JP2002359929A

JP2002359929A - 電圧変動補償装置

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Publication number: JP2002359929A
Application number: JP2002093707A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Iwata; 明彦岩田; Akihiro Suzuki; 昭弘鈴木; Hiroyuki Sasao; 博之笹尾; Kenichi Koyama; 健一小山; Toshiyuki Kikunaga; 敏之菊永; Mitsugi Takahashi; 貢高橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2002-12-13
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP3933974B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電力系統における電圧低下の監視、およびそ
れに基づく給電制御を行う検出制御部を備えて、負荷に
供給される電圧変動を抑える電圧変動補償装置におい
て、安価で小型化を図ると共に、高精度な電圧補償を実
現する。【解決手段】それぞれ異なる充電電圧（最小電圧の２
^Ｋ倍（Ｋ＝０、１、２、・・））を有するコンデンサ１
１に蓄積された直流電圧を交流に変換して出力する複数
の電圧補償回路Ｐ１〜Ｐ３、Ｎ１〜Ｎ３を電力系統に直
列に接続し、系統電圧低下時に、電圧補償回路Ｐ１〜Ｐ
３、Ｎ１〜Ｎ３の中から所望の組み合わせを選択し、そ
の出力電圧の総和で電圧補償し、通常時には、高速機械
式の短絡スイッチ８でバイパスして装置ロスを低減す
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、負荷に供給され
る電力系統の電圧が瞬時的に低下した際に、それを検出
して電圧低下を補償する電圧変動補償装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】雷などにより電力系統の電圧が瞬時的に
低下し、工場などの精密機器などが誤作動や一時停止す
ることにより、生産ラインで多大な被害を被ることがあ
る。このような被害を防ぐために、電力系統の瞬時的電
圧低下などの電圧変動を監視して、電圧低下を補償する
電圧変動補償装置が用いられている。従来の電圧変動補
償装置の概略構成図を図２２に示す。図に示すように、
送電線１からの電力は、変圧器２により降圧されて、電
圧変動補償装置を介して需要家３（負荷）に接続され、
電力が供給される。電圧変動補償装置は、直流電源４、
インバータ５、平滑フィルタ６および大容量トランス７
で構成される。このような従来の電圧変動補償装置にお
ける、系統電圧の瞬時低下時（以下、瞬低時と称す）の
電圧補償動作について以下に示す。図２３は、系統電圧
の瞬低時の、系統電圧、電圧変動補償回路出力、および
需要家３に供給される電圧をそれぞれ示したものであ
る。図に示すように、系統電圧に瞬時的に電圧低下が発
生すると、電圧変動を監視している検出部（図示せず）
にて電圧低下を検出し、それに基づく給電制御により、
電圧変動補償装置では、直流電源４とインバータ５とで
交流電圧を発生させて、平滑フィルタ６と大容量のトラ
ンス７を介して電力系統に直列に接続することにより、
電力系統の電圧低下を補償する。これにより、需要家３
には、電圧低下した系統電圧に電圧変動補償装置からの
出力電圧が加算されてほぼ正常な電圧で電力が供給され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の電圧変動補償装
置は、以上のように構成されているため、系統電圧が正
常の場合にも、トランス７を介して負荷電流相当分がイ
ンバータ５に流れ、これにより、トランス７とインバー
タ５との損失が通常時にも発生し、大型の冷却装置が必
要であった。また、系統電圧の瞬低時には、平滑フィル
タ６およびトランス７を介して電力系統に電圧供給する
ため、平滑フィルタ６やトランス７の容量が大きくな
り、装置が大型化するという問題点があった。

【０００４】この発明は、上記のような問題点を解消す
るために成されたものであって、系統電圧の瞬低時にお
ける高精度な電圧補償が可能で、装置全体が安価で小型
に構成できる電圧変動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】この発明に係る請求項１
記載の電圧変動補償装置は、それぞれ異なる電圧が蓄積
されるエネルギ蓄積手段を備え該エネルギ蓄積手段に蓄
積された直流電圧を交流に変換して出力する複数の電圧
補償回路を電力系統に直列に接続し、上記電力系統の電
圧低下時に、上記複数の電圧補償回路の中から所望の組
み合わせを選択し、その出力電圧の総和で上記電力系統
の電圧低下を補償するものである。

【０００６】またこの発明に係る請求項２記載の電圧変
動補償装置は、請求項１において、複数の電圧補償回路
内のエネルギ蓄積手段にそれぞれ蓄積される異なる電圧
の絶対値は、最も小さい該電圧補償回路の出力電圧（絶
対値）に対して概ね２^Ｋ倍（Ｋ＝０、１、２、・・・）
である。

【０００７】またこの発明に係る請求項３記載の電圧変
動補償装置は、請求項１または２において、電圧補償回
路をバイパスするための高速機械式の短絡スイッチを、
１つもしくは直列接続された複数の上記電圧補償回路の
出力端毎に備え、電力系統の電圧が通常時には、全ての
該短絡スイッチを閉じて全ての上記電圧補償回路をバイ
パスし、上記電力系統の電圧低下時には全ての該短絡ス
イッチを開放して上記電圧補償回路からの電圧出力によ
り上記電力系統の電圧低下を補償するものである。

【０００８】またこの発明に係る請求項４記載の電圧変
動補償装置は、請求項１または２において、電圧補償回
路をバイパスするための高速機械式の短絡スイッチを、
直列接続された全ての電圧補償回路から成る全補償回路
の出力端に該全補償回路と並列に備え、電力系統の電圧
が通常時には該短絡スイッチを閉じて上記全補償回路を
バイパスし、上記電力系統の電圧低下時には該短絡スイ
ッチを開放して上記全補償回路からの電圧出力により上
記電力系統の電圧低下を補償するものである。

【０００９】またこの発明に係る請求項５記載の電圧変
動補償装置は、請求項４において、電力系統の電圧低下
による短絡スイッチの開放開始時に、全補償回路と上記
短絡スイッチとで構成される閉回路で、上記全補償回路
内の所定のエネルギ蓄積手段から放電電流を流すことに
より、上記短絡スイッチを流れる商用周波数の交流電流
において強制的に電流ゼロ点を形成して該交流電流を瞬
時に遮断するものである。

【００１０】またこの発明に係る請求項６記載の電圧変
動補償装置は、請求項５において、電力系統における電
圧低下の監視、およびそれに基づく給電制御を行う検出
制御部が、上記電力系統の電圧低下時に、上記短絡スイ
ッチを流れる電流極性を検出する手段と、所望の電圧補
償回路を選択して該電圧補償回路内のエネルギ蓄積手段
から、上記短絡スイッチを流れる電流と逆極性の放電電
流を流すように制御する手段とを備えたものである。

【００１１】またこの発明に係る請求項７記載の電圧変
動補償装置は、エネルギ蓄積手段を備え該エネルギ蓄積
手段に蓄積された直流電圧を交流に変換して出力する電
圧補償回路を電力系統に直列に接続し、上記電圧補償回
路と並列に高速機械式の短絡スイッチを接続し、上記電
力系統の電圧が通常時には該短絡スイッチを閉じて上記
電圧補償回路をバイパスし、上記電力系統の電圧低下時
には該短絡スイッチを開放して上記電圧補償回路からの
電圧出力により上記電力系統の電圧低下を補償するもの
である。

【００１２】またこの発明に係る請求項８記載の電圧変
動補償装置は、請求項７において、電力系統の電圧低下
による短絡スイッチの開放開始時に、電圧補償回路と上
記短絡スイッチとで構成される閉回路で、上記電圧補償
回路内のエネルギ蓄積手段から放電電流を流すことによ
り、上記短絡スイッチを流れる商用周波数の交流電流に
おいて強制的に電流ゼロ点を形成して該交流電流を瞬時
に遮断するものである。

【００１３】またこの発明に係る請求項９記載の電圧変
動補償装置は、請求項３、４、または７のいずれかにお
いて、短絡スイッチは、電力系統の電圧低下による該短
絡スイッチの開放開始時に、該短絡スイッチを流れる電
流を、該電流と逆方向の電流を供給することにより瞬時
に遮断する高速転流手段を備えたものである。

【００１４】またこの発明に係る請求項１０記載の電圧
変動補償装置は、請求項３〜９のいずれかにおいて、短
絡スイッチは、接点の開極操作に電磁反発力を用いて開
放する機械式スイッチである。

【００１５】またこの発明に係る請求項１１記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜４のいずれかにおいて、各
電圧補償回路は、エネルギ蓄積手段に蓄積された電圧を
電力系統に接続するための補償スイッチと、該電圧補償
回路の出力端に並列に接続される切替スイッチとを備
え、上記補償スイッチおよび上記切替スイッチは、それ
ぞれダイオードが逆並列に接続された半導体スイッチン
グ素子で構成されたものである。

【００１６】またこの発明に係る請求項１２記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜４のいずれかにおいて、各
電圧補償回路は、それぞれダイオードが逆並列に接続さ
れた４個の半導体スイッチング素子から成るフルブリッ
ジインバータを備え、エネルギ蓄積手段に蓄積された電
圧を、電力系統の電圧低下時における極性に応じて正負
いずれかの極性で出力するものである。

【００１７】またこの発明に係る請求項１３記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜４のいずれかにおいて、各
電圧補償回路は、それぞれダイオードが逆並列に接続さ
れた２個の半導体スイッチング素子が逆方向に直列接続
されて、該電圧補償回路の出力端に並列に接続される切
替スイッチと、それぞれダイオードが逆並列に接続され
た２個の半導体スイッチング素子から成るハーフブリッ
ジインバータとを備え、正負の電圧出力する一対のエネ
ルギ蓄積手段のいずれかに蓄積された電圧を、電力系統
の電圧低下時における極性に応じて出力するものであ
る。

【００１８】またこの発明に係る請求項１４記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜１３のいずれかにおいて、
エネルギ蓄積手段は、充電用トランスと充電用ダイオー
ドとにより充電されるコンデンサである。

【００１９】またこの発明に係る請求項１５記載の電圧
変動補償装置は、請求項１４において、充電用トランス
２次巻き線、充電用ダイオードおよびコンデンサから成
る充電用閉回路内に電流制限用抵抗を挿入するものであ
る。

【００２０】またこの発明に係る請求項１６記載の電圧
変動補償装置は、請求項１１において、エネルギ蓄積手
段が、充電用トランスと充電用ダイオードとにより充電
されるコンデンサであり、上記充電用トランスの共通の
２次巻き線により複数個の電圧補償回路の上記コンデン
サが充電されるものである。

【００２１】またこの発明に係る請求項１７記載の電圧
変動補償装置は、請求項１６において、全ての電圧補償
回路のコンデンサはそれぞれ所望の充電電圧に応じた抵
抗が並列に接続され、該全コンデンサを一括して充電す
る充電用トランス２次巻き線を備え、該充電用トランス
２次巻き線の正極、負極側両端子の中間点と該正極側端
子との間に、出力電圧が正極性のコンデンサを全て直列
に接続し、上記中間点と上記負極側端子との間に、出力
電圧が負極性のコンデンサを全て直列に接続し、上記充
電用トランス２次巻き線の中間点からの出力を、上記正
極性のコンデンサと上記負極性のコンデンサとの接続点
に接続し、上記各コンデンサには、並列接続された上記
抵抗の比に応じて分圧された充電電圧が充電されるもの
である。

【００２２】またこの発明に係る請求項１８記載の電圧
変動補償装置は、請求項１７において、充電用トランス
２次巻き線の中間点、および正極性のコンデンサと負極
性のコンデンサとの接続点の間に、各コンデンサに並列
接続される抵抗に比して十分小さな電流制限用の抵抗を
挿入したものである。

【００２３】またこの発明に係る請求項１９記載の電圧
変動補償装置は、請求項１４〜１８のいずれかにおい
て、コンデンサを充電する充電用トランスは、一次側が
電力系統に接続されるものである。

【００２４】またこの発明に係る請求項２０記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜１９のいずれかにおいて、
電力系統における電圧低下の監視、およびそれに基づく
給電制御を行う検出制御部を動作させるために、電力系
統に１次側が接続された降圧用トランス、および該降圧
用トランスの２次側に接続され、整流回路とコンデンサ
とから成るコンバータ回路で直流電源装置を構成して、
上記コンバータ回路からの直流電圧を上記検出制御部に
供給するものである。

【００２５】またこの発明に係る請求項２１記載の電圧
変動補償装置は、請求項２０において、電力系統の電圧
低下を補償する動作時間内に、直流電源装置からの出力
電圧低下が所定の許容値以下となるように、コンデンサ
容量を大きくして該コンデンサからコンバータ回路出力
部への放電時定数を所定値より大きく設定するものであ
る。

【００２６】またこの発明に係る請求項２２記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜１９のいずれかにおいて、
電力系統における電圧低下の監視、およびそれに基づく
給電制御を行う検出制御部を動作させるために、上記電
力系統とは別系統から構成される直流電源より上記検出
制御部に直流電圧を供給するものである。

【００２７】またこの発明に係る請求項２３記載の電圧
変動補償装置は、請求項１または２において、直列接続
された全ての電圧補償回路から成る全補償回路の出力端
に該全補償回路と並列にバイパス用スイッチを備えたも
のである。

【００２８】またこの発明に係る請求項２４記載の電圧
変動補償装置は、請求項４または２３において、全補償
回路の両側で短絡スイッチあるいはバイパス用スイッチ
との接続点より該全補償回路側に、切り離しスイッチを
挿入したものである。

【００２９】またこの発明に係る請求項２５記載の電圧
変動補償装置は、請求項４において、全補償回路と短絡
スイッチとが並列接続された回路の両端に切り離しスイ
ッチを直列に接続し、両側の該切り離しスイッチの外側
を接続点として、上記全補償回路および上記短絡スイッ
チと並列にバイパス用スイッチを備えたものである。

【００３０】またこの発明に係る請求項２６記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜４のいずれかにおいて、電
力系統に接続される電圧変動補償装置より該電力系統の
上流側に、不足電圧継電器を備えて上記電力系統の一定
以上の電圧低下を検出して電路を遮断する電力系統保護
遮断器を配し、電圧補償回路からの電圧出力により上記
電力系統の電圧低下を補償する動作中には、上記不足電
圧継電器から出力される電路遮断指令となる電圧低下検
出信号を上記電力系統保護遮断器に伝達しないで阻止す
る回路を備えたものである。

【００３１】またこの発明に係る請求項２７記載の電圧
変動補償装置は、該電圧変動補償装置より上記電力系統
の上流側に、不足電圧継電器を備えて上記電力系統の一
定以上の電圧低下を検出して電路を遮断する電力系統保
護遮断器を配し、補償電圧の出力中には、上記不足電圧
継電器から出力される電路遮断指令となる電圧低下検出
信号を上記電力系統保護遮断器に伝達しないで阻止する
回路を備えたものである。

【００３２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１について詳細に説明する。図１は、この発
明の実施の形態１による電圧変動補償装置の構成図であ
る。送電線１からの電力は、変圧器２により降圧され
て、電圧変動補償装置１００を介して需要家３（負荷）
に接続され、電力が供給される。電圧変動補償装置１０
０においては、図に示すように、電力系統に、電圧の極
性に応じて選択される２つの電圧補償回路Ｐ、Ｎからな
る補償ユニット１１０が複数個直列に接続される。この
直列接続された複数個（この場合６個）の電圧補償回路
Ｎ１、Ｐ１、Ｎ２、Ｐ２、Ｎ３、Ｐ３で構成される全補
償回路１２０は、その出力端に全補償回路１２０と並列
に、高速機械式の定常短絡スイッチ８を備える。各電圧
補償回路Ｐ１〜Ｐ３、Ｎ１〜Ｎ３には、出力端に並列に
備えられた瞬低切替スイッチ９、瞬低補償スイッチ１
０、エネルギ蓄積手段としての充電コンデンサ１１、お
よび充電コンデンサ１１を充電するための充電ダイオー
ド１２と充電用トランス２００の２次巻線１４とが備え
られ、充電コンデンサ１１の充電電圧はこの充電コンデ
ンサ１１に直列に接続された瞬低補償スイッチ１０によ
って電力系統に接続される。また、瞬低切替スイッチ９
および瞬低補償スイッチ１０は、ダイオードが逆並列に
接続された半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴに
て構成されている。なお、半導体スイッチング素子はＩ
ＧＢＴ以外の自己消弧型素子でも構わない。

【００３３】充電コンデンサ１１は充電ダイオード１２
と充電用トランス２００の２次巻線１４によって電圧が
充電され、充電用トランス１次巻線１３は、電力系統と
接続される。なお、１５は充電用トランス２００のコア
である。１つの補償ユニット１１０内の２つの電圧補償
回路Ｐ、Ｎは、それぞれ正・負の電圧発生をつかさど
る。つまり、２つの充電ダイオード１２ｐ、１２ｎの作
用により、充電コンデンサ１１ｐと充電コンデンサ１１
ｎとには共通の２次巻線１４を用いてそれぞれ逆極性の
電圧が同じ大きさで充電されている。各補償ユニット１
１０内の充電コンデンサ１１（（１１ｐ１，１１ｎ１）
（１１ｐ２，１１ｎ２）（１１ｐ３，１１ｎ３））に充
電される電圧の比は概ね２のべき乗比に設定されてい
る。つまり、以下の関係を満足させる。Ｖｎ３＝２×Ｖｎ２＝２×２×Ｖｎ１（ｐも同様）

【００３４】定常短絡スイッチ８、瞬低切替スイッチ
９、瞬低補償スイッチ１０は、検出制御部としての電圧
瞬低制御回路１６に接続される。また、系統電圧も電圧
瞬低制御回路１６に入力される。この電圧瞬低制御回路
１６の構成および動作について、以下に説明する。図２
は、電圧瞬低制御回路１６の詳細を示す回路図である。
また、図３は、図１で示した電圧変動補償装置１００に
よる電圧補償の動作と電圧瞬低制御回路１６の制御動作
との関係を示す波形図である。図２に示すように、系統
電圧は電圧瞬低制御回路１６に入力され、目標電圧２５
と比較される。このとき目標電圧２５は、正常時の系統
電圧とする。両者の差を誤差増幅器２６にて増幅し、さ
らに絶対値変換を施した後、Ａ/Ｄコンバータ２７にて
３ビットのデジタル信号（Ｄ１〜Ｄ３）に変換する。系
統電圧と目標電圧２５との差が、充電コンデンサ１１ｐ
１の充電電圧Ｖｐ１と等しくなったとき、Ａ/Ｄコンバ
ータ２７からの出力信号における最下位ビットのみが
１、即ち゛００１゛となるよう、誤差増幅器２６のゲイ
ンは予め調整しておく。

【００３５】Ｄ１〜Ｄ３の信号のいずれかが１となる
と、ＮＯＲ回路２８を通して、信号Ｚ（＝０）により定
常短絡スイッチ８をオフする。一方、電圧瞬低制御回路
１６に入力された系統電圧は、極性判定回路２９にも入
力され、極性が判定される。次いで、系統電圧の極性が
正・負の場合に応じて、デジタル信号Ｄ１〜Ｄ３にてア
クテイブとなる信号ＹｐもしくはＹｎ、ＸｐもしくはＸ
ｎをＡＮＤ回路３０および反転器３１を経て選択する。
Ｘｐ、Ｘｎは瞬低補償スイッチ１０の駆動信号で、Ｙ
ｐ、Ｙｎは瞬低切替スイッチ９の駆動信号であり、瞬低
切替スイッチ９と瞬低補償スイッチ１０とは常に逆極性
にて動作するよう反転器３１にて構成されている。系統
電圧が通常時、即ちデジタル信号Ｄ１〜Ｄ３が全て０の
時は、定常短絡スイッチ８はオン（信号Ｚは１）、瞬低
切替スイッチ９はオン（信号Ｙは１）、瞬低補償スイッ
チ１０はオフ状態（信号Ｘは０）にあり、電流は定常短
絡スイッチ８を流れる。このとき充電コンデンサ１１は
充電用トランス２００によって一定の電圧に充電されて
いる。充電用トランス２００は、充電コンデンサ１１を
充電するのみの働きでよいから、小容量のもので済む。

【００３６】次に、瞬低時の補償動作を図３に基づいて
説明する。時刻ｔ０において、系統電圧に瞬時的に電圧
低下が発生したとする。時刻ｔ０以降に誤差増幅回路２
６の出力には誤差電圧が発生する。それに応じて、Ａ/
Ｄコンバータ２７の出力には、誤差電圧に応じてデジタ
ル信号Ｄ１〜Ｄ３が発生する。それと同時に、信号Ｚが
０となり、定常短絡スイッチ８はオフする。時刻ｔ０〜
ｔ１は系統電圧の極性が正であるから、デジタル信号Ｄ
１〜Ｄ３は、それぞれｐ側素子に伝達される。最下位ビ
ットの信号Ｄ１が１のとき、電圧補償回路Ｐ１におい
て、Ｘｐ１が１、Ｙｐ１が０となり、瞬低補償スイッチ
１０ｐ１がオン、瞬低切替スイッチ９ｐ１がオフして、
充電コンデンサ１１ｐ１の電圧Ｖｐ１が瞬低補償スイッ
チ１０ｐ１により出力される。信号Ｄ２が１のときは、
電圧補償回路Ｐ２において、Ｘｐ２が１、Ｙｐ２が０と
なり、瞬低補償スイッチ１０ｐ２がオン、瞬低切替スイ
ッチ９ｐ２がオフして、充電コンデンサ１１ｐ２の電圧
Ｖｐ２が瞬低補償スイッチ１０ｐ２により出力される。
同様に、最上位ビットの信号Ｄ３が１のとき、電圧補償
回路Ｐ３において充電コンデンサ１１ｐ３の電圧Ｖｐ３
が出力される。なお、各デジタル信号Ｄ１〜Ｄ３のうち
０となる信号については、例えば最下位ビットの信号Ｄ
１が０のとき、電圧補償回路Ｐ１において、Ｘｐ１が
０、Ｙｐ１が１であるので、瞬低切替スイッチ９ｐ１に
よって出力端が短絡されて電圧補償回路Ｐ１からの出力
はほぼゼロとなる。これらの出力は、系統にて組み合わ
され、゛０００゛〜゛１１１゛の８階調の電圧出力を発
生することができ、最大の補償電圧は、７×Ｖｐ１とな
る。時刻ｔ１〜ｔ２までは、系統電圧の極性が負である
から、デジタル信号Ｄ１〜Ｄ３は、それぞｎ側素子に伝
達されて、電圧補償回路Ｎ１〜Ｎ３において同様に補償
電圧を出力し、最大の補償電圧は、７×Ｖｎ１となる。

【００３７】上記実施の形態１では、直列接続された複
数個の電圧補償回路Ｎ１、Ｐ１、Ｎ２、Ｐ２、Ｎ３、Ｐ
３で構成される全補償回路１２０が直接電力系統に直列
に接続されているため、従来のような大型のトランスが
不要である。また、全補償回路１２０と並列に、高速機
械式の定常短絡スイッチ８を備えて、系統電圧が通常時
には定常短絡スイッチ８が導通して電流をバイパスする
ため、通常時の装置ロスはほとんどゼロとなり、冷却装
置が小容量でよく、装置全体が安価で小型化できる。ま
た、系統電圧が瞬時低下したときには、それぞれ異なる
電圧が充電された充電コンデンサ１１を有する複数個の
電圧補償回路Ｎ１、Ｐ１、Ｎ２、Ｐ２、Ｎ３、Ｐ３をデ
ィジタル階調制御により組み合わせを選択して、出力電
圧の総和で電圧補償するため、きめ細かい電圧補償が可
能になり、出力フィルタが不要または小型でよい。ま
た、一般に用いられるＰＷＭ制御の場合などで出力フィ
ルタの帯域分に相当する応答遅れが発生するのに比し
て、制御方式がデジタル階調制御であるため、リアルタ
イムで電圧を補償でき、さらに精度良く電圧補償が可能
である。

【００３８】また、各電圧補償回路Ｐ１〜Ｐ３、Ｎ１〜
Ｎ３の充電コンデンサ１１に充電される電圧は、Ｖｎ３
＝２×Ｖｎ２＝２×２×Ｖｎ１（ｐも同様）としたた
め、補償電圧を等間隔で高精度に階調制御できる。さら
に充電コンデンサ１１は、電力系統に接続された充電用
トランス２００を介して、系統電圧の通常時にゆっくり
充電できるため、充電用トランス２００は小容量で十分
であり、充電回路は小型・安価となる。また、自動的に
充電が行われるため装置が簡素化される。

【００３９】なお、上記実施の形態１では、全補償回路
１２０の出力端に全補償回路１２０と並列に、定常短絡
スイッチ８を１個備えたが、図４に示すように、各電圧
補償回路Ｐ１〜Ｐ３、Ｎ１〜Ｎ３の出力端毎に並列に備
えても良い。また、一対の電圧補償回路Ｐ、Ｎから成る
各補償ユニット１１０の出力端毎に、定常短絡スイッチ
８を備えても良く、この場合の各補償ユニット１１０の
構成図を図５に示す。あるいはその他の複数の電圧補償
回路Ｐ１〜Ｐ３、Ｎ１〜Ｎ３の出力端毎に定常短絡スイ
ッチ８を備えても良い。このように定常短絡スイッチ８
が複数個備えられても、制御方式は１個の場合と同様で
あり、通常時には全ての定常短絡スイッチ８を閉じて全
ての電圧補償回路Ｐ１〜Ｐ３、Ｎ１〜Ｎ３をバイパス
し、電力系統の電圧低下時には全ての定常短絡スイッチ
８を開放して電圧補償回路Ｐ１〜Ｐ３、Ｎ１〜Ｎ３から
の電圧出力により電力系統の電圧低下を補償する。

【００４０】実施の形態２．次に、この発明の実施の形
態２について説明する。図６（ａ）、図６（ｂ）は、こ
の発明の実施の形態２による電圧変動補償装置における
電圧補償回路の構成図である。上記実施の形態１では、
一対の電圧補償回路Ｐ、Ｎで補償ユニット１１０を構成
したが、この実施の形態２で示す２種の例では、正負の
電圧を出力する各補償ユニット１１０は、１つの電圧補
償回路ＰＮで構成される。上記実施の形態１における電
圧補償回路Ｐ１および電圧補償回路Ｎ１に対応する電圧
補償回路ＰＮ１について以下に説明する。

【００４１】図６（ａ）に示す第１の例では、電圧補償
回路ＰＮ１は、ダイオードが逆並列に接続された４個の
半導体スイッチング素子１７ａ〜１７ｄから成るフルブ
リッジインバータ、エネルギ蓄積手段としての充電コン
デンサ１８、および充電コンデンサ１８を充電するため
の充電ダイオード１２と充電用トランス２００の２次巻
線１４とが備えられ、充電コンデンサ１８の充電電圧Ｖ
ｐｎ１は、半導体スイッチング素子１７ａ〜１７ｄのオ
ン／オフ制御により正負いずれかの極性で電力系統に接
続される。また、電圧補償回路ＰＮ１の出力端には、電
圧補償回路ＰＮ１と並列に定常短絡スイッチ８が設けら
れる。この場合も、上記実施の形態１と同様に、それぞ
れ充電電圧の異なる充電コンデンサ１８を備えた電圧補
償回路ＰＮ１と電圧補償回路ＰＮ２、ＰＮ３（図示せ
ず）とが電力系統に直列に接続される。また、各電圧補
償回路ＰＮ１、ＰＮ２、ＰＮ３内の充電コンデンサ１８
に充電される電圧の比は２のべき乗比に設定されてい
る。つまり、以下の関係を満足させる。Ｖｐｎ３＝２×Ｖｐｎ２＝２×２×Ｖｐｎ１

【００４２】次に、動作について説明する。通常時、即
ちデジタル信号Ｄ１〜Ｄ３が全て０の時は、定常短絡ス
イッチ８はオン状態で、電流は定常短絡スイッチ８を流
れる。このとき、半導体スイッチング素子１７ａ〜１７
ｄのうち上アーム側１７ａ、１７ｂあるいは下アーム側
１７ｃ、１７ｄのどちらか一方をオン状態とし他方をオ
フ状態としておく。また電力系統の電圧低下時には、誤
差電圧に応じて発生されたデジタル信号Ｄ１〜Ｄ３によ
って選択された各電圧補償回路ＰＮ１、ＰＮ２、ＰＮ３
において、系統電圧の極性が正のとき、スイッチング素
子１７ｂ、１７ｃをオンし、スイッチング素子１７ａ、
１７ｄをオフすることにより、スイッチング素子１７
ｂ、１７ｃを介して充電電圧を正極性で出力する。また
系統電圧の極性が負のとき、スイッチング素子１７ａ、
１７ｄをオンし、スイッチング素子１７ｂ、１７ｃをオ
フすることにより、スイッチング素子１７ａ、１７ｄを
介して充電電圧を負極性で出力する。なお、各デジタル
信号Ｄ１〜Ｄ３のうち０となる信号については、例えば
最下位ビットの信号Ｄ１が０のとき、電圧補償回路ＰＮ
１において、上アーム側１７ａ、１７ｂあるいは下アー
ム側１７ｃ、１７ｄのどちらか一方がオンで他方がオフ
であるため、出力端が短絡されて電圧補償回路ＰＮ１か
らの出力はほぼゼロとなる。これにより上記実施の形態
１と同様に、電圧補償が行える。このように構成される
電圧補償回路ＰＮ１、ＰＮ２、ＰＮ３では、それぞれ１
個の充電用ダイオード１２および充電コンデンサ１８
で、正負両極性に対応できる補償電圧を出力できるた
め、小型化および低コスト化が図れる。

【００４３】次に、図６（ｂ）に示す第２の例について
説明する。図に示すように、電圧補償回路ＰＮ１は、ダ
イオードが逆並列に接続された２個の半導体スイッチン
グ素子１９ｐ１、１９ｎ１から成るハーフブリッジイン
バータ、ダイオードが逆並列に接続された２個の半導体
スイッチング素子２０ｐ１、２０ｎ１が逆方向に直列接
続されて、電圧補償回路ＰＮ１の出力端に並列に接続さ
れる瞬低切替スイッチ、エネルギ蓄積手段としての充電
コンデンサ２１ｐ１、２１ｎ１、および充電コンデンサ
２１ｐ１、２１ｎ１を充電するための充電ダイオード１
２と充電用トランス２００の２次巻線１４とが備えられ
る。また、電圧補償回路ＰＮ１の出力端には、電圧補償
回路ＰＮ１と並列に定常短絡スイッチ８が設けられる。
この場合も、上記実施の形態１と同様に、それぞれ充電
電圧の異なる充電コンデンサ２１を備えた電圧補償回路
ＰＮ１と電圧補償回路ＰＮ２、ＰＮ３（図示せず）とが
電力系統に直列に接続される。

【００４４】この場合、上記実施の形態１の図２で示し
た電圧瞬低制御回路１６で発生する同様の制御信号Ｘ、
Ｙ、Ｚで制御され、例えば図に示す電圧補償回路ＰＮ１
においては、信号Ｘｐ１はスイッチング素子１９ｐ１
に、信号Ｘｎ１はスイッチング素子１９ｎ１に、信号Ｙ
ｐ１はスイッチング素子２０ｐ１に、信号Ｙｎ１はスイ
ッチング素子２０ｎ１に、信号Ｚは定常短絡スイッチ８
にそれぞれ伝達される。これにより、電力系統の電圧低
下時に、例えば極性が正で、最下位ビットの信号Ｄ１が
１のとき、電圧補償回路ＰＮ１において、Ｘｐ１が１、
Ｙｐ１が０となり、充電コンデンサ２１ｐ１の電圧Ｖｐ
１がスイッチング素子１９ｐ１により出力される。極性
が負の時は、Ｘｎ１が１、Ｙｎ１が０となり、充電コン
デンサ２１ｎ１の電圧Ｖｎ１がスイッチング素子１９ｎ
１により出力される。信号Ｄ１が０のときも上記実施の
形態１と同様に、瞬低切替スイッチを構成するスイッチ
ング素子２０ｐ１、２０ｎ１がオンしているため、出力
端が短絡されて電圧補償回路ＰＮ１からの出力はほぼゼ
ロとなる。これにより上記実施の形態１の図３で示した
同様の電圧補償動作が行える。

【００４５】このように構成される電圧補償回路ＰＮ
１、ＰＮ２、ＰＮ３では、正極、負極の充電コンデンサ
２１ｐ、２１ｎを共通の充電用経路で充電でき、充電用
ダイオード１２が１個でよく、充電用トランス２次巻線
１４のタップが１つ少なくて済むため、小型化および低
コスト化が図れる。

【００４６】実施の形態３．次に、この発明の実施の形
態３について説明する。図７は、この発明の実施の形態
３による電圧変動補償装置の構成図である。上記実施の
形態１では、一対の電圧補償回路Ｐ、Ｎで補償ユニット
１１０を構成したが、この実施の形態３では、正極電圧
を発生する電圧補償回路Ｐと負極電圧を発生する電圧補
償回路Ｎとがそれぞれまとめられ、例えば図に示すよう
に、電圧補償回路Ｐ３、電圧補償回路Ｐ２、電圧補償回
路Ｐ１、電圧補償回路Ｎ１、電圧補償回路Ｎ２、電圧補
償回路Ｎ３の順に直列に接続して全補償回路１２０を構
成し、その出力端に全補償回路１２０と並列に、高速機
械式の定常短絡スイッチ８を備える。各電圧補償回路Ｐ
１〜Ｐ３、Ｎ１〜Ｎ３は、上記実施の形態１と同様に、
出力端に並列に備えられた瞬低切替スイッチ９、瞬低補
償スイッチ１０、エネルギ蓄積手段としての充電コンデ
ンサ１１が備えられる。

【００４７】各充電コンデンサ１１はそれぞれ所望の充
電電圧に応じた電圧設定用抵抗２２が並列に接続され、
また全充電コンデンサ１１を一括して充電する充電用ト
ランス２次巻き線１４を備える。充電用トランス２次巻
き線１４の中間タップを電圧補償回路Ｐ１と電圧補償回
路Ｎ１との接続点に接続して、正側と負側でそれぞれ充
電用ダイオード１２を備え、正側充電用経路および負側
充電用経路にて、各充電コンデンサ１１には、並列接続
された電圧設定用抵抗２２の比に応じて分圧された充電
電圧が充電される。各抵抗２２は以下のようにおおよそ
選定する（ｎはｐに同様）。（２２ｐ３の抵抗）＝２×
（２２ｐ２の抵抗）＝２×２×（２２ｐ１の抵抗）この
ようにすることで、各充電コンデンサ１１の電圧は上記
実施の形態１と同様に設定できる。また、各充電コンデ
ンサ１１に並列接続される電圧設定用抵抗２２に比して
十分小さな電流制限用の抵抗２３を、充電用トランス２
次巻き線１４の中間タップと電圧補償回路Ｐ１、Ｎ１の
接続点との間に挿入する。

【００４８】なお、この構成では充電コンデンサ１１の
充電経路とは別に、電流制限用抵抗２３および瞬低切替
スイッチ９を経由して流れる電流を食い止めることがで
きない。従って、この構成では、まず、系統電圧が通常
時で定常短絡スイッチ８が導通状態にあるとき、各瞬低
切替スイッチ９はいずれもオフ状態となるよう制御す
る。なお、このとき以外の制御は上記実施の形態１と同
様である。即ち、図３におけるｔ０以前とｔ２以降は瞬
低切替スイッチ９は強制的にオフとするよう制御する。
それにより、充電経路が系統と切り離され、充電電圧の
系統への漏洩が防止される。しかし、定常短絡スイッチ
８がオフとなる図３の時刻ｔ０〜ｔ２までの間は瞬低切
替スイッチ９がいずれかでオンとなるため、充電電圧が
瞬低切替スイッチ９を通して漏洩してしまう。このとき
中間タップから瞬低切替スイッチ９、充電ダイオード１
２を介して充電用トランス２００を流れる漏洩電流は、
電流制限用抵抗２３によって制限されるため、充電用ト
ランス２００の破壊を防止することができる。このよう
に、電流制限用抵抗２３は、瞬低補償時（ｔｏ〜ｔ２）
における漏洩電流を抑制するものであり、電圧設定用抵
抗２２との間に以下の関係が成り立てば、充電コンデン
サ１１の充電時に電流制限用抵抗２３での電圧降下が問
題ない程度に抑えられる。（電圧設定用抵抗２２ｐ１の抵抗）＞＞（電流制限用抵
抗２３の抵抗）

【００４９】この実施の形態では、充電用トランス２０
０の共通の２次巻線１４により全充電コンデンサ１１が
充電されるため、２次巻線１４は中間点から１タップを
採るのみの構成でよく、極めて簡略なものとでき、電圧
変動補償装置１００の小型化および低コスト化が図れ
る。

【００５０】なお、上記実施の形態１〜３では、電圧補
償回路Ｐ１〜Ｐ３、Ｎ１〜Ｎ３、あるいは電圧補償回路
ＰＮ１〜ＰＮ３を直列に接続、即ち補償ユニット１１０
を３個用いたが、これに限るものではなく、補償ユニッ
ト１１０の数が多いほど、きめ細かな電圧補償が行え
る。

【００５１】実施の形態４．次に、この発明の実施の形
態４を図８について説明する。上記実施の形態１、２で
示した電圧変動補償装置１００において、充電用トラン
ス１４、充電コンデンサ１１、充電用ダイオード１２で
充電ループが構成され、電圧補償動作終了後に上記充電
ループには、充電用トランス２次巻き線１４→充電コン
デンサ１１→充電用ダイオード１２の向きの充電電流が
流れる。ここで電圧補償動作期間が長く充電コンデンサ
１１の電圧低下が大きい場合にはこの充電電流が大きく
なり、２次巻き線１４の焼損、充電ダイオード１２の破
壊等が発生する恐れがある。このため、この実施の形態
４では、充電ループ内に電流制限抵抗２４を設けた。こ
れにより充電時に充電ループ内で過電流が流れるのを防
ぐことができ、充電ループを構成する回路部品の異常発
熱、破壊を防ぐことができる。

【００５２】実施の形態５．次に、上記実施の形態１の
図１で示した同様の構成の電圧変動補償装置１００にお
いて、全補償回路１２０の出力端に並列に設けられた定
常短絡スイッチ８について、図９に基づいて詳細に説明
する。図に示すように、全補償回路１２０と定常短絡ス
イッチ８とで構成される並列回路に接続される電力系統
の電源側や負荷側には電流や電圧などを計測する計測部
３５ａが配設されている。また定常短絡スイッチ８を流
れる電流経路にも計測部３５ｂが配設される。これらの
計測部３５（３５ａ、３５ｂ）からの電気情報に基づい
て電圧瞬低制御回路１６は各電圧補償回路Ｐ１〜Ｐ３、
Ｎ１〜Ｎ３や定常短絡スイッチ８を上述したように適切
な時間で制御する。

【００５３】次に定常短絡スイッチ８の動作を中心とし
て電圧変動補償装置１００の動作について説明する。こ
の電圧変動補償装置１００は、電力系統の電圧が低下し
た場合などにその電圧を補償して負荷側（需要家３）に
は正常な電圧を送出するもので、まず、系統電圧が正常
な場合には、定常短絡スイッチ８がオン状態で、電流は
この定常短絡スイッチ８を流れる。これにより電圧変動
補償装置１００における電力損失はきわめて小さい。

【００５４】次に系統電圧に瞬低などの異常が発生した
場合について説明する。電圧の低下に対して電圧補償を
行うのがこの装置の目的であるが、その前に定常短絡ス
イッチ８に流れている電流を全補償回路１２０へ転流す
る、すなわち定常短絡スイッチ８を流れる電流を速やか
に遮断する必要がある。図１０は、このような転流動作
を説明する図であり、また、図１１に電力系統の電圧低
下とその後の上記転流動作を含む電圧変動補償装置１０
０の補償動作による電流電圧波形の変化を模式的に示
す。電源側の計測部３５ａでは常時、電圧と電流とを監
視し、図１１に示すように、時刻ｔ１において、電圧異
常が発生してそれを検出する。直後に電圧瞬低制御回路
１６は、定常短絡スイッチ８に開極指令を送出する。時
刻ｔ１では電源側電圧（系統電圧）Ｖ１が低下し、これ
に伴って定常短絡スイッチ電流Ｉ２も低下している。開
極指令により定常短絡スイッチ８の接点が時刻ｔ１ａに
て開離しアークが発生するが、通常このままでは電流の
自然ゼロ点まで定常短絡スイッチ８には電流が流れ続け
てしまい電圧補償動作がそれまで行えない。このため、
定常短絡スイッチ８の接点間で、アークが発生し、その
後転流可能な接点間距離に至った時刻ｔ２において、図
１０に示すように、全補償回路１２０の例えば電圧補償
回路Ｎ１の補償スイッチ１０ｎ１をオンにし、その他の
電圧補償回路Ｎ２、Ｎ３、Ｐ１〜Ｐ３の瞬低切替スイッ
チ９をオンにする。これにより充電コンデンサ１１ｎ１
に予め充電されていた電荷を定常短絡スイッチ８を介し
た閉回路としての瞬時遮断用閉ループ３６に、定常短絡
スイッチ８を流れていた電流と逆極性に流す。なお、転
流可能な接点間距離に至る時刻ｔ２とは、転流完了時に
接点間にかかる電圧に対して耐えうる距離まで接点が離
れた時刻を意味する。

【００５５】上記瞬時遮断用閉ループ３６に流れる充電
コンデンサ１１ｎ１からの放電電流３７の周波数は、充
電コンデンサ１１ｎ１の静電容量とこの閉ループ３６の
インダクタンスとから決定され、例えば５０Ｈｚ、６０
Ｈｚといった商用周波数より十分に高いものである。こ
のため、定常短絡スイッチ８を流れる商用周波電流に瞬
時遮断用閉ループ３６の高周波電流（放電電流）３７が
重畳されて、時刻ｔ３において、定常短絡スイッチ電流
Ｉ２に強制的に電流ゼロ点３８が形成される。この強制
電流ゼロ点３８において定常短絡スイッチ８は電流を遮
断し、その後は系統の電流が全補償回路１２０に流れる
ことになる。図１１に示すように、時刻ｔ２〜ｔ３にお
いて、定常短絡スイッチ電流Ｉ２は減少し、逆に全補償
回路電流Ｉ３は増加している。この増加する割合は上述
した瞬時遮断用閉ループ３６の充電コンデンサ１１ｎ１
の静電容量とインダクタンスとで決まる周波数により決
定される。全補償回路１２０に電流が転流された直後か
ら、全補償回路１２０は電圧瞬低制御回路１６からの制
御によって、上記実施の形態１と同様に補償動作を行
う。

【００５６】ところで、定常短絡スイッチ８は、系統電
圧の瞬低時に、可能な限り瞬時に電圧を補償するため
に、素早く開極する必要がある。図１２は高速機械式の
定常短絡スイッチ８を、電磁反発力を用いた真空開閉装
置で構成した場合の断面図である。図において、４１は
電路を開閉する接点部である真空バルブ、４２は真空バ
ルブ４１に接続された固定側端子、４３は可動側端子
で、系統の電流は固定側端子４２−真空バルブ４１−可
動側端子４３で構成される電路を流れる。図示していな
いが真空バルブ４１の中に固定接点と可動接点がある。
４４は真空バルブ４１の接点を開閉するための駆動部で
ある電磁反発部、４５は接点を接触させるための接触力
と接点の開極状態の保持とを行うバネ機構部である。こ
のように構成される定常短絡スイッチ８では、開極指令
が与えられてから約１ｍｓ程度で真空バルブ４１の中の
接点を離すことが可能で、瞬時の遮断に適した構造であ
るといえる。また機械式の接点であるので通電時の損失
が極めて小さい。

【００５７】上記実施の形態５では、定常短絡スイッチ
８の開放開始時に、全補償回路１２０の充電コンデンサ
１１から放電電流３７を流して定常短絡スイッチ電流に
強制的に電流ゼロ点３８を発生させて、定常短絡スイッ
チ電流を瞬時に遮断することができる。このため、電圧
低下の補償動作が電圧に異常が発生してから瞬時に開始
できる。また、強制電流ゼロ点を発生させるための装置
や制御装置を別途必要とせず、小型化、低コスト化に適
した構造で、信頼性の高い電圧変動補償装置が得られ
る。

【００５８】なお、上記実施の形態では、全補償回路１
２０内の充電コンデンサ１１ｎ１から放電電流３７を流
したが、放電電流３７の極性が同じであれば、他の充電
コンデンサ１１ｎ２、１１ｎ３、またはその組み合わせ
により、放電電流３７を流すこともできる。

【００５９】また、上記実施の形態で示した定常短絡ス
イッチ８の転流動作は、全補償回路１２０に並列に定常
短絡スイッチ８が接続される上記実施の形態３にも同様
に適用でき、また、複数の電圧補償回路Ｐ１〜Ｐ３、Ｎ
１〜Ｎ３を直列に接続した電圧変動補償装置１００だけ
でなく、一つの電圧補償回路で電圧変動補償装置が構成
されて電力系統に直列に接続された場合であっても、同
様に適用できる。さらに、上記実施の形態では、定常短
絡スイッチ８の開放開始時に、全補償回路１２０内の充
電コンデンサ１１ｎ１から放電電流３７を流して、定常
短絡スイッチ８を流れる電流を遮断したが、定常短絡ス
イッチ８を流れる電流を、この電流と逆方向の電流を供
給することで瞬時に遮断することができれば、他の転流
手段を用いてもよい。

【００６０】実施の形態６．次に、この発明の実施の形
態６について説明する。図１３は、この発明の実施の形
態６による電圧変動補償装置の概略構成図である。図に
示すように、複数の電圧補償回路Ｐ、Ｎが全て直列に接
続された全補償回路１２０の出力端に全補償回路１２０
と並列に、高速機械式の定常短絡スイッチ８を備えた電
圧変動補償装置１００において、全補償回路１２０の両
端にはそれぞれ切り離しスイッチ５１、５２が全補償回
路１２０に直列に接続される。この切り離しスイッチ５
１、５２は、全補償回路１２０と定常短絡スイッチ８と
の接続点５３、５４よりも全補償回路１２０側に配され
る。

【００６１】次に動作について説明する。全補償回路１
２０は系統電圧が低下するなどの異常時にその不足電圧
を補償するものであるが、電圧が正常なとき、定常短絡
スイッチ８はオン状態で、接続点５３から接続点５４ま
での回路インピーダンスは定常短絡スイッチ８側の回路
の方が、切り離しスイッチ５１、５２と全補償回路１２
０で構成される回路よりも低いので、電流のほとんどは
定常短絡スイッチ８を流れ、電圧変動補償装置１００の
通常時の損失は大きく抑制される。このとき、切り離し
スイッチ５１、５２はオン状態である。この状態から系
統電圧の低下等の異常が発生すると、定常短絡スイッチ
８をオフして上記実施の形態１で説明したように全補償
回路１２０が電圧の不足分を補償する動作を行う。とこ
ろで、この全補償回路１２０において点検や修理の必要
が生じた場合、通常時は電流は定常短絡スイッチ８を流
れているため、切り離しスイッチ５１、５２をオフして
全補償回路１２０の点検、修理を行う。また系統電圧の
低下時で全補償回路１２０が電圧補償動作を行っている
最中に全補償回路１２０の点検や修理を行う場合、定常
短絡スイッチ８をオンさせて切り離しスイッチ５１、５
２をオフする。

【００６２】上記実施の形態では、全補償回路１２０の
両端にそれぞれ切り離しスイッチ５１、５２を備えて、
全補償回路１２０の点検や修理の際、定常短絡スイッチ
８をオンして切り離しスイッチ５１、５２をオフする。
このため、一次側端子（電源側）から二次側端子（負荷
側）に電力を供給したままで負荷側で停電を発生するこ
とがなく、電圧低下時に補償はできないものの連続的に
給電可能となる。またこのとき、切り離しスイッチ５
１、５２をオフすることで、全補償回路１２０は無電圧
状態となり感電のおそれなく点検や修理が可能である。

【００６３】なお、この実施の形態で用いる切り離しス
イッチ５１、５２は、例えば図１４に示すように、ジョ
イント凸端子６１ａおよびジョイント凹端子６１ｂから
成るジョイント６１を用い、プレート６２上に車輪６３
を備えて可動状態で載置された全補償回路１２０を、電
力系統から取り外して絶縁に必要な距離を離す動作を行
う際に、ジョイント６１で系統から電気的に切り離すよ
うにしても良い。

【００６４】実施の形態７．次に、この発明の実施の形
態７について説明する。図１５は、この発明の実施の形
態７による電圧変動補償装置の概略構成図である。図に
示すように、複数の電圧補償回路Ｐ、Ｎが全て直列に接
続された全補償回路１２０の出力端に全補償回路１２０
と並列に、高速機械式の定常短絡スイッチ８を備えた電
圧変動補償装置１００において、全補償回路１２０の両
端にはそれぞれ切り離しスイッチ５１、５２が全補償回
路１２０に直列に接続される。この切り離しスイッチ５
１、５２は、全補償回路１２０と定常短絡スイッチ８と
の接続点５３、５４よりも外側（全補償回路１２０と反
対側）に配され、さらに外側の接続点５５、５６にバイ
パス用スイッチ５７が、全補償回路１２０および定常短
絡スイッチ８が並列接続された回路と並列に接続され
る。

【００６５】次に動作について説明する。全補償回路１
２０は系統電圧が低下するなどの異常時にその不足電圧
を補償するものであるが、電圧が正常なとき、定常短絡
スイッチ８はオン状態で、接続点５３から接続点５４ま
での回路インピーダンスは定常短絡スイッチ８側の回路
の方が、全補償回路１２０で構成される回路よりも低い
ので、電流のほとんどは定常短絡スイッチ８を流れ、電
圧変動補償装置１００の通常時の損失は大きく抑制され
る。このとき、切り離しスイッチ５１、５２はオン状
態、バイパス用スイッチ５７はオフ状態である。この状
態から系統電圧の低下等の異常が発生すると、定常短絡
スイッチ８をオフして上記実施の形態１で説明したよう
に全補償回路１２０が電圧の不足分を補償する動作を行
う。ところで、この全補償回路１２０や定常短絡スイッ
チ８において点検や修理の必要が生じた場合、バイパス
用スイッチ５７をオンさせて、切り離しスイッチ５１、
５２をオフする。

【００６６】このような電圧変動補償装置１００では、
全補償回路１２０および定常短絡スイッチ８の点検修理
時においても、一次側端子（電源側）から二次側端子
（負荷側）に電力を供給したままで負荷側で停電を発生
することがなく、電圧低下時に補償はできないものの連
続的に給電可能となる。またこのとき、切り離しスイッ
チ５１、５２をオフすることで、全補償回路１２０およ
び定常短絡スイッチ８は無電圧状態となり感電のおそれ
なく点検や修理が可能である。

【００６７】なお、図１６（ａ）、図１６（ｂ）に示す
ように、定常短絡スイッチ８が備えられていない場合、
通常時には、バイパス用スイッチ５７はオフ状態であ
り、電流は図１７に示す全補償回路１２０の瞬低切替ス
イッチ９のスイッチング素子とそれに並列接続されたダ
イオードとの回路を流れ、系統電圧の低下時には上記実
施の形態と同様の補償動作を全補償回路１２０で行う。
この場合も上記実施の形態７と同様に、全補償回路１２
０において点検や修理の必要が生じた場合は、バイパス
用スイッチ５７をオンさせて、点検や修理を行う。この
とき図１６（ａ）では、切り離しスイッチ５１、５２を
オフすることにより全補償回路１２０は無電圧状態とな
り感電のおそれなく点検や修理が可能である。

【００６８】実施の形態８．次に、この発明の実施の形
態８について説明する。図１８は、この発明の実施の形
態８による電圧変動補償装置の構成図である。図に示す
ように、上記実施の形態１における、この場合図４で示
した電圧変動補償装置１００において、電圧瞬低制御回
路１６を動作させるための制御回路用直流電源装置７０
を設けた。この直流電源装置７０は、電力系統に１次側
が接続された降圧用トランス７１、および降圧用トラン
ス７１の２次側に接続され、整流回路７２とコンデンサ
７３とから成るコンバータ回路７４で構成される。次
に、直流電源装置７０の動作について説明する。制御回
路用の直流電源装置７０は、電圧補償を行う対象である
送電線１から電源を引き込み、送電線１に接続された降
圧トランス７１にて電圧瞬低制御回路１６に用いるため
の電圧に変換する。降圧トランス７１の２次側にはコン
バータ回路７４が接続されており交流を直流に変換す
る。コンバータ回路７４の出力部分に設けられたコンデ
ンサ７３により出力電圧は安定化され、電圧瞬低制御回
路１６に制御回路用直流電圧Ｖ_ＤＣを供給する。

【００６９】ところで、電圧補償を行う対象である送電
線１から電源を引き込んでいるため、送電線１の電力系
統の電圧が低下して補償動作を行う際に、電圧瞬低制御
回路１６に供給する出力電圧が低下する。このため、電
圧瞬低制御回路１６を正常に動作させる出力電圧が確保
されるように、コンバータ回路７４のコンデンサ７３か
らの放電時定数を大きくしておく。系統電圧に瞬低が発
生した場合、コンバータ回路７４の出力電圧Ｖ_ＤＣは、
図１９に示すように、時間と共に低下する。例えば電圧
変動補償装置１００の補償動作時間ｔ１内にコンバータ
回路７４の出力はΔＶだけ低下する。ここで電圧瞬低制
御回路１６に要求される直流電圧供給最小電圧をＶmin
とすると、ΔＶが（Ｖ_ＤＣ−Ｖmin）よりも大きくなる
と、補償動作中に電圧瞬低制御回路１６への供給電圧が
Ｖmin以下となり、電圧瞬低制御回路１６が正常に動作
しなくなる。そこで、この実施の形態では、電圧変動補
償装置１００の補償動作時間ｔ１と電圧瞬低制御回路１
６に要求される直流電圧供給最小電圧Ｖminから、許容
される電圧低下分ΔＶａを求め、コンバータ回路７４の
出力電圧低下率がΔＶａ／ｔ１以下となるようにする。
これは、コンバータ回路７４出力部分のコンデンサ７３
の放電時定数が所定値以上となるようにコンデンサ７３
容量を大きくしておけばよい。

【００７０】この実施の形態では、系統電圧の低下中に
も電圧瞬低制御回路１６に必要な直流電圧を供給するこ
とができ、電圧瞬低制御回路１６の動作異常を防ぐこと
ができ、電圧変動補償装置１００の信頼性が向上する。

【００７１】なお、上記実施の形態では、電圧補償を行
う対象である送電線１から電源を引き込んだ直流電源装
置７０を示したが、図２０に示すように、電圧補償の対
象である送電線１と別の電力系統に接続される直流電源
７５を用いてもよい。この場合、電圧変動補償装置１０
０が電圧補償する電力系統とは別系統に接続した直流電
源７５から電圧瞬低制御回路１６に直流電圧を供給して
いるので、補償対象の電力系統で瞬低が発生した場合に
もその影響を受けずに安定して電圧瞬低制御回路１６に
直流電圧を供給することができる。直流電源７５にはバ
ッテリー、太陽電池、風力発電装置などを用いてもよ
く、同様の効果が得られる。

【００７２】実施の形態９．次に、この発明の実施の形
態９を説明する。一般に、電力系統には保護機能が備え
られ、過電流継電器および不足電圧継電器によって系統
の異常を検出し、これによって保護遮断器は電路を切り
離す。保護遮断器は過電流継電器あるいは不足電圧継電
器のどちらか一方の異常信号だけでも遮断動作するよう
に構成される。これは電力系統に短絡事故が発生した場
合、大電流が流れ且つ短絡事故のため電圧低下が発生す
るので、過電流と電圧低下の二つを監視していれば、ど
ちらか一方の継電器が故障しても他方の継電器からの異
常信号により確実に事故を検出できるからである。

【００７３】この発明の実施の形態９では、上記のよう
な通常の保護機能を備えた電力系統に上記実施の形態１
で示した電圧変動補償装置を導入する場合について、図
２１に基づいて以下に説明する。図に示すように、送電
線１からの電力は変圧器２によって降圧され、まず保護
遮断器８０を通り、電路８１ａで電圧変動補償装置１０
０に入力され、電圧変動補償装置１００の出力が電路８
１ｂにより各需要家３に接続され電力が供給される。保
護遮断器８０は系統事故時に電圧源である変圧器２から
電路８１ａを切り離すもので、この保護遮断器８０の直
下の電路８１ａには、過電流検出用の過電流継電器８２
のための電流計８３と、不足電圧検出用の不足電圧継電
器８４のための電圧計８５とが設置される。

【００７４】過電流継電器８２は電路８１ａの電流が規
定値を超えると信号「１」、それ以下では信号「０」を
出力して、出力信号はＯＲ回路８６の第１の入力とな
る。一方、不足電圧継電器８４では電路８１ａの電圧が
規定値より小さくなると電圧低下検出信号８７となる信
号「１」、それ以上では信号「０」を出力し、その出力
信号は電圧変動補償装置１００の出力部分に備えられた
ＡＮＤ回路８８の第１の入力となる。電圧変動補償装置
１００では、例えば図２に示した電圧瞬低制御回路１６
からの信号ＺのＮＯＴ信号を、ＡＮＤ回路８８に入力す
る。即ち、電圧補償動作中は信号「０」、電圧補償動作
停止中は信号「１」を出力して、この出力信号がＡＮＤ
回路８８の第２の入力となる。ＡＮＤ回路８８の出力
は、ＯＲ回路８６の第２の入力となり、ＯＲ回路８６の
出力は、保護遮断器８０へ電路遮断指令８９として入力
される。保護遮断器８０は電路遮断指令８９が「０」の
場合は不動作、「１」の場合に遮断動作を行う。

【００７５】図２１において、送電線１の系統電圧が正
常、下流の系統にも異常が無い場合は、過電流継電器８
２および不足電圧継電器８４の出力は共に「０」、また
電圧変動補償装置１００の出力は、電圧補償動作が停止
しているため「１」である。ＡＮＤ回路８８には
「０」、「１」が入力されて出力は「０」となり、従っ
てＯＲ回路８６には「０」、「０」が入力されて出力は
「０」となり、保護遮断器８０は遮断動作しない。送電
線１の事故により系統電圧が低下すると電圧変動補償装
置１００は瞬時に補償動作に入り、電圧補償動作中を示
す信号「０」を出力する。一方、不足電圧継電器８４の
応答は遅く、電路８１ａの電圧低下を検出し不足電圧継
電器８４が電圧低下検出信号８７即ち、信号「１」を出
力するのは、電圧変動補償装置１００が動作開始した後
である。また過電流継電器８２の出力は「０」となる。
従って、ＡＮＤ回路８８には「０」、「１」が入力され
て出力は「０」となり、従ってＯＲ回路８６には
「０」、「０」が入力されて出力は「０」となり、保護
遮断器８０は遮断動作しない。これにより電圧変動補償
装置１００は不足電圧の補償動作を行い、需要家３に電
力を供給する。

【００７６】このように、電圧変動補償装置１００の出
力部分にＡＮＤ回路８８を配し、電圧補償動作中には、
不足電圧継電器８４から出力される電圧低下検出信号８
７を電力系統の保護遮断器８０に伝達しないで阻止する
ようにした。即ち、保護遮断器８０の電路遮断指令８９
となる、不足電圧継電器８４からの電圧低下検出信号８
７は、電圧変動補償装置１００の電圧補償動作中には電
路遮断指令８９として作用せず、保護遮断器８０は遮断
動作を行わない。このため、電圧変動補償装置１００は
系統電圧の瞬低時に信頼性良く電圧補償動作を行うこと
ができ、補償された電圧を負荷需要家３に供給すること
ができる。

【００７７】なお、この実施の形態では、送電系統の送
り出し部に電圧変動補償装置１００を設置した場合を示
したが、需要家３構内に設置した場合でも同様である。
またこの実施の形態では、不足電圧継電器８４の電圧低
下検出信号８７が電圧変動補償装置１００の電圧補償動
作中には保護遮断器８０に伝達されない構成にしたが、
電圧補償動作中には不足電圧継電器８４が動作しないよ
うにしても良い。

【００７８】また、上記実施の形態では、上記実施の形
態１で示した電圧変動補償装置を用いたが、電力系統に
接続されて、電力系統の電圧低下の監視に基づく給電制
御により補償電圧を出力する電圧変動補償装置のいずれ
にも適用できる。

【００７９】また、上記各実施の形態では、各補償ユニ
ット内の充電コンデンサに充電される電圧の比を概ね２
のべき乗比に設定するようにしているが、他の電圧比の
組み合わせにしてもよい。なお、電圧の比を概ね２のべ
き乗にすることで、その組み合わせによって供給可能な
電圧値が重複されることがないので、最適なものにする
ことができる。

【００８０】また、上記各実施の形態では、エネルギー
蓄積手段としてコンデンサを用いたものを示している
が、例えばエネルギー蓄積手段としてバッテリーを用い
たものにしてもよい。

【００８１】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る請求項１記
載の電圧変動補償装置は、それぞれ異なる電圧が蓄積さ
れるエネルギ蓄積手段を備え該エネルギ蓄積手段に蓄積
された直流電圧を交流に変換して出力する複数の電圧補
償回路を電力系統に直列に接続し、上記電力系統の電圧
低下時に、上記複数の電圧補償回路の中から所望の組み
合わせを選択し、その出力電圧の総和で上記電力系統の
電圧低下を補償するため、安価で小型化の促進された装
置構成とできると共に、きめ細かい高精度な電圧補償が
可能になる。

【００８２】またこの発明に係る請求項２記載の電圧変
動補償装置は、請求項１において、複数の電圧補償回路
内のエネルギ蓄積手段にそれぞれ蓄積される異なる電圧
の絶対値は、最も小さい該電圧補償回路の出力電圧（絶
対値）に対して概ね２^Ｋ倍（Ｋ＝０、１、２、・・・）
であるため、補償電圧を等間隔で階調制御でき、さらに
精度良く電圧補償が行える。

【００８３】またこの発明に係る請求項３記載の電圧変
動補償装置は、請求項１または２において、電圧補償回
路をバイパスするための高速機械式の短絡スイッチを、
１つもしくは直列接続された複数の上記電圧補償回路の
出力端毎に備え、電力系統の電圧が通常時には、全ての
該短絡スイッチを閉じて全ての上記電圧補償回路をバイ
パスし、上記電力系統の電圧低下時には全ての該短絡ス
イッチを開放して上記電圧補償回路からの電圧出力によ
り上記電力系統の電圧低下を補償するため、通常時の損
失が低減でき、冷却装置が小容量でよく、装置全体が安
価で小型化できる。

【００８４】またこの発明に係る請求項４記載の電圧変
動補償装置は、請求項１または２において、電圧補償回
路をバイパスするための高速機械式の短絡スイッチを、
直列接続された全ての電圧補償回路から成る全補償回路
の出力端に該全補償回路と並列に備え、電力系統の電圧
が通常時には該短絡スイッチを閉じて上記全補償回路を
バイパスし、上記電力系統の電圧低下時には該短絡スイ
ッチを開放して上記全補償回路からの電圧出力により上
記電力系統の電圧低下を補償するため、通常時の損失が
低減でき、冷却装置が小容量でよく、また、短絡スイッ
チの個数は１個のみで良いため、装置全体が安価で小型
化できる。

【００８５】またこの発明に係る請求項５記載の電圧変
動補償装置は、請求項４において、電力系統の電圧低下
による短絡スイッチの開放開始時に、全補償回路と上記
短絡スイッチとで構成される閉回路で、上記全補償回路
内の所定のエネルギ蓄積手段から放電電流を流すことに
より、上記短絡スイッチを流れる商用周波数の交流電流
において強制的に電流ゼロ点を形成して該交流電流を瞬
時に遮断するため、全補償回路の一部を用いて放電電流
を流すことで、電圧低下の補償動作を電圧に異常が発生
してから瞬時に開始でき、信頼性の高い電圧補償が可能
になる。

【００８６】またこの発明に係る請求項６記載の電圧変
動補償装置は、請求項５において、電力系統における電
圧低下の監視、およびそれに基づく給電制御を行う検出
制御部が、上記電力系統の電圧低下時に、上記短絡スイ
ッチを流れる電流極性を検出する手段と、所望の電圧補
償回路を選択して該電圧補償回路内のエネルギ蓄積手段
から、上記短絡スイッチを流れる電流と逆極性の放電電
流を流すように制御する手段とを備えため、安価で小型
化の促進された装置構成で、信頼性の高い電圧補償が可
能になる。

【００８７】またこの発明に係る請求項７記載の電圧変
動補償装置は、エネルギ蓄積手段を備え該エネルギ蓄積
手段に蓄積された直流電圧を交流に変換して出力する電
圧補償回路を電力系統に直列に接続し、上記電圧補償回
路と並列に高速機械式の短絡スイッチを接続し、上記電
力系統の電圧が通常時には該短絡スイッチを閉じて上記
電圧補償回路をバイパスし、上記電力系統の電圧低下時
には該短絡スイッチを開放して上記電圧補償回路からの
電圧出力により上記電力系統の電圧低下を補償するた
め、通常時の損失が低減でき、安価で小型化の促進され
た装置構成で、電圧補償が可能になる。

【００８８】またこの発明に係る請求項８記載の電圧変
動補償装置は、請求項７において、電力系統の電圧低下
による短絡スイッチの開放開始時に、電圧補償回路と上
記短絡スイッチとで構成される閉回路で、上記電圧補償
回路内のエネルギ蓄積手段から放電電流を流すことによ
り、上記短絡スイッチを流れる商用周波数の交流電流に
おいて強制的に電流ゼロ点を形成して該交流電流を瞬時
に遮断するため、電圧補償回路の一部を用いて放電電流
を流すことで、電圧低下の補償動作を電圧に異常が発生
してから瞬時に開始でき、信頼性の高い電圧補償が可能
になる。

【００８９】またこの発明に係る請求項９記載の電圧変
動補償装置は、請求項３、４、または７のいずれかにお
いて、短絡スイッチは、電力系統の電圧低下による該短
絡スイッチの開放開始時に、該短絡スイッチを流れる電
流を、該電流と逆方向の電流を供給することにより瞬時
に遮断する高速転流手段を備えたため、電圧低下の補償
動作が電圧に異常が発生してから瞬時に開始でき、信頼
性の高い電圧補償が可能になる。

【００９０】またこの発明に係る請求項１０記載の電圧
変動補償装置は、請求項３〜９のいずれかにおいて、短
絡スイッチは、接点の開極操作に電磁反発力を用いて開
放する機械式スイッチであるため、通電時の損失が極め
て小さく、瞬時の遮断に適した構造の短絡スイッチとな
り、信頼性の高い電圧補償が確実に行える。

【００９１】またこの発明に係る請求項１１記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜４のいずれかにおいて、各
電圧補償回路は、エネルギ蓄積手段に蓄積された電圧を
電力系統に接続するための補償スイッチと、該電圧補償
回路の出力端に並列に接続される切替スイッチとを備
え、上記補償スイッチおよび上記切替スイッチは、それ
ぞれダイオードが逆並列に接続された半導体スイッチン
グ素子で構成されたため、精度の良い電圧補償が確実に
行える。

【００９２】またこの発明に係る請求項１２記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜４のいずれかにおいて、各
電圧補償回路は、それぞれダイオードが逆並列に接続さ
れた４個の半導体スイッチング素子から成るフルブリッ
ジインバータを備え、エネルギ蓄積手段に蓄積された電
圧を、電力系統の電圧低下時における極性に応じて正負
いずれかの極性で出力するため、精度の良い電圧補償が
確実に行える。

【００９３】またこの発明に係る請求項１３記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜４のいずれかにおいて、各
電圧補償回路は、それぞれダイオードが逆並列に接続さ
れた２個の半導体スイッチング素子が逆方向に直列接続
されて、該電圧補償回路の出力端に並列に接続される切
替スイッチと、それぞれダイオードが逆並列に接続され
た２個の半導体スイッチング素子から成るハーフブリッ
ジインバータとを備え、正負の電圧出力する一対のエネ
ルギ蓄積手段のいずれかに蓄積された電圧を、電力系統
の電圧低下時における極性に応じて出力するため、精度
の良い電圧補償が確実に行える。

【００９４】またこの発明に係る請求項１４記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜１３のいずれかにおいて、
エネルギ蓄積手段は、充電用トランスと充電用ダイオー
ドとにより充電されるコンデンサであるため、補償電圧
を確実に出力できる。

【００９５】またこの発明に係る請求項１５記載の電圧
変動補償装置は、請求項１４において、充電用トランス
２次巻き線、充電用ダイオードおよびコンデンサから成
る充電用閉回路内に電流制限用抵抗を挿入するため、充
電時に充電用閉回路内で過電流が流れるのを防止して、
回路部品の異常発熱、破壊を防止することができる。

【００９６】またこの発明に係る請求項１６記載の電圧
変動補償装置は、請求項１１において、エネルギ蓄積手
段が、充電用トランスと充電用ダイオードとにより充電
されるコンデンサであり、上記充電用トランスの共通の
２次巻き線により複数個の電圧補償回路の上記コンデン
サが充電されるため、装置構成が簡略化される。

【００９７】またこの発明に係る請求項１７記載の電圧
変動補償装置は、請求項１６において、全ての電圧補償
回路のコンデンサはそれぞれ所望の充電電圧に応じた抵
抗が並列に接続され、該全コンデンサを一括して充電す
る充電用トランス２次巻き線を備え、該充電用トランス
２次巻き線の正極、負極側両端子の中間点と該正極側端
子との間に、出力電圧が正極性のコンデンサを全て直列
に接続し、上記中間点と上記負極側端子との間に、出力
電圧が負極性のコンデンサを全て直列に接続し、上記充
電用トランス２次巻き線の中間点からの出力を、上記正
極性のコンデンサと上記負極性のコンデンサとの接続点
に接続し、上記各コンデンサには、並列接続された上記
抵抗の比に応じて分圧された充電電圧が充電されるた
め、充電用トランス２次巻き線が大幅に簡略化されて安
価で小型化が促進された装置構成で、精度の良い電圧補
償が確実に行える。

【００９８】またこの発明に係る請求項１８記載の電圧
変動補償装置は、請求項１７において、充電用トランス
２次巻き線の中間点、および正極性のコンデンサと負極
性のコンデンサとの接続点の間に、各コンデンサに並列
接続される抵抗に比して十分小さな電流制限用の抵抗を
挿入したため、充電電圧による漏洩電流を信頼性良く制
限でき、充電用トランスの破壊を防止できる。

【００９９】またこの発明に係る請求項１９記載の電圧
変動補償装置は、請求項１４〜１８のいずれかにおい
て、コンデンサを充電する充電用トランスは、一次側が
電力系統に接続されるため、コンデンサは系統電圧の通
常時に自動的にゆっくり充電でき、装置が小型で簡略化
できる。

【０１００】またこの発明に係る請求項２０記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜１９のいずれかにおいて、
電力系統における電圧低下の監視、およびそれに基づく
給電制御を行う検出制御部を動作させるために、電力系
統に１次側が接続された降圧用トランス、および該降圧
用トランスの２次側に接続され、整流回路とコンデンサ
とから成るコンバータ回路で直流電源装置を構成して、
上記コンバータ回路からの直流電圧を上記検出制御部に
供給するため、検出制御部に直流電圧を制御性良く供給
できる。

【０１０１】またこの発明に係る請求項２１記載の電圧
変動補償装置は、請求項２０において、電力系統の電圧
低下を補償する動作時間内に、直流電源装置からの出力
電圧低下が所定の許容値以下となるように、コンデンサ
容量を大きくして該コンデンサからコンバータ回路出力
部への放電時定数を所定値より大きく設定するため、検
出制御部を安定して動作させることが可能になり、電圧
変動補償装置の信頼性が向上する。

【０１０２】またこの発明に係る請求項２２記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜１９のいずれかにおいて、
電力系統における電圧低下の監視、およびそれに基づく
給電制御を行う検出制御部を動作させるために、上記電
力系統とは別系統から構成される直流電源より上記検出
制御部に直流電圧を供給するため、検出制御部を安定し
て動作させることが可能になり、電圧変動補償装置の信
頼性が向上する。

【０１０３】またこの発明に係る請求項２３記載の電圧
変動補償装置は、請求項１または２において、直列接続
された全ての電圧補償回路から成る全補償回路の出力端
に該全補償回路と並列にバイパス用スイッチを備えたた
め、保守、点検時にバイパス用スイッチを介して負荷に
電力を供給できる。

【０１０４】またこの発明に係る請求項２４記載の電圧
変動補償装置は、請求項４または２３において、全補償
回路の両側で短絡スイッチあるいはバイパス用スイッチ
との接続点より該全補償回路側に、切り離しスイッチを
挿入したため、負荷に電力を供給しながら、全補償回路
の保守、点検が無電圧状態で安全に行える。

【０１０５】またこの発明に係る請求項２５記載の電圧
変動補償装置は、請求項４において、全補償回路と短絡
スイッチとが並列接続された回路の両端に切り離しスイ
ッチを直列に接続し、両側の該切り離しスイッチの外側
を接続点として、上記全補償回路および上記短絡スイッ
チと並列にバイパス用スイッチを備えたため、保守、点
検時にバイパス用スイッチを介して負荷に電力を供給し
ながら、全補償回路および短絡スイッチの保守、点検が
無電圧状態で安全に行える。

【０１０６】またこの発明に係る請求項２６記載の電圧
変動補償装置は、請求項１〜４のいずれかにおいて、電
力系統に接続される電圧変動補償装置より該電力系統の
上流側に、不足電圧継電器を備えて上記電力系統の一定
以上の電圧低下を検出して電路を遮断する電力系統保護
遮断器を配し、電圧補償回路からの電圧出力により上記
電力系統の電圧低下を補償する動作中には、上記不足電
圧継電器から出力される電路遮断指令となる電圧低下検
出信号を上記電力系統保護遮断器に伝達しないで阻止す
る回路を備えたため、電圧変動補償装置は系統電圧の低
下時に信頼性良く電圧補償動作を行うことができて、補
償された電圧を負荷に供給することができる。

【０１０７】またこの発明に係る請求項２７記載の電圧
変動補償装置は、該電圧変動補償装置より上記電力系統
の上流側に、不足電圧継電器を備えて上記電力系統の一
定以上の電圧低下を検出して電路を遮断する電力系統保
護遮断器を配し、補償電圧の出力中には、上記不足電圧
継電器から出力される電路遮断指令となる電圧低下検出
信号を上記電力系統保護遮断器に伝達しないで阻止する
回路を備えたため、電圧変動補償装置は系統電圧の低下
時に信頼性良く電圧補償動作を行うことができて、補償
された電圧を負荷に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による電圧変動補償
装置の構成図である。

【図２】この発明の実施の形態１による電圧瞬低制御
回路の詳細を示す回路図である。

【図３】この発明の実施の形態１による電圧変動補償
装置の動作を説明する波形図である。

【図４】この発明の実施の形態１の別例による電圧変
動補償装置の構成図である。

【図５】この発明の実施の形態１の別例による電圧補
償回路の構成図である。

【図６】この発明の実施の形態２による電圧補償回路
の構成図である。

【図７】この発明の実施の形態３による電圧変動補償
装置の構成図である。

【図８】この発明の実施の形態４による電圧変動補償
装置の構成図である。

【図９】この発明の実施の形態５による電圧変動補償
装置の構成図である。

【図１０】この発明の実施の形態５による定常短絡ス
イッチの転流動作を説明する図である。

【図１１】この発明の実施の形態５による電圧変動補
償装置の電圧補償動作時の電流電圧波形を示す図であ
る。

【図１２】この発明の実施の形態５による定常短絡ス
イッチの構造を示す断面図である。

【図１３】この発明の実施の形態６による電圧変動補
償装置の概略構成図である。

【図１４】この発明の実施の形態６による切り離しス
イッチの構造を示す図である。

【図１５】この発明の実施の形態７による電圧変動補
償装置の概略構成図である。

【図１６】この発明の実施の形態７の別例による電圧
変動補償装置の概略構成図である。

【図１７】この発明の実施の形態７の別例による全補
償回路の構成図である。

【図１８】この発明の実施の形態８による電圧変動補
償装置の構成図である。

【図１９】この発明の実施の形態８による直流電源装
置の出力を示す図である。

【図２０】この発明の実施の形態８の別例による電圧
変動補償装置の構成図である。

【図２１】この発明の実施の形態９による電圧変動補
償装置の概略構成図である。

【図２２】従来の電圧変動補償装置の概略構成図であ
る。

【図２３】従来の電圧変動補償装置の電圧補償動作を
説明する図である。

【符号の説明】

１送電線、３負荷（需要家）、８定常短絡スイッ
チ、９瞬低切替スイッチ、１０瞬低補償スイッチ、
１１エネルギ蓄積手段としての充電コンデンサ、１２
充電用ダイオード、１３充電用トランス１次巻き
線、１４充電用トランス２次巻き線、１６検出制御
部としての電圧瞬低制御回路、１７ａ〜１７ｂ半導体
スイッチング素子（フルブリッジインバータ）、１８
エネルギ蓄積手段としての充電コンデンサ、１９ｐ，１
９ｎ半導体スイッチング素子（ハーフブリッジインバ
ータ）、２０（２０ｐ１，２０ｎ１）瞬低切替スイッ
チ、２１（２１ｐ１，２１ｎ１）エネルギ蓄積手段と
しての充電コンデンサ、２２電圧設定用抵抗、２３
電流制限用抵抗、２４電流制限用抵抗、３６閉回路
としての瞬時遮断用閉ループ、３７放電電流、３８
電流ゼロ点、４１接点部としての真空バルブ、４４
電磁反発部、５１，５２切り離しスイッチ、５３，５
４接続点、５５，５６接続点、５７バイパス用ス
イッチ、７０直流電源装置、７１降圧用トランス、
７２整流回路、７３コンデンサ、７４コンバータ
回路、７５直流電源、８０保護遮断器、８４不足
電圧継電器、８６ＯＲ回路、８７電圧低下検出信
号、８８ＡＮＤ回路、８９電路遮断指令、１００
電圧変動補償装置、１２０全補償回路、２００充電
用トランス、Ｐ１〜Ｐ３，Ｎ１〜Ｎ３，ＰＮ電圧補償
回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笹尾博之東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者小山健一東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者菊永敏之東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者高橋貢東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5G066 DA07 5H007 AA08 BB05 CA01 CB02 CB04 CC06 CC23 DA06 DB02 DC05 FA02 FA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力系統における電圧低下の監視、およ
びそれに基づく給電制御を行う検出制御部を備えて、負
荷に供給される電圧変動を抑える電圧変動補償装置にお
いて、それぞれ異なる電圧が蓄積されるエネルギ蓄積手
段を備え該エネルギ蓄積手段に蓄積された直流電圧を交
流に変換して出力する複数の電圧補償回路を上記電力系
統に直列に接続し、上記電力系統の電圧低下時に、上記
複数の電圧補償回路の中から所望の組み合わせを選択
し、その出力電圧の総和で上記電力系統の電圧低下を補
償することを特徴とする電圧変動補償装置。
【請求項２】複数の電圧補償回路内のエネルギ蓄積手
段にそれぞれ蓄積される異なる電圧の絶対値は、最も小
さい該電圧補償回路の出力電圧（絶対値）に対して概ね
２^Ｋ倍（Ｋ＝０、１、２、・・・）であることを特徴と
する請求項１記載の電圧変動補償装置。
【請求項３】電圧補償回路をバイパスするための高速
機械式の短絡スイッチを、１つもしくは直列接続された
複数の上記電圧補償回路の出力端毎に備え、電力系統の
電圧が通常時には、全ての該短絡スイッチを閉じて全て
の上記電圧補償回路をバイパスし、上記電力系統の電圧
低下時には全ての該短絡スイッチを開放して上記電圧補
償回路からの電圧出力により上記電力系統の電圧低下を
補償することを特徴とする請求項１または２記載の電圧
変動補償装置。
【請求項４】電圧補償回路をバイパスするための高速
機械式の短絡スイッチを、直列接続された全ての電圧補
償回路から成る全補償回路の出力端に該全補償回路と並
列に備え、電力系統の電圧が通常時には該短絡スイッチ
を閉じて上記全補償回路をバイパスし、上記電力系統の
電圧低下時には該短絡スイッチを開放して上記全補償回
路からの電圧出力により上記電力系統の電圧低下を補償
することを特徴とする請求項１または２記載の電圧変動
補償装置。
【請求項５】電力系統の電圧低下による短絡スイッチ
の開放開始時に、全補償回路と上記短絡スイッチとで構
成される閉回路で、上記全補償回路内の所定のエネルギ
蓄積手段から放電電流を流すことにより、上記短絡スイ
ッチを流れる商用周波数の交流電流において強制的に電
流ゼロ点を形成して該交流電流を瞬時に遮断することを
特徴とする請求項４記載の電力変動補償装置。
【請求項６】電力系統における電圧低下の監視、およ
びそれに基づく給電制御を行う検出制御部が、上記電力
系統の電圧低下時に、上記短絡スイッチを流れる電流極
性を検出する手段と、所望の電圧補償回路を選択して該
電圧補償回路内のエネルギ蓄積手段から、上記短絡スイ
ッチを流れる電流と逆極性の放電電流を流すように制御
する手段とを備えたことを特徴とする請求項５記載の電
圧変動補償装置。
【請求項７】電力系統における電圧低下の監視、およ
びそれに基づく給電制御を行う検出制御部を備えて、負
荷に供給される電圧変動を抑える電圧変動補償装置にお
いて、エネルギ蓄積手段を備え該エネルギ蓄積手段に蓄
積された直流電圧を交流に変換して出力する電圧補償回
路を上記電力系統に直列に接続し、上記電圧補償回路と
並列に高速機械式の短絡スイッチを接続し、上記電力系
統の電圧が通常時には該短絡スイッチを閉じて上記電圧
補償回路をバイパスし、上記電力系統の電圧低下時には
該短絡スイッチを開放して上記電圧補償回路からの電圧
出力により上記電力系統の電圧低下を補償することを特
徴とする電圧変動補償装置。
【請求項８】電力系統の電圧低下による短絡スイッチ
の開放開始時に、電圧補償回路と上記短絡スイッチとで
構成される閉回路で、上記電圧補償回路内のエネルギ蓄
積手段から放電電流を流すことにより、上記短絡スイッ
チを流れる商用周波数の交流電流において強制的に電流
ゼロ点を形成して該交流電流を瞬時に遮断することを特
徴とする請求項７記載の電力変動補償装置。
【請求項９】短絡スイッチは、電力系統の電圧低下に
よる該短絡スイッチの開放開始時に、該短絡スイッチを
流れる電流を、該電流と逆方向の電流を供給することに
より瞬時に遮断する高速転流手段を備えたことを特徴と
する請求項３、４または７のいずれかに記載の電圧変動
補償装置。
【請求項１０】短絡スイッチは、接点の開極操作に電
磁反発力を用いて開放する機械式スイッチであることを
特徴とする請求項３〜９のいずれかに記載の電圧変動補
償装置。
【請求項１１】各電圧補償回路は、エネルギ蓄積手段
に蓄積された電圧を電力系統に接続するための補償スイ
ッチと、該電圧補償回路の出力端に並列に接続される切
替スイッチとを備え、上記補償スイッチおよび上記切替
スイッチは、それぞれダイオードが逆並列に接続された
半導体スイッチング素子で構成されたことを特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載の電圧変動補償装置。
【請求項１２】各電圧補償回路は、それぞれダイオー
ドが逆並列に接続された４個の半導体スイッチング素子
から成るフルブリッジインバータを備え、エネルギ蓄積
手段に蓄積された電圧を、電力系統の電圧低下時におけ
る極性に応じて正負いずれかの極性で出力することを特
徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電圧変動補償
装置。
【請求項１３】各電圧補償回路は、それぞれダイオー
ドが逆並列に接続された２個の半導体スイッチング素子
が逆方向に直列接続されて、該電圧補償回路の出力端に
並列に接続される切替スイッチと、それぞれダイオード
が逆並列に接続された２個の半導体スイッチング素子か
ら成るハーフブリッジインバータとを備え、正負の電圧
を出力する一対のエネルギ蓄積手段のいずれかに蓄積さ
れた電圧を、電力系統の電圧低下時における極性に応じ
て出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
記載の電圧変動補償装置。
【請求項１４】エネルギ蓄積手段は、充電用トランス
と充電用ダイオードとにより充電されるコンデンサであ
ることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の
電圧変動補償装置。
【請求項１５】充電用トランス２次巻き線、充電用ダ
イオードおよびコンデンサから成る充電用閉回路内に電
流制限用抵抗を挿入することを特徴とする請求項１４記
載の電圧変動補償装置。
【請求項１６】エネルギ蓄積手段が、充電用トランス
と充電用ダイオードとにより充電されるコンデンサであ
り、上記充電用トランスの共通の２次巻き線により複数
個の電圧補償回路の上記コンデンサが充電されることを
特徴とする請求項１１記載の電圧変動補償装置。
【請求項１７】全ての電圧補償回路のコンデンサはそ
れぞれ所望の充電電圧に応じた抵抗が並列に接続され、
該全コンデンサを一括して充電する充電用トランス２次
巻き線を備え、該充電用トランス２次巻き線の正極、負
極側両端子の中間点と該正極側端子との間に、出力電圧
が正極性のコンデンサを全て直列に接続し、上記中間点
と上記負極側端子との間に、出力電圧が負極性のコンデ
ンサを全て直列に接続し、上記充電用トランス２次巻き
線の中間点からの出力を、上記正極性のコンデンサと上
記負極性のコンデンサとの接続点に接続し、上記各コン
デンサには、並列接続された上記抵抗の比に応じて分圧
された充電電圧が充電されることを特徴とする請求項１
６記載の電圧変動補償装置。
【請求項１８】充電用トランス２次巻き線の中間点、
および正極性のコンデンサと負極性のコンデンサとの接
続点の間に、各コンデンサに並列接続される抵抗に比し
て十分小さな電流制限用の抵抗を挿入したことを特徴と
する請求項１７記載の電圧変動補償装置。
【請求項１９】コンデンサを充電する充電用トランス
は、一次側が電力系統に接続されることを特徴とする請
求項１４〜１８のいずれかに記載の電圧変動補償装置。
【請求項２０】電力系統における電圧低下の監視、お
よびそれに基づく給電制御を行う検出制御部を動作させ
るために、電力系統に１次側が接続された降圧用トラン
ス、および該降圧用トランスの２次側に接続され、整流
回路とコンデンサとから成るコンバータ回路で直流電源
装置を構成して、上記コンバータ回路からの直流電圧を
上記検出制御部に供給することを特徴とする請求項１〜
１９のいずれかに記載の電圧変動補償装置。
【請求項２１】電力系統の電圧低下を補償する動作時
間内に、直流電源装置からの出力電圧低下が所定の許容
値以下となるように、コンデンサ容量を大きくして該コ
ンデンサからコンバータ回路出力部への放電時定数を所
定値より大きく設定することを特徴とする請求項２０記
載の電圧変動補償装置。
【請求項２２】電力系統における電圧低下の監視、お
よびそれに基づく給電制御を行う検出制御部を動作させ
るために、上記電力系統とは別系統から構成される直流
電源より上記検出制御部に直流電圧を供給することを特
徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の電圧変動補
償装置。
【請求項２３】直列接続された全ての電圧補償回路か
ら成る全補償回路の出力端に該全補償回路と並列にバイ
パス用スイッチを備えたことを特徴とする請求項１また
は２記載の電圧変動補償装置。
【請求項２４】全補償回路の両側で短絡スイッチある
いはバイパス用スイッチとの接続点より該全補償回路側
に、切り離しスイッチを挿入したことを特徴とする請求
項４または２３記載の電圧変動補償装置。
【請求項２５】全補償回路と短絡スイッチとが並列接
続された回路の両端に切り離しスイッチを直列に接続
し、両側の該切り離しスイッチの外側を接続点として、
上記全補償回路および上記短絡スイッチと並列にバイパ
ス用スイッチを備えたことを特徴とする請求項４記載の
電圧変動補償装置。
【請求項２６】電力系統に接続される電圧変動補償装
置より該電力系統の上流側に、不足電圧継電器を備えて
上記電力系統の一定以上の電圧低下を検出して電路を遮
断する電力系統保護遮断器を配し、電圧補償回路からの
電圧出力により上記電力系統の電圧低下を補償する動作
中には、上記不足電圧継電器から出力される電路遮断指
令となる電圧低下検出信号を上記電力系統保護遮断器に
伝達しないで阻止する回路を備えたことを特徴とする請
求項１〜４のいずれかに記載の電圧変動補償装置。
【請求項２７】電力系統に接続され、該電力系統の電
圧低下の監視に基づく給電制御により、上記電力系統の
電圧低下を補償する補償電圧を出力して負荷に供給され
る電圧変動を抑える電圧変動補償装置において、該電圧
変動補償装置より上記電力系統の上流側に、不足電圧継
電器を備えて上記電力系統の一定以上の電圧低下を検出
して電路を遮断する電力系統保護遮断器を配し、上記補
償電圧の出力中には、上記不足電圧継電器から出力され
る電路遮断指令となる電圧低下検出信号を上記電力系統
保護遮断器に伝達しないで阻止する回路を備えたことを
特徴とする電圧変動補償装置。