JP2006254647A - 電圧安定化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷に供給する電源電圧を安定化させる電圧安定化装置あるいは節電装置において，負荷への供給電圧の安定化を図ると共に交流電源側の電源電圧の適正化を図ることを目的とする。
【解決手段】負荷１に供給する電源電圧を安定化させる有効電力制御手段２と無効電力制御手段３を備えることで，負荷１への供給電圧を昇降圧することと同時に，電圧を昇降圧させることによる安定化で不充分な場合に交流電源側に無効電力を注入し，交流電源側を適正電圧に制御し，適正な電圧制御範囲を拡大することができる効果が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換技術を利用した電圧安定化装置に関する。

近年、一般家庭の負荷の増加による化石燃料の枯渇、地球温暖化問題などが生じており、節電装置などの省エネルギー装置によるエネルギーの有効利用、あるいは各種電気機器の待機電力の削減などが求められている。

従来、この種の省エネルギー技術や装置としては、交流電圧の過剰な電圧を下げ、消費電力を少なくする機能を有する、家庭用あるいは業務用のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その節電装置について図２２を参照しながら説明する。

図に示すように、節電装置１２は、交流電源１３および負荷１４の間に配された直列変圧器１５と、出力側が直列変圧器１５の２次巻線に接続された回生型インバータ１６を備えることにより、負荷１４に印加される電圧を制御する。また、この構成により、回生型インバータ１６の出力を連続的に制御することにより負荷１４に印加される電圧を連続的に制御し、負荷１４側へ安定した節電電力を供給することができる。
特開２００２−２７０８８４号公報（要約、第１図）

このような従来の電圧安定化装置としての節電装置では、負荷に供給する電源電圧を低下させ、その結果照明などに代表される純抵抗に近い負荷に対しては、節電効果を得ることができるが、補償範囲を超えた時は負荷にそのまま供給されるという課題があり、省エネルギーを推進することと負荷に対して安定した電源電圧供給を行なうことが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、有効電力制御のみで補償範囲を超える場合であっても、無効電力制御を行なうことで電源電圧を安定化させることができる電圧安定化装置を提供することを目的としている。

本発明の電圧安定化装置は上記目的を達成するために、負荷に供給する電源電圧を安定化させる有効電力制御手段と、負荷に供給する電源電圧を安定化させる無効電力制御手段を備える構成としたものである。

この手段により、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御することでより広範囲の電圧安定化を行なうことができる電圧安定化装置が得られる。

また、有効電力制御手段は、余剰電力を回生あるいは不足電力を補助供給する双方向コンバータを備える構成としたものである。

この手段により、有効電力制御手段を双方向コンバータ唯一による簡単な構成で実現することができる電圧安定化装置が得られる。

さらに、無効電力制御手段は、回生電力の力率を変更するような構成としたものである。

この手段により、無効電力の変更を回生電力の力率を変更するのみで簡単な構成で実現することができる電圧安定化装置が得られる。

また、有効電力制御手段は、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した３つのアームにより構成したフルブリッジコンバータ、及び１つのアームをフルブリッジコンバータと共用したフルブリッジインバータと、前記３つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記フルブリッジコンバータ、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部により構成したものである。

この手段により、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御することでより広範囲の電圧安定化を行なうことができると共に、簡単な構成で実現できるため低コストで実現することができる電圧安定化装置が得られる。

さらに、有効電力制御手段は、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した４つのアームにより構成した第二フルブリッジコンバータ及び第二フルブリッジインバータと、前記４つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつ第二フルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記第二フルブリッジコンバータ、第二フルブリッジインバータを制御する第二主回路制御部により構成したものである。

この手段により、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御し、４つのアーム構成とすることでさらに広範囲の電圧安定化を行なうことができる電圧安定化装置が得られる。

また、無効電力制御手段は、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータで回生電力の力率を変動する構成としたものである。

この手段により、唯一の電力変換装置で有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御し、有効電力の力行あるいは回生動作に比べて広範囲の電圧安定化を行なうことができる電圧安定化装置が得られる。

さらに、電源電圧の安定化は有効電力制御手段による制御を優先させる構成としたものである。

この手段により、交流電源に対して無効電力による悪影響を最小化しつつ、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合にのみ、無効電力を制御することでさらに広範囲の電圧安定化を行なうことができる電圧安定化装置が得られる。

また、無効電力制御により電源電圧を安定化させる時、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータの制御を優先して制御し、フルブリッジインバータあるいは第二フルブリッジインバータは直列変圧器の二次巻線の線間電圧がゼロとなるように制御する構成としたものである。

この手段により、有効電力の変換損失を抑えつつ、電源電圧の安定化を行なうことができる電圧安定化装置が得られる。

さらに、無効電力制御により電源電圧を安定化させる時、第二フルブリッジコンバータの制御を優先して制御し、第二フルブリッジインバータは停止する構成としたものである。

この手段により、有効電力制御の変換損失を抑えると共に、第二フルブリッジインバータの損失を無くすことができ、さらに電源電圧の安定化を行なうことができる電圧安定化装置が得られる。

また、有効電力制御の回生電力を変更し、変更する前後の電源電圧から系統のインピーダンスを判定するインピーダンス判定手段を備える構成としたものである。

この手段により、系統のインピーダンスを演算でき、系統インピーダンスに応じた有効電力あるいは無効電力制御が可能とすることができる電圧安定化装置が得られる。

さらに、系統のインピーダンスから有効電力の回生できる可能量を演算する回生電力演算手段を備える構成としたものである。

この手段により、系統インピーダンスに応じた有効電力あるいは無効電力制御が可能とすることができる電圧安定化装置が得られる。

また、電源電圧が上昇したことにより有効電力の回生電力が制限された場合、無効電力制御手段により回生電流の位相を進ませることで電源電圧を安定化させる進相制御手段を備える構成としたものである。

この手段により、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御し、有効電力の力行あるいは回生動作に比べて広範囲の電圧安定化を行なうことができる電圧安定化装置が得られる。

さらに、電源電圧が低下したことにより、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータは力行運転を行なう力行制御手段を備える構成としたものである。

この手段により、電源電圧が低下した場合であっても、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータからフルブリッジインバータあるいは第二フルブリッジインバータを通して電力の補助供給を行なうことができ、負荷側の電源電圧の安定化を図ることができる電圧安定化装置が得られる。

また、電源電圧の低下がフルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータの力行運転で補償できる範囲を超えた場合、前記フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータの電流位相を遅らせることで電源電圧を安定化させる遅相制御手段を備える構成としたものである。

この手段により、電源電圧が低下した場合でかつ、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータからフルブリッジインバータあるいは第二フルブリッジインバータを通して電力の補助供給のみで不充分であった場合においても、負荷側の電源電圧の安定化を図ることができる電圧安定化装置が得られる。

本発明によれば、負荷に供給する電源電圧を安定化させる有効電力制御手段と、負荷に供給する電源電圧を安定化させる無効電力制御手段を備える構成とすることで、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御することでより広範囲の電圧安定化を行なうことができる電圧安定化装置を提供できる。

また、有効電力制御手段は、余剰電力を回生あるいは不足電力を補助供給する双方向コンバータを備える構成とすることで、有効電力制御手段を双方向コンバータ唯一による簡単な構成で実現することができる電圧安定化装置を提供できる。

さらに、無効電力制御手段は、回生電力の力率を変更するような構成とすることで、無効電力の変更を回生電力の力率を変更するのみで簡単な構成で実現することができる電圧安定化装置を提供できる。

また、有効電力制御手段は、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した３つのアームにより構成したフルブリッジコンバータ、及び１つのアームをフルブリッジコンバータと共用したフルブリッジインバータと、前記３つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記フルブリッジコンバータ、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部により構成とすることで、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御することでより広範囲の電圧安定化を行なうことができると共に、簡単な構成で実現できるため低コストで実現することができる電圧安定化装置を提供できる。

さらに、有効電力制御手段は、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した４つのアームにより構成した第二フルブリッジコンバータ及び第二フルブリッジインバータと、前記４つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつ第二フルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記第二フルブリッジコンバータ、第二フルブリッジインバータを制御する第二主回路制御部により構成とすることで、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御し、４つのアーム構成とすることでさらに広範囲の電圧安定化を行なうことができる電圧安定化装置を提供できる。

また、無効電力制御手段は、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータで回生電力の力率を変動する構成とすることで、唯一の電力変換装置で有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御し、有効電力の力行あるいは回生動作に比べて広範囲の電圧安定化を行なうことができる電圧安定化装置を提供できる。

さらに、電源電圧の安定化は有効電力制御手段による制御を優先させる構成とすることで、交流電源に対して無効電力による悪影響を最小化しつつ、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合にのみ、無効電力を制御することでさらに広範囲の電圧安定化を行なうことができる電圧安定化装置を提供できる。

また、無効電力制御により電源電圧を安定化させる時、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータの制御を優先して制御し、フルブリッジインバータあるいは第二フルブリッジインバータは直列変圧器の二次巻線の線間電圧がゼロとなるように制御する構成とすることで、有効電力の変換損失を抑えつつ、電源電圧の安定化を行なうことができる電圧安定化装置を提供できる。

さらに、無効電力制御により電源電圧を安定化させる時、第二フルブリッジコンバータの制御を優先して制御し、第二フルブリッジインバータは停止する構成とすることで、有効電力制御の変換損失を抑えると共に、第二フルブリッジインバータの損失を無くすことができ、さらに電源電圧の安定化を行なうことができる電圧安定化装置を提供できる。

また、有効電力制御の回生電力を変更し、変更する前後の電源電圧から系統のインピーダンスを判定するインピーダンス判定手段を備える構成とすることで、系統のインピーダンスを演算でき、系統インピーダンスに応じた有効電力あるいは無効電力制御が可能とすることができる電圧安定化装置を提供できる。

さらに、系統のインピーダンスから有効電力の回生できる可能量を演算する回生電力演算手段を備える構成とすることで、系統インピーダンスに応じた有効電力あるいは無効電力制御が可能とすることができる電圧安定化装置を提供できる。

また、電源電圧が上昇したことにより有効電力の回生電力が制限された場合、無効電力制御手段により回生電流の位相を進ませることで電源電圧を安定化させる進相制御手段を備える構成とすることで、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御し、有効電力の力行あるいは回生動作に比べて広範囲の電圧安定化を行なうことができる電圧安定化装置を提供できる。

さらに、電源電圧が低下したことにより、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータは力行運転を行なう力行制御手段を備える構成とすることで、電源電圧が低下した場合であっても、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータからフルブリッジインバータあるいは第二フルブリッジインバータを通して電力の補助供給を行なうことができ、負荷側の電源電圧の安定化を図ることができる電圧安定化装置を提供できる。

また、電源電圧の低下がフルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータの力行運転で補償できる範囲を超えた場合、前記フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータの電流位相を遅らせることで電源電圧を安定化させる遅相制御手段を備える構成とすることで、電源電圧が低下した場合でかつ、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータからフルブリッジインバータあるいは第二フルブリッジインバータを通して電力の補助供給のみで不充分であった場合においても、負荷側の電源電圧の安定化を図ることができる電圧安定化装置を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、負荷に供給する電源電圧を安定化させる有効電力制御手段と、負荷に供給する電源電圧を安定化させる無効電力制御手段を備える構成としたものであり、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御することでより広範囲の電圧安定化を行なうことができるという作用を有する。

また、有効電力制御手段は、余剰電力を回生あるいは不足電力を補助供給する双方向コンバータを備える構成としたものであり、有効電力制御手段を双方向コンバータ唯一による簡単な構成で実現することができるという作用を有する。

さらに、無効電力制御手段は、回生電力の力率を変更するような構成としたものであり、無効電力の変更を回生電力の力率を変更するのみで簡単な構成で実現することができるという作用を有する。

また、有効電力制御手段は、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した３つのアームにより構成したフルブリッジコンバータ、及び１つのアームをフルブリッジコンバータと共用したフルブリッジインバータと、前記３つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記フルブリッジコンバータ、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部により構成としたものであり、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御することでより広範囲の電圧安定化を行なうことができると共に、簡単な構成で実現できるため低コストで実現することができるという作用を有する。

さらに、有効電力制御手段は、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した４つのアームにより構成した第二フルブリッジコンバータ及び第二フルブリッジインバータと、前記４つのアームに並列に接続したコンデンサと、交流電源と一次巻線を直列に接続し、かつ第二フルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と、前記第二フルブリッジコンバータ、第二フルブリッジインバータを制御する第二主回路制御部により構成としたものであり、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御し、４つのアーム構成とすることでさらに広範囲の電圧安定化を行なうことができるという作用を有する。

また、無効電力制御手段は、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータで回生電力の力率を変動する構成としたものであり、唯一の電力変換装置で有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御し、有効電力の力行あるいは回生動作に比べて広範囲の電圧安定化を行なうことができるという作用を有する。

さらに、電源電圧の安定化は有効電力制御手段による制御を優先させる構成としたものであり、交流電源に対して無効電力による悪影響を最小化しつつ、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合にのみ、無効電力を制御することでさらに広範囲の電圧安定化を行なうことができるという作用を有する。

また、無効電力制御により電源電圧を安定化させる時、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータの制御を優先して制御し、フルブリッジインバータあるいは第二フルブリッジインバータは直列変圧器の二次巻線の線間電圧がゼロとなるように制御する構成としたものであり、有効電力の変換損失を抑えつつ、電源電圧の安定化を行なうことができるという作用を有する。

さらに、無効電力制御により電源電圧を安定化させる時、第二フルブリッジコンバータの制御を優先して制御し、第二フルブリッジインバータは停止する構成としたものであり、有効電力制御の変換損失を抑えると共に、第二フルブリッジインバータの損失を無くすことができ、さらに電源電圧の安定化を行なうことができるという作用を有する。

また、有効電力制御の回生電力を変更し、変更する前後の電源電圧から系統のインピーダンスを判定するインピーダンス判定手段を備える構成としたものであり、系統のインピーダンスを演算でき、系統インピーダンスに応じた有効電力あるいは無効電力制御が可能とすることができるという作用を有する。

さらに、系統のインピーダンスから有効電力の回生できる可能量を演算する回生電力演算手段を備える構成としたものであり、系統インピーダンスに応じた有効電力あるいは無効電力制御が可能とすることができるという作用を有する。

また、電源電圧が上昇したことにより有効電力の回生電力が制限された場合、無効電力制御手段により回生電流の位相を進ませることで電源電圧を安定化させる進相制御手段を備える構成としたものであり、有効電力の回生動作のみで電源電圧を安定化できない場合であっても、無効電力を制御し、有効電力の力行あるいは回生動作に比べて広範囲の電圧安定化を行なうことができるという作用を有する。

さらに、電源電圧が低下したことにより、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータは力行運転を行なう力行制御手段を備える構成としたものであり、電源電圧が低下した場合であっても、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータからフルブリッジインバータあるいは第二フルブリッジインバータを通して電力の補助供給を行なうことができ、負荷側の電源電圧の安定化を図ることができるという作用を有する。

また、電源電圧の低下がフルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータの力行運転で補償できる範囲を超えた場合、前記フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータの電流位相を遅らせることで電源電圧を安定化させる遅相制御手段を備える構成としたものであり、電源電圧が低下した場合でかつ、フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータからフルブリッジインバータあるいは第二フルブリッジインバータを通して電力の補助供給のみで不充分であった場合においても、負荷側の電源電圧の安定化を図ることができるという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における電圧安定化装置の構成図を示す。

図に示すように、電圧安定化装置は、負荷１に供給する電源電圧を安定化させる有効電力制御手段２と無効電力制御手段３を備えている。有効電力制御手段２は、スイッチング素子２ａから２ｆと逆並列したダイオード２ｇから２Ｌを上下に直列接続した３つのアーム２ｍから２ｏにより構成したフルブリッジコンバータ２ｐ、及び１つのアーム２ｎをフルブリッジコンバータ２ｐと共用したフルブリッジインバータ２ｑと、前記３つのアーム２ｍから２ｏに並列に接続したコンデンサ２ｒと、交流電源４と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータ２ｑの出力からリアクトル２ｓを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器２ｔと、前記フルブリッジコンバータ２ｐと交流電源４の間に接続したリアクトル２ｕと、前記フルブリッジコンバータ２ｐ、フルブリッジインバータ２ｑを制御する主回路制御部２ｖを備え、無効電力制御手段３としてフルブリッジコンバータ２ｐにより回生する回生電流の位相を演算する位相演算部３ａと、位相演算部３ａにより演算した電流位相から注入する無効電力を演算する注入量演算部３ｂと、主回路制御部２ｖに指令する指令部３ｃを備えている。

次に主回路制御部２ｖによる有効電力制御の動作について図２から図４を参照しながら説明する。

図２に示すように、主回路制御部２ｖは負荷１の実際の電圧Ｖｉｎ、負荷１の指令電圧Ｖｏｕｔ＊を比較してＶｉｎが高い場合、降圧制御を行なうべく、スイッチングを行なう。スイッチングは、各フルブリッジコンバータ２ｐの変調率、及びフルブリッジインバータ２ｑの変調率と基本波（キャリア信号）を比較し、ＯＮ／ＯＦＦ信号を生成する。生成した信号を、図中のスイッチング素子２ａから２ｆのＯＮ信号に示している。フルブリッジインバータ２ｑの出力Ｖｉｎｖは、アーム２ｏと２ｎの線間電圧のため、Ｖｄｃ、ゼロ、−Ｖｄｃの各値を各タイミングに応じた値となる。すなわち、交流電源４の電圧Ｖｉｎが正の半サイクルにおいて、モード遷移は図３中の期間ＡからＤのようになる。期間Ａの時スイッチング素子２ａから２ｆはそれぞれ２ａ、２ｄがＯＮ、２ｂ、２ｃがＯＦＦ、２ｅがＯＦＦ、２ｆがＯＮであり、図１中のフルブリッジインバータ２ｑの出力電圧Ｖｉｎｖはゼロである。期間Ｂの時、スイッチング素子２ａから２ｆはそれぞれ２ａ、２ｄがＯＮ、２ｂ、２ｃがＯＦＦ、２ｅがＯＮ、２ｆがＯＦＦであり、フルブリッジインバータ２ｑの出力電圧はコンデンサ２ｒの電圧をＶｄｃとすると、＋Ｖｄｃとなる。期間Ｃの時、スイッチング素子２ａから２ｆはそれぞれ２ａ、２ｄがＯＮ、２ｂ、２ｃがＯＦＦ、２ｅがＯＦＦ、２ｆがＯＮであり、フルブリッジインバータ２ｑの出力電圧はゼロである。期間Ｄの時、スイッチング素子２ａから２ｆはそれぞれ２ａ、２ｄがＯＦＦ、２ｂ、２ｃがＯＮ、２ｅがＯＦＦ、２ｆがＯＮであり、フルブリッジインバータ２ｑの出力電圧は−Ｖｄｃである。また、交流電源４の電圧Ｖｉｎが負の半サイクルにおいて、モード遷移は図４中の期間ＥからＨである。期間Ｅの時スイッチング素子２ａから２ｆはそれぞれ２ａ、２ｄがＯＮ、２ｂ、２ｃがＯＦＦ、２ｅがＯＮ、２ｆがＯＦＦであり、図１中のフルブリッジインバータ２ｑの出力電圧Ｖｉｎｖは＋Ｖｄｃである。期間Ｆの時、スイッチング素子２ａから２ｆはそれぞれ２ａ、２ｄがＯＦＦ、２ｂ、２ｃがＯＮ、２ｅがＯＮ、２ｆがＯＦＦであり、フルブリッジインバータ２ｑの出力電圧はゼロとなる。期間Ｇの時、スイッチング素子２ａから２ｆはそれぞれ２ａ、２ｄがＯＦＦ、２ｂ、２ｃがＯＮ、２ｅがＯＦＦ、２ｆがＯＮであり、フルブリッジインバータ２ｑの出力電圧はーＶｄｃである。期間Ｈの時、スイッチング素子２ａから２ｆはそれぞれ２ａ、２ｄがＯＦＦ、２ｂ、２ｃがＯＮ、２ｅがＯＮ、２ｆがＯＦＦであり、フルブリッジインバータ２ｑの出力電圧はゼロである。各スイッチング素子２ａから２ｆにより生成したフルブリッジインバータ２ｑの出力電圧Ｖｏｕｔはリアクトル２ｓとコンデンサにより波形は整形され直列変圧器２ｔに印加することとなる。ここで、図２から図４は、各スイッチング素子２ａから２ｆ及びダイオード２ｇから２ＬのＯＮ時の電圧はゼロとして図示している。また、フルブリッジインバータ２ｑから出力した線間電圧Ｖｔｒａｎｓ＿ｓは、直列変圧器２ｔの２次巻線に印加され、一次巻線側の巻線電圧は巻数比Ｎｐ／Ｎｓを乗じた電圧Ｖｔｒａｎｓ＿ｐとなり、負荷１に供給される電圧はＶｉｎからＶｔｒａｎｓ＿ｐを差し引いた電圧となる。さらにこの時、フルブリッジインバータ２ｑには、逆位相の電流が流れる、すなわち電力の潮流は直列変圧器２ｔからフルブリッジインバータ２ｑとなり、フルブリッジコンバータ２ｐを通じて交流電源４へと回生することになる。この時の各部電圧は数式１及び数式２により計算することができる。

但し、上記数式１、２においてデッドタイムは無視している。また数式中の各記号は、キャリア信号の１周期をＴ、スイッチング素子２ａのデューティをＤ１、スイッチング素子２ｂのデューティを１−Ｄ１、スイッチング素子２ｃのデューティを１−Ｄ１、スイッチング素子２ｄのデューティをＤ１、スイッチング素子２ｅのデューティをＤ３、スイッチング素子２ｆのデューティを１−Ｄ３とし、各部電圧を図１に示すように定義し、またフルブリッジコンバータ２ｐに接続したリアクトル２ｕを流れる電流をＩｃｎｖ、リアクトル２ｕのインダクタンスをＬ、図３に示す各期間ＡからＤのモード遷移に応じてＩ１、Ｉ２、Ｉ３としている。また、逆に交流電源４からの電源電圧を昇圧して負荷１に供給する場合については、図５に示す。

次に無効電力制御手段３による無効電力制御のフローチャートについて、図６を参照しながら説明する。

図に示すように、無効電力制御手段３は、交流電源４の電源電圧の実際値Ｖａｃ（ｔ）と、交流電源４の目標電圧Ｖａｃ＊、及び回生電力の電流位相から目標とする電流位相を演算する。注入した無効電力により変化した交流電源４の電源電圧から、更に無効電力の指令値を演算する。本制御を時系列に反復することで、交流電源４の電源電圧を目標電圧Ｖａｃ＊に制御する。また、無効電力制御手段３の無効電力注入量は、力率０．８５を下回らないように上限値としてリミットする。

以上のように、本実施の形態１によれば、電圧安定化装置は、交流電源４の電源電圧を
有効電力の回生動作のみで安定化できない場合であっても、無効電力を制御することでより広範囲の電圧安定化を行なうことができる。

（実施の形態２）
図７は、本実施の形態２における電圧安定化装置の構成図を示す。

図に示すように、電圧安定化装置は、負荷１に供給する電源電圧を安定化させる有効電力制御手段２と無効電力制御手段３を備えている。有効電力制御手段２は、スイッチング素子２ａから２ｆ及び２ｆ’，２ｆ’’と逆並列したダイオード２ｇから２Ｌ及び２Ｌ’，２Ｌ’’を上下に直列接続した４つのアーム２ｍから２ｏ及び２ｏ’により構成した第二フルブリッジコンバータ２ｐ’、及び第二フルブリッジインバータ２ｑ’と、前記４つのアーム２ｍから２ｏ及び２ｏ’に並列に接続したコンデンサ２ｒと、交流電源４と一次巻線を直列に接続し、かつ第二フルブリッジインバータ２ｑ’の出力からリアクトル２ｓを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器２ｔと、前記第二フルブリッジコンバータ２ｐ’と交流電源４の間に接続したリアクトル２ｕと、前記第二フルブリッジコンバータ２ｐ’、第二フルブリッジインバータ２ｑ’を制御する第二主回路制御部２ｖ’を備え、無効電力制御手段３として第二フルブリッジコンバータ２ｐ’により回生する回生電流の位相を演算する位相演算部３ａと、位相演算部３ａにより演算した電流位相から注入する無効電力を演算する注入量演算部３ｂと、第二主回路制御部２ｖ’に指令する指令部３ｃを備えている。

次に第二主回路制御部２ｖ’による有効電力制御の制御フローチャートについて図８を参照しながら説明する。第二フルブリッジコンバータ２ｐ’、第二フルブリッジインバータ２ｑ’の動作は、通常の汎用インバータと同様の動作のため、詳細な説明は省略する。

図に示すように、第二主回路制御部２ｖ’の有効電力制御は、負荷１の実際の電圧Ｖｉｎ、負荷１の指令電圧Ｖｏｕｔ＊を比較して、負荷電圧が指令電圧となるようにＰＩ制御を行ない、直列変圧器２ｔの２次巻線側に補償電圧が発生するように制御する。また有効電力制御による補償限界が生じた際には指令をリミットするように構成している。

以上のように、本実施の形態２によれば、電圧安定化装置は、交流電源４の電源電圧を
有効電力の回生動作のみで安定化できない場合であっても、無効電力を制御することでより広範囲の電圧安定化を行なうことができる。

（実施の形態３）
図９は、本実施の形態３における電圧安定化装置の構成図を示す。

図に示すように、電圧安定化装置は、負荷１に供給する電源電圧を安定化させる有効電力制御手段２と無効電力制御手段３を備えている。有効電力制御手段２は、スイッチング素子２ａから２ｆと逆並列したダイオード２ｇから２Ｌを上下に直列接続した３つのアーム２ｍから２ｏにより構成したフルブリッジコンバータ２ｐ、及び１つのアーム２ｎをフルブリッジコンバータ２ｐと共用したフルブリッジインバータ２ｑと、前記３つのアーム２ｍから２ｏに並列に接続したコンデンサ２ｒと、交流電源４と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータ２ｑの出力からリアクトル２ｓを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器２ｔと、前記フルブリッジコンバータ２ｐと交流電源４の間に接続したリアクトル２ｕと、前記フルブリッジコンバータ２ｐ、フルブリッジインバータ２ｑを制御する主回路制御部２ｖを備え、無効電力制御手段３としてフルブリッジコンバータ２ｐにより回生する回生電流の位相を演算する位相演算部３ａと、位相演算部３ａにより演算した電流位相から注入する無効電力を演算する注入量演算部３ｂと、主回路制御部２ｖに指令する指令部３ｃと、電源電圧の安定化制御で有効電力制御手段２を優先させる優先制御手段５を備えている。

次に優先制御手段５の制御フローチャートについて図１０を参照しながら説明する。

図１０に示すように、優先制御手段５は、局所的な電圧上昇への対応のための無効電力注入を回避するために、負荷１に供給する電源電圧を安定化させることを優先する。優先制御手段５は、有効電力制御手段２が限界となったか否かを受け、限界となった際に無効電力を注入するように無効電力制御手段３に対して指令を出力する。

以上のように、本実施の形態３によれば、電圧安定化装置は、交流電源４の電源電圧を
有効電力の回生動作で安定化するように制御し、有効電力制御のみでは電圧維持が困難となった場合に無効電力を制御することで、より広範囲の電圧安定化を行なうことができる。

（実施の形態４）
図１１は、本実施の形態４における電圧安定化装置の構成図を示す。

図に示すように、電圧安定化装置は、負荷１に供給する電源電圧を安定化させる有効電力制御手段２と無効電力制御手段３を備えている。有効電力制御手段２は、スイッチング素子２ａから２ｆと逆並列したダイオード２ｇから２Ｌを上下に直列接続した３つのアーム２ｍから２ｏにより構成したフルブリッジコンバータ２ｐ、及び１つのアーム２ｎをフルブリッジコンバータ２ｐと共用したフルブリッジインバータ２ｑと、前記３つのアーム２ｍから２ｏに並列に接続したコンデンサ２ｒと、交流電源４と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータ２ｑの出力からリアクトル２ｓを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器２ｔと、前記フルブリッジコンバータ２ｐと交流電源４の間に接続したリアクトル２ｕと、前記フルブリッジコンバータ２ｐ、フルブリッジインバータ２ｑを制御する主回路制御部２ｖを備え、無効電力制御手段３としてフルブリッジコンバータ２ｐにより回生する回生電流の位相を演算する位相演算部３ａと、位相演算部３ａにより演算した電流位相から注入する無効電力を演算する注入量演算部３ｂと、主回路制御部２ｖに指令する指令部３ｃと、無効電力制御のみで電源電圧を安定化させる時に、フルブリッジコンバータ２ｐの制御を優先して制御し、かつフルブリッジインバータ２ｑは直列変圧器２ｔの二次巻線の線間電圧がゼロとなるように制御する無効電力制御優先手段６を備えている。

次に無効電力制御優先手段６の制御フローチャートについて図１２を参照しながら説明する。

図１２に示すように、無効電力制御優先手段６は、負荷１が少ない場合に電圧上昇を回避するため、交流電源４へ出力する無効電力を優先する。従って、無効電力制御優先手段６は、負荷１の電力使用量を検出した負荷電圧及び負荷電流で演算する。電力使用量がＰｓｈ［Ｗ］以下であれば、無効電力の制御を優先して注入するように制御する。

以上のように、本実施の形態４によれば、電圧安定化装置は、交流電源４の電源電圧を
無効電力の注入動作で安定化するように制御し、負荷１が少ない状態の場合、有効電力制御の無駄な損失を低減することができると共により広範囲の電圧安定化を行なうことができる。

（実施の形態５）
図１３は、本実施の形態５における電圧安定化装置の構成図を示す。

図に示すように、電圧安定化装置は、負荷１に供給する電源電圧を安定化させる有効電力制御手段２と無効電力制御手段３を備えている。有効電力制御手段２は、スイッチング素子２ａから２ｆと逆並列したダイオード２ｇから２Ｌを上下に直列接続した３つのアーム２ｍから２ｏにより構成したフルブリッジコンバータ２ｐ、及び１つのアーム２ｎをフルブリッジコンバータ２ｐと共用したフルブリッジインバータ２ｑと、前記３つのアーム２ｍから２ｏに並列に接続したコンデンサ２ｒと、交流電源４と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータ２ｑの出力からリアクトル２ｓを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器２ｔと、前記フルブリッジコンバータ２ｐと交流電源４の間に接続したリアクトル２ｕと、前記フルブリッジコンバータ２ｐ、フルブリッジインバータ２ｑを制御する主回路制御部２ｖを備え、無効電力制御手段３としてフルブリッジコンバータ２ｐにより回生する回生電流の位相を演算する位相演算部３ａと、位相演算部３ａにより演算した電流位相から注入する無効電力を演算する注入量演算部３ｂと、主回路制御部２ｖに指令する指令部３ｃと、有効電力制御の回生電力を変更し、変更する前後の電源電圧から系統のインピーダンスを判定するインピーダンス判定手段７と系統のインピーダンスから有効電力の回生できる可能量を演算する回生電力演算手段８を備えている。

次にインピーダンス判定手段７の制御フローチャートについて図１４を参照しながら説明する。

図１４に示すように、インピーダンス判定手段７は、フルブリッジコンバータ２ｐからの出力電流を最大Ｉｗとするように主回路制御部２ｖへ出力有効電流Ｉｗを指令する。フルブリッジコンバータ２ｐの出力有効電流Ｉｗ時の交流電源４の電源電圧Ｖ１を検出、及び記憶する。次にインピーダンス判定手段７は、主回路制御部２ｖへ出力電流に力率を０．８５まで変動させ、有効電流はＩｗで、かつ無効電流Ｉｑを同時に出力するようフルブリッジコンバータ２ｐに指令を出力する。この時の変動した交流電源４の電源電圧Ｖ２を検出する。次にフルブリッジコンバータ２ｐの出力をゼロとし、その時の交流電源４の電源電圧Ｖｏを検出する。この時、Ｖｏ、Ｖ１、Ｖ２、Ｉｗ、Ｉｑの関係は、交流電源４のインピーダンスをＲｓ＋ｊＸｓとすると、数式３にて連立方程式が成立する。数式３をＲｓ、Ｘｓについて解くと、数式４を導くことができる。

さらに、求めたＲｓ、Ｘｓと交流電源４の許容できる最大電圧Ｖｍａｘと、フルブリッジコンバータ２ｐからの出力がゼロの時の交流電源４の電源電圧Ｖｏから、フルブリッジコンバータ２ｐから回生できる電流最大値Ｉｗ＿ｍａｘは、数式５にて演算することができる。

次に回生電力演算手段８のフローチャートについて図１５を参照しながら説明する。図に示すように、回生電力演算手段８は、インピーダンス判定手段７により演算した回生できる電流最大値Ｉｗ＿ｍａｘを入力する。入力した電流最大値Ｉｗ＿ｍａｘとフルブリッジコンバータ２ｐの出力定格電流Ｉｃｏｎ＿ｍａｘを比較する。何れか低い電流値を最大出力電流リミッタとして主回路制御部２ｖに設定値を出力する。

以上のように、本実施の形態５によれば、インピーダンス判定手段７により交流電源４のインピーダンスを検出判定することができる。また、インピーダンス判定手段７により検出判定した交流電源４のインピーダンスから、フルブリッジコンバータ２ｐから回生できる電流最大値を演算し、回生電力演算手段８により出力電流をリミットすることとなる。この出力電流リミットにより、過剰な逆潮流を避けることができ、交流電源４の電圧上昇の発生を無くすることができる。

（実施の形態６）
図１６は、本実施の形態６における電圧安定化装置の構成図を示す。

図に示すように、電圧安定化装置は、負荷１に供給する電源電圧を安定化させる有効電力制御手段２と無効電力制御手段３を備えている。有効電力制御手段２は、スイッチング素子２ａから２ｆと逆並列したダイオード２ｇから２Ｌを上下に直列接続した３つのアーム２ｍから２ｏにより構成したフルブリッジコンバータ２ｐ、及び１つのアーム２ｎをフルブリッジコンバータ２ｐと共用したフルブリッジインバータ２ｑと、前記３つのアーム２ｍから２ｏに並列に接続したコンデンサ２ｒと、交流電源４と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータ２ｑの出力からリアクトル２ｓを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器２ｔと、前記フルブリッジコンバータ２ｐと交流電源４の間に接続したリアクトル２ｕと、前記フルブリッジコンバータ２ｐ、フルブリッジインバータ２ｑを制御する主回路制御部２ｖを備え、無効電力制御手段３としてフルブリッジコンバータ２ｐにより回生する回生電流の位相を演算する位相演算部３ａと、位相演算部３ａにより演算した電流位相から注入する無効電力を演算する注入量演算部３ｂと、主回路制御部２ｖに指令する指令部３ｃと、有効電力制御の回生電力を変更し、変更する前後の電源電圧から系統のインピーダンスを判定するインピーダンス判定手段７と、系統のインピーダンスから有効電力の回生できる可能量を演算する回生電力演算手段８と、電源電圧が上昇したことにより有効電力の回生電力が制限された場合、無効電力制御手段３により回生電流の位相を進ませることで電源電圧を安定化させる進相制御手段９を備えている。

次に進相制御手段９の制御フローチャートについて図１７を参照しながら説明する。

図１７に示すように、進相制御手段９は、無効電流Ｉｑ＿ｍａｘを力率０．８５のためＩｗ＿ｍａｘに定数０．６２を乗じた値とする。これにより、進相制御手段９は、無効電力の最大値Ｉｑ＿ｍａｘと有効電力の最大値Ｉｗ＿ｍａｘとのベクトル和が、フルブリッジコンバータ２ｐの定格電流を超えていないか判定する。判定した結果、定格電流を超えていれば、ベクトル和を定格電流に更新し、更に定格電流に０．８５を乗じた値をＩｗ＿ｍａｘ、更新したＩｗ＿ｍａｘに０．６２を乗じた値をＩｑ＿ｍａｘに更新する。

以上のように、本実施の形態６によれば、進相制御手段９により簡易的なリミット設定を行ない、無効電力制御が可能となる。

（実施の形態７）
図１８は、本実施の形態７における電圧安定化装置の構成図を示す。

図に示すように、電圧安定化装置は、負荷１に供給する電源電圧を安定化させる有効電力制御手段２と無効電力制御手段３を備えている。有効電力制御手段２は、スイッチング素子２ａから２ｆと逆並列したダイオード２ｇから２Ｌを上下に直列接続した３つのアーム２ｍから２ｏにより構成したフルブリッジコンバータ２ｐ、及び１つのアーム２ｎをフルブリッジコンバータ２ｐと共用したフルブリッジインバータ２ｑと、前記３つのアーム２ｍから２ｏに並列に接続したコンデンサ２ｒと、交流電源４と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータ２ｑの出力からリアクトル２ｓを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器２ｔと、前記フルブリッジコンバータ２ｐと交流電源４の間に接続したリアクトル２ｕと、前記フルブリッジコンバータ２ｐ、フルブリッジインバータ２ｑを制御する主回路制御部２ｖを備え、無効電力制御手段３としてフルブリッジコンバータ２ｐにより回生する回生電流の位相を演算する位相演算部３ａと、位相演算部３ａにより演算した電流位相から注入する無効電力を演算する注入量演算部３ｂと、主回路制御部２ｖに指令する指令部３ｃと、電源電圧が低下したことにより、フルブリッジコンバータ２ｐを力行運転させる力行制御手段１０を備えている。

次に力行制御手段１０の制御フローチャートについて図１９を参照しながら説明する。

図１９に示すように、力行制御手段１０は、負荷１の実際の電圧Ｖｉｎ、負荷１の指令電圧Ｖｏｕｔ＊を比較して、負荷電圧が指令電圧となるようにＰＩ制御を行ない、直列変圧器２ｙの２次巻線側に補償電圧が発生するように制御する。また有効電力制御による補償限界が生じた際には指令をリミットするように構成している。この場合、潮流方向はフルブリッジコンバータ２ｐからフルブリッジインバータ２ｑ、さらに直列変圧器２ｔを通して負荷１に補助供給することになる。

以上のように、本実施の形態７によれば、力行制御手段１０により負荷１に供給する電源電圧が低い場合、フルブリッジコンバータ２ｐからフルブリッジインバータ２ｑ、さらに直列変圧器２ｔを通して簡易的に電力を補助供給することができ、負荷１への供給電圧を低下させることを防止することができる。

（実施の形態８）
図２０は、本実施の形態８における電圧安定化装置の構成図を示す。

図に示すように、電圧安定化装置は、負荷１に供給する電源電圧を安定化させる有効電力制御手段２と無効電力制御手段３を備えている。有効電力制御手段２は、スイッチング素子２ａから２ｆと逆並列したダイオード２ｇから２Ｌを上下に直列接続した３つのアーム２ｍから２ｏにより構成したフルブリッジコンバータ２ｐ、及び１つのアーム２ｎをフルブリッジコンバータ２ｐと共用したフルブリッジインバータ２ｑと、前記３つのアーム２ｍから２ｏに並列に接続したコンデンサ２ｒと、交流電源４と一次巻線を直列に接続し、かつフルブリッジインバータ２ｑの出力からリアクトル２ｓを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器２ｔと、前記フルブリッジコンバータ２ｐと交流電源４の間に接続したリアクトル２ｕと、前記フルブリッジコンバータ２ｐ、フルブリッジインバータ２ｑを制御する主回路制御部２ｖを備え、無効電力制御手段３としてフルブリッジコンバータ２ｐにより回生する回生電流の位相を演算する位相演算部３ａと、位相演算部３ａにより演算した電流位相から注入する無効電力を演算する注入量演算部３ｂと、主回路制御部２ｖに指令する指令部３ｃと、電源電圧の低下がフルブリッジコンバータ２ｐの力行運転で補償できる範囲を超えた場合、フルブリッジコンバータ２ｐの電流位相を遅らせることで電源電圧を安定化させる遅相制御手段１１を備えている。

次に遅相制御手段１１の制御フローチャートについて図２１を参照しながら説明する。

図２１に示すように、遅相制御手段１１は、無効電流Ｉｑ＿ｍａｘを力率（−０．８５）のためＩｗ＿ｍａｘに定数０．６２を乗じた値とする。これにより、遅相制御手段１１は、無効電力の最大値Ｉｑ＿ｍａｘと有効電力の最大値Ｉｗ＿ｍａｘとのベクトル和が、フルブリッジコンバータ２ｐの定格電流を超えていないか判定する。判定した結果、定格電流を超えていれば、ベクトル和を定格電流に更新し、更に定格電流に（−０．８５）を乗じた値をＩｗ＿ｍａｘ、更新したＩｗ＿ｍａｘに０．６２を乗じた値をＩｑ＿ｍａｘに更新する。

以上のように、本実施の形態８によれば、遅相制御手段１１により負荷１に供給する電源電圧が低い場合、フルブリッジコンバータ２ｐから位相を遅らせた電流を出力することができ、電源電圧を上昇することができることとなる。

停電などの補償を要求される用途以外の瞬時電圧補償を要求される分野、例えばアミューズメントスペースなどにおける電気機器への電源安定化用に向けた電源装置に適用できる。

本発明の実施例１の電圧安定化装置の構成図 同有効電力制御（降圧時）の動作タイミングチャート 同有効電力制御（降圧時）の動作タイミングチャート（正の半サイクル）拡大図 同有効電力制御（降圧時）の動作タイミングチャート（負の半サイクル）拡大図 同有効電力制御（昇圧時）の動作タイミングチャート 同無効電力制御のフローチャート 本発明の実施例２の電圧安定化装置の構成図 同第二主回路制御部の有効電力制御の制御フローチャート 本発明の実施例３の電圧安定化装置の構成図 同優先制御手段の制御フローチャート 本発明の実施例４の電圧安定化装置の構成図 同無効電力制御優先手段の制御フローチャート 本発明の実施例５の電圧安定化装置の構成図 同インピーダンス判定手段の制御フローチャート 同回生電力演算手段のフローチャート 本発明の実施例６の電圧安定化装置の構成図 同進相制御手段の制御フローチャート 本発明の実施例７の電圧安定化装置の構成図 同力行制御手段の制御フローチャート 本発明の実施例８の電圧安定化装置の構成図 同遅相制御手段の制御フローチャート 従来のインバータ技術を利用した節電装置（電圧安定化装置）の構成図

符号の説明

１ 負荷
２ 有効電力制御手段
２ａ〜２ｆ スイッチング素子
２ｆ’，２ｆ’ ’ スイッチング素子
２ｇ〜２Ｌ ダイオード
２Ｌ’，２Ｌ’ ’ ダイオード
２ｍ〜２ｏ，２ｏ’ アーム
２ｐ フルブリッジコンバータ
２ｐ’ 第二フルブリッジコンバータ
２ｑ フルブリッジインバータ
２ｑ’ 第二フルブリッジインバータ
２ｒ コンデンサ
２ｓ リアクトル
２ｔ 直列変圧器
２ｕ リアクトル
２ｖ 主回路制御部
２ｖ’ 第二主回路制御部
３ 無効電力制御手段
３ａ 位相演算部
３ｂ 注入量演算部
３ｃ 指令部
４ 交流電源
５ 優先制御手段
６ 無効電力制御優先手段
７ インピーダンス判定手段
８ 回生電力演算手段
９ 進相制御手段
１０ 力行制御手段
１１ 遅相制御手段
１２ 節電装置
１３ 交流電源
１４ 負荷
１５ 直列変圧器
１６ 回生型インバータ

Claims (14)

1. 負荷に供給する電源電圧を安定化させる有効電力制御手段と，負荷に供給する電源電圧を安定化させる無効電力制御手段を備えたことを特徴とする電圧安定化装置。
2. 有効電力制御手段は，余剰電力を回生あるいは不足電力を補助供給する双方向コンバータを備えていることを特徴とする請求項１に記載の電圧安定化装置。
3. 無効電力制御手段は，回生電力の力率を変更することを特徴とする請求項１に記載の電圧安定化装置。
4. 有効電力制御手段は，スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した３つのアームにより構成したフルブリッジコンバータ，及び１つのアームをフルブリッジコンバータと共用したフルブリッジインバータと，前記３つのアームに並列に接続したコンデンサと，交流電源と一次巻線を直列に接続し，かつフルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と，前記フルブリッジコンバータ，フルブリッジインバータを制御する主回路制御部により構成されることを特徴とする請求項１に記載の電圧安定化装置。
5. 有効電力制御手段は，スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した４つのアームにより構成した第二フルブリッジコンバータ及び第二フルブリッジインバータと，前記４つのアームに並列に接続したコンデンサと，交流電源と一次巻線を直列に接続し，かつ第二フルブリッジインバータの出力からリアクトルを通して二次巻線を直列に接続した直列変圧器と，前記第二フルブリッジコンバータ，第二フルブリッジインバータを制御する第二主回路制御部により構成されることを特徴とする請求項１に記載の電圧安定化装置。
6. 無効電力制御手段は，フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータで回生電力の力率を変動することを特徴とする請求項４または５に記載の電圧安定化装置。
7. 電源電圧の安定化は有効電力制御手段による制御を優先させることを特徴とする請求項１に記載の電圧安定化装置。
8. 無効電力制御により電源電圧を安定化させる時，フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータの制御を優先して制御し，フルブリッジインバータあるいは第二フルブリッジインバータは直列変圧器の二次巻線の線間電圧がゼロとなるように制御することを特徴とする請求項４または５に記載の電圧安定化装置。
9. 無効電力制御により電源電圧を安定化させる時，第二フルブリッジコンバータの制御を優先して制御し，第二フルブリッジインバータは停止することを特徴とする請求項４または５に記載の電圧安定化装置。
10. 有効電力制御の回生電力を変更し，変更する前後の電源電圧から系統のインピーダンスを判定するインピーダンス判定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電圧安定化装置。
11. 系統のインピーダンスから有効電力の回生できる可能量を演算する回生電力演算手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電圧安定化装置。
12. 電源電圧が上昇したことにより有効電力の回生電力が制限された場合，無効電力制御手段により回生電流の位相を進ませることで電源電圧を安定化させる進相制御手段を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の電圧安定化装置。
13. 電源電圧が低下した場合，フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータは力行運転を行なう力行制御手段を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の電圧安定化装置。
14. 電源電圧の低下がフルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータの力行運転で補償できる範囲を超えた場合，前記フルブリッジコンバータあるいは第二フルブリッジコンバータの電流位相を遅らせることで電源電圧を安定化させる遅相制御手段を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の電圧安定化装置。

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