結線される。更に、第１整流素子群３１及び第２整流素子群３２を構成する各整流素子の交流側（アノード）と、二次巻線群３Ｓ，４Ｓを構成する各相の二次巻線との接続関係は、図３と同様である。

【0049】

一方で、直流導体ＰＬ１及びＰＬ２の各々は、第１整流素子群３１及び第２整流素子群３２の一部ずつの直流側と接続される。具体的には、ｕ相（ｕ１相，ｕ２相）の整流素子Ｔｕ１，Ｔｕ２、ｖ相（ｖ１相，ｖ２相）の整流素子Ｔｖ１，Ｔｖ２、及び、ｗ相（ｗ１相，ｗ２相）の整流素子Ｔｗ１，Ｔｗ２の直流側（カソード）は、相互接続されて、直流導体ＰＬ１と共通に接続される。

【0050】

これに対して、ｘ相（ｘ１相，ｘ２相）の整流素子Ｔｘ１，Ｔｘ２、ｙ相（ｙ１相，ｙ２相）の整流素子Ｔｙ１，Ｔｙ２、及び、ｚ相（ｚ１相，ｚ２相）の整流素子Ｔｚ１，Ｔｚ２の直流側（カソード）は、相互接続されて、直流導体ＰＬ２と共通に接続される。

【0051】

この様に、本実施の形態に係る１１では、上述した通り、変圧器３及び４の一次側での一次巻線群３Ｐ，４Ｐの結線と、二次側での第１整流素子群３１及び第２整流素子群３２と直流導体ＰＬ１，ＰＬ２との間の結線とが、比較例に係る直流電源装置１０と異なっている。

【0052】

図２及び図４に示された変圧器３の一次巻線群３Ｐについて、一次巻線Ｐｕ１１は「第１Ｕ相主巻線」、一次巻線Ｐｖ１１は「第１Ｖ相主巻線」、一次巻線Ｐｗ１１は、「第１Ｗ相主巻線」にそれぞれ対応する。又、一次巻線Ｐｗ１２は「第１Ｕ相移相巻線」、一次巻線Ｐｕ１２は「第１Ｖ相移相巻線」、一次巻線Ｐｖ１２は「第１Ｗ相移相巻線」にそれぞれ対応する。そして、一次巻線Ｐｕ１１，Ｐｖ１１，Ｐｗ１１及び一次巻線Ｐｕ１２，Ｐｖ１２，Ｐｖ１２の集合体は「第１のＵＶＷ相一次巻線」に対応する。

【0053】

同様に、変圧器４の一次巻線群４Ｐについて、一次巻線Ｐｕ２１は「第２Ｕ相主巻線」、一次巻線Ｐｖ２１は「第２Ｖ相主巻線」、一次巻線Ｐｗ２１は「第２Ｗ相主巻線」にそれぞれ対応する。又、一次巻線Ｐｖ２２は「第２Ｕ相移相巻線」、一次巻線Ｐｗ２２は「第２Ｖ相移相巻線」、一次巻線Ｐｕ２２は「第２Ｗ相移相巻線」にそれぞれ対応する。そして、一次巻線Ｐｕ２１，Ｐｖ２１，Ｐｗ２１及び一次巻線Ｐｕ２２，Ｐｖ２２，Ｐｗ２２の集合体は「第２のＵＶＷ相一次巻線」に対応する。

【0054】

同様に、図２及び図４に示された変圧器３の二次巻線群３Ｓについて、二次巻線Ｓｕ１は「第１ｕ相二次巻線」、二次巻線Ｓｖ１は「第１ｖ相二次巻線」、二次巻線Ｓｗ１は「第１ｗ相二次巻線」にそれぞれ対応する。二次巻線Ｓｕ１，Ｓｖ１，Ｓｗ１の集合体は「第１のｕｖｗ相二次巻線」に対応する。又、二次巻線Ｓｘ１は「第１ｘ相二次巻線」、二次巻線Ｓｙ１は「第１ｙ相二次巻線」、二次巻線Ｓｚ１は「第１ｚ相二次巻線」にそれぞれ対応する。二次巻線Ｓｘ１，Ｓｙ１，Ｓｚ１の集合体は「第１のｘｙｚ相二次巻線」に対応する。

【0055】

更に、変圧器４の二次巻線群４Ｓについて、二次巻線Ｓｕ２は「第２ｕ相二次巻線」、二次巻線Ｓｖ２は「第２ｖ相二次巻線」、二次巻線Ｓｗ２は「第２ｗ相二次巻線」にそれぞれ対応し、二次巻線Ｓｕ２，Ｓｖ２，Ｓｗ２の集合体は「第２のｕｖｗ相二次巻線」に対応する。又、二次巻線Ｓｘ２は「第２ｘ相二次巻線」、二次巻線Ｓｙ２は「第２ｙ相二次巻線」、二次巻線Ｓｚ２は「第２ｚ相二次巻線」にそれぞれ対応し、二次巻線Ｓｘ２，Ｓｙ２，Ｓｚ２の集合体は「第２のｘｙｚ相二次巻線」に対応する。

【0056】

又、変圧器３の二次側に配置された、第１整流素子群３１を構成する整流素子Ｔｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１，Ｔｘ１，Ｔｙ１，Ｔｚ１の各々は「第１整流素子」に対応する。同様に、変圧器４の二次側に配置された第２整流素子群３２を構成する整流素子Ｔｕ２，Ｔｖ２，Ｔｗ２，Ｔｘ２，Ｔｙ２，Ｔｚ２の各々は「第２整流素子」に対応する。

【0057】

（理論計算）
次に、本実施の形態に係る直流電源装置１１の動作の理論計算について説明する。

【0058】

ここでは、一体的に接続された変圧器３，４の一次側のＵ相、Ｖ相、及び、Ｗ相の電流を、それぞれ一次側相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷとする。

【0059】

更に、変圧器３，４二次側では、第１整流素子群３１での、ｕ１相及びｘ１相の電流を二次側相電流Ｉｕｘ１、ｖ１相及びｙ１相の電流を二次側相電流Ｉｖｙ１、ｗ１相及びｚ１相の電流を二次側相電流Ｉｗｚ１とする。同様に、第２整流素子群３２での、ｕ２相及びｘ２相の電流を二次側相電流Ｉｕｘ２、ｖ２相及びｙ２相の電流を二次側相電流Ｉｖｙ２、ｗ２相及びｚ２相の電流を二次側相電流Ｉｗｚ２とする。

【0060】

変圧器３，４の一次側の各相の主巻線の巻数Ｎ１１及び移相巻線の巻数Ｎ１２に対して、二次巻線の巻数をｎ２とすると、上述の各一次側相電流及び各二次側相電流の関係は、下記の式（１）～（６）によって示される。

【0061】

Ｎ１１・ＩＵ－Ｎ１２・ＩＷ＝ｎ２・Ｉｕｘ１ …（１）
Ｎ１１・ＩＶ－Ｎ１２・ＩＵ＝ｎ２・Ｉｖｙ１ …（２）
Ｎ１１・ＩＷ－Ｎ１２・ＩＶ＝ｎ２・Ｉｗｚ１ …（３）
Ｎ１１・ＩＵ－Ｎ１２・ＩＶ＝ｎ２・Ｉｕｘ２ …（４）
Ｎ１１・ＩＶ－Ｎ１２・ＩＷ＝ｎ２・Ｉｖｙ２ …（５）
Ｎ１１・ＩＷ－Ｎ１２・ＩＵ＝ｎ２・Ｉｗｚ２ …（６）
尚、上述の式（１）～（６）の二次側相電流Ｉｕｘ１，Ｉｖｙ１，Ｉｗｚ１，Ｉｕｘ２，Ｉｖｙ２，Ｉｗｚ２の各々については、正値がｕ相（ｕ１相，ｕ２相）、ｖ相（ｖ１相，ｖ２相）又は、ｗ相（ｗ１相，ｗ２相）の相電流を示し、負値が、ｘ相（ｘ１，ｘ２相）、ｙ相（ｙ１相，ｙ２相）又は、ｚ相（ｚ１相，ｚ２相）の相電流を示すものとしている。

【0062】

式（１）～（６）より、一次側相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷは、定数ｎ＊＝（Ｎ１２／Ｎ１１）を用いて、下記の式（７）～（９）で示される。

【0063】

ＩＵ＝（Ｉｕｘ１＋Ｉｕｘ２－ｎ＊・（Ｉｖｙ１＋Ｉｗｘ２））／２ …（７）
ＩＶ＝（Ｉｖｙ１＋Ｉｖｙ２－ｎ＊・（Ｉｗｚ１＋Ｉｕｘ２））／２ …（８）
ＩＷ＝（Ｉｗｚ１＋Ｉｗｚ２－ｎ＊・（Ｉｕｘ１＋Ｉｖｙ２））／２ …（９）
但し、式（７）～（９）の導出においては、解析を簡単化するために、ｎ２＝（３／２）・Ｎ１１、かつ、Ｎ１１／ｓｉｎ４５°＝Ｎ１２／ｓｉｎ１５°とすることにより、下記の式（１０）が成立するものとしている。

【0064】

ｎ２・Ｎ１１／（Ｎ１１²＋Ｎ１１・Ｎ１２＋Ｎ１２²）＝１ …（１０）
図５には、本実施の形態に係る直流電源装置１１の変圧器３，４の二次側に配置された各整流素子の出力電流、即ち、二次側の相電流の波形図が示される。

【0065】

図５に示される様に、二次側の各相電流は、変圧器３，４の一次側を直列接続したことから、通電期間１５０°の階段状の矩形波となる。

【0066】

尚、図５では、負荷４０（電流源４１）には２［ｐｕ］の電流が流れるものとして、直流導体ＰＬ１及びＰＬ２の各々に、１［ｐｕ］の電流が流れるものとしている。

【0067】

これに対して、比較例に係る直流電源装置１０では、二次側の各相電流は、公知の１２パルス整流回路と同様に、通電期間１２０°の矩形波となることが理解される。この様な、二次側の相電流波形の変化から、循環電流について下記の効果を得ることができる。

【0068】

まず、図５の相電流（二次側）波形を、式（７）～（９）に代入すると、一次側の各相電流は、図６に示す通りとなる。

【0069】

図６に示される様に、直列接続された変圧器３，４の一次側相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷは、１２０°ずつ位相がずれた、階段状の交流電流となっている。

【0070】

更に、図６の一次側相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷを、式（１）～（６）に代入すると、変圧器３，４の二次側における各相電流、即ち、整流素子Ｔｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１，Ｔｘ１，Ｔｙ１，Ｔｚ１、及び、整流素子Ｔｕ２，Ｔｖ２，Ｔｗ２，Ｔｘ２，Ｔｙ２，Ｔｚ２の出力電流（直流側）Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｘ１，Ｉｙ１，Ｉｚ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２，Ｉｘ２，Ｉｙ２，Ｉｚ２は、図７に示す通りとなる。図７に示される波形から、変圧器３，４の二次側では、３０°刻みの各位相区間において、５相同時に通電されることが理解される。

【0071】

直流導体ＰＬ１を流れる出力電流Ｉｕｖｗ及び直流導体ＰＬ２を流れる出力電流Ｉｘｙｚは、変圧器３，４の二次側の相電流（ｕ１相～ｗ１相，ｘ１相～ｚ１相，ｕ２相～ｗ２相，ｘ２相～ｚ２相）を用いて、下記の式（１１），（１２）で示される。

【0072】

Ｉｕｖｗ＝Ｉｕ１＋Ｉｖ１＋Ｉｗ１＋Ｉｕ２＋Ｉｖ２＋Ｉｗ２ …（１１）
Ｉｘｙｚ＝Ｉｘ１＋Ｉｙ１＋Ｉｚ１＋Ｉｘ２＋Ｉｙ２＋Ｉｚ２ …（１２）
式（１１），（１２）に図７に示される各相電流（二次側）を代入すると、３０°刻みの各位相区間において、出力電流Ｉｕｖｗ及びＩｘｙｚの差を０とすることができる。従って、理論計算からは、本実施の形態に係る直流電源装置１１では、循環電流を大幅に抑制できることが明らかとなった。

【0073】

尚、二次側の相電流波形における３段階の電流値は、これらの電流値を変数として式（１）～（９）に代入し、更に、式（１１）及び（１２）において、Ｉｕｖｗ＝Ｉｘｙｚ＝１．０を解くことによって、求めることができる。具体的には、３段階の電流値は、それぞれ、（４－２√３）［ｐｕ］、（２√３－３）［ｐｕ］、及び、（２－√３）［ｐｕ］と求められる。

【0074】

（シミュレーション解析結果）
次に、図３及び図４の回路を対象としたシミュレーション解析結果について説明する。

【0075】

シミュレーション解析では、電流源４１を負荷４０として、定電流制御を模擬する。又、図３及び図４の各々では共通の直流リアクトル（インダクタンス成分）Ｌ１，Ｌ２を接続した下での電流挙動をシミュレーションした。

【0076】

シミュレーション条件として、三相交流電源の周波数ｆ＝６０［Ｈｚ］、変圧器３，４の一次側電圧Ｅｐ＝７７［ｋＶ］、二次側電圧Ｅｓ＝２５６［Ｖ］とし、変圧器３，４の回路定数として、パーセントインピーダンスには、％ＩＸ＝９．６０％（リアクタンス成分）及び％ＩＲ＝０．９０％（抵抗成分）を用いた。更に、直流リアクトルＬ１，Ｌ２の各々のインダクタンスを１［μＨ］、出力電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉｕｖｗ，Ｉｘｙｚの各々を３０［ｋＡ］（即ち、電流源４１は６０［ｋＡ］）とした。又、各整流素子（サイリスタ）の制御角α＝３０°とした。

【0077】

図８には、図３に示された回路、即ち、比較例の直流電源装置１０での二次側各相の整流素子の出力電流のシミュレーション結果を示す波形図が示される。

【0078】

図８に示される様に、二次側の各相電流は、周波数６０［Ｈｚ］の１周期に相当する１６．６４［ｍｓ］を３６０°とすると、通電期間が５．５５［ｍｓ］、即ち、導通角１２０°相当となる、公知の１２パルス整流回路での矩形波状の電流波形をベースとして、直流リアクトルＬ１，Ｌ２による振動成分（リップル）が重畳された波形となっている。

【0079】

更に、図８のシミュレーション電流波形において、平均値は５．００［ｋＡ］、実効値は８．６８［ｋＡ］であった。

【0080】

これに対して、図９には、図４に示された回路、即ち、本実施の形態に係る直流電源装置１１での二次側各相の整流素子の出力電流のシミュレーション結果を示す波形図が示される。

【0081】

図９に示される様に、二次側の各相電流は、通電期間が６．９４［ｍｓ］、即ち、導通角１５０°相当であり、図５で仮定した各相の出力電流波形と、シミュレーション結果とが良く一致していることが理解される。図９のシミュレーション電流波形において、平均値は５．００［ｋＡ］、実効値は８．００［ｋＡ］であった。

【0082】

図８及び図９の間で出力電流の平均値が同等であるので、本実施の形態に係る直流電源装置１１（図４）は、比較例に係る直流電源装置１０（図３）、即ち、通常の１２パルス整流回路と同等の電力を負荷に供給することが可能である。更に、出力電流の実効値の比較から、本実施の形態では、比較例よりも電力損失の低減が期待できる。

【0083】

図１０には、シミュレーション結果として求められた、図８相当の各相電流の第１整流素子群３１及び第２整流素子群３２のそれぞれでの和で示される、直流導体ＰＬ１及びＰＬ２に生じる出力電流Ｉ１及びＩ２のシミュレーション結果が示される。

【0084】

具体的には、図１０においては、図８及び図９と同様に、周波数６０［Ｈｚ］の１周期に相当する１６．６４［ｍｓ］の期間での、出力電流Ｉ１及びＩ２の波形が示される。循環電流Ｉｃｒの瞬時値は、出力電流Ｉ１及びＩ２の瞬時値の差で示される。図１０のシミュレーション結果では、循環電流Ｉｃｒは、振幅１４．１１［ｋＡ］の交流電流となった。

【0085】

これに対して、図１１には、図９相当の各相電流の式（１１），（１２）に従う和でそれぞれ示される、直流導体ＰＬ１及びＰＬ２に生じる出力電流Ｉｕｖｗ及びＩｘｙｚのシミュレーション結果が示される。

【0086】

具体的には、図１１（ａ）には、図８～図１０と同様に、周波数６０［Ｈｚ］の１周期に相当する１６．６４［ｍｓ］の期間での、出力電流Ｉｕｖｗ及びＩｘｙｚの波形が示される。循環電流Ｉｃｒの瞬時値は、出力電流Ｉｕｖｗ及びＩｘｙｚの瞬時値の差で示される。図１１（ａ）から、本実施の形態に係る直流電源装置１１のシミュレーション結果では、出力電流Ｉｕｖｗ及びＩｘｙｚの差が小さく、循環電流が大幅に抑制されることが理解される。

【0087】

図１１（ｂ）には、図１１（ａ）の点線枠内を拡大した波形図が示される。図１１（ａ），（ｂ）のシミュレーション結果では、循環電流Ｉｃｒは、振幅１１１［Ａ］の交流電流となった。

【0088】

尚、上述した理論計算では、変圧器３，４を理想変圧器とした一方で、図８～１１で説明したシミュレーション解析では、変圧器３，４にインピーダンスが存在するため、図１１（ａ），（ｂ）において、循環電流Ｉｃｒは完全に０になっていない。しかしながら、図１０及び図１１（ｂ）の比較から、循環電流Ｉｃｒが大幅に抑制（ここでは、振幅比で９９．２％減少）されることが理解される。

【0089】

この様に本実施の形態に係る電源装置では、変圧器３，４の一次側について、変圧器３，４の間で移相角に３０°の差が設けられるとともに、三相直流電源及び共通の一次側中性点の間に一次巻線（主巻線及び移相巻線）を直列接続した星形結線とすることで、二次側の各整流素子からの出力電流を通電期間が１５０°の階段状の波形とできる。更に、二次側の整流素子の直流側を、変圧器３，４毎ではなく、変圧器３，４を一体にしたＵＶＷ相及びＸＹＺ相毎で結線とすることで、循環電流を大幅に抑制することができる。

【0090】

尚、今回の実施の形態では、変圧器３及び４について、移相角が－１５°の移相変圧器と、移相角が＋１５°の移相変圧器との組み合わせによって構成する例を説明したが、移相角の設計はこの例に限定されるものではない。例えば、変圧器３及び４の両方を移相変圧器で構成した下で、両者の移相角の組み合わせを、例示した－１５°及び＋１５°の組み合わせ以外として、両者の移相角の差を３０°とすることも可能である。

【0091】

或いは、変圧器３及び４の一方を、ＵＶＷ相一次巻線が、移相巻線を有することなく主巻線のみで構成される、即ち、移相角が０°の変圧器として構成することも可能である。この場合には、当該一方の変圧器（移相角０°）の二次側については、公知の二重星形回路として結線することで、ｕｖｗ相及びｘｙｚ相を設けることができる。二次側を二重星形結線とすることで、図１２に示される様に、１２０°ずつ位相がずれた一次側のＵＶＷ相の電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷに対して、二次側のｕｖｗ相及びｘｙｚ相の各整流素子の出力電流Ｉｕ，Ｉｘ，Ｉｖ，Ｉｖ，Ｉｙ，Ｉｗ，Ｉｚを得ることができる。

【0092】

この様に一方の変圧器の移相角を０°としたケースでは、変圧器３及び４の他方については、移相角が＋３０°又は－３０°の移相変圧器が構成される様に、ＵＶＷ相の一次巻線の主巻線及び移相巻線の巻数比が調整される。更に、変圧器３及び４の一次側では、一方の変圧器（移相角０°）の主巻線と、他方の変圧器（移相角３０°又は－３０°）の主巻線及び移相巻線とが、Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相のそれぞれで直列に星形結線される。

【0093】

但し、本実施の形態で例示した、移相角＋１５°及び－１５°の移相変圧器によって変圧器３，４を構成することが、変圧器の構造及び巻線の巻回工程が簡単化される点から、製造上は好適である。

【0094】

又、第１整流素子群３１及び第２整流素子群を構成する各整流素子については、各二次巻線の交流電圧を直流電圧に整流する機能を有するものであれば、任意の半導体素子を適用することができる。例えば、サイリスタに代えて、ダイオードを用いて、第１整流素子群３１及び第２整流素子群３２を構成する各整流素子を構成することも可能である。但し、本実施の形態での例示の様にサイリスタを用いると、導通角の位相（制御角）を制御することによって、出力制御が可能となる。

【0095】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0096】

３，４ 変圧器、３Ｐ，４Ｐ 一次巻線群、３Ｓ，４Ｓ 二次巻線群、１０，１１ 直流電源装置、２１，２２ 整流回路、３１ 第１整流素子群、３２ 第２整流素子群、４０ 負荷、４１ 電流源、Ｉ１，Ｉ２，Ｉｕｖｗ，Ｉｘｙｚ 出力電流、Ｉｃｒ 循環電流、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ 一次側相電流、Ｉｕｘ１，Ｉｕｘ２，Ｉｖｙ１，Ｉｖｙ２，Ｉｗｘ１，Ｉｗｘ２，Ｉｗｚ１，Ｉｗｚ２ 二次側相電流、Ｌ１，Ｌ２ 直流リアクトル、Ｎｐ，Ｎｐ１，Ｎｐ２ 一次側中性点、Ｎｓ 二次側中性点、ＰＬ１，ＰＬ２ 直流導体、ＰＬＵ，ＰＬＶ，ＰＬＷ 電力線（三相交流電源）、Ｐｕ１１，Ｐｕ１２，Ｐｕ２１，Ｐｕ２２，Ｐｖ１１，Ｐｖ１２，Ｐｖ２１，Ｐｖ２２，Ｐｗ１１，Ｐｗ１２，Ｐｗ２１，Ｐｗ２２ 一次巻線、Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｖ１，Ｓｖ２，Ｓｗ１，Ｓｗ２，Ｓｘ１，Ｓｘ２，Ｓｙ１，Ｓｙ２，Ｓｚ１，Ｓｚ２ 二次巻線、Ｔｕ１，Ｔｕ２，Ｔｖ１，Ｔｖ２，Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｘ１，Ｔｘ２，Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｚ１，Ｔｚ２ 整流素子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】