JP2006187102A - 交流電圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 交流電圧制御装置において、機器の容量を増加させることなく、簡易な手段により出力電圧の制御を実現する。
【解決手段】 単相２線式の入力端Ｒ１，Ｓ１と並列に中間タップ付きの単巻トランスＴＲ１の一端および他端を接続し、入力端Ｓ１と出力端Ｓ２とを導線ｃｌで接続し、単巻トランスＴＲ１の一端に一端が接続された一次巻線Ｐと、一次巻線Ｐに磁気結合されて入力端Ｓ１と出力端Ｒ２との間に接続された二次巻線Ｓとを有するトランスＴＲ２と、一次巻線Ｐの他端の接続先を、単巻トランスＴＲ１の一端、タップまたは他端のいずれか一つに切り替えるスイッチＳＷ１とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、交流電圧制御装置に関するものであり、特に、単相２線式、三相３線式または三相４線式の交流電源に対し、その交流電源の電圧を段階的に降圧または昇圧させた交流電源を得るための電圧切り替えを、簡易な構成で実現する交流電圧制御装置に関するものである。

商用電力から負荷に供給される交流電圧は、電気方式毎にまた国毎に様々であり、例えば、単相２線式１００／２００Ｖ、単相２線式２２０Ｖ、単相３線式１００／２００Ｖ、三相３線式２００Ｖ、三相４線式１００／２００Ｖ、三相４線式２２０Ｖ／３８０Ｖ等がある。また、供給電圧は常に一定ではなく当然に変動することを前提として、その変動許容範囲が関係法令によって規定されている。したがって、負荷に接続される機器側では、各種電気方式・電圧に対応して、このような電圧変動を吸収し、これらの電圧範囲での動作を保証することが求められる。供給電圧がこのような幅を持っているのは、一日のうちでも朝昼夕では電圧変動が生じ、また、地域によっても電力事情の差異により供給電圧の維持が困難であるという理由によるものである。

一方、負荷側に接続される機器は、特殊な機器を除けば標準電圧から５％ないし１０％程度低い電圧でも十分に動作可能な機器がほとんどであり、また、供給電圧の降圧によって省エネ効果が期待できる。したがって、負荷に供給される供給電圧を降圧させ、かつ、安定化させる技術が注目されている。

かかる状況において、変圧器と半導体素子で複雑に構成された電圧振幅調整器により出力電圧を調整する装置の構成例が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。

特開２０００−８３３７８号公報 特開２００４−３００８９号公報

しかしながら、上述した特許文献１、特許文献２にあっては、半導体スイッチなどのスイッチング素子によって制御されたＰＷＭ制御出力を生成する必要があり、これらのＰＷＭ制御機能を付加することで、装置の容積や規模、あるいは装置の複雑度が増加するとともに、機器の価格が上昇するといった問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ＰＷＭ制御などの複雑な制御を行わないことにより、装置の容積、規模および複雑度の増加を抑制し、費用対効果に優れた交流電圧制御装置を提供することを第１の目的とする。また、各種電気方式の既存の電源供給手段、特に単相２線式、三相３線式または三相４線式の商用電力供給設備を有効活用するとともに、装置自身の信頼性を損なうことのない簡易な手段にて実現される交流電圧制御装置を提供することを第２の目的とする。さらに、単相２線式、三相３線式または三相４線式の交流電源の電圧を多段階に制御可能な交流電圧制御装置を提供することを第３の目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明にかかる交流電圧制御装置によれば、単相２線式の交流電源が入力される一対の入力端（Ｒ１，Ｓ１）と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた単相２線式の交流電源が出力される一対の出力端（Ｒ２，Ｓ２）とを備えた交流電圧制御装置であって、前記入力端の一方（Ｓ１）と前記出力端の一方（Ｓ２）とを接続する導線（ｃｌ）と、前記入力端の他方（Ｒ１）に一端が接続され、前記入力端の前記一方（Ｓ１）に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランス（ＴＲ１）と、一次巻線（Ｐ）と、該一次巻線（Ｐ）に磁気結合されて前記入力端の前記他方（Ｒ１）と前記出力端の他方（Ｒ２）との間に接続された二次巻線（Ｓ）とを有するトランス（ＴＲ２）と、前記一次巻線（Ｐ）の一端および他端と、前記単巻トランス（ＴＲ１）の前記一端、前記タップおよび前記他端との相互接続関係を選択的に切り替えるスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ１およびＳＷ２，またはＳＷ３）とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、単相２線式の交流電源が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、一次巻線の一端および他端と、これら単巻トランスの一端、タップおよび他端との相互接続関係を切り替えることによって、単相２線式の交流電源を少なくとも２段階で降圧させまたは昇圧させることができる。

本発明の別の局面にかかる交流電圧制御装置によれば、単相２線式の交流電源が入力される一対の入力端（Ｒ１，Ｓ１）と、該交流電源の電圧を降圧させた単相２線式の交流電源が出力される一対の出力端（Ｒ２，Ｓ２）とを備えた交流電圧制御装置であって、前記入力端の一方（Ｓ１）と前記出力端の一方（Ｓ２）とを接続する導線（ｃｌ）と、前記入力端の他方（Ｒ１）に一端が接続され、前記入力端の前記一方（Ｓ１）に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランス（ＴＲ１）と、前記単巻トランスの前記一端に一端が接続された一次巻線（Ｐ）と、該一次巻線（Ｐ）に磁気結合されて前記入力端の前記他方（Ｒ１）と前記出力端の他方（Ｒ２）との間に接続された二次巻線（Ｓ）とを有するトランス（ＴＲ２）と、前記一次巻線（Ｐ）の他端の接続先を、前記単巻トランス（ＴＲ１）の前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに切り替えるスイッチ（ＳＷ１）とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、単相２線式の交流電源が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、一次巻線の他端の接続先を、単巻トランスの一端、タップまたは他端とのいずれか一つに切り替えることによって、単相２線式の交流電源を少なくとも２段階で降圧させることができる。

本発明の別の局面にかかる交流電圧制御装置によれば、単相２線式の交流電源が入力される一対の入力端（Ｒ１，Ｓ１）と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた単相２線式の交流電源が出力される一対の出力端（Ｒ２，Ｓ２）とを備えた交流電圧制御装置であって、前記入力端の一方（Ｓ１）と前記出力端の一方（Ｓ２）とを接続する導線（ｃｌ）と、前記入力端の他方（Ｒ１）に一端が接続され、前記入力端の前記一方（Ｓ１）に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランス（ＴＲ１）と、一次巻線（Ｐ）と、該一次巻線（Ｐ）に磁気結合されて前記入力端の前記他方（Ｒ１）と前記出力端の他方（Ｒ２）との間に接続された二次巻線（Ｓ）とを有するトランス（ＴＲ２）と、前記一次巻線（Ｐ）の一端および他端の接続先を切り替える第１のスイッチ（ＳＷ２）と、前記第１のスイッチ（ＳＷ２）の接続先を切り替える第２のスイッチ（ＳＷ１）と、を備え、前記第１のスイッチ（ＳＷ２）は、前記一次巻線（Ｐ）の一端または他端を前記単巻トランス（ＴＲ１）の前記一端に接続させるとともに前記単巻トランス（ＴＲ１）の前記一端に接続されていない前記一次巻線（Ｐ）の他端または一端を前記第２のスイッチ（ＳＷ１）に接続させ、前記第２のスイッチ（ＳＷ１）は、前記第１のスイッチ（ＳＷ２）に接続された前記一次巻線（Ｐ）の一端または他端を前記単巻トランス（ＴＲ１）の前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させることを特徴とする。

この発明によれば、単相２線式の交流電源が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、一次巻線の一端（または他端）を単巻トランスの一端に接続させるとともに単巻トランスの一端に接続されていない一次巻線の他端（または一端）を、単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに切り替えることによって、単相２線式の交流電源を少なくとも２段階で降圧または昇圧させることができる。

本発明の別の局面にかかる交流電圧制御装置によれば、単相２線式の交流電源が入力される一対の入力端（Ｒ１，Ｓ１）と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた単相２線式の交流電源が出力される一対の出力端（Ｒ２，Ｓ２）とを備えた交流電圧制御装置であって、前記入力端の一方（Ｓ１）と前記出力端の一方（Ｓ２）とを接続する導線（ｃｌ）と、前記入力端の他方（Ｒ１）に一端が接続され、前記入力端の前記一方（Ｓ１）に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランス（ＴＲ１）と、一次巻線（Ｐ）と、該一次巻線（Ｐ）に磁気結合されて前記入力端の前記他方（Ｒ１）と前記出力端の他方（Ｒ２）との間に接続された二次巻線（Ｓ）とを有するトランス（ＴＲ２）と、前記一次巻線（Ｐ）の一端および他端の接続先を切り替えるスイッチ（ＳＷ３）と、を備え、前記スイッチ（ＳＷ３）は、前記一次巻線（Ｐ）の一端を前記単巻トランス（ＴＲ１）の前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させるとともに、前記一次巻線（Ｐ）の他端を前記単巻トランス（ＴＲ１）の前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させることを特徴とする。

この発明によれば、単相２線式の交流電源が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、一次巻線の一端を単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに接続させるとともに、一次巻線の他端を単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに接続させることによって、単相２線式の交流電源を少なくとも２段階で降圧または昇圧させることができる。

上記の単相２線式の電気方式に適した交流電圧制御装置にあっては、前記単巻トランス（ＴＲ１）の前記一端と前記他端との間、前記一端と前記タップとの間または前記他端と前記タップとの間のいずれかに接続され、両端間の電圧をモニタする電圧監視回路（ＶＳ）をさらに備え、該電圧監視回路（ＶＳ）は、自己がモニタしたモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいて前記スイッチ（ＳＷ１、前記第１のスイッチ（ＳＷ２）および第２のスイッチ（ＳＷ１）、またはＳＷ３）の切り替えを制御するよう構成することが好ましい。

また、上記の単相２線式の電気方式に適した交流電圧制御装置にあっては、前記二次巻線（Ｓ）と前記一次巻線（Ｐ）との巻数比によって前記交流電源の出力電圧の制御幅を可変することが好ましい。このように構成することにより、トランスの二次巻線と一時巻線の巻数比（ｎ２／ｎ１）を可変することによって交流電源の出力電圧幅を制御することができる。

本発明の別の局面にかかる交流電圧制御装置によれば、三相３線式の交流電源が入力される３つの入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた三相３線式の交流電源が出力される３つの出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）とを備えた交流電圧制御装置であって、前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）を備え、各交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、一つの相の前記入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）に一端が接続され、該入力端と異相の他の前記入力端（Ｔ１，Ｒ１，Ｓ１）に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）と、一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）と、該一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）と該入力端と同相の前記出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）との間に接続された二次巻線（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）とを有するトランス（ＴＲ２１，ＴＲ２２，ＴＲ２３）と、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の一端および他端と、前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端、前記タップおよび前記他端との相互接続関係を選択的に切り替えるスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ１およびＳＷ２，またはＳＷ３）とを含むことを特徴とする。

上記の発明によれば、三相３線式の交流電源のうちの２線の交流電源電圧、すなわち一つの線間電圧が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、一次巻線の一端および他端と、これら単巻トランスの一端、タップおよび他端との相互接続関係を切り替えることによって、三相３線式の交流電源を少なくとも２段階で降圧させまたは昇圧させることができる。

本発明の別の局面にかかる交流電圧制御装置によれば、三相３線式の交流電源が入力される３つの入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）と、該交流電源の電圧を降圧させた三相３線式の交流電源が出力される３つの出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）とを備えた交流電圧制御装置であって、前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）を備え、各交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、一つの相の前記入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）に一端が接続され、該入力端と異相の他の前記入力端（Ｔ１，Ｒ１，Ｓ１）に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）と、前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端に一端が接続された一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）と、該一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）と該入力端と同相の前記出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）との間に接続された二次巻線（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）とを有するトランス（ＴＲ２１，ＴＲ２２，ＴＲ２３）と、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の他端の接続先を、前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに切り替えるスイッチ（ＳＷ１）とを備えたことを特徴とする。

上記の発明によれば、三相３線式の交流電源のうちの２線の交流電源電圧、すなわち一つの線間電圧が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、一次巻線の他端の接続先を、単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに切り替えることによって、三相３線式の交流電源少なくとも２段階で降圧させることができる。

本発明の別の局面にかかる交流電圧制御装置によれば、三相３線式の交流電源が入力される３つの入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた三相３線式の交流電源が出力される３つの出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）とを備えた交流電圧制御装置であって、前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）を備え、各交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、一つの相の前記入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）に一端が接続され、該入力端と異相の他の前記入力端（Ｔ１，Ｒ１，Ｓ１）に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）と、一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）と、該一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）と該入力端と同相の前記出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）との間に接続された二次巻線（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）とを有するトランス（ＴＲ２１，ＴＲ２２，ＴＲ２３）と、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の一端および他端の接続先を切り替える第１のスイッチ（ＳＷ２）と、前記第１のスイッチの接続先を切り替える第２のスイッチ（ＳＷ１）と、を含み、前記第１のスイッチ（ＳＷ２）は、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の一端または他端を前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端に接続させるとともに前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端に接続されていない前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の他端または一端を前記第２のスイッチ（ＳＷ１）に接続させ、前記第２のスイッチ（ＳＷ１）は、前記第１のスイッチ（ＳＷ２）に接続された前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の一端または他端を前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させることを特徴とする。

この発明によれば、三相３線式の交流電源のうちの２線の交流電源電圧、すなわち一つの線間電圧が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、一次巻線の一端（または他端）を単巻トランスの一端に接続させるとともに単巻トランスの一端に接続されていない一次巻線の他端（または一端）を、単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに切り替えることによって、三相３線式の交流電源を少なくとも２段階で降圧または昇圧させることができる。

本発明の別の局面にかかる交流電圧制御装置によれば、三相３線式の交流電源が入力される３つの入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた三相３線式の交流電源が出力される３つの出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）とを備えた交流電圧制御装置であって、前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）を備え、各交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、一つの相の前記入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）に一端が接続され、該入力端と異相の他の前記入力端（Ｔ１，Ｒ１，Ｓ１）に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランスと、一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）と、該一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）と該入力端と同相の前記出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）との間に接続された二次巻線（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）とを有するトランス（ＴＲ２１，ＴＲ２２，ＴＲ２３）と、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の一端および他端の接続先を切り替えるスイッチ（ＳＷ３）と、を含み、前記スイッチ（ＳＷ３）は、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の一端を前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させるとともに、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の他端を前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させることを特徴とする。

この発明によれば、三相３線式の交流電源のうちの２線の交流電源電圧、すなわち一つの線間電圧が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、一次巻線の一端を単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに接続させるとともに、一次巻線の他端を単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに接続させることによって、三相３線式の交流電源を少なくとも２段階で降圧または昇圧させることができる。

上記の三相３線式の電気方式に適した交流電圧制御装置にあっては、前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端と前記他端との間、前記一端と前記タップとの間または前記他端と前記タップとの間のいずれかに接続され、両端間の電圧をモニタする電圧監視回路（ＶＳ）をさらに備え、該電圧監視回路（ＶＳ）は、自己がモニタしたモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいて前記スイッチ（ＳＷ１、前記第１のスイッチ（ＳＷ２）および第２のスイッチ（ＳＷ１）、またはＳＷ３）の切り替えを制御するよう構成することが好ましい。

また、上記の三相３線式の電気方式に適した交流電圧制御装置にあっては、前記二次巻線（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）と前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）との巻数比によって前記交流電源の出力電圧の制御幅を可変することが好ましい。このように構成することにより、トランスの二次巻線と一時巻線の巻数比（ｎ２／ｎ１）を可変することによって交流電源の出力電圧幅を制御することができる。

本発明の別の局面にかかる交流電圧制御装置によれば、三相４線式の交流電源が入力される３つの入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）および中立入力端（Ｎ１）と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた三相４線式の交流電源が出力される３つの出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）および中立出力端（Ｎ２）とを備えた交流電圧制御装置であって、前記中立入力端（Ｎ１）と前記中立出力端（Ｎ２）とを接続する共通線（ｃｌ）と、前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）を備え、各交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、一つの相の前記入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）に一端が接続され、前記共通線（ｃｌ）に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）と、一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）と、該一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）と該入力端と同相の前記出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）との間に接続された二次巻線（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）とを有するトランス（ＴＲ２１，ＴＲ２２，ＴＲ２３）と、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の一端および他端と、前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端、前記タップおよび前記他端との相互接続関係を選択的に切り替えるスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ１およびＳＷ２，またはＳＷ３）とを含むことを特徴とする。

上記の発明によれば、三相４線式の交流電源のうちの一つの電力線と中立線との間の交流電源電圧、すなわち一つの相電圧が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、一次巻線の一端および多端と、これら単巻トランスの一端、タップおよび他端との相互接続関係を切り替えることによって、三相４線式の交流電源を少なくとも２段階で降圧させまたは昇圧させることができる。

本発明の別の局面にかかる交流電圧制御装置によれば、三相４線式の交流電源が入力される３つの入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）および中立入力端（Ｎ１）と、該交流電源の電圧を降圧させた三相４線式の交流電源が出力される３つの出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）および中立出力端（Ｎ２）とを備えた交流電圧制御装置であって、前記中立入力端（Ｎ１）と前記中立出力端（Ｎ２）とを接続する共通線（ｃｌ）と、前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）を備え、各交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、一つの相の前記入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）に一端が接続され、前記共通線（ｃｌ）に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）と、前記単巻トランスの前記一端に一端が接続された一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）と、該一次巻（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）線に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）と該入力端と同相の前記出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）との間に接続された二次巻線（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）とを有するトランス（ＴＲ２１，ＴＲ２２，ＴＲ２３）と、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の他端の接続先を、前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに切り替えるスイッチ（ＳＷ１）と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、三相４線式の交流電源のうちの一つの電力線と中立線との間の交流電源電圧、すなわち一つの相電圧が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、一次巻線の他端の接続先を、単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに切り替えることによって、三相４線式の交流電源を少なくとも２段階で降圧させることができる。

本発明の別の局面にかかる交流電圧制御装置によれば、三相４線式の交流電源が入力される３つの入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）および中立入力端（Ｎ１）と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた三相４線式の交流電源が出力される３つの出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）および中立出力端（Ｎ２）とを備えた交流電圧制御装置であって、前記中立入力端（Ｎ１）と前記中立出力端（Ｎ２）とを接続する共通線（ｃｌ）と、前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）を備え、各交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、一つの相の前記入力端に一端が接続され、前記共通線（ｃｌ）に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）と、一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）と、該一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）と該入力端と同相の前記出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）との間に接続された二次巻線（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）とを有するトランス（ＴＲ２１，ＴＲ２２，ＴＲ２３）と、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の一端および他端の接続先を切り替える第１のスイッチ（ＳＷ２）と、前記第１のスイッチ（ＳＷ２）の接続先を切り替える第２のスイッチ（ＳＷ１）と、を含み、前記第１のスイッチ（ＳＷ２）は、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の一端または他端を前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端に接続させるとともに前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端に接続されていない前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の他端または一端を前記第２のスイッチ（ＳＷ１）に接続させ、前記第２のスイッチ（ＳＷ１）は、前記第１のスイッチ（ＳＷ２）に接続された前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の一端または他端を前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させることを特徴とする。

この発明によれば、三相４線式の交流電源のうちの一つの電力線と中立線との間の交流電源電圧、すなわち一つの相電圧が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、一次巻線の一端（または他端）を単巻トランスの一端に接続させるとともに単巻トランスの一端に接続されていない一次巻線の他端（または一端）を、単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに切り替えることによって、三相４線式の交流電源を少なくとも２段階で降圧または昇圧させることができる。

本発明の別の局面にかかる交流電圧制御装置によれば、三相４線式の交流電源が入力される３つの入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）および中立入力端（Ｎ１）と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた三相４線式の交流電源が出力される３つの出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）および中立出力端（Ｎ２）とを備えた交流電圧制御装置であって、前記中立入力端（Ｎ１）と前記中立出力端（Ｎ２）とを接続する共通線（ｃｌ）と、前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）を備え、各交流電圧制御ユニット（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、一つの相の前記入力端に一端が接続され、前記共通線（ｃｌ）に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）と、一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）と、該一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端と該入力端（Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１）と同相の前記出力端（Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２）との間に接続された二次巻線（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）とを有するトランス（ＴＲ２１，ＴＲ２２，ＴＲ２３）と、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の一端および他端の接続先を切り替えるスイッチ（ＳＷ３）とを含み、前記スイッチ（ＳＷ３）は、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の一端を前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端、前記タップおよび前記他端のいずれか一つに接続させるとともに、前記一次巻線（Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３）の他端を前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させることを特徴とする。

この発明によれば、三相４線式の交流電源のうちの一つの電力線と中立線との間の交流電源電圧、すなわち一つの相電圧が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、一次巻線の一端を単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに接続させるとともに、一次巻線の他端を単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに接続させることによって、三相４線式の交流電源を少なくとも２段階で降圧または昇圧させることができる。

上記の三相４線式の電気方式に適した交流電圧制御装置にあっては、前記単巻トランス（ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３）の前記一端と前記他端との間、前記一端と前記タップとの間および前記他端と前記タップとの間のいずれかに接続され、両端間の電圧をモニタする電圧監視回路（ＶＳ）をさらに備え、該電圧監視回路（ＶＳ）は、自己がモニタしたモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいて前記スイッチ（ＳＷ１、前記第１のスイッチ（ＳＷ２）および第２のスイッチ（ＳＷ１）、またはＳＷ３）の切り替えを制御するよう構成することが好ましい。

また、上記の三相４線式の電気方式に適した交流電圧制御装置にあっては、前記二次巻線と前記一次巻線との巻数比によって前記交流電源の出力電圧の制御幅を可変することが好ましい。このように構成することにより、トランスの二次巻線と一時巻線の巻数比（ｎ２／ｎ１）を可変することによって交流電源の出力電圧幅を制御することができる。

この発明にかかる交流電圧制御装置によれば、単相２線式、三相３線式または三相４線式の２線間の交流電源が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、一次巻線の一端および多端と、これら単巻トランスの一端、タップおよび他端との相互接続関係を切り替えることによって、交流電源を少なくとも２段階で降圧させまたは昇圧させることができる。

また、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して変換した少なくとも３線の交流電源のいずれか一つをモニタし、このモニタ電圧に基づいてトランスの一次巻線の他端を単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに接続させるようにしているので、簡易な手段により出力電圧の制御を実現することができ、交流電圧制御装置自身の容積の増加と、コストの上昇とを抑制することができるという効果を奏する。

さらに、この発明にかかる交流電圧制御装置によれば、簡易な手段で、基準電圧に対する電源電圧の上昇幅または低下幅が比較的大きい場合その下げ幅または上げ幅を大きくし、また、基準電圧に対する電源電圧の上昇幅または低下幅が比較的小さい場合その下げ幅または上げ幅を小さくするような２段階の切替制御を実現することができるので、機器の安定動作、省エネ効果の増大、および機器の寿命の延長化に大きく貢献することができる。

以下、この発明にかかる交流電圧制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態にかかる交流電圧制御装置１の模式的構成を示す図である。この交流電圧制御装置１は、単相２線式の交流電源が入力される一対の入力端、すなわち入力端Ｒ１と入力端Ｓ１とを入力側に備え、出力電圧を降圧させた単相２線式の出力電圧を出力する一対の出力端、すなわち出力端Ｒ２と出力端Ｓ２とを出力側に備えている。

単相２線式の交流電源とは、例えば、一般家庭でも使用されている交流１００Ｖまたは交流２００Ｖの商用電源による電気方式である。この方式では、例えば入力端Ｒ１には２００Ｖが入力され、入力端Ｓ１はグランドに接続され、したがって入力端Ｒ１−Ｓ１の間には２００Ｖの交流電源電圧が印加される。

図１において、入力端Ｒ１と入力端Ｓ１とに並列に単巻トランスＴＲ１が接続されている。具体的には、単巻トランスＴＲ１の一端が入力端Ｒ１に、他端が入力端Ｓ１に接続されている。単巻トランスＴＲ１は、両端子間に少なくとも一つのタップを有する。したがって、単巻トランスの両端間の電圧が、入力端Ｒ１と入力端Ｓ１との間の交流電源電圧（例えば２００Ｖ）に等しく、タップと他端との間の電圧が、タップの位置に応じて分配された電圧（例えば、中点タップの場合１００Ｖ）である、３線式の交流電源に変換されている。

単巻トランスＴＲ１の一端、他端およびタップには、導線ａ，ｂおよびｃが接続されており、上記に従い変換された３線式の交流電源が、後述する制御部１０に入力されている。制御部１０は、電圧監視回路ＶＳとスイッチＳＷ１を備えている。

電圧監視回路ＶＳの一端は導線ａに接続され、他端は導線ｂに接続されている。入力端Ｒ１と出力端Ｒ２との間には、一次巻線Ｐと二次巻線Ｓとを有するトランスＴＲ２が挿入されている。具体的には、二次巻線Ｓの一端が入力端Ｒ１に接続され、他端が出力端Ｒ２に接続されている。この二次巻線Ｓと磁気的に結合された一次巻線Ｐの一端は、導線ｄ、導線ａを通して単巻トランスＴＲ１の一端（入力端Ｒ１）に接続され、他端は導線ｅを通してスイッチＳＷ１の基点に接続されている。スイッチＳＷ１は、切替接点ｕ１、ｕ２、ｕ３を有し、電圧監視回路ＶＳから出力される制御信号によって切替制御される１回路３接点のスイッチである。このスイッチＳＷ１の切替接点ｕ１は導線ａを通して単巻トランスＴＲ１の一端（入力端Ｒ１）に、かつ導線ｄを通して一次巻線Ｐの一端に接続され、切替接点ｕ２は導線ｃを通して単巻トランスＴＲ１のタップに接続され、切替接点ｕ３は導線ｂを通して単巻トランスＴＲ１の他端（入力端Ｓ１）に接続されている。なお、スイッチＳＷ１は、半導体素子などを用いた電子的スイッチを想定しているが、電圧監視回路ＶＳからの制御信号によって切り替えられる機械的な切替スイッチであってもよい。

トランスＴＲ２に示されている黒丸印は、相互誘導によってそれぞれの巻線に誘起される誘起電圧の向き（極性）を示している。すなわち、一次巻線Ｐの黒丸側に正となる向きの電圧が印加された場合には、相互誘導によって、二次巻線Ｓに、二次巻線Ｓの黒丸側が正となる向きの電圧が誘起され、一次巻線Ｐの黒丸側に負となる向きの電圧が印加された場合には、二次巻線Ｓの黒丸側も負となる向きの電圧が誘起されることを示している。

つぎに、この交流電圧制御装置１の動作について説明する。まず、図１において、スイッチＳＷ１が切替接点ｕ１に接続されている状態（以下「第１の状態」と呼ぶ。）において、入力端Ｒ１−Ｓ１の間に交流電源が印加された場合を考える。このとき、トランスＴＲ２の一次巻線Ｐは、導線ｄ、スイッチＳＷ１および導線ｅを通じて短絡状態にあり、一次巻線Ｐには電源電圧が印加されない。したがって、この一次巻線Ｐに磁気結合された二次巻線Ｓには起電力が発生せず、入力端Ｒ１と出力端Ｒ２との間はスルー状態となり、入力された電圧値がそのまま出力される。

いま、入力端Ｒ１−Ｓ１の間に印加される交流電源電圧をＶｉとし、出力端Ｒ２−Ｓ２に生ずる電圧をＶ１１とすると、
Ｖ１１＝Ｖｉ ・・・・・（１）
で表せる。

つぎに、スイッチＳＷ１が切替接点ｕ２に接続されている状態（以下「第２の状態」と呼ぶ。）において、入力端Ｒ１−Ｓ１の間に交流電源が印加された場合を考える。このとき、トランスＴＲ２の一次巻線Ｐの一端は導線ｄ，ａを通して単巻トランスＴＲ１の一端（入力端Ｒ１）に接続され、他端は導線ｅ、スイッチＳＷ１、導線ｃを通して単巻トランスＴＲ１のタップに接続される。いま、トランスＴＲ２の一次巻線Ｐの巻数をｎ１とし、二次巻線Ｓの巻数をｎ２とし、単巻トランスＴＲ１のタップを中点タップとすると、入力端Ｒ１−Ｓ１の間に印加される交流電源電圧Ｖｉの１／２がトランスＴＲ２の一次巻線Ｐの両端に印加され、二次巻線Ｓの両端には（ｎ２／ｎ１）・Ｖｉ／２の電圧が生ずる。また、トランスＴＲ２の黒丸の位置に注目すれば、一次巻線Ｐの巻き始め（黒丸側）を正とする向きの電圧が印加されるとき、二次巻線Ｓの巻終わり電位を基準として巻き始め（黒丸側）に正の電位が発生するので、出力側の電圧はこの二次巻線Ｓに発生する電圧分降圧される。したがって、この第２の状態において、出力端Ｒ２−Ｓ２に生ずる電圧は降圧される。

このとき、出力端Ｒ２−Ｓ２に生ずる電圧をＶ２１とすると、
Ｖ２１＝Ｖｉ−（ｎ２／ｎ１）・Ｖｉ／２ ・・・・・（２）
で表せる。

さらに、スイッチＳＷ１が切替接点ｕ３に接続されている状態（以下「第３の状態」と呼ぶ。）において、入力端Ｒ１−Ｓ１の間に交流電源が印加された場合を考える。このとき、トランスＴＲ２の一次巻線Ｐの一端は導線ｄ、導線ａを通して単巻トランスＴＲ１の一端（入力端Ｒ１）に接続され、他端は導線ｅ、スイッチＳＷ１、導線ｂを通して単巻トランスＴＲ１の他端（入力端Ｓ１）に接続されるので、入力端Ｒ１−Ｓ１の間に印加される交流電源電圧Ｖｉが、一次巻線Ｐの両端に印加され、二次巻線Ｓの両端には（ｎ２／ｎ１）Ｖｉの電圧が発生する。また、トランスＴＲ２の黒丸の位置に注目すれば、第２の状態のときと同様に、一次巻線Ｐの巻き始め（黒丸側）を正とする向きの電圧が印加されるとき、二次巻線Ｓの巻終わり電位を基準として巻き始め（黒丸側）に正の電位が発生するので、出力側の電圧はこの二次巻線Ｓに発生する電圧分降圧される。したがって、この第３の状態において、出力端Ｒ２−Ｓ２に生ずる電圧は降圧される。

このとき、出力端Ｒ２−Ｓ２に生ずる電圧をＶ３１とすると、
Ｖ３１＝Ｖｉ−（ｎ２／ｎ１）・Ｖｉ ・・・・・（３）
で表せる。

上記に示した式（１）〜（３）から明らかなように、スイッチＳＷ１の切替接点の位置を制御し、トランスＴＲ２の一次巻線Ｐの他端の接続先を単巻トランスＴＲ１の一端、タップ、他端のいずれか一つに切り替えることで、単相２線式の交流電源を２段階で制御（降圧）することができる。

この実施の形態においては、この出力電圧の制御は、電圧監視回路ＶＳによって行われる。すなわち、電圧監視回路ＶＳは、単巻トランスＴＲ１の両端間（入力端Ｒ１−Ｓ１間）の電圧値をモニタし、このモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧によって、スイッチＳＷ１を切り替えていく。定性的な説明をするとすれば、モニタ電圧が基準電圧よりも大きい場合において、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が比較的大きい場合には、スイッチＳＷ１が切替接点ｕ３に切り替えられ、一次巻線Ｐの他端は単巻トランスＴＲ１の他端（入力端Ｓ１）に接続される。モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が小さくなるにつれて、スイッチＳＷ１は切替接点ｕ２に切り替えられ、一次巻線Ｐの他端は単巻トランスＴＲ１のタップに接続される。そして、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）がさらに小さくなると、スイッチＳＷ１は切替接点ｕ１に切り替えられ、一次巻線Ｐの他端は単巻トランスＴＲ１の一端（入力端Ｒ１）に接続され、電源電圧がそのまま出力される。

したがって、電圧監視回路ＶＳによってモニタされるモニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）の大きさに基づいてスイッチＳＷ１を切替制御することにより、単相２線式の交流電源の出力電圧を適宜に制御（降圧）できることが明らかである。

また、上記に示した式（１）〜（３）から、トランスＴＲ２の一次巻線Ｐと二次巻線Ｓとの巻数比（ｎ２／ｎ１）を適宜設定することによって、単相２線式の交流電源の出力電圧の制御幅を可変できることも明らかである。

例えば、電力事情の差異によって供給電圧の変動幅も変化するが、電圧変動が小さい地域であれば、巻数比を小さく設定すればよく、逆に、電圧変動が大きい地域であれば、巻数比（ｎ２／ｎ１）を大きく設定すればよい。

図２は、第１の実施の形態にかかる交流電圧制御装置１の電圧制御の一例を示したグラフである。なお、同図に示すグラフは、単相２００Ｖ、２線式の電気方式において巻数比（ｎ２／ｎ１）が０．０５のときの入力端Ｒ１−Ｓ１間の電源電圧（Ｖ）と出力端Ｒ２−Ｓ２間の出力電圧（Ｖ）との関係を示している。図２において、電圧監視回路ＶＳは、電源電圧が所定の電圧よりも増加した場合、初期状態においてスイッチＳＷ１の切替接点ｕ１に接続されている一次巻線Ｐの他端を、スイッチＳＷ１の切替接点ｕ２に接続されるようにスイッチＳＷ１を切替制御する。そして、さらに電源電圧が所定の電圧をよりも増加した場合には、電圧監視回路ＶＳは、一次巻線Ｐの他端がスイッチＳＷ１の切替接点ｕ３に接続されるようにスイッチＳＷ１を切替制御する。つぎに、この電圧増加した状態から、電源電圧が所定の電圧よりも低下した場合、電圧監視回路ＶＳは、一次巻線Ｐの他端がスイッチＳＷ１の切替接点ｕ２に接続されるようにスイッチＳＷ１を切替制御する。さらに、電源電圧が所定の電圧よりも低下した場合には、電圧監視回路ＶＳは、一次巻線Ｐの他端がスイッチＳＷ１の切替接点ｕ１に接続されるようにスイッチＳＷ１を切替制御する。このようにして、この交流電圧制御装置１は、電源電圧の変動に応じて適正な出力電圧を出力することができる。

なお、この実施の形態では、電圧監視回路ＶＳを単巻トランスＴＲ１の両端間（入力端Ｒ１−Ｓ１間）に並列に接続し、当該両端間に発生する電圧値をモニタする構成としているが、この接続に限られるものではなく、例えば、単巻トランスＴＲ１の一端とタップ間、または他端とタップ間に並列に接続した場合であっても、出力電圧の制御を実現することができる。

以上説明したように、この実施の形態にかかる交流電圧制御装置によれば、単相２線式の交流電源が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、電圧監視回路は、単巻トランスの３つの端子間、すなわち、一端−他端間、一端−タップ間および他端−タップ間のうちのいずれか一つの電圧をモニタし、このモニタ電圧に基づいてトランスの一次巻線の他端を単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに接続させるようにしているので、簡易な手段により出力電圧の制御を実現することができ、交流電圧制御装置自身の容積、規模および複雑度の増加と、機器の価格の上昇とを抑制することができる。また、既存の単相２線式の電源供給手段を有効活用することができ、装置自身の信頼性を低下させることもない。さらに、基準電圧に対する電源電圧の上昇幅が比較的大きい場合にはその電圧の下げ幅を大きくし、また、基準電圧に対する電源電圧の上昇幅が比較的小さい場合にはその電圧の下げ幅を小さくするような２段階の切替制御を実現することができるので、負荷の安定動作、省エネ効果の増大、および機器の寿命の延長化に大きく貢献することができる。

［第２の実施の形態］
図３は、第２の実施の形態にかかる交流電圧制御装置２の模式的構成を示す図である。この交流電圧制御装置２は、第１の実施の形態における制御部１０において、トランスＴＲ２の一次巻線Ｐと二次巻線Ｓとの接続極性を切り替えるためのスイッチＳＷ２を付加して、制御部２０を構成したものである。なお、その他の構成は図１の第１の実施の形態に示す交流電圧制御装置１と同一であり、同一部分には同一符号を付して示している。

第１の実施の形態では、省エネ効果を増大させるために交流電源電圧を降圧させた降圧出力を負荷に供給していた。一方、電力事情のあまりよくないビルなどにおいては、供給電圧の低下によって機器の動作が不安定になることがある。このような場合には、逆に、交流電源電圧を昇圧させる必要がある。そこで、交流電源電圧の降圧および昇圧の両者の機能を備えた装置として実現したものが、図３に示す交流電圧制御装置である。

図３において、スイッチＳＷ２の基点ｖ１が切替接点ｗ１に接続され、基点ｖ２が切替接点ｗ２に接続されている状態は、実施の形態１と同じ状態の接続となる。このときの動作は、第１の実施の形態の動作と同様なので、ここでの説明は省略する。

つぎに、モニタ電圧が基準電圧よりも小さい場合、電圧監視回路ＶＳによってスイッチＳＷ２の基点ｖ１が切替接点ｗ２に接続され、基点ｖ２が切替接点ｗ１に接続されている状態を考える。この状態では、第１の実施の形態とは逆接続の状態であり、一次巻線Ｐ、および相互誘導によって二次巻線Ｓに誘起される誘起電圧の向きは、第１の実施の形態の場合の逆極性となる。すなわち、一次巻線Ｐの黒丸側でない方に正となる向きの電圧が誘起された場合には、二次巻線Ｓの黒丸側が負となる向きの電圧が誘起され、一次巻線Ｐの黒丸側でない方に負となる向きの電圧が誘起された場合には、二次巻線Ｓの黒丸側が正となる向きの電圧が誘起される。つまり、二次巻線Ｓには、交流電源電圧を昇圧する向きの電圧を誘起することになる。

また、スイッチＳＷ２が上記の状態であり、このとき、スイッチＳＷ１が切替接点ｕ１、ｕ２、ｕ３のいずれか一つに接続されている状態の動作は、トランスＴＲ２の二次巻線Ｓに誘起される電圧が負荷を昇圧する電圧である点を除いて第１の実施の形態と同一である。したがって、詳細な動作の説明は省略し、それぞれの出力端に生ずる電圧のみについて列挙する。

第１の状態（スイッチＳＷ１が切替接点ｕ１に接続）において、入力端Ｒ１−Ｓ１の間に印加される交流電源電圧がＶｉであり、出力端Ｒ２−Ｓ２に生ずる電圧をＶ１１とすると、
Ｖ１１＝Ｖｉ ・・・・・（４）
で表せる。

同様に、第２の状態（スイッチＳＷ１が切替接点ｕ２に接続）において、出力端Ｒ２−Ｓ２に生ずる電圧をＶ２１とすると、
Ｖ２１＝Ｖｉ＋（ｎ２／ｎ１）・Ｖｉ／２ ・・・・・（５）
で表せる。

さらに、第３の状態（スイッチＳＷ１が切替接点ｕ３に接続）において、出力端Ｒ２−Ｓ２に生ずる電圧をＶ３１とすると、
Ｖ３１＝Ｖｉ＋（ｎ２／ｎ１）・Ｖｉ ・・・・・（６）
で表せる。

上記の式（４）〜（６）に示されるように、スイッチＳＷ１の切替接点の位置を制御し、トランスＴＲ２の一次巻線Ｐの一端の接続を単巻トランスＴＲ１の一端、タップまたは他端のいずれか一つに切り替えることで、出力電圧を制御（昇圧）することができる。

この実施の形態において、この出力電圧の制御は、電圧監視回路ＶＳによって行われる。

すなわち、電圧監視回路ＶＳは、単巻トランスＴＲ１の両端間（入力端Ｒ１−Ｓ１間）の電圧値をモニタし、このモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧によって、スイッチＳＷ１を切り替えていく。モニタ電圧が基準電圧よりも小さい場合において、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が比較的大きい場合には、スイッチＳＷ１が切替接点ｕ３に切り替えられる。モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が小さくなるにつれて、スイッチＳＷ１は切替接点ｕ２に切り替えられ、さらに、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）がさらに小さくなると、スイッチＳＷ１は切替接点ｕ１に切り替えられる。

上記の説明は、交流電圧制御装置２を電圧昇圧装置として機能させる場合の動作についての説明である。また、この交流電圧制御装置２を電圧降圧装置として機能させる場合の動作については、つぎのとおりである。まず、モニタ電圧が基準電圧よりも大きい場合、電圧監視回路ＶＳによってスイッチＳＷ２が切り替えられ、基点ｖ１が切替接点ｗ１に接続され、基点ｖ２が切替接点ｗ２に接続される。そして電圧監視回路ＶＳは、単巻トランスＴＲ１の両端間（入力端Ｒ１−Ｓ１間）の電圧値をモニタし、このモニタ電圧と基準電圧との差電圧によって、スイッチＳＷ１を切り替えていく。モニタ電圧が基準電圧よりも大きい場合において、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が比較的大きい場合には、スイッチＳＷ１が切替接点ｕ３に切り替えられる。モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が小さくなるにつれて、スイッチＳＷ１は切替接点ｕ２に切り替えられ、さらに、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）がさらに小さくなると、スイッチＳＷ１は切替接点ｕ１に切り替えられる。

図４は、第２の実施の形態にかかる交流電圧制御装置２の電圧制御の一例を示したグラフである。なお、同図に示すグラフは、単相２００Ｖ、２線式の電気方式において巻数比（ｎ２／ｎ１）が０．０５のときの入力端Ｒ１−Ｓ１間の電源電圧（Ｖ）と出力端Ｒ２−Ｓ２間の出力電圧（Ｖ）との関係を示している。

図４において、出力電圧を降圧させるときには、スイッチＳＷ２の基点ｖ１が切替接点ｗ１に接続され、基点ｖ２が切替接点ｗ２に接続される。電圧監視回路ＶＳは、電源電圧が所定の電圧よりも上昇した場合、初期状態においてスイッチＳＷ１の切替接点ｕ１に接続されている一次巻線Ｐの他端を、スイッチＳＷ１の切替接点ｕ２に接続されるようにスイッチＳＷ１を切替制御する。そして、さらに電源電圧が所定の電圧よりも上昇した場合には、電圧監視回路ＶＳは、一次巻線Ｐの他端がスイッチＳＷ１の切替接点ｕ３に接続されるようにスイッチＳＷ１を切替制御する。つぎに、この降圧した状態から、電源電圧が所定の電圧よりも低下した場合、電圧監視回路ＶＳは、一次巻線Ｐの他端がスイッチＳＷ１の切替接点ｕ２に接続されるようにスイッチＳＷ１を切替制御する。さらに、電源電圧が所定の電圧よりも低下した場合には、電圧監視回路ＶＳは、一次巻線Ｐの他端がスイッチＳＷ１の切替接点ｕ１に接続されるようにスイッチＳＷ１を切替制御する。このようにして、この交流電圧制御装置２は、電源電圧の変動に応じて適正な（降圧した）出力電圧を出力することができる。

一方、図４において、出力電圧を昇圧させるときには、スイッチＳＷ２の基点ｖ１が切替接点ｗ２に接続され、基点ｖ２が切替接点ｗ１に接続される。電圧監視回路ＶＳは、電源電圧が所定の電圧よりも低下した場合、初期状態においてスイッチＳＷ１の切替接点ｕ１に接続されている一次巻線Ｐの他端を、スイッチＳＷ１の切替接点ｕ２に接続されるようにスイッチＳＷ１を切替制御する。そして、さらに電源電圧が所定の電圧よりも低下した場合には、電圧監視回路ＶＳは、一次巻線Ｐの他端がスイッチＳＷ１の切替接点ｕ３に接続されるようにスイッチＳＷ１を切替制御する。つぎに、この昇圧した状態から、電源電圧が所定の電圧よりも上昇した場合、電圧監視回路ＶＳは、一次巻線Ｐの他端がスイッチＳＷ１の切替接点ｕ２に接続されるようにスイッチＳＷ１を切替制御する。さらに、電源電圧が所定の電圧よりも上昇した場合には、電圧監視回路ＶＳは、一次巻線Ｐの他端がスイッチＳＷ１の切替接点ｕ１に接続されるようにスイッチＳＷ１を切替制御する。このようにして、この交流電圧制御装置２は、電源電圧の変動に応じて適正な（昇圧した）出力電圧を出力することができる。

なお、この実施の形態では、電圧監視回路ＶＳを単巻トランスＴＲ１の両端間（入力端Ｒ１−Ｓ１間）に並列に接続し、これらの入力端間に発生する電圧値をモニタする構成としているが、この接続に限られるものではなく、例えば、単巻トランスＴＲ１の一端とタップ間、または他端とタップ間に並列に接続した場合であっても、出力電圧の制御を実現することができる。

以上説明したように、この実施の形態にかかる交流電圧制御装置２によれば、単相２線式の交流電源が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、電圧監視回路は、交流電源のモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいて第１のスイッチ（上記でいうところのスイッチＳＷ２）を制御し、一次巻線の一端または他端を単巻トランスの他端に接続するとともに単巻トランスの他端に接続されていない一次巻線の他端または一端を第２のスイッチ（上記でいうところのスイッチＳＷ１）に接続し、交流電源のモニタ電圧に基づいて第１のスイッチを制御し、第２のスイッチに接続された一次巻線の他端または一端の接続先を単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに接続させるようにしているので、簡易な手段により出力電圧の制御（昇圧／降圧）を実現することができ、交流電圧制御装置自身の容積、規模および複雑度の増加と、機器の価格の上昇とを抑制することができる。また、簡易な手段で、降圧の場合には、基準電圧に対する電源電圧の上昇幅が比較的大きい場合その下げ幅を大きくし、基準電圧に対する電源電圧の上昇幅が比較的小さい場合その下げ幅を小さくするような２段階の切替制御と、昇圧の場合には、基準電圧に対する電源電圧の低下幅が比較的大きい場合その上げ幅を大きくし、基準電圧に対する電源電圧の低下幅が比較的小さい場合その上げ幅を小さくするような２段階の切替制御とを実現することができるので、電力事情に応じて柔軟に対応できる交流電圧制御装置を実現することができる。

［第３の実施の形態］
図５は、第３の実施の形態にかかる交流電圧制御装置３の模式的構成を示す図である。この交流電圧制御装置３は、第２の実施の形態の制御部２０に含まれるスイッチＳＷ１、ＳＷ２に代えて、スイッチＳＷ３を挿入し、制御部３０としたものであり、このスイッチＳＷ３によって、トランスＴＲ２の一次巻線Ｐと二次巻線Ｓとの接続極性を切り替えるとともに、一次巻線Ｐの一端および他端と、単巻トランスＴＲ１の一端、タップおよび他端との相互接続関係を切り替えるものである。なお、その他の構成は図１の第１の実施の形態に示す交流電圧制御装置１と同一であり、同一部分には同一符号を付して示している。

図５において、トランスＴＲ２の一次巻線Ｐの一端は導線ｄを通してスイッチＳＷ３の基点ｘ１に接続され、他端は導線ｅを通してスイッチＳＷ３の基点ｘ２に接続されている。図５において、スイッチＳＷ３の基点ｘ１が切替接点ｕ１に接続され、基点ｘ２が切替接点ｕ１に接続されている状態において、トランスＴＲ２の一次巻線Ｐは、導線ｄ、スイッチＳＷ３および導線ｅを通じて短絡状態にあり、一次巻線Ｐには電源電圧が印加されない。したがって、この一次巻線Ｐに磁気結合された二次巻線Ｓには起電力が発生せず、入力端Ｒ１と出力端Ｒ２との間はスルー状態となり、入力された電圧値がそのまま出力される。

つぎに、モニタ電圧が基準電圧よりも大きい場合において、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が比較的小さい場合に、電圧監視回路ＶＳによって、スイッチＳＷ３の基点ｘ１が切替接点ｕ１に接続され、基点ｘ２が切替接点ｕ２に接続されている状態を考える。この状態では、第２の実施の形態においてスイッチＳＷ２の基点ｖ１が切替接点ｗ１に接続され、基点ｖ２が切替接点ｗ２に接続され、かつスイッチＳＷ１が切替接点ｕ２に接続されている状態と同じ回路になる。すなわち、トランスＴＲ２の二次巻線Ｓに誘起される電圧は負荷を降圧する電圧であり、交流電源電圧Ｖｉに対し、（ｎ２／ｎ１）・Ｖｉ／２の電圧の降圧となる。さらに、モニタ電圧が基準電圧よりも大きい場合において、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が比較的大きい場合に、電圧監視回路ＶＳによって、スイッチＳＷ３の基点ｘ１が切替接点ｕ１に接続され、基点ｘ２が切替接点ｕ３に接続されている状態を考える。この状態では、第２の実施の形態においてスイッチＳＷ２の基点ｖ１が切替接点ｗ１に接続され、基点ｖ２が切替接点ｗ２に接続され、かつスイッチＳＷ１が切替接点ｕ３に接続されている状態と同じ回路になる。すなわち、交流電源電圧Ｖｉに対し、（ｎ２／ｎ１）・Ｖｉの降圧となる。

このようにスイッチＳＷ３の切替接点の位置を制御し、トランスＴＲ２の一次巻線Ｐの他端（導線ｅ側）の接続を単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに切り替えることで、出力電圧を制御（降圧）することができる。この出力電圧の降圧制御は、電圧監視回路ＶＳによって以下のとおり行われる。

すなわち、電圧監視回路ＶＳは、単巻トランスＴＲ１の両端間（入力端Ｒ１−Ｓ１間）の電圧値をモニタし、このモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧によって、スイッチＳＷ３を切り替えていく。モニタ電圧が基準電圧よりも大きい場合、電圧監視回路ＶＳによって、スイッチＳＷ３の基点ｘ１が切替接点ｕ１に接続される。そして、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が比較的大きい場合には、電圧監視回路ＶＳによって、スイッチＳＷ３の基点ｘ２が切替接点ｕ３に切り替えられる。モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が小さくなるにつれて、スイッチＳＷ３の基点ｘ２は切替接点ｕ２に切り替えられ、さらに、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）がさらに小さくなると、スイッチＳＷ３の基点ｘ２は切替接点ｕ１に切り替えられる。

つぎに、モニタ電圧が基準電圧より小さい場合において、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が比較的小さい場合に、電圧監視回路ＶＳによって、スイッチＳＷ３の基点ｘ１が切替接点ｕ３に接続され、基点ｘ２が切替接点ｕ２に接続されている状態を考える。この状態では、第２の実施の形態においてスイッチＳＷ２の基点ｖ１が切替接点ｗ２に接続され、基点ｖ２が切替接点ｗ１に接続され、かつスイッチＳＷ１が切替接点ｕ２に接続されている状態と同じ回路になる。すなわち、トランスＴＲ２の二次巻線Ｓに誘起される電圧は負荷を昇圧する電圧であり、交流電源電圧Ｖｉに対し、（ｎ２／ｎ１）・Ｖｉ／２の電圧の昇圧となる。さらに、モニタ電圧が基準電圧より小さい場合において、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が比較的大きい場合に、電圧監視回路ＶＳによって、スイッチＳＷ３の基点ｘ１が切替接点ｕ３に接続され、基点ｘ２が切替接点ｕ１に接続されている状態を考える。この状態では、第２の実施の形態においてスイッチＳＷ２の基点ｖ１が切替接点ｗ２に接続され、基点ｖ２が切替接点ｗ１に接続され、かつスイッチＳＷ１が切替接点ｕ３に接続されている状態と同じ回路になる。すなわち、交流電源に対し、（ｎ２／ｎ１）・Ｖｉの昇圧となる。

このようにスイッチＳＷ３の切替接点の位置を制御し、トランスＴＲ２の一次巻線Ｐの他端（導線ｅ側）の接続を単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに切り替えることで、出力電圧を制御（昇圧）することができる。この出力電圧の昇圧制御は、電圧監視回路ＶＳによって以下のとおり行われる。

すなわち、電圧監視回路ＶＳは、単巻トランスＴＲ１の両端間（入力端Ｒ１−Ｓ１間）の電圧値をモニタし、このモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧によって、スイッチＳＷ３を切り替えていく。モニタ電圧が基準電圧よりも小さい場合、電圧監視回路ＶＳによって、スイッチＳＷ３の基点ｘ１が切替接点ｕ３に接続される。そして、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が比較的大きい場合には、電圧監視回路ＶＳによって、スイッチＳＷ３の基点ｘ２が切替接点ｕ１に切り替えられる。モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）が小さくなるにつれて、スイッチＳＷ３の基点ｘ２は切替接点ｕ２に切り替えられ、さらに、モニタ電圧と基準電圧との差電圧（絶対値）がさらに小さくなると、スイッチＳＷ３の基点ｘ２は切替接点ｕ３に切り替えられる。

なお、この実施の形態では、電圧監視回路ＶＳを単巻トランスＴＲ１の両端間（入力端Ｒ１−Ｓ１間）に並列に接続し、これらの入力端間に発生する電圧値をモニタする構成としているが、この接続に限られるものではなく、例えば、単巻トランスＴＲ１の一端とタップ間、または他端とタップ間に並列に接続した場合であっても、出力電圧の制御を実現することができる。

以上説明したように、この実施の形態にかかる交流電圧制御装置３によれば、単相２線式の交流電源が、少なくとも一つのタップ付きの単巻トランスを介して単巻トランスの一端、中間タップ、他端に出力される少なくとも３線の交流電源に変換され、電圧監視回路は、交流電源のモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいてスイッチ（上記でいうところのスイッチＳＷ３）を制御し、一次巻線の一端を単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに接続させるとともに、一次巻線の他端を単巻トランスの一端、タップまたは他端のいずれか一つに接続させるようにしているので、簡易な手段により出力電圧の制御（昇圧／降圧）を実現することができ、交流電圧制御装置自身の容積、規模および複雑度の増加と、機器の価格の上昇とを抑制することができる。また、簡易な手段で、降圧の場合には、基準電圧に対する電源電圧の上昇幅が比較的大きい場合その下げ幅を大きくし、基準電圧に対する電源電圧の上昇幅が比較的小さい場合その下げ幅を小さくするような２段階の切替制御と、昇圧の場合には、基準電圧に対する電源電圧の低下幅が比較的大きい場合その上げ幅を大きくし、基準電圧に対する電源電圧の低下幅が比較的小さい場合その上げ幅を小さくするような２段階の切替制御とを実現することができるので、電力事情に応じて柔軟に対応できる交流電圧制御装置を実現することができる。

［第４の実施の形態］
図６は、第４の実施の形態にかかる交流電圧制御装置４の模式的構成を示す図である。この交流電圧制御装置は、三相３線式の交流電源が入力される３つの入力端、すなわち入力端Ｒ１、入力端Ｓ１および入力端Ｔ１とを入力側に備え、出力電圧を降圧させた三相３線式の出力電圧を出力する３つの出力端、すなわち出力端Ｒ２、出力端Ｓ２および出力端Ｔ２とを出力側に備えている。

三相３線式の交流電源とは、例えば、三相交流１００Ｖまたは三相交流２００Ｖの商用電源による電気方式である。この方式では、例えば入力端Ｒ１−Ｔ１の間、入力端Ｒ１−Ｓ１の間、および入力端Ｔ１−Ｓ１との間に、２００Ｖの交流電源電圧（線間電圧）が印加される。

図６において、入力端Ｒ１と入力端Ｔ１とに並列に単巻トランスＴＲ１１が接続されている。具体的には、単巻トランスＴＲ１１の一端が入力端Ｒ１に、他端が入力端Ｔ１に接続されている。単巻トランスＴＲ１１は、上記の第１ないし第３の実施の形態における単巻トランスＴＲ１と同じであり、両端子間に少なくとも一つのタップを有している。したがって、単巻トランスＴＲ１１の両端間の電圧が、入力端Ｒ１と入力端Ｔ１との間の交流電源電圧（例えば２００Ｖの線間電圧）に等しく、タップと他端との間の電圧が、タップの位置に応じて分配された電圧（例えば、中点タップの場合１００Ｖ）である、３線式の交流電源に変換されている。

単巻トランスＴＲ１１の一端、他端およびタップには、導線ａ１，ｂ１およびｃ１が接続されており、上記に従い変換された３線式の交流電源が制御部４１に入力されている。ここで、制御部４１には、第１ないし第３の実施の形態における制御部１０、制御部２０、制御部３０のいずれかをそのまま用いることができる。したがって、この実施の形態における制御部４１の説明として、これら実施の形態における制御部の説明が援用されるものである。

入力端Ｒ１と出力端Ｒ２との間には、一次巻線Ｐ２１と二次巻線Ｓ２１とを有するトランスＴＲ２１が挿入されている。具体的には、二次巻線Ｓ２１の一端が入力端Ｒ１に接続され、他端が出力端Ｒ２に接続されている。この二次巻線Ｓ２１と磁気的に結合された一次巻線Ｐ２１の一端および他端は、導線ｄ１および導線ｅ１を通して制御部４１に接続されている。ここで、トランスＴＲ２１の一次巻線Ｐ２１の一端および他端（導線ｄ１およびｅ１）と制御部内のスイッチ等との接続は、第１ないし第３の実施の形態それぞれにおけるトランスＴＲ１の一次巻線Ｐの一端および他端（導線ｄおよびｅ）とスイッチ等との接続と同様であり、また制御部における切替動作も同様なので、ここでの説明は省略する。

以上のようにして、単巻トランスＴＲ１１、制御部４１およびトランスＴＲ２１を含む交流電圧制御ユニット４ａを構成することで、入力端Ｒ１−Ｔ１の間の線間電圧の制御（交流電源の昇圧／降圧）を実現している。

図６において、さらに、入力端Ｓ１と入力端Ｒ１とに並列に単巻トランスＴＲ１２が接続されている。具体的には、単巻トランスＴＲ１２の一端が入力端Ｓ１に、他端が入力端Ｒ１に接続されている。単巻トランスＴＲ１２は上記のＴＲ１１と同じものであり、単巻トランスＴＲ１２の両端間の電圧が、入力端Ｓ１と入力端Ｒ１との間の交流電源電圧（例えば２００Ｖの線間電圧）に等しく、タップと他端との間の電圧が、タップの位置に応じて分配された電圧（例えば、中点タップの場合１００Ｖ）である、３線式の交流電源に変換されている。

単巻トランスＴＲ１２の一端、他端およびタップには、導線ａ２，ｂ２およびｃ２が接続されており、上記に従い変換された３線式の交流電源が、制御部４２に入力されている。制御部４２には、上記制御部４１と同じものを用いる。

入力端Ｓ１と出力端Ｓ２との間には、一次巻線Ｐ２２と二次巻線Ｓ２２とを有するトランスＴＲ２２が挿入されている。具体的には、二次巻線Ｓ２２の一端が入力端Ｓ１に接続され、他端が出力端Ｓ２に接続されている。この二次巻線Ｓ２２と磁気的に結合された一次巻線Ｐ２２の一端および他端は、導線ｄ２および導線ｅ２を通して制御部４２に接続されている。ここで、トランスＴＲ２２の一次巻線Ｐ２２の一端および他端（導線ｄ２およびｅ２）と制御部内のスイッチ等との接続および制御部における切替動作は、制御部４１と同じである。

以上のようにして、単巻トランスＴＲ１２、制御部４２およびトランスＴＲ２２を含む交流電圧制御ユニット４ｂを構成することで、入力端Ｓ１−Ｒ１の間の線間電圧の制御（交流電源の昇圧／降圧）を実現している。

図６において、さらに、入力端Ｔ１と入力端Ｓ１とに並列に単巻トランスＴＲ１３が接続されている。具体的には、単巻トランスＴＲ１３の一端が入力端Ｔ１に、他端が入力端Ｓ１に接続されている。単巻トランスＴＲ１３は上記のＴＲ１１、ＴＲ１２と同じものであり、単巻トランスＴＲ１３の両端間の電圧が、入力端Ｔ１と入力端Ｓ１との間の交流電源電圧（例えば２００Ｖの線間電圧）に等しく、タップと他端との間の電圧が、タップの位置に応じて分配された電圧（例えば、中点タップの場合１００Ｖ）である、３線式の交流電源に変換されている。

単巻トランスＴＲ１３の一端、他端およびタップには、導線ａ３，ｂ３およびｃ３が接続されており、上記に従い変換された３線式の交流電源が、制御部４３に入力されている。制御部４３には、上記制御部４１、制御部４２と同じものを用いる。

入力端Ｔ１と出力端Ｔ２との間には、一次巻線Ｐ２３と二次巻線Ｓ２３とを有するトランスＴＲ２３が挿入されている。具体的には、二次巻線Ｓ２３の一端が入力端Ｔ１に接続され、他端が出力端Ｔ２に接続されている。この二次巻線Ｓ２３と磁気的に結合された一次巻線Ｐ２３の一端および他端は、導線ｄ３および導線ｅ３を通して制御部４３に接続されている。ここで、トランスＴＲ２３の一次巻線Ｐ２３の一端および他端（導線ｄ３およびｅ３）と制御部内のスイッチ等との接続および制御部における切替動作は、制御部４１、制御部４２と同じである。

以上のようにして、単巻トランスＴＲ１３、制御部４３およびトランスＴＲ２３を含む交流電圧制御ユニット４ｃを構成することで、入力端Ｔ１−Ｓ１の間の線間電圧の制御（交流電源の昇圧／降圧）を実現している。

この実施の態様にかかる交流電圧制御装置４によれば、第１ないし第３の実施の形態における交流電圧制御装置を相毎にユニット化し、簡易な手段により三相３線式の出力電圧の制御（昇圧／降圧）を実現することができ、交流電圧制御装置自身の容積、規模および複雑度の増加と、機器の価格の上昇とを抑制することができる。また、簡易な手段で、降圧の場合には、基準電圧に対する電源電圧の上昇幅が比較的大きい場合その下げ幅を大きくし、基準電圧に対する電源電圧の上昇幅が比較的小さい場合その下げ幅を小さくするような２段階の切替制御と、昇圧の場合には、基準電圧に対する電源電圧の低下幅が比較的大きい場合その上げ幅を大きくし、基準電圧に対する電源電圧の低下幅が比較的小さい場合その上げ幅を小さくするような２段階の切替制御とを実現することができるので、電力事情に応じて柔軟に対応できる三相３線式の交流電圧制御装置を実現することができる。

［第５の実施の形態］
図７は、第５の実施の形態にかかる交流電圧制御装置５の模式的構成を示す図である。この交流電圧制御装置は、三相４線式の交流電源が入力される３つの入力端および中立入力端、すなわち入力端Ｒ１、入力端Ｓ１および入力端Ｔ１と、中立入力端Ｎ１を入力側に備え、出力電圧を降圧させた三相４線式の出力電圧を出力する３つの出力端および中立入力端、すなわち出力端Ｒ２、出力端Ｓ２および出力端Ｔ２と、中立出力端Ｎ２を出力側に備えている。

三相４線式の交流電源とは、例えば、３つの電力線と一つの中立線を備えた三相交流１００Ｖまたは三相交流２００Ｖの商用電源による電気方式である。この入力方式では、例えば入力端Ｒ１−Ｎ１の間、入力端Ｓ１−Ｎ１の間、および入力端Ｔ１−Ｎ１との間に、２００Ｖの交流電源電圧（相電圧）が印加される。

図６において、入力端Ｒ１と中立入力端Ｎ１とに並列に単巻トランスＴＲ１１が接続されている。具体的には、単巻トランスＴＲ１１の一端が入力端Ｒ１に、他端が中立入力端Ｎ１に接続されている。単巻トランスＴＲ１１は、上記の第４の実施の形態における単巻トランスＴＲ１１と同じであり、両端子間に少なくとも一つのタップを有している。したがって、単巻トランスＴＲ１１の両端間の電圧が、入力端Ｒ１と中立入力端Ｎ１との間の交流電源電圧（例えば２００Ｖの相電圧）に等しく、タップと他端との間の電圧が、タップの位置に応じて分配された電圧（例えば、中点タップの場合１００Ｖ）である、３線式の交流電源に変換されている。

単巻トランスＴＲ１１の一端、他端およびタップには、導線ａ１，ｂ１およびｃ１が接続されており、上記に従い変換された３線式の交流電源が、制御部４１に入力されている。ここで、制御部４１は、第４の実施の形態における制御部と同じであり、制御部１０、制御部２０、制御部３０のいずれかをそのまま用いることができる。したがって、この実施の形態における制御部４１の説明として、これら実施の形態における制御部の説明が援用されるものである。

入力端Ｒ１と出力端Ｒ２との間には、一次巻線Ｐ２１と二次巻線Ｓ２１とを有するトランスＴＲ２１が挿入されている。具体的には、二次巻線Ｓ２１の一端が入力端Ｒ１に接続され、他端が出力端Ｒ２に接続されている。この二次巻線Ｓ２１と磁気的に結合された一次巻線Ｐ２１の一端および他端は、導線ｄ１および導線ｅ１を通して制御部４１に接続されている。ここで、トランスＴＲ２１の一次巻線Ｐ２１の一端および他端（導線ｄ１およびｅ１）と制御部内のスイッチ等との接続は、第４の実施の形態におけるトランスと同じであり、第１ないし第３の実施の形態それぞれにおけるトランスＴＲ１の一次巻線Ｐの一端および他端（導線ｄおよびｅ）とスイッチ等との接続と同様であって、また制御部における切替動作も同様なので、ここでの説明は省略する。

以上のようにして、単巻トランスＴＲ１１、制御部４１およびトランスＴＲ２１を含む交流電圧制御ユニット４ａを構成することで、入力端Ｒ１−Ｎ１の間の相電圧の制御（交流電源の昇圧／降圧）を実現している。

図７において、さらに、入力端Ｓ１と中立入力端Ｎ１とに並列に単巻トランスＴＲ１２が接続されている。具体的には、単巻トランスＴＲ１２の一端が入力端Ｓ１に、他端が中立入力端Ｎ１に接続されている。単巻トランスＴＲ１２は上記のＴＲ１１と同じものであり、単巻トランスＴＲ１２の両端間の電圧が、入力端Ｓ１と中立入力端Ｎ１との間の交流電源電圧（例えば２００Ｖの線間電圧）に等しく、タップと他端との間の電圧が、タップの位置に応じて分配された電圧（例えば、中点タップの場合１００Ｖ）である、３線式の交流電源に変換されている。

単巻トランスＴＲ１２の一端、他端およびタップには、導線ａ２，ｂ２およびｃ２が接続されており、上記に従い変換された３線式の交流電源が、制御部４２に入力されている。制御部４２には、上記制御部４１と同じものを用いる。

入力端Ｓ１と出力端Ｓ２との間には、一次巻線Ｐ２２と二次巻線Ｓ２２とを有するトランスＴＲ２２が挿入されている。具体的には、二次巻線Ｓ２２の一端が入力端Ｓ１に接続され、他端が出力端Ｓ２に接続されている。この二次巻線Ｓ２２と磁気的に結合された一次巻線Ｐ２２の一端および他端は、導線ｄ２および導線ｅ２を通して制御部４２に接続されている。ここで、トランスＴＲ２２の一次巻線Ｐ２２の一端および他端（導線ｄ２およびｅ２）と制御部内のスイッチ等との接続および制御部における切替動作は、制御部４１と同じである。

以上のようにして、単巻トランスＴＲ１２、制御部４２およびトランスＴＲ２２を含む交流電圧制御ユニット４ｂを構成することで、入力端Ｓ１−Ｎ１の間の相電圧の制御（交流電源の昇圧／降圧）を実現している。

図７において、さらに、入力端Ｔ１と中立入力端Ｎ１とに並列に単巻トランスＴＲ１３が接続されている。具体的には、単巻トランスＴＲ１３の一端が入力端Ｔ１に、他端が中立入力端Ｓ１に接続されている。単巻トランスＴＲ１３は上記のＴＲ１１、ＴＲ１２と同じものであり、単巻トランスＴＲ１３の両端間の電圧が、入力端Ｔ１と中立入力端Ｎ１との間の交流電源電圧（例えば２００Ｖの線間電圧）に等しく、タップと他端との間の電圧が、タップの位置に応じて分配された電圧（例えば、中点タップの場合１００Ｖ）である、３線式の交流電源に変換されている。

単巻トランスＴＲ１３の一端、他端およびタップには、導線ａ３，ｂ３およびｃ３が接続されており、上記に従い変換された３線式の交流電源が、制御部４３に入力されている。制御部４３には、上記制御部４１、制御部４２と同じものを用いる。

入力端Ｔ１と出力端Ｔ２との間には、一次巻線Ｐ２３と二次巻線Ｓ２３とを有するトランスＴＲ２３が挿入されている。具体的には、二次巻線Ｓ２３の一端が入力端Ｔ１に接続され、他端が出力端Ｔ２に接続されている。この二次巻線Ｓ２３と磁気的に結合された一次巻線Ｐ２３の一端および他端は、導線ｄ３および導線ｅ３を通して制御部４３に接続されている。ここで、トランスＴＲ２３の一次巻線Ｐ２３の一端および他端（導線ｄ３およびｅ３）と制御部内のスイッチ等との接続および制御部における切替動作は、制御部４１、制御部４２と同じである。

以上のようにして、単巻トランスＴＲ１３、制御部４３およびトランスＴＲ２３を含む交流電圧制御ユニット４ｃを構成することで、入力端Ｔ１−Ｎ１の間の相電圧の制御（交流電源の昇圧／降圧）を実現している。

この実施の態様にかかる交流電圧制御装置５によれば、第１ないし第３の実施の形態における交流電圧制御装置を相毎にユニット化し、簡易な手段により三相４線式の出力電圧の制御（昇圧／降圧）を実現することができ、交流電圧制御装置自身の容積、規模および複雑度の増加と、機器の価格の上昇とを抑制することができる。また、簡易な手段で、降圧の場合には、基準電圧に対する電源電圧の上昇幅が比較的大きい場合その下げ幅を大きくし、基準電圧に対する電源電圧の上昇幅が比較的小さい場合その下げ幅を小さくするような２段階の切替制御と、昇圧の場合には、基準電圧に対する電源電圧の低下幅が比較的大きい場合その上げ幅を大きくし、基準電圧に対する電源電圧の低下幅が比較的小さい場合その上げ幅を小さくするような２段階の切替制御とを実現することができるので、電力事情に応じて柔軟に対応できる三相４線式の交流電圧制御装置を実現することができる。

上記の実施の形態において、単巻トランスが一つのタップを有し、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３が、そのタップと接続される切替接点ｕ２を備える例を説明したが、２つまたはそれ以上のタップを有する単巻トランスを使用し、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ３が、これら複数のタップにそれぞれ接続される複数の切替接点を備える構成としてもよい。このようにすれば、タップ数に応じたよりきめ細かい電圧幅での電圧制御（昇圧／降圧）が可能となる。

また、上記の実施の形態において、電圧監視回路によって電圧値をモニタし、モニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいてスイッチの切り替えを制御する例を説明したが、電圧以外の情報、例えば温度を監視する回路によって温度をモニタして、モニタ温度と所定の基準値との差に基づいてスイッチの切り替えを制御することも可能である。さらには、こうした監視回路の制御信号によらずに、手動によりスイッチを切り替えることも可能である。

本発明を適用した第１の実施の形態にかかる交流電圧制御装置の模式的構成を示す図である。 図１に示す交流電圧制御装置において、トランスの巻線比（ｎ２／ｎ１）が０．０５のときの入力端Ｒ１−Ｓ１間の電源電圧と出力端Ｒ２−Ｓ１間の出力電圧との関係を示す波形である。 本発明を適用した第２の実施の形態にかかる交流電圧制御装置の模式的構成を示す図である。 図３に示す交流電圧制御装置において、トランスの巻線比（ｎ２／ｎ１）が０．０５のときの入力端Ｒ１−Ｓ１間の電源電圧と出力端Ｒ２−Ｓ１間の出力電圧との関係を示す波形である。 本発明を適用した第３の実施の形態にかかる交流電圧制御装置の模式的構成を示す図である。 本発明を適用した第４の実施の形態にかかる交流電圧制御装置の模式的構成を示す図である。 本発明を適用した第５の実施の形態にかかる交流電圧制御装置の模式的構成を示す図である。

符号の説明

１，２，３，４，５ 交流電圧制御装置
Ｒ１，Ｓ１，Ｔ１，Ｎ１ 入力端
Ｒ２，Ｓ２，Ｔ２，Ｎ２ 出力端
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３ スイッチ
ＴＲ１，ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ１３ 単巻トランス
ＴＲ２，ＴＲ２１，ＴＲ２２，ＴＲ２３ トランス
Ｐ，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３ 一次巻線
Ｓ，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ３３ 二次巻線
１０，２０，３０，４１，４２，４３ 制御部
４ａ，４ｂ，４ｃ 交流電圧制御ユニット
ＶＳ 電圧監視回路

Claims (30)

1. 単相２線式の交流電源が入力される一対の入力端と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた単相２線式の交流電源が出力される一対の出力端とを備えた交流電圧制御装置であって、
   前記入力端の一方と前記出力端の一方とを接続する導線と、
   前記入力端の他方に一端が接続され、前記入力端の前記一方に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランスと、
   一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて前記入力端の前記他方と前記出力端の他方との間に接続された二次巻線とを有するトランスと、
   前記一次巻線の一端および他端と、前記単巻トランスの前記一端、前記タップおよび前記他端との相互接続関係を選択的に切り替えるスイッチと、を備えたこと、
   を特徴とする交流電圧制御装置。
2. 単相２線式の交流電源が入力される一対の入力端と、該交流電源の電圧を降圧させた単相２線式の交流電源が出力される一対の出力端とを備えた交流電圧制御装置であって、
   前記入力端の一方と前記出力端の一方とを接続する導線と、
   前記入力端の他方に一端が接続され、前記入力端の前記一方に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランスと、
   前記単巻トランスの前記一端に一端が接続された一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて前記入力端の前記他方と前記出力端の他方との間に接続された二次巻線とを有するトランスと、
   前記一次巻線の他端の接続先を、前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに切り替えるスイッチと、を備えたこと、
   を特徴とする交流電圧制御装置。
3. 前記単巻トランスの前記一端と前記他端との間、前記一端と前記タップとの間または前記他端と前記タップとの間のいずれかに接続され、両端間の電圧をモニタする電圧監視回路をさらに備え、
   該電圧監視回路は、自己がモニタしたモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいて前記スイッチの切り替えを制御すること、
   を特徴とする請求項２に記載の交流電圧制御装置。
4. 前記二次巻線と前記一次巻線との巻数比によって前記交流電源の出力電圧の制御幅を可変することを特徴とする請求項２または３に記載の交流電圧制御装置。
5. 単相２線式の交流電源が入力される一対の入力端と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた単相２線式の交流電源が出力される一対の出力端とを備えた交流電圧制御装置であって、
   前記入力端の一方と前記出力端の一方とを接続する導線と、
   前記入力端の他方に一端が接続され、前記入力端の前記一方に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランスと、
   一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて前記入力端の前記他方と前記出力端の他方との間に接続された二次巻線とを有するトランスと、
   前記一次巻線の一端および他端の接続先を切り替える第１のスイッチと、
   前記第１のスイッチの接続先を切り替える第２のスイッチと、
   を備え、
   前記第１のスイッチは、前記一次巻線の一端または他端を前記単巻トランスの前記一端に接続させるとともに前記単巻トランスの前記一端に接続されていない前記一次巻線の他端または一端を前記第２のスイッチに接続させ、
   前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチに接続された前記一次巻線の一端または他端を前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させること、
   を特徴とする交流電圧制御装置。
6. 前記単巻トランスの前記一端と前記他端との間、前記一端と前記タップとの間または前記他端と前記タップとの間のいずれかに接続され、両端間の電圧をモニタする電圧監視回路をさらに備え、
   前記電圧監視回路は、
   自己がモニタしたモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいて前記第１のスイッチの切り替えと前記第２のスイッチの切り替えを制御すること、
   を特徴とする請求項５に記載の交流電圧制御装置。
7. 前記二次巻線と前記一次巻線との巻数比によって前記交流電源の出力電圧の制御幅を可変することを特徴とする請求項５または６に記載の交流電圧制御装置。
8. 単相２線式の交流電源が入力される一対の入力端と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた単相２線式の交流電源が出力される一対の出力端とを備えた交流電圧制御装置であって、
   前記入力端の一方と前記出力端の一方とを接続する導線と、
   前記入力端の他方に一端が接続され、前記入力端の前記一方に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランスと、
   一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて前記入力端の前記他方と前記出力端の他方との間に接続された二次巻線とを有するトランスと、
   前記一次巻線の一端および他端の接続先を切り替えるスイッチと、
   を備え、
   前記スイッチは、前記一次巻線の一端を前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させるとともに、前記一次巻線の他端を前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させること、
   を特徴とする交流電圧制御装置。
9. 前記単巻トランスの前記一端と前記他端との間、前記一端と前記タップとの間または前記他端と前記タップとの間のいずれかに接続され、両端間の電圧をモニタする電圧監視回路をさらに備え、
   前記電圧監視回路は、
   自己がモニタしたモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいて前記スイッチの切り替えを制御すること、
   を特徴とする請求項８に記載の交流電圧制御装置。
10. 前記二次巻線と前記一次巻線との巻数比によって前記交流電源の出力電圧の制御幅を可変することを特徴とする請求項８または９に記載の交流電圧制御装置。
11. 三相３線式の交流電源が入力される３つの入力端と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた三相３線式の交流電源が出力される３つの出力端とを備えた交流電圧制御装置であって、
    前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニットを備え、
    各交流電圧制御ユニットは、
    一つの相の前記入力端に一端が接続され、該入力端と異相の他の前記入力端に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランスと、
    一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端と該入力端と同相の前記出力端との間に接続された二次巻線とを有するトランスと、
    前記一次巻線の一端および他端と、前記単巻トランスの前記一端、前記タップおよび前記他端との相互接続関係を選択的に切り替えるスイッチと、を含むこと、
    を特徴とする交流電圧制御装置。
12. 三相３線式の交流電源が入力される３つの入力端と、該交流電源の電圧を降圧させた三相３線式の交流電源が出力される３つの出力端とを備えた交流電圧制御装置であって、
    前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニットを備え、
    各交流電圧制御ユニットは、
    一つの相の前記入力端に一端が接続され、該入力端と異相の他の前記入力端に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランスと、
    前記単巻トランスの前記一端に一端が接続された一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端と該入力端と同相の前記出力端との間に接続された二次巻線とを有するトランスと、
    前記一次巻線の他端の接続先を、前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに切り替えるスイッチと、を備えたこと、
    を特徴とする交流電圧制御装置。
13. 前記単巻トランスの前記一端と前記他端との間、前記一端と前記タップとの間または前記他端と前記タップとの間のいずれかに接続され、両端間の電圧をモニタする電圧監視回路をさらに備え、
    該電圧監視回路は、自己がモニタしたモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいて前記スイッチの切り替えを制御すること、
    を特徴とする請求項１２に記載の交流電圧制御装置。
14. 前記二次巻線と前記一次巻線との巻数比によって前記交流電源の出力電圧の制御幅を可変することを特徴とする請求項１２または１３に記載の交流電圧制御装置。
15. 三相３線式の交流電源が入力される３つの入力端と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた三相３線式の交流電源が出力される３つの出力端とを備えた交流電圧制御装置であって、
    前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニットを備え、
    各交流電圧制御ユニットは、
    一つの相の前記入力端に一端が接続され、該入力端と異相の他の前記入力端に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランスと、
    一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端と該入力端と同相の前記出力端との間に接続された二次巻線とを有するトランスと、
    前記一次巻線の一端および他端の接続先を切り替える第１のスイッチと、
    前記第１のスイッチの接続先を切り替える第２のスイッチと、
    を含み、
    前記第１のスイッチは、前記一次巻線の一端または他端を前記単巻トランスの前記一端に接続させるとともに前記単巻トランスの前記一端に接続されていない前記一次巻線の他端または一端を前記第２のスイッチに接続させ、
    前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチに接続された前記一次巻線の一端または他端を前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させること、
    を特徴とする交流電圧制御装置。
16. 前記単巻トランスの前記一端と前記他端との間、前記一端と前記タップとの間または前記他端と前記タップとの間のいずれかに接続され、両端間の電圧をモニタする電圧監視回路をさらに備え、
    前記電圧監視回路は、
    自己がモニタしたモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいて前記第１のスイッチの切り替えと前記第２のスイッチの切り替えを制御すること、
    を特徴とする請求項１５に記載の交流電圧制御装置。
17. 前記二次巻線と前記一次巻線との巻数比によって前記交流電源の出力電圧の制御幅を可変することを特徴とする請求項１５または１６に記載の交流電圧制御装置。
18. 三相３線式の交流電源が入力される３つの入力端と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた三相３線式の交流電源が出力される３つの出力端とを備えた交流電圧制御装置であって、
    前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニットを備え、
    各交流電圧制御ユニットは、
    一つの相の前記入力端に一端が接続され、該入力端と異相の他の前記入力端に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランスと、
    一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端と該入力端と同相の前記出力端との間に接続された二次巻線とを有するトランスと、
    前記一次巻線の一端および他端の接続先を切り替えるスイッチと、
    を含み、
    前記スイッチは、前記一次巻線の一端を前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させるとともに、前記一次巻線の他端を前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させること、
    を特徴とする交流電圧制御装置。
19. 前記単巻トランスの前記一端と前記他端との間、前記一端と前記タップとの間または前記他端と前記タップとの間のいずれかに接続され、両端間の電圧をモニタする電圧監視回路をさらに備え、
    前記電圧監視回路は、
    自己がモニタしたモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいて前記スイッチの切り替えを制御すること、
    を特徴とする請求項１８に記載の交流電圧制御装置。
20. 前記二次巻線と前記一次巻線との巻数比によって前記交流電源の出力電圧の制御幅を可変することを特徴とする請求項１８または１９に記載の交流電圧制御装置。
21. 三相４線式の交流電源が入力される３つの入力端および中立入力端と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた三相４線式の交流電源が出力される３つの出力端および中立出力端とを備えた交流電圧制御装置であって、
    前記中立入力端と前記中立出力端とを接続する共通線と、
    前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニットを備え、
    各交流電圧制御ユニットは、
    一つの相の前記入力端に一端が接続され、前記共通線に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランスと、
    一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端と該入力端と同相の前記出力端との間に接続された二次巻線とを有するトランスと、
    前記一次巻線の一端および他端と、前記単巻トランスの前記一端、前記タップおよび前記他端との相互接続関係を選択的に切り替えるスイッチと、を含むこと、
    を特徴とする交流電圧制御装置。
22. 三相４線式の交流電源が入力される３つの入力端および中立入力端と、該交流電源の電圧を降圧させた三相４線式の交流電源が出力される３つの出力端および中立出力端とを備えた交流電圧制御装置であって、
    前記中立入力端と前記中立出力端とを接続する共通線と、
    前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニットを備え、
    各交流電圧制御ユニットは、
    一つの相の前記入力端に一端が接続され、前記共通線に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランスと、
    前記単巻トランスの前記一端に一端が接続された一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端と該入力端と同相の前記出力端との間に接続された二次巻線とを有するトランスと、
    前記一次巻線の他端の接続先を、前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに切り替えるスイッチと、を含むこと、
    を特徴とする交流電圧制御装置。
23. 前記単巻トランスの前記一端と前記他端との間、前記一端と前記タップとの間または前記他端と前記タップとの間のいずれかに接続され、両端間の電圧をモニタする電圧監視回路をさらに備え、
    該電圧監視回路は、自己がモニタしたモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいて前記スイッチの切り替えを制御すること、
    を特徴とする請求項２２に記載の交流電圧制御装置。
24. 前記二次巻線と前記一次巻線との巻数比によって前記交流電源の出力電圧の制御幅を可変することを特徴とする請求項２２または２３に記載の交流電圧制御装置。
25. 三相４線式の交流電源が入力される３つの入力端および中立入力端と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた三相４線式の交流電源が出力される３つの出力端および中立出力端とを備えた交流電圧制御装置であって、
    前記中立入力端と前記中立出力端とを接続する共通線と、
    前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニットを備え、
    各交流電圧制御ユニットは、
    一つの相の前記入力端に一端が接続され、前記共通線に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランスと、
    一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端と該入力端と同相の前記出力端との間に接続された二次巻線とを有するトランスと、
    前記一次巻線の一端および他端の接続先を切り替える第１のスイッチと、
    前記第１のスイッチの接続先を切り替える第２のスイッチと、
    を含み、
    前記第１のスイッチは、前記一次巻線の一端または他端を前記単巻トランスの前記一端に接続させるとともに前記単巻トランスの前記一端に接続されていない前記一次巻線の他端または一端を前記第２のスイッチに接続させ、
    前記第２のスイッチは、前記第１のスイッチに接続された前記一次巻線の一端または他端を前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させること、
    を特徴とする交流電圧制御装置。
26. 前記単巻トランスの前記一端と前記他端との間、前記一端と前記タップとの間または前記他端と前記タップとの間のいずれかに接続され、両端間の電圧をモニタする電圧監視回路をさらに備え、
    該電圧監視回路は、自己がモニタしたモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいて前記スイッチの切り替えを制御すること、
    を特徴とする請求項２５に記載の交流電圧制御装置。
27. 前記二次巻線と前記一次巻線との巻数比によって前記交流電源の出力電圧の制御幅を可変することを特徴とする請求項２５または２６に記載の交流電圧制御装置。
28. 三相４線式の交流電源が入力される３つの入力端および中立入力端と、該交流電源の電圧を降圧または昇圧させた三相４線式の交流電源が出力される３つの出力端および中立出力端とを備えた交流電圧制御装置であって、
    前記中立入力端と前記中立出力端とを接続する共通線と、
    前記三相交流の相毎に交流電圧制御ユニットを備え、
    各交流電圧制御ユニットは、
    一つの相の前記入力端に一端が接続され、前記共通線に他端が接続され、かつ中間に少なくとも一つのタップを有する単巻トランスと、
    一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて前記一つの相の前記入力端と該入力端と同相の前記出力端との間に接続された二次巻線とを有するトランスと、
    前記一次巻線の一端および他端の接続先を切り替えるスイッチと、
    を含み、
    前記スイッチは、前記一次巻線の一端を前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させるとともに、前記一次巻線の他端を前記単巻トランスの前記一端、前記タップまたは前記他端のいずれか一つに接続させること、
    を特徴とする交流電圧制御装置。
29. 前記単巻トランスの前記一端と前記他端との間、前記一端と前記タップとの間または前記他端と前記タップとの間のいずれかに接続され、両端間の電圧をモニタする電圧監視回路をさらに備え、
    前記電圧監視回路は、
    自己がモニタしたモニタ電圧と所定の基準電圧との差電圧に基づいて前記スイッチの切り替えを制御すること、
    を特徴とする請求項２８に記載の交流電圧制御装置。
30. 前記二次巻線と前記一次巻線との巻数比によって前記交流電源の出力電圧の制御幅を可変することを特徴とする請求項２８または２９に記載の交流電圧制御装置。

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