專利名稱：變壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓裝置，特別涉及一種可在交流區(qū)間及直流區(qū)間這兩個(gè)區(qū)間中 行駛的電車上安裝的變壓裝置。
背景技術(shù)：
已開發(fā)出一種可在從架空線等提供交流電壓的交流區(qū)間及從架空線等提供直流 電壓的直流區(qū)間這兩個(gè)區(qū)間中行駛的交流/直流電車?，F(xiàn)有的電車中，例如有的情況具有 電抗器與變壓器分開單獨(dú)配置的結(jié)構(gòu)，也有的情況具有將變壓器和電抗器容納在一體的箱 體內(nèi)的結(jié)構(gòu)。然而，這種交流/直流電車中，在直流區(qū)間中不能使用變壓器等交流區(qū)間用裝 置，反之，在交流區(qū)間中不能使用電抗器裝置等直流區(qū)間用裝置。因此，雖然需要交流區(qū)間 用裝置及直流區(qū)間用裝置這兩種裝置，但有時(shí)難以將這兩種裝置安裝在車體的底板下等有 限的空間內(nèi)。這里，日本專利特開平3-38807號公報(bào)中，披露了將變壓器和并聯(lián)電抗器形成一 體的如下的并聯(lián)電抗器共用型變壓器。即，包括設(shè)置在變壓器的一部分磁軛上的旁路鐵芯、 和設(shè)置在由一部分磁軛和旁路鐵芯包圍的空間內(nèi)的間隙鐵芯及電抗器繞組。而且，旁路鐵 芯形成電抗器的磁軛，并且變壓器的繞組的卷繞方向和并聯(lián)電抗器的繞組的卷繞方向成為 使得一部分磁軛中的變壓器磁通和電抗器磁通相互抵消的方向。另外，日本專利特開平11-273975號公報(bào)中，披露了如下的共模扼流圈。即，包括 將扁平線扁立卷繞的第1繞組、第2繞組、第3繞組及第4繞組和形成口字型閉合磁路的磁 芯。而且，在磁芯的一個(gè)磁腳上配置第1和第2繞組，在相對的另一個(gè)磁腳上配置第3和第 4繞組，第1和第3繞組及第2和第4繞組串聯(lián)連接。利用線電流而在第1和第2繞組、第 2和第3繞組、第3和第4繞組、第4和第1繞組中產(chǎn)生的磁通相抵消，第1和第3及第2和 第4繞組中產(chǎn)生的磁通相互增強(qiáng)。而且，將各繞組的卷繞方向設(shè)定成使得利用朝相同方向 流通的電流而在第1、第2、第3、第4繞組中產(chǎn)生的磁通分別增強(qiáng)，配置成使得并排設(shè)置第1 和第4繞組，配置成使得并排設(shè)置第2和第3繞組。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開平3-38807號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利特開平11-273975號公報(bào)然而，日本專利特開平3-38807號公報(bào)所記載的結(jié)構(gòu)中，變壓器和電抗器各自起 作用，日本專利特開平11-273975號公報(bào)所記載的結(jié)構(gòu)中，共模扼流圈并不具有變壓器功 能。另外，雖然安裝在電車上的變壓器的尺寸及質(zhì)量在交流區(qū)間用裝置中占很大的比例，但 由于變壓器不能在直流區(qū)間中使用，因此其只是成為負(fù)重，所以這成為使電車的性能降低 的主要原因。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種變壓裝置，該變壓裝置在交流/直流電車中，在 交流區(qū)間作為交流區(qū)間用裝置即變壓器進(jìn)行動作，且在直流區(qū)間作為直流區(qū)間用裝置即電抗器進(jìn)行動作，從而能縮小車體的安裝空間。本發(fā)明的某一方面所涉及的變壓裝置包括第1高壓側(cè)繞組、與第1高壓側(cè)繞組磁 耦合的第1低壓側(cè)繞組、與第1高壓側(cè)繞組磁耦合的第2低壓側(cè)繞組、及對于將從外部提供 的電壓是提供給第1低壓側(cè)繞組及第2低壓側(cè)繞組還是提供給第1高壓側(cè)繞組進(jìn)行切換的 第1開關(guān)，第1低壓側(cè)繞組及第2低壓側(cè)繞組被設(shè)置成使得在通過第1開關(guān)提供電壓的情 況下、利用第1低壓側(cè)繞組中流通的電流而產(chǎn)生的磁通和利用第2低壓側(cè)繞組中流通的電 流而產(chǎn)生的磁通相互抵消。根據(jù)本發(fā)明，在交流/直流電車中，在交流區(qū)間作為交流區(qū)間用裝置即變壓器進(jìn) 行動作，且在直流區(qū)間作為直流區(qū)間用裝置即電抗器進(jìn)行動作，從而能縮小車體的安裝空 間。另外，能在直流區(qū)間及交流區(qū)間這兩種區(qū)間中得到穩(wěn)定的輸出。
圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的交流/直流電車的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的變壓裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖3是示出在交流區(qū)間中產(chǎn)生的電流及磁通的變壓器的剖視圖。圖4是示出在交流區(qū)間中利用從架空線提供的交流電壓而在高壓側(cè)繞組中流通 的電流方向的示意圖。圖5是示出在交流區(qū)間中利用從架空線提供的交流電壓而在高壓側(cè)繞組中流通 的電流方向的示意圖。圖6(a)是示出在交流區(qū)間中產(chǎn)生的電流的變壓器的窗口部的剖視圖。(b)是示出 交流區(qū)間中在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的漏磁通的曲線圖。圖7是示出在假設(shè)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的交流/直流電車不具有開關(guān)SW3的 情況下的、直流區(qū)間中的各開關(guān)設(shè)定的圖。圖8是示出在直流區(qū)間中產(chǎn)生的電流及磁通的變壓器的剖視圖。圖9是示出在直流區(qū)間中利用從架空線提供的直流電壓而在低壓側(cè)繞組中流通 的電流方向的示意圖。圖10是示出在直流區(qū)間中利用從架空線提供的直流電壓而在低壓側(cè)繞組中流通 的電流方向的示意圖。圖11(a)是示出在直流區(qū)間中產(chǎn)生的電流及磁通的變壓器的窗口部的剖視圖。 (b)是示出直流區(qū)間中在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的漏磁通的曲線圖。圖12是示出本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的交流/直流電車在直流區(qū)間中的各開關(guān) 設(shè)定的圖。圖13是示出在直流區(qū)間中產(chǎn)生的電流及磁通的變壓器的剖視圖。圖14(a)是示出在直流區(qū)間中產(chǎn)生的電流及磁通的變壓器的窗口部的剖視圖。 (b)是示出直流區(qū)間中在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的漏磁通的曲線圖。圖15是示出電感與電流的相關(guān)性的曲線圖。標(biāo)號說明1架空線，2導(dǎo)電弓，3高壓側(cè)繞組，4A、4B低壓側(cè)繞組，5A、5B變換器，6A、6B逆變 器，13A、13B高壓側(cè)繞組，14鐵芯，51變壓器，101變壓裝置，201交流/直流電車，SW1、SW2A、
5SW2B、Sff3, SW4A、SW4B、SW5A、SW5B、SW6A、SW6B、SW7A、SW7B 開關(guān)，Wl、W2 窗口部
具體實(shí)施例方式下面，使用
本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，圖中對相同或相當(dāng)部分標(biāo)注相同標(biāo) 號，且不重復(fù)其說明。[結(jié)構(gòu)及基本動作]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的交流/直流電車的結(jié)構(gòu)的電路圖。參照圖1，交流/直流電車201包括導(dǎo)電弓2 ；變壓裝置101 ；和電動機(jī)MA、MB。變 壓裝置101包含變壓器51 ；變換器5A、5B ；逆變器6A、6B ；和開關(guān)SW4A、SW4B、SW5A、SW5B、 SW6A、SW6B、SW7A、SW7B。變壓器51包含高壓側(cè)繞組3 ；低壓側(cè)繞組4A、4B ；和開關(guān)SW1、SW2A、 SW2B、Sff3ο高壓側(cè)繞組3包含高壓側(cè)繞組13A，13B。導(dǎo)電弓2與架空線1連接。開關(guān)SWl具有與導(dǎo)電弓2連接的第1端、和與高壓側(cè) 繞組13A的第1端及高壓側(cè)繞組13B的第1端連接的第2端。開關(guān)SW2A具有與導(dǎo)電弓2 連接的第1端、和與低壓側(cè)繞組4A的第1端連接的第2端。開關(guān)SW2B具有與導(dǎo)電弓2連 接的第1端、和與低壓側(cè)繞組4B的第2端連接的第2端。開關(guān)SW3具有與高壓側(cè)繞組13A 的第2端連接的第1端、和與高壓側(cè)繞組13B的第2端連接的第2端。開關(guān)SW4A具有與低壓側(cè)繞組4A的第1端連接的第1端、和與變換器5A的第1輸 入端子連接的第2端。開關(guān)SW4B具有與低壓側(cè)繞組4B的第2端連接的第1端、和與變換 器5B的第2輸入端子連接的第2端。開關(guān)SW5A具有與低壓側(cè)繞組4A的第2端連接的第1 端、與變換器5A的第2輸入端子連接的第2端、和第3端。開關(guān)SW5B具有與低壓側(cè)繞組4B 的第1端連接的第1端、與變換器5B的第1輸入端子連接的第2端、和第3端。開關(guān)SW6A 具有與變換器5A的第1輸出端子連接的第1端、與逆變器6A的第1輸入端子連接的第2 端、和與開關(guān)SW5A的第3端連接的第3端。開關(guān)SW6B具有與變換器5B的第1輸出端子連 接的第1端、與逆變器6B的第1輸入端子連接的第2端、和與開關(guān)SW5B的第3端連接的第 3端。開關(guān)SW7A具有與變換器5A的第2輸出端子連接的第1端、與逆變器6A的第2輸入 端子連接的第2端、和與提供接地電壓的接地節(jié)點(diǎn)連接的第3端。開關(guān)SW7B具有與變換器 5B的第2輸出端子連接的第1端、與逆變器6B的第2輸入端子連接的第2端、和與提供接 地電壓的接地節(jié)點(diǎn)連接的第3端。圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的變壓裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。參照圖2，變壓裝置101還包含鐵芯14。鐵芯14具有彼此相對的第1側(cè)面及第2 側(cè)面、和從第1側(cè)面貫通到第2側(cè)面的窗口部Wl及W2。高壓側(cè)繞組13A及13B以及低壓側(cè)繞組4A及4B被卷繞成穿過窗口部Wl及W2。高壓側(cè)繞組13A被設(shè)置在低壓側(cè)繞組4A和低壓側(cè)繞組4B之間而與低壓側(cè)繞組4A 相對的位置，與低壓側(cè)繞組4A磁耦合。高壓側(cè)繞組13B與高壓側(cè)繞組13A并聯(lián)連接，被設(shè)置在低壓側(cè)繞組4A和低壓側(cè)繞 組4B之間而與低壓側(cè)繞組4B相對的位置，與低壓側(cè)繞組4B磁耦合。再次參照圖1，開關(guān)SWl、SW2A及SW2B對將通過導(dǎo)電弓2從架空線1提供的電壓 是提供給低壓側(cè)繞組4A及低壓側(cè)繞組4B還是提供給高壓側(cè)繞組13A及13B進(jìn)行切換。開關(guān)SW3連接在高壓側(cè)繞組13A和高壓側(cè)繞組13B之間，對于是否形成包含高壓側(cè)繞組13A及高壓側(cè)繞組13B的閉合電路進(jìn)行切換。變換器5A將在低壓側(cè)繞組4A中出現(xiàn)的交流電壓變換成直流電壓。變換器5B將 在低壓側(cè)繞組4B中出現(xiàn)的交流電壓變換成直流電壓。開關(guān)SW4A及SW5A對于是將低壓側(cè)繞組4A和變換器5A加以連接、還是通過開關(guān) SW6A將低壓側(cè)繞組4A和逆變器6A加以連接進(jìn)行切換。開關(guān)SW4B及SW5B對于是將低壓側(cè) 繞組4B和變換器5B加以連接、還是通過開關(guān)SW6B將低壓側(cè)繞組4B和逆變器6B加以連接 進(jìn)行切換。逆變器6A將從變換器5A接收到的直流電壓或通過開關(guān)SW5A從低壓側(cè)繞組4A接 收到的直流電壓變換成三相交流電壓，輸出到電動機(jī)MA。逆變器6B將從變換器5B接收到 的直流電壓或通過開關(guān)SW5B從低壓側(cè)繞組4B接收到的直流電壓變換成三相交流電壓，輸 出到電動機(jī)MB。根據(jù)從逆變器6A接收到的三相交流電壓來驅(qū)動電動機(jī)MA。根據(jù)從逆變器6B接收 到的三相交流電壓來驅(qū)動電動機(jī)MB。[動作]接著，說明交流區(qū)間中的本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的變壓裝置的動作。參照圖1，在交流區(qū)間中，開關(guān)SWl導(dǎo)通，開關(guān)SW2A及SW2B斷開，開關(guān)SW3導(dǎo)通，開 關(guān)SW4A及SW4B導(dǎo)通。另外，開關(guān)SW5A、SW5B、SW6A、SW6B、SW7A及SW7B的第1端子及第2 端子分別連接。圖3是示出在交流區(qū)間中產(chǎn)生的電流及磁通的變壓器的剖視圖。首先，從架空線1向?qū)щ姽?提供交流電壓。從架空線1提供的交流電壓通過導(dǎo) 電弓2及開關(guān)SWl施加到高壓側(cè)繞組13A及13B。從而，高壓側(cè)繞組13A及13B中分別流過 交流電流1H。圖4是示出在交流區(qū)間中利用從架空線提供的交流電壓而在高壓側(cè)繞組中流通 的電流方向的示意圖。圖4示出高壓側(cè)繞組13A及13B的卷繞方向相同的情況。圖5是示出在交流區(qū)間中利用從架空線提供的交流電壓而在高壓側(cè)繞組中流通 的電流方向的示意圖。圖5示出高壓側(cè)繞組13A及13B的卷繞方向相反的情況。不管是圖4還是圖5，高壓側(cè)繞組13A及13B都被設(shè)置成使得在從架空線1通過開 關(guān)SWl提供電壓的情況下利用高壓側(cè)繞組13A中流通的電流而產(chǎn)生的磁通、和在從架空線 1通過開關(guān)SWl提供電壓的情況下利用高壓側(cè)繞組13B中流通的電流而產(chǎn)生的磁通成為相 同的方向。再次參照圖3，利用交流電流1H，而在鐵芯14內(nèi)產(chǎn)生主磁通HL從而，利用主磁通 FH,而在低壓側(cè)繞組4A中產(chǎn)生與低壓側(cè)繞組4A的匝數(shù)和高壓側(cè)繞組13A的匝數(shù)之比對應(yīng) 的交流電流IL及交流電壓。另外，利用主磁通ra，而在低壓側(cè)繞組4B中產(chǎn)生與低壓側(cè)繞組 4B的匝數(shù)和高壓側(cè)繞組13B的匝數(shù)之比對應(yīng)的交流電流IL及交流電壓。這里，由于低壓側(cè)繞組4A及4B的匝數(shù)分別比高壓側(cè)繞組13A及13B的匝數(shù)要少， 因此在低壓側(cè)繞組4A及4B中分別出現(xiàn)將施加到高壓側(cè)繞組13A及13B的交流電壓降低后 的交流電壓。低壓側(cè)繞組4A中出現(xiàn)的交流電壓通過開關(guān)SW4A及SW5A被提供給變換器5A。另 外，低壓側(cè)繞組4B中出現(xiàn)的交流電壓分別通過開關(guān)SW4B及SW5B被提供給變換器5B。
變換器5A將從低壓側(cè)繞組4A提供的交流電壓變換成直流電壓，通過開關(guān)SW6A及 SW7A輸出到逆變器6A。另外，變換器5B將從低壓側(cè)繞組4B提供的交流電壓變換成直流電 壓，通過開關(guān)SW6B及SW7B輸出到逆變器6B。逆變器6A將從變換器5A接收到的直流電壓變換成三相交流電壓，輸出到電動機(jī) MA。另外，逆變器6B將從變換器5B接收到的直流電壓變換成三相交流電壓，輸出到電動機(jī) MB。電動機(jī)MA根據(jù)從逆變器6A接收到的三相交流電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)動。另外，電動機(jī)MB根 據(jù)從逆變器6B接收到的三相交流電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)動。圖6(a)是示出在交流區(qū)間中產(chǎn)生的電流的變壓器的窗口部的剖視圖。圖6(b)是 示出交流區(qū)間中在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的漏磁通的曲線圖。圖6(b)中，縱軸示出漏磁通F的大小。變壓器51中，低壓側(cè)繞組4A及4B被配置在高壓側(cè)繞組13的兩側(cè)。另外，高壓側(cè) 繞組13包含分開的高壓側(cè)繞組13A及13B。利用這種結(jié)構(gòu)，能形成低壓側(cè)繞組4A及4B進(jìn) 行磁疏耦合的狀態(tài)。S卩，如圖6(b)所示，由于低壓側(cè)繞組4A及4B中分別產(chǎn)生的漏磁通即短路阻抗之 間不重疊，因此能減小低壓側(cè)繞組4A及4B的磁干擾，從而能使變壓器51的輸出穩(wěn)定。接著，說明直流區(qū)間中的本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的變壓裝置的動作。首先，說明 假設(shè)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的交流/直流電車不具有開關(guān)SW3的情況。圖7是示出在假設(shè)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的交流/直流電車不具有開關(guān)SW3的 情況下的、直流區(qū)間中的各開關(guān)設(shè)定的圖。參照圖7，在直流區(qū)間中，開關(guān)SWl斷開，開關(guān)SW2A及SW2B導(dǎo)通，開關(guān)SW4A及SW4B 斷開。另外，開關(guān)SW5A及SW5B的第1端子及第3端子分別連接。另外，開關(guān)SW6A、SW6B、 SW7A及SW7B的第2端子及第3端子分別連接。圖8是示出在直流區(qū)間中產(chǎn)生的電流及磁通的變壓器的剖視圖。參照圖7及圖8，首先，從架空線1向?qū)щ姽?提供直流電壓。從架空線1提供的 直流電壓通過導(dǎo)電弓2及開關(guān)SW2A及SW2B被分別施加到低壓側(cè)繞組4A及4B。從而，在 低壓側(cè)繞組4A中流通直流電流ILA，利用該直流電流ILA，而在鐵芯14內(nèi)產(chǎn)生主磁通FLA。 另外，在低壓側(cè)繞組4B中流通直流電流ILB，利用該直流電流ILB，而在鐵芯14內(nèi)產(chǎn)生主磁 通 FLB。這里，開關(guān)SW2A的第2端與低壓側(cè)繞組4A的第1端連接，開關(guān)SW2B的第2端與 低壓側(cè)繞組4B的第2端連接。由此，在通過開關(guān)SW2A提供電壓的情況下低壓側(cè)繞組4A中 流通的電流ILA的方向、和通過開關(guān)SW2B提供電壓的情況下低壓側(cè)繞組4B中流通的電流 ILB的方向相反。即，利用低壓側(cè)繞組4A中流通的電流ILA而產(chǎn)生的磁通FLA、和利用低壓 側(cè)繞組4B中流通的電流ILB而產(chǎn)生的磁通FLB相互抵消。利用這種結(jié)構(gòu)，由于能防止鐵芯 14磁飽和，因此能減少漏磁通。圖9是示出在直流區(qū)間中利用從架空線提供的直流電壓而在低壓側(cè)繞組中流通 的電流方向的示意圖。圖9示出低壓側(cè)繞組4A及4B的卷繞方向相同的情況。圖10是示出在直流區(qū)間中利用從架空線提供的直流電壓而在低壓側(cè)繞組中流通 的電流方向的示意圖。圖10示出低壓側(cè)繞組4A及4B的卷繞方向相反的情況。不管是圖9還是圖10，低壓側(cè)繞組4A及4B都被設(shè)置成使得在從架空線1通過開關(guān)SW2A提供電壓的情況下利用低壓側(cè)繞組4A中流通的電流ILA而產(chǎn)生的磁通、和在從架 空線1通過開關(guān)SW2B提供電壓的情況下利用低壓側(cè)繞組4B中流通的電流ILB而產(chǎn)生的磁 通相互抵消。接著，施加到低壓側(cè)繞組4A的直流電壓通過開關(guān)SW5A及SW6A被提供給逆變器 6A。另外，施加到低壓側(cè)繞組4B的直流電壓通過開關(guān)SW5B及SW6B被提供給逆變器6B。逆變器6A將從低壓側(cè)繞組4A接收到的直流電壓變換成三相交流電壓，輸出到電 動機(jī)MA。另外，逆變器6B將從低壓側(cè)繞組4B接收到的直流電壓變換成三相交流電壓，輸出 到電動機(jī)MB。電動機(jī)MA根據(jù)從逆變器6A接收到的三相交流電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)動。另外，電動機(jī)MB根 據(jù)從逆變器6B接收到的三相交流電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)動。圖11(a)是示出在直流區(qū)間中產(chǎn)生的電流及磁通的變壓器的窗口部的剖視圖。圖 1Kb)是示出直流區(qū)間中在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的漏磁通的曲線圖。圖11(b)中，縱軸示出漏磁通F 的大小。在低壓側(cè)繞組4A及4B中流通直流電流的情況下，由于所產(chǎn)生的主磁通FLA及FLB 沒有變化，因此不產(chǎn)生電感。然而，在低壓側(cè)繞組4A及4B中流通的直流電流中包含脈流 分量即交流分量的情況下，在鐵芯14內(nèi)產(chǎn)生如圖11(b)所示的漏磁通F，從而能獲得電感。 即，能使低壓側(cè)繞組4A及4B中流通的直流電流中包含的交流分量衰減。另外，能使變壓裝 置101作為逆變器進(jìn)行動作、即從直流電生成三相交流電時(shí)產(chǎn)生的高次諧波分量衰減。然而，圖7所示的變壓裝置由于采用不包括開關(guān)SW3的結(jié)構(gòu)，因此形成包含并聯(lián)連 接的高壓側(cè)繞組13A及13B的閉合電路。從而，如圖11(a)所示，因低壓側(cè)繞組4A中流通 的電流的交流分量而產(chǎn)生漏磁通FLLKA，因該漏磁通FLLKA，而在高壓側(cè)繞組13A中流通電 流IHLKA。另外，因低壓側(cè)繞組4B中流通的電流的交流分量而產(chǎn)生漏磁通FLLKB，因該漏磁 通FLLKB，而在高壓側(cè)繞組13B中流通電流IHLKB。而且，因這些電流IHLKA及IHLKB，而分別產(chǎn)生漏磁通FHLKA及FHLKB。而且，因這 些漏磁通FHLKA及FHLKB，使得漏磁通FLLKA及FLLKB分別被抵消，因此低壓側(cè)繞組4A及 4B中的電感降低。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的變壓裝置中，利用包含開關(guān)SW3的結(jié)構(gòu)，能夠解 決上述問題。圖12是示出本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的交流/直流電車在直流區(qū)間中的各開關(guān) 設(shè)定的圖。圖13是示出在直流區(qū)間中產(chǎn)生的電流及磁通的變壓器的剖視圖。圖14(a)是示 出在直流區(qū)間中產(chǎn)生的電流及磁通的變壓器的窗口部的剖視圖。圖14(b)是示出直流區(qū)間 中在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的漏磁通的曲線圖。圖14(b)中，縱軸示出漏磁通F的大小。參照圖12 圖14，在直流區(qū)間中，開關(guān)SW3斷開。由此，解除高壓側(cè)繞組13A及 13B的并聯(lián)連接，不形成包含高壓側(cè)繞組13A及高壓側(cè)繞組13B的閉合電路。從而，能防止 因低壓側(cè)繞組4A及4B中產(chǎn)生的漏磁通FLLKA及FLLKB、而在高壓側(cè)繞組13A及13B中流 通電流IHLKA及IHLKB。S卩，由于能防止在高壓側(cè)繞組13A及13B中產(chǎn)生漏磁通FHLKA及 FHLKB,因此能防止漏磁通FLLKA及FLLKB被抵消，從而能在低壓側(cè)繞組4A及4B中獲得較 大的電感。
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圖15是表示電感與電流的相關(guān)性的曲線圖。曲線Gl示出鐵芯中發(fā)生磁飽和的情況。曲線Gl中，電感隨著低壓側(cè)繞組4A及4B 中流通的電流的變化而變化。變壓器51中，因低壓側(cè)繞組4A及4B中流通的電流的脈流分量即交流電流而產(chǎn)生 磁通。利用這種結(jié)構(gòu)，由于產(chǎn)生磁通不會隨著低壓側(cè)繞組4A及4B中流通的直流電流的變 化而變化，因此能獲得如曲線G2所示的與電流的相關(guān)性穩(wěn)定的電感。另外，在交流/直流電車中，雖然需要變壓器等交流區(qū)間用裝置及電抗器裝置等 直流區(qū)間用裝置這兩種裝置，但有時(shí)難以將這兩種裝置安裝在車體的底板下等有限的空間 內(nèi)。然而，本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的變壓裝置中，由于通過對交流區(qū)間用變壓器添 加幾個(gè)開關(guān)，從而能將低壓側(cè)繞組挪用作為DC電抗器，因此無需將電抗器裝置與變壓器分 開單獨(dú)配置，可力圖小型化。而且，本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的變壓裝置中，低壓側(cè)繞組4A 及低壓側(cè)繞組4B被設(shè)置成使得在從架空線1通過開關(guān)SW2A提供電壓的情況下利用低壓側(cè) 繞組4A中流通的電流而產(chǎn)生的磁通、和在從架空線1通過開關(guān)SW2B提供電壓的情況下利 用低壓側(cè)繞組4B中流通的電流而產(chǎn)生的磁通相互抵消。利用這種結(jié)構(gòu)，由于能防止在直流 區(qū)間中鐵芯14磁飽和，因此能獲得穩(wěn)定的輸出。而且，不需要用于減少向交流/直流電車的 車輛內(nèi)的漏磁通的應(yīng)對措施，從而可力圖使交流/直流電車的重量減小并使其成本降低。因而，對于本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的變壓裝置，在交流/直流電車中，在交流區(qū) 間作為交流區(qū)間用裝置即變壓器進(jìn)行動作，且在直流區(qū)間作為直流區(qū)間用裝置即電抗器進(jìn) 行動作，從而能縮小車體的安裝空間。另外，能在直流區(qū)間及交流區(qū)間這兩種區(qū)間中獲得穩(wěn) 定的輸出。應(yīng)認(rèn)為本次所披露的實(shí)施方式在所有方面都只是示例而并非限制性的。需要指出 的是，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書示出而并非由上述的說明示出，并且其包含在與權(quán)利要 求書同等的含義及范圍內(nèi)的所有的變更。
權(quán)利要求
一種變壓裝置，其特征在于，包括第1高壓側(cè)繞組(3)、與所述第1高壓側(cè)繞組(3)磁耦合的第1低壓側(cè)繞組(4A)、與所述第1高壓側(cè)繞組(3)磁耦合的第2低壓側(cè)繞組(4B)、及對于將從外部提供的電壓是提供給所述第1低壓側(cè)繞組(4A)及所述第2低壓側(cè)繞組(4B)還是提供給所述第1高壓側(cè)繞組(3)進(jìn)行切換的第1開關(guān)(SW1，SW2A，SW2B)，所述第1低壓側(cè)繞組(4A)及所述第2低壓側(cè)繞組(4B)被設(shè)置成使得在通過所述第1開關(guān)(SW1，SW2A，SW2B)提供電壓的情況下、利用所述第1低壓側(cè)繞組(4A)中流通的電流而產(chǎn)生的磁通和利用所述第2低壓側(cè)繞組(4B)中流通的電流而產(chǎn)生的磁通相互抵消。
2.如權(quán)利要求1所述的變壓裝置，其特征在于， 所述第1高壓側(cè)繞組(3)包含第2高壓側(cè)繞組(13A)，該第2高壓側(cè)繞組(13A)設(shè)置在所述第1低壓側(cè)繞組(4A)和 所述第2低壓側(cè)繞組(4B)之間而與所述第1低壓側(cè)繞組(4A)相對的位置，并與所述第1 低壓側(cè)繞組(4A)磁耦合；及第3高壓側(cè)繞組(13B)，該第3高壓側(cè)繞組(13B)與所述第2高壓側(cè)繞組(13A)并聯(lián)連 接，且設(shè)置在所述第1低壓側(cè)繞組(4A)和所述第2低壓側(cè)繞組(4B)之間而與所述第2低 壓側(cè)繞組(4B)相對的位置，并與所述第2低壓側(cè)繞組(4B)磁耦合。
3.如權(quán)利要求2所述的變壓裝置，其特征在于， 所述變壓裝置(101)還包括連接在所述第2高壓側(cè)繞組(13A)和所述第3高壓側(cè)繞組(13B)之間的第2開關(guān) (SW3)。
4.如權(quán)利要求1所述的變壓裝置，其特征在于， 所述變壓裝置(101)還包括鐵芯(14)，該鐵芯(14)具有第1側(cè)面、與所述第1側(cè)面相對的第2側(cè)面、和從所述第1 側(cè)面貫通到所述第2側(cè)面的2個(gè)窗口部(Wl，W2)，所述第1高壓側(cè)繞組(3)、所述第1低壓側(cè)繞組(4A)及所述第2低壓側(cè)繞組(4B)被設(shè) 置成穿過所述2個(gè)窗口部(W1，W2)。
5.如權(quán)利要求1所述的變壓裝置，其特征在于， 所述變壓裝置(101)還包括將所述第1低壓側(cè)繞組(4A)中出現(xiàn)的交流電壓變換成直流電壓的第1變換器(5A)、 將所述第2低壓側(cè)繞組(4B)中出現(xiàn)的交流電壓變換成直流電壓的第2變換器(5B)、 對于連接還是不連接所述第1低壓側(cè)繞組(4A)和所述第1變換器(5A)進(jìn)行切換的第3開關(guān)(SW4A，SW5A)、及對于連接還是不連接所述第2低壓側(cè)繞組(4B)和所述第2變換器(5B)進(jìn)行切換的第4開關(guān)(SW4B，SW5B)。
6.如權(quán)利要求5所述的變壓裝置，其特征在于， 所述變壓裝置(101)還包括將接收到的直流電壓變換成交流電壓的第1逆變器(6A)、及 將接收到的直流電壓變換成交流電壓的第2逆變器(6B)，所述第3開關(guān)(SW4A、SW5A)對于是將所述第1低壓側(cè)繞組(4A)和所述第1變換器(5A) 加以連接還是將所述第1低壓側(cè)繞組(4A)和所述第1逆變器(6A)加以連接進(jìn)行切換，所述第4開關(guān)(SW4B、SW5B)對于是將所述第2低壓側(cè)繞組(4B)和所述第2變換器(5B) 加以連接還是將所述第2低壓側(cè)繞組(4B)和所述第2逆變器(6B)加以連接進(jìn)行切換。
全文摘要
本發(fā)明的變壓裝置(101)包括第1高壓側(cè)繞組(3)、與第1高壓側(cè)繞組(3)磁耦合的第1低壓側(cè)繞組(4A)、與第1高壓側(cè)繞組(3)磁耦合的第2低壓側(cè)繞組(4B)、及對于將從外部提供的電壓是提供給第1低壓側(cè)繞組(4A)及第2低壓側(cè)繞組(4B)還是提供給第1高壓側(cè)繞組(3)進(jìn)行切換的第1開關(guān)(SW1，SW2A，SW2B)，第1低壓側(cè)繞組(4A)及第2低壓側(cè)繞組(4B)被設(shè)置成使得在通過第1開關(guān)(SW1，SW2A，SW2B)提供電壓的情況下、利用第1低壓側(cè)繞組(4A)中流通的電流而產(chǎn)生的磁通和利用第2低壓側(cè)繞組(4B)中流通的電流而產(chǎn)生的磁通相互抵消。
文檔編號H01F30/00GK101960542SQ20088012779
公開日2011年1月26日 申請日期2008年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者木內(nèi)浩司, 松田哲也, 野田敏廣 申請人:三菱電機(jī)株式會社