JP2001275255A - 電圧補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常時運転時の運転損失の低減が可能となり、
かつ、常時運転時にも電圧補償機能を備えた電圧補償装
置を得ることを目的とする。 【解決手段】 通常運転時は、結合用変圧器４の巻数比
（２次巻線４Ｂの巻数／１次巻線４Ａの巻数）として第
１の巻数比ＷＲ１＝５を選択し、基準正弦波発生回路１
６により交流電源電圧Ｖｒから正弦波形の目標電圧Ｖｓ
を作成して、Ｖｒ＋Ｖｆ−Ｖｓ＝０が成立するようイン
バータ６の出力電圧を制御する。瞬低発生時は、結合用
変圧器４の巻数比として第２の巻数比ＷＲ２＝１を選択
し、サンプルホールド回路１７で保持していた瞬低発生
直前の電圧を目標電圧Ｖｓとして同様にインバータ６の
出力電圧を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、交流電源から負
荷への給電線に直列に結合用変圧器を挿入し、電力変換
器によって上記結合用変圧器に誘起させる電圧を調整す
ることにより、負荷への供給電圧を一定に保つ電圧補償
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種電圧補償装置として、例えば特開
平８−１０３０３６号公報に開示されたものがある。こ
の装置では給電線に直列に挿入された結合用変圧器の１
次巻線と並列にバイパス用の双方向のサイリスタスイッ
チを接続している。そして、交流電源に異常が無い常時
運転時には、このサイリスタスイッチを導通させて負荷
に電流を供給する。交流電源の系統に何らかの異常が生
じ瞬時電圧低下が発生すると、サイリスタスイッチを消
弧して非導通にするとともに、上記結合用変圧器の２次
巻線に接続されたインバータにより１次巻線に不足電圧
を発生させ負荷への供給電圧を一定に保つ電圧補償動作
を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の電圧補償装置は
以上のように構成されているので、常時運転時、バイパ
ス用のサイリスタスイッチに直接負荷電流が流れ、この
負荷電流値とサイリスタ素子の順方向電圧降下との積で
決まる電力損失が発生する。この損失は、負荷に供給す
る皮相電力の約５〜１０％程度になり、運転効率の低下
を招くことになる。また、常時運転時は、サイリスタス
イッチを導通させ、交流電源の電圧がそのまま負荷に印
加されることになるので、交流電源の電圧に歪や多少の
電圧変動が存在するとそれらが直接負荷に悪影響を及ぼ
すことになる。

【０００４】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、常時運転時の運転損失の低減が
可能となり、かつ、常時運転時にも電圧補償機能を備え
た電圧補償装置を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電圧補償
装置は、交流電源から負荷への給電線に直列に挿入され
た１次巻線とこの１次巻線に磁気的に結合された２次巻
線とを有し、上記両巻線の少なくとも一方にタップを設
けることにより、巻数比（２次巻線の巻数／１次巻線の
巻数）が１より大きい第１の巻数比とこの第１の巻数比
より小さい第２の巻数比とを選択可能に構成された結合
用変圧器、この結合用変圧器のタップを切り換えること
により上記巻数比の選択を行うタップ切換手段、その交
流出力側が上記結合変圧器の２次巻線に接続された電力
変換器、上記交流電源の電圧を検出する手段、上記１次
巻線の電圧を検出する手段、および上記１次巻線の電圧
Ｖｆが上記交流電源の目標電圧Ｖｓから上記交流電源の
電圧Ｖｒを差し引いた値に一致する、即ち、Ｖｆ＝Ｖｓ
−Ｖｒが成立するよう上記電力変換器の出力電圧を制御
する制御手段を備え、上記タップ切換手段は、上記交流
電源の電圧が所定の下限設定値以上の常時運転時は上記
第１の巻数比を選択し、上記交流電源の電圧が上記下限
設定値未満の電圧低下時は上記第２の巻数比を選択する
ようにしたものである。

【０００６】また、この発明に係る電圧補償装置は、そ
の結合用変圧器の２次巻線にのみタップを設けたもので
ある。

【０００７】また、この発明に係る電圧補償装置は、そ
の交流電源の基準電圧に対する下限設定値の割合をαと
したとき、第１および第２の巻数比の比率を下式のよう
に設定したものである。 （第２の巻数比）／（第１の巻数比）＝１−α

【０００８】また、この発明に係る電圧補償装置は、そ
の交流電源の電圧検出値を所定の時定数で波形成形して
正弦波成分の電圧を出力する波形成形回路、および上記
波形成形回路の出力を所定時間保持するサンプルホール
ド回路を備え、常時運転時は上記波形成形回路の出力を
上記交流電源の目標電圧Ｖｓとし、電圧低下時は上記サ
ンプルホールド回路の出力を上記目標電圧Ｖｓとするよ
うにしたものである。

【０００９】また、この発明に係る電圧補償装置は、そ
の結合用変圧器の２次巻線を短絡可能な開閉手段、およ
び電力変換器の交流出力電流を検出する手段を備え、こ
の検出値が所定の上限設定値を越えたとき上記電力変換
器を停止するとともに上記開閉手段を閉路するようにし
たものである。

【００１０】また、この発明に係る電圧補償装置は、そ
の結合用変圧器の２次巻線を短絡可能な開閉手段を備
え、交流電源の電圧低下状態が所定の設定時間を越えた
とき電力変換器を停止するとともに上記開閉手段を閉路
するようにしたものである。

【００１１】また、この発明に係る電圧補償装置は、そ
の電力変換器を、コンデンサに充電した直流電圧を交流
電圧に変換するインバータで構成し、上記コンデンサを
電解コンデンサと電気二重層コンデンサとの並列接続体
としたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１における電圧補償装置を示す回路構成図で
ある。図において、１は３相商用周波数の交流電源、２
は給電線３を介して交流電源１に接続された負荷、４は
結合用変圧器で、交流電源１から負荷２への給電線３に
直列に挿入された１次巻線４Ａと、この１次巻線４Ａと
磁気的に結合された２次巻線４Ｂとを有している。そし
て、２次巻線４Ｂには、図に示すようにタップが設けら
れＹ結線される中性点側に、そのタップを切り換えるタ
ップ切換手段としてのトライアック５が設けられてい
る。

【００１３】６は電力変換器としてのインバータで、交
流電源１からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路
７と、この整流回路７の出力で充電されるコンデンサ８
と、このコンデンサ８の直流電圧を所定の交流電圧に変
換して結合用変圧器４の２次巻線４Ｂに送出するインバ
ータ回路９とから構成されている。

【００１４】１０は交流電源電圧Ｖｒを検出する電圧検
出器、１１は結合用変圧器４の１次巻線４Ａの変圧器電
圧Ｖｆを検出する電圧検出器、１２はインバータ６から
結合用変圧器４へ供給されるインバータ出力電流Ｉｏを
検出する電流検出器である。１３および１４は、結合用
変圧器４の２次巻線４Ｂの端子間を短絡可能なＭＣ（マ
グネティックコンタクタ）およびＳＳＲ（ソリッドステ
ートリレー）である。

【００１５】次に図１下半分の制御回路について説明す
る。１５は交流電源電圧Ｖｒが所定の下限設定値（交流
電源電圧Ｖｒの基準値を１．０としたときの下限設定値
をαとすると、例えば、α＝０．８〜０．７５程度に設
定する）未満となったことで瞬時電圧低下の発生を検出
する瞬低検出回路、１６は波形成形回路としての基準正
弦波発生回路で、交流電源電圧Ｖｒを所定の時定数（例
えば、２００ｍｓｅｃ程度）で移動平均することにより
交流電源電圧Ｖｒを波形成形してその正弦波成分を出力
する。後述するように、この基準正弦波発生回路１６の
出力が、電圧補償すべき目標電圧Ｖｓとなる。１７は基
準正弦波発生回路１６の出力を所定時間保持するサンプ
ルホールド回路、１８は瞬低検出回路１５の出力によっ
て動作する切換スイッチで、交流電源電圧Ｖｒが下限設
定値以上の常時運転時はａ側接点を、下限設定値未満の
瞬低検出時はｂ側接点を選択する。

【００１６】１９は交流電源電圧Ｖｒの電圧零点から位
相を検出する位相同期回路、２０はＶｒ＋Ｖｆ−Ｖｓの
演算を行う加算器、２１はインバータ出力電流Ｉｏが所
定の上限設定値を越えて過電流に至ったとき電圧指令値
を急減させるための信号Ｖｏを出力する過電流検出回
路、２２は加算器２０からの出力信号から信号Ｖｏを減
算する加算器である。２３および２４は、ＰＷＭ制御回
路を構成するそれぞれキャリア信号発生回路およびこの
キャリア信号と加算器２２からの信号との比較演算を行
う比較器である。

【００１７】２５は比較器２４からの出力信号に基づき
インバータ回路９の各スイッチング素子を駆動するドラ
イブ信号を作成するドライブ信号発生回路、２６は瞬低
検出回路１５からの瞬低検出信号と位相同期回路１９か
らの同期信号を入力し、常時運転時および瞬低発生時に
応じてドライブ信号発生回路２５および後述する切換信
号発生回路２７、ＭＣ、ＳＳＲ制御回路２８に必要な信
号を送出する制御手段としてのロジック回路である。切
換信号発生回路２７はロジック回路２６からの信号に応
じてトライアック５に切換信号を送出して結合用変圧器
４の２次巻線４Ｂのタップを切り換える。ＭＣ、ＳＳＲ
制御回路２８はロジック回路２６からの信号に応じてＭ
Ｃ１３およびＳＳＲ１４を開閉する信号を送出する。

【００１８】次に動作について説明するが、その前提と
してここで使用する結合用変圧器４のタップ切換による
巻数比の望ましい設定方法について具体数値例で解説す
る。今、交流電源１の基準電圧を２００Ｖ（なお、以
下、電圧は常に線間電圧基準で表示するものとする）、
インバータ６の定格出力電圧を同じく２００Ｖ、瞬時電
圧低下を判定する閾値である交流電源電圧Ｖｒの下限設
定値割合、前述した値αを０．８とすると、下式を満足
するように巻数比を設定すればよい。ＷＲ２／ＷＲ１＝
１−α＝１−０．８＝０．２

【００１９】ここで、ＷＲ１は通常運転時に選択する結
合用変圧器４の巻数比（２次巻線４Ｂの巻数／１次巻線
４Ａの巻数）、ＷＲ２は瞬低発生時に選択する巻数比で
ある。従って、簡単にＷＲ２＝１とするとＷＲ１＝５と
すればよい。

【００２０】以上の設定条件におけるインバータ６の運
転条件および本装置の運転損失等について検討する。先
ず、常時運転時は、巻数比ＷＲ１＝５であるから、イン
バータ回路９の各スイッチング素子に流れる電流は負荷
２に流れる電流の１／ＷＲ１＝１／５になり、インバー
タ６の定格容量としては負荷容量の２０％程度とすれば
よい。そして、このインバータ６の運転損失は定格容量
の５％程度であるから、負荷容量に対しては１％程度と
なる。更に、結合用変圧器４の負荷損失は負荷容量の２
％程度であるから、合計の運転損失は１＋２＝３％程度
となり、従来の５〜１０％の値から大幅な低減が可能と
なる。

【００２１】また、インバータ６の最大出力電圧は、結
合用変圧器４の１次巻線４Ａ側では、２００／ＷＲ１＝
２００／５＝４０Ｖとなり、交流電源１の基準電圧２０
０Ｖの２０％に相当する。従って、上述した下限設定値
α＝０．８で決まる電圧以上の範囲（通常運転時）にお
ける電圧補償動作が当該インバータ６の能力で実現でき
ることが判る。

【００２２】次に瞬低発生時は、巻数比ＷＲ２＝１であ
るから、インバータ６の最大出力電圧は、結合用変圧器
４の１次巻線４Ａ側で、２００／ＷＲ２＝２００／１＝
２００Ｖとなり、インバータ６の短時間容量に応じた、
交流電源１の基準電圧１００％（２００Ｖ）の電圧補償
が可能となる。

【００２３】次に、以上の具体的設定例も適宜引用して
動作を説明する。先ず、交流電源１が正常でその交流電
源電圧Ｖｒが下限設定値以上である通常運転時は、瞬低
検出回路１５がその状態を検知し、その出力により切換
スイッチ１８はａ側接点を選択している。また、ロジッ
ク回路２６は瞬低検出回路１５の出力に基づき切換信号
発生回路２７に対して第１の巻数比ＷＲ１に相当する信
号を送り、トライアック５は２次巻線４Ｂの最大タップ
を選択する。基準正弦波発生回路１６は常時動作して電
圧検出器１０からの交流電源電圧Ｖｒを２００ｍｓｅｃ
程度の時定数で移動平均を行うことにより交流電源電圧
Ｖｒの正弦波成分を出力している。即ち、商用周波数基
準で数Ｈｚ遅れた形で基本周波の正弦波目標電圧Ｖｓを
出力している。従って、この目標電圧Ｖｓは、交流電源
電圧Ｖｒの大きさの緩やかな変化には追随し、歪等とな
る高調波成分は除去されたものである。

【００２４】このように、目標電圧Ｖｓを交流電源電圧
Ｖｒに追随する信号としたのは、極めて長い間隔、例え
ば、時間、日のオーダーで変動する交流電源電圧Ｖｒに
対しては、これを一定値に保つ電圧補償動作を回避する
ことで、本装置の負担を減じその分運転損失を一層低減
することを追求したものである。従って、交流電源電圧
Ｖｒの絶対的な変動幅が比較的小さい場合等では、上述
した機能を備えた基準正弦波発生回路１６に替わって、
例えば、位相同期回路１９からの同期信号に基づき波高
値が常に一定の正弦波電圧信号を作成し、これを目標電
圧Ｖｓとする構成を採用してもよい。

【００２５】そして、結合用変圧器４の１次巻線４Ａの
変圧器電圧Ｖｆをフィードバックし、加算器２０の出力
である、Ｖｒ＋Ｖｆ−Ｖｓが零となるようＰＷＭ制御に
よりインバータ６の出力電圧を制御する。即ち、負荷２
に供給される電圧＝Ｖｒ＋Ｖｆであるから、これが目標
電圧Ｖｓに一致する電圧補償動作がなされる。従って、
負荷２には、歪等となる高調波成分のないしかも変動の
少ない安定した電圧が供給される。

【００２６】また、この通常運転時は、結合用変圧器４
の巻数比ＷＲ１＝５を選択しているので、インバータ６
に流れる電流は負荷電流の１／５となり、運転損失が、
負荷電流自体が流れる従来の場合に比較して大幅に低減
し、更に、インバータ６による負荷側への変圧器電圧Ｖ
ｆ（１次巻線４Ａの電圧）も、２００／５＝４０Ｖまで
出力可能で、下限設定値以上の範囲で生じ得る交流電源
電圧Ｖｒの電圧変動を補償することができることは既述
した通りである。

【００２７】次に、何らかの原因で交流電源電圧Ｖｒが
急減した場合の動作について説明する。交流電源電圧Ｖ
ｒがその下限設定値未満になったことから瞬低検出回路
１５が瞬低発生を検知すると、その出力信号に基づき、
切換スイッチ１８をｂ側接点に切り換え、常時、基準正
弦波発生回路１６の出力を所定時間保持しているサンプ
ルホールド回路１７の出力を目標電圧Ｖｓとして加算器
２０に出力する。また、瞬低検出回路１５からロジック
回路２６および切換信号発生回路２７を経た信号により
トライアック５が２次巻線４Ｂの中点タップを選択する
よう動作する。

【００２８】以上の切り換え操作により、インバータ６
の電圧が巻数比ＷＲ２＝１によりそのまま変圧器電圧Ｖ
ｆとして出力され、瞬低発生直前のサンプルホールド回
路１７に保持されている電圧を目標電圧ＶｓとしてＶｒ
＋Ｖｆ＝Ｖｓが成立する電圧補償制御が実行される。

【００２９】瞬低発生後の電圧補償動作の継続可能時間
は、主としてインバータ６のスイッチング素子の短時間
通電能力やコンデンサ８の容量に影響を与えるが装置の
仕様として、通常、例えば、１ｓｅｃ程度に設定され、
各構成機器の仕様はこれに基づき設定されることにな
る。従って、サンプルホールド回路１７は最大１ｓｅｃ
程度の保持能力を備えておけばよい。

【００３０】また、この間にインバータ６の出力電流が
異常に増大したときは、過電流検出回路２１がこれを検
知し、信号Ｖｏを出力して比較器２４に入力される電圧
指令信号を急減させる。これにより、インバータ６は出
力を停止すると同時に、このドライブ信号の変化を受け
て、ロジック回路２６およびＭＣ、ＳＳＲ制御回路２８
を経てＳＳＲ１４およびＭＣ１３に閉路信号を送出し、
結合用変圧器４の２次巻線４Ｂを、ＳＳＲ１４で瞬時に
短絡するとともに、ＭＣ１３によるメタリック構造の確
実な短絡回路を形成する。以上の動作により、本装置の
電圧補償動作はその機能を停止することになるが、イン
バータ６のスイッチング素子等は過電流から確実に保護
される。勿論、この過電流保護動作は、通常運転時にも
動作させるようにしてもよい。

【００３１】また、図示は省略しているが、前述したイ
ンバータ６のスイッチング素子の短時間通電能力やコン
デンサ８の容量等を考慮して瞬低時の電圧補償動作に一
定の継続可能時間を設定し、瞬低検出回路１５で検知し
た瞬低発生時からカウントした経過時間が上記設定値に
達すると、過電流発生時と同様に、インバータ６の出力
を停止するとともに、ＭＣ１３およびＳＳＲ１４により
結合用変圧器４の２次巻線４Ｂを短絡する回路を設ける
ようにすれば、より確実な保護ができ信頼性が向上す
る。

【００３２】交流電源１の異常が解消し、交流電源電圧
Ｖｒが正常に復帰すると、瞬低検出回路１５がこの復帰
を検知し、切換スイッチ１８の切点を切り換えるととも
に、結合用変圧器４の巻数比を再び第１の巻数比ＷＲ１
＝５に戻して、前述した通常運転時の動作を再開する。

【００３３】以下に、シミュレーションによる各部の動
作波形例について説明する。図２〜４は、いずれも時刻
０．０４ｓｅｃから４０ｍｓｅｃの間、交流電源電圧Ｖ
ｒが基準値の１０％にまで急減したという設定でシミュ
レーションした結果で、図２は、交流電源電圧Ｖｒの各
相の波形を示している。また、図３は、負荷２に供給さ
れる電圧、即ちＶｒ＋Ｖｆの各相の波形を示しており、
瞬低の期間において、インバータ６により結合用変圧器
４の１次巻線４Ａに発生する電圧Ｖｆにより、負荷電圧
が一定値に補償されている様子が判る。

【００３４】また、図４は、結合用変圧器４の１次巻線
４Ａの電圧Ｖｆの１相分の波形を示す。通常運転時は、
交流電源電圧Ｖｒに存在する、高調波電流等による電圧
歪のため正弦波形の目標電圧Ｖｓとの間に生じるわずか
な差分を補償する電圧を出力していることが判る。ま
た、瞬低発生時は、目標電圧Ｖｓの９０％の大きな電圧
波形を出力している。以上のシミュレーション結果か
ら、既述した本願発明になる電圧補償装置で想定した電
圧補償動作が確実に達成されることが判明した。

【００３５】なお、以上の説明では、インバータ６に使
用するコンデンサ８の詳細構成については触れていない
が、以下に示す理由により、例えば電解コンデンサと電
気二重層コンデンサとの並列接続体とするのが望まし
い。即ち、図４に示すように、この発明で使用するイン
バータ６は、主として通常運転時における、大きさは小
さいが高調波域の変化の速い電圧成分と、瞬低発生時に
おける、基本周波の変化は緩やかであるが波高値の大き
な電圧成分を出力する必要がある。そして、インバータ
において大きな電圧を出力するには、大容量のコンデン
サを必要とし、変化の速い電圧を出力するには充放電時
定数の短いコンデンサを必要とする。

【００３６】従って、一般に内部抵抗が小さく応答性に
優れるが高価で大容量の適用が困難な電解コンデンサ
と、一般に応答性は低いが大容量の構成が比較的容易な
電気二重層コンデンサとを組み合わせ、後者の容量を前
者の容量より大きく設定することで、上述した、本願発
明に最適なインバータ出力特性が得られる訳である。

【００３７】なお、以上の説明では、結合用変圧器４の
第１の巻数比ＷＲ１を５、第２の巻数比ＷＲ２を１と設
定したが、これに限られるものではない。第１の巻数比
は少なくとも１より大きければ、インバータ６のスイッ
チング素子に流れる電流が負荷電流より小さくなりその
運転損失が低減するという効果が得られる。また、第２
の巻数比ＷＲ２は少なくとも第１の巻数比ＷＲ１より小
さい値に設定すれば、インバータ６の同じ出力電圧によ
って負荷に補償し得る電圧が、通常運転時に比較して瞬
低発生時に増大させることができ、瞬低発生時の電圧補
償がその分容易になるという効果が得られる。従って、
瞬低発生を判別する電圧下限設定値やインバータの定格
等を考慮して、両巻数比ＷＲ１、ＷＲ２は上述した範囲
で適宜設定できるものである。また、両巻数比が上述し
たように適正に設定される限り、この巻数比を切り換え
るためのタップは、１次巻線４Ａ、２次巻線４Ｂのいず
れであっても、また両者に設けてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る電圧補償
装置は、交流電源から負荷への給電線に直列に挿入され
た１次巻線とこの１次巻線に磁気的に結合された２次巻
線とを有し、上記両巻線の少なくとも一方にタップを設
けることにより、巻数比（２次巻線の巻数／１次巻線の
巻数）が１より大きい第１の巻数比とこの第１の巻数比
より小さい第２の巻数比とを選択可能に構成された結合
用変圧器、この結合用変圧器のタップを切り換えること
により上記巻数比の選択を行うタップ切換手段、その交
流出力側が上記結合変圧器の２次巻線に接続された電力
変換器、上記交流電源の電圧を検出する手段、上記１次
巻線の電圧を検出する手段、および上記１次巻線の電圧
Ｖｆが上記交流電源の目標電圧Ｖｓから上記交流電源の
電圧Ｖｒを差し引いた値に一致する、即ち、Ｖｆ＝Ｖｓ
−Ｖｒが成立するよう上記電力変換器の出力電圧を制御
する制御手段を備え、上記タップ切換手段は、上記交流
電源の電圧が所定の下限設定値以上の常時運転時は上記
第１の巻数比を選択し、上記交流電源の電圧が上記下限
設定値未満の電圧低下時は上記第２の巻数比を選択する
ようにしたので、通常運転時の電圧補償は勿論、その運
転損失を低減でき、電圧低下時の電圧補償も容易になし
得る。

【００３９】また、この発明に係る電圧補償装置は、そ
の結合用変圧器の２次巻線にのみタップを設けたので、
結合用変圧器の構成が簡単になるとともに、タップ切換
の回路が交流電源の回路から絶縁されるので信頼性が向
上する。

【００４０】また、この発明に係る電圧補償装置は、そ
の交流電源の基準電圧に対する下限設定値の割合をαと
したとき、第１および第２の巻数比の比率を下式のよう
に設定したので、通常運転時の交流電源の電圧変動幅の
補償と、電圧低下時の交流電源の１００％補償とを実現
することができる。 （第２の巻数比）／（第１の巻数比）＝１−α

【００４１】また、この発明に係る電圧補償装置は、そ
の交流電源の電圧検出値を所定の時定数で波形成形して
正弦波成分の電圧を出力する波形成形回路、および上記
波形成形回路の出力を所定時間保持するサンプルホール
ド回路を備え、常時運転時は上記波形成形回路の出力を
上記交流電源の目標電圧Ｖｓとし、電圧低下時は上記サ
ンプルホールド回路の出力を上記目標電圧Ｖｓとするよ
うにしたので、電圧補償動作の負担が実質的に軽減して
通常運転時の運転損失が更に低減するとともに、電圧低
下時は低下発生直前の電圧を負荷に確実に供給すること
ができる。

【００４２】また、この発明に係る電圧補償装置は、そ
の結合用変圧器の２次巻線を短絡可能な開閉手段、およ
び電力変換器の交流出力電流を検出する手段を備え、こ
の検出値が所定の上限設定値を越えたとき上記電力変換
器を停止するとともに上記開閉手段を閉路するようにし
たので、電力変換器が過電流から確実に保護され信頼性
が向上する。

【００４３】また、この発明に係る電圧補償装置は、そ
の結合用変圧器の２次巻線を短絡可能な開閉手段を備
え、交流電源の電圧低下状態が所定の設定時間を越えた
とき電力変換器を停止するとともに上記開閉手段を閉路
するようにしたので、電力変換器の過負荷許容時間を越
える運転が確実に防止され信頼性が向上する。

【００４４】また、この発明に係る電圧補償装置は、そ
の電力変換器を、コンデンサに充電した直流電圧を交流
電圧に変換するインバータで構成し、上記コンデンサを
電解コンデンサと電気二重層コンデンサとの並列接続体
としたので、通常運転時の高調波成分を含む電圧補償
と、電圧低下時の大幅な基本波電圧の補償とを、共に達
成するコンデンサの構成が容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における電圧補償装
置を示す回路構成図である。

【図２】 シミュレーションによるこの発明の動作波形
図で、交流電源電圧Ｖｒの各相の波形を示すものであ
る。

【図３】 シミュレーションによるこの発明の動作波形
図で、負荷２に供給される電圧（Ｖｒ＋Ｖｆ）の各相の
波形を示すものである。

【図４】 シミュレーションによるこの発明の動作波形
図で、結合用変圧器４の１次巻線４Ａの電圧Ｖｆの１相
分の波形を示すものである。

【符号の説明】

１ 交流電源、２ 負荷、３ 給電線、４ 結合用変圧
器、４Ａ １次巻線、４Ｂ ２次巻線、５ トライアッ
ク、６ インバータ、８ コンデンサ、１０，１１ 電
圧検出器、１２ 電流検出器、１３ ＭＣ、１４ ＳＳ
Ｒ、１５ 瞬低検出回路、１６ 基準正弦波発生回路、
１７ サンプルホールド回路、１８ 切換スイッチ、２
０，２２ 加算器、２１ 過電流検出回路、２６ ロジ
ック回路、２７ 切換信号発生回路、２８ ＭＣ、ＳＳ
Ｒ制御回路、Ｖｒ 交流電源電圧、Ｖｆ 変圧器電圧、
Ｖｓ 目標電圧。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源から負荷への給電線に直列に挿
   入された１次巻線とこの１次巻線に磁気的に結合された
   ２次巻線とを有し、上記両巻線の少なくとも一方にタッ
   プを設けることにより、巻数比（２次巻線の巻数／１次
   巻線の巻数）が１より大きい第１の巻数比とこの第１の
   巻数比より小さい第２の巻数比とを選択可能に構成され
   た結合用変圧器、この結合用変圧器のタップを切り換え
   ることにより上記巻数比の選択を行うタップ切換手段、
   その交流出力側が上記結合変圧器の２次巻線に接続され
   た電力変換器、上記交流電源の電圧を検出する手段、上
   記１次巻線の電圧を検出する手段、および上記１次巻線
   の電圧Ｖｆが上記交流電源の目標電圧Ｖｓから上記交流
   電源の電圧Ｖｒを差し引いた値に一致する、即ち、Ｖｆ
   ＝Ｖｓ−Ｖｒが成立するよう上記電力変換器の出力電圧
   を制御する制御手段を備え、 上記タップ切換手段は、上記交流電源の電圧が所定の下
   限設定値以上の常時運転時は上記第１の巻数比を選択
   し、上記交流電源の電圧が上記下限設定値未満の電圧低
   下時は上記第２の巻数比を選択するようにしたことを特
   徴とする電圧補償装置。
2. 【請求項２】 結合用変圧器の２次巻線にのみタップを
   設けたことを特徴とする請求項１記載の電圧補償装置。
3. 【請求項３】 交流電源の基準電圧に対する下限設定値
   の割合をαとしたとき、第１および第２の巻数比の比率
   を下式のように設定したことを特徴とする請求項１また
   は２に記載の電圧補償装置。 （第２の巻数比）／（第１の巻数比）＝１−α
4. 【請求項４】 交流電源の電圧検出値を所定の時定数で
   波形成形して正弦波成分の電圧を出力する波形成形回
   路、および上記波形成形回路の出力を所定時間保持する
   サンプルホールド回路を備え、常時運転時は上記波形成
   形回路の出力を上記交流電源の目標電圧Ｖｓとし、電圧
   低下時は上記サンプルホールド回路の出力を上記目標電
   圧Ｖｓとするようにしたことを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれかに記載の電圧補償装置。
5. 【請求項５】 結合用変圧器の２次巻線を短絡可能な開
   閉手段、および電力変換器の交流出力電流を検出する手
   段を備え、この検出値が所定の上限設定値を越えたとき
   上記電力変換器を停止するとともに上記開閉手段を閉路
   するようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のい
   ずれかに記載の電圧補償装置。
6. 【請求項６】 結合用変圧器の２次巻線を短絡可能な開
   閉手段を備え、交流電源の電圧低下状態が所定の設定時
   間を越えたとき電力変換器を停止するとともに上記開閉
   手段を閉路するようにしたことを特徴とする請求項１な
   いし５のいずれかに記載の電圧補償装置。
7. 【請求項７】 電力変換器を、コンデンサに充電した直
   流電圧を交流電圧に変換するインバータで構成し、上記
   コンデンサを電解コンデンサと電気二重層コンデンサと
   の並列接続体としたことを特徴とする請求項１ないし６
   のいずれかに記載の電圧補償装置。