JP3557144B2 - 交流電圧制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、負荷に供給する交流電圧の振幅や位相を適正に保つための交流電圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
負荷に供給する交流電圧を不連続的に変化させる手法として、二次巻線に複数のタップが設けられた変成器の一次巻線に交流電源を接続し、負荷を接続する対象のタップを切り替える手法が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、タップを切り替える上述の手法では、変成器の二次巻線や、タップや、タップと負荷とを接続する接点には、負荷に流れる電流が流れる。また、変成器の一次巻線には、負荷に供給される電力が変圧される前の電力が供給される。このため、二次巻線やタップや接点を、負荷に流れる電流に耐える構造とする必要があり、一次巻線も、負荷に供給される電力に耐える構造とする必要があった。このため、変成器やタップや接点が大型で重量も重くなっていた。
【０００４】
また、タップを切り替える上述の手法では、タップを切り替えるときに負荷への電力の供給がとぎれるという問題があり、この問題を解決するため、現に負荷が接続されているタップと、これから負荷を接続しようとするタップとを互いに短絡する必要がある。従って、短絡された各タップ間に大きな電流が流れ、タップや、タップと負荷との接点や二次巻線などが劣化しあるいは破壊するという危険があった。
【０００５】
そして、タップ、接点、二次巻線などの劣化あるいは破壊を防ぐためには、タップや接点や二次巻線を、タップ間の短絡時に流れる電流に耐える構造とする必要があった。この点も、変成器や、タップと負荷との接点の容積が大きくなる原因となっていた。
【０００６】
この発明は上記実状に鑑みてなされたもので、小型・軽量な構成で、負荷に印加する電圧を変化させつつ交流電力を供給することが可能な交流電圧制御装置や、負荷に流れる電流がとぎれないようにして、負荷に印加する電圧を変えつつ交流電力を供給するための交流電圧制御装置や、負荷に流れるべき電流が短絡回路を流れないようにして、負荷に印加する電圧を変えつつ交流電力を供給するための交流電圧制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の交流電圧制御装置は、
一次巻線と、前記一次巻線に誘導結合され、一端が単相交流電力を供給する外部の電力源の一対の出力端の一方に接続され、他端が外部の負荷の一端に接続された二次巻線と、を備える変成器と、
前記一次巻線の一端が前記電力源の出力端の前記一方に接続され、他端が前記電力源の出力端の他方に接続された第１の状態、及び、前記一次巻線の一端が前記電力源の出力端の前記他方に接続され、他端が前記電力源の出力端の前記一方に接続された第２の状態のうちの一つの状態になるよう、前記一次巻線の各端の接続先を切り替えるとともに、前記一次巻線の少なくとも一方の端が前記電力源に接続されない状態を経るようにして前記一次巻線の各端の接続先を切り替える切替手段と、
前記一次巻線の前記一端と前記二次巻線の前記一端との間に接続された第１のキャパシタと、
前記一次巻線の前記他端と前記二次巻線の前記一端との間に接続された第２のキャパシタと、を備える、
ことを特徴とする。ただし、前記一次巻線の両端間に流れる交流電流によって前記一次巻線の前記一端に発生する電圧と、当該交流電流が流れることにより前記二次巻線の前記一端に発生する電圧とは、互いに実質的に同相であるものとする。
【０００８】
このような交流電圧制御装置によれば、変成器の一次巻線の両端間に電圧が印加され、変成器の一次巻線に電流が流れることにより二次巻線には起電力が誘起される。そして、二次巻線は電力源とカスケードに接続されているので、負荷に印加される電圧は、一次巻線の両端間に印加される電圧の変化に応じて増減する。そして、一次巻線に供給される電力は、負荷に供給される電力の増減分に相当する。このため、二次巻線に流れる電流を変化させるために二次巻線と電力源との接続状態を切り替える切替手段は、負荷に供給される電力に耐えるものである必要がない。
従って、このような交流電圧制御装置は、小型・軽量な構成で、負荷に印加する電圧を変化させつつ交流電力を供給する。
【０００９】
前記切替手段は、前記一次巻線の少なくとも一方の端が前記電力源に接続されない状態を経るようにして前記一次巻線の各端の接続先を切り替えるものとすれば、電力源の両出力端間が短絡されないので、負荷に流れるべき電流が短絡回路を流れるという事態が防止される。
この場合、前記交流電圧制御装置は、
前記一次巻線の前記一端と前記二次巻線の前記一端との間に接続された第１のキャパシタと、
前記一次巻線の前記他端と前記二次巻線の前記一端との間に接続された第２のキャパシタと、を備えていてもよい。
この場合、一次巻線の少なくとも一方の端が電力源に接続されていない間、一次巻線と第１及び／又は第２のキャパシタとを含む閉ループが形成される結果、二次巻線両端間のインピーダンスの急激な増加が抑制される。従って、負荷の両端間に印加される電圧が急激に変化する事態が防止される。
【００１０】
前記切替手段は、前記第１の状態、前記第２の状態、及び、前記一次巻線の両端間を実質的に短絡された第３の状態のうちの一つの状態になるよう、前記一次巻線の各端の接続先を切り替える手段を備えるものであってもよい。
この場合、切替手段が第３の状態にあれば、二次巻線の両端間のインピーダンスは実質的に０となり、二次巻線両端間での電力の損失の発生が防止される。
【００１１】
前記切替手段が、前記一次巻線の少なくとも一方の端が前記電力源に接続されない状態を経るようにして前記一次巻線の各端の接続先を切り替えるものであって、前記切替手段が、前記第１の状態、前記第２の状態、及び、前記一次巻線の両端間を実質的に短絡された第３の状態のうちの一つの状態になるよう、前記一次巻線の各端の接続先を切り替える手段を備えるものである場合、前記交流電圧制御装置は、例えば、前記一次巻線の前記一端と前記電力源の出力端の前記他方との間に接続された昇圧用キャパシタを備えていてもよい。
この場合、一次巻線の一端が電力源に接続されていない間、電力源から一次巻線へと電流が供給され、この電流が、負荷の両端間の電圧を増大させる向きの起電力を二次巻線に誘起する。従って、前記交流電圧制御装置が第３の状態から第２の状態に移る間に両端間に印加される電圧が急激に変化する事態が防止される。
【００１２】
前記切替手段は、例えば、
操作者の操作に従い、前記一次巻線の前記一端が前記電力源に接続されない状態を経てから、前記一次巻線の前記一端を前記電力源の一対の出力端のいずれかに接続する第１のスイッチと、
操作者の操作に従い、前記一次巻線の前記他端が前記電力源に接続されない状態を経てから、前記一次巻線の前記他端を前記電力源の一対の出力端のいずれかに接続する第２のスイッチと、を備えることにより、一次巻線の少なくとも一方の端が電力源に接続されない状態を経るようにして、第１〜第３の状態のうちの一つの状態になるよう、一次巻線の各端の接続先を切り替えることを可能とする。
【００１３】
前記切替手段は、
前記電力源の各出力端間の電圧が所定のしきい値を超えているか否かを判別し、判別結果を示す信号を出力する電圧監視手段と、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が所定のしきい値を超えていることを示しているとき、前記第１及び第２の状態のうち一方の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替え、超えていないことを示しているとき、前記第１及び第２の状態のうち他方の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替える遠隔スイッチング手段を備えるものであってもよい。
これにより、切替手段は、電力源が発生する電圧に応じて、第１及び第２の状態のうちの一つの状態になるよう、一次巻線の各端の接続先を自動的に切り替える。
【００１４】
前記遠隔スイッチング手段は、例えば、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が所定のしきい値を超えていることを示しているとき、前記一次巻線の一端を前記電力源の各出力端の一方に接続し、超えていないことを示しているとき、前記一次巻線の前記一端を前記電力源の各出力端の他方に接続する第１のスイッチング素子と、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が所定のしきい値を超えていることを示しているとき、前記一次巻線の他端を前記電力源の各出力端の前記他方に接続し、超えていないことを示しているとき、前記一次巻線の前記他端を前記電力源の各出力端の前記一方に接続する第２のスイッチング素子と、を備えることにより、電力源が発生する電圧に応じて、第１及び第２の状態のうちの一つの状態になるよう、一次巻線の各端の接続先を切り替える。
【００１５】
前記切替手段は、
前記電力源の各出力端間の電圧が、所定の第１のしきい値を超えている第１の電圧範囲、前記第１のしきい値より小さい所定の第２のしきい値を下回る第２の電圧範囲、及び、前記第１及び第２の電圧範囲のいずれにも属さない第３の電圧範囲、のいずれに属するかを判別し、判別結果を示す信号を出力する電圧監視手段と、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が前記第１の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記第１及び第２の状態のうち一方の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替え、前記第２の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記第１及び第２の状態のうち他方の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替え、前記第３の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記第３の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替える遠隔スイッチング手段を備えるものであってもよい。
これにより、切替手段は、電力源が発生する電圧に応じて、第１〜第３の状態のうちの一つの状態になるよう、一次巻線の各端の接続先を自動的に切り替える。
【００１６】
前記遠隔スイッチング手段は、例えば、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が前記第１の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記一次巻線の一端を前記電力源の各出力端の一方に接続し、前記第２及び第３の電圧範囲のいずれかに属すことを示しているとき、前記一次巻線の前記一端を前記電力源の各出力端の他方に接続する第１のスイッチング素子と、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が前記第１及び第３のいずれかの電圧範囲に属すことを示しているとき、前記一次巻線の他端を前記電力源の各出力端の前記他方に接続し、前記第２の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記一次巻線の前記他端を前記電力源の各出力端の前記一方に接続する第２のスイッチング素子と、を備えることより、電力源が発生する電圧に応じて、第１〜第３の状態のうちの一つの状態になるよう、一次巻線の各端の接続先を切り替える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態にかかる交流電圧制御装置を、交流電力を供給する電源装置を例として説明する。
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態にかかる電源装置の物理的構成を示す。
図示するように、この電源装置は、変成器Ｔと、コンデンサＣ１及びＣ２と、スイッチＳＷ１及びＳＷ２とより構成される。
【００１９】
変成器Ｔは一次巻線と、一次巻線に誘導結合された二次巻線を備える。
変成器Ｔの一次巻線の一端は、スイッチＳＷ１の後述する端子ａｃｏｍに接続されており、他端は、スイッチＳＷ２の後述する端子ｂｃｏｍに接続されている。
変成器Ｔの二次巻線の一端は、単相交流電力を供給する外部の交流電源ＡＣＶが備える一対の出力端の一方に接続されており、二次巻線の他端は、単相交流電力を供給する対象である外部の負荷Ｚの一端に接続されている。
【００２０】
ただし、変成器Ｔの二次巻線の両端のうち、交流電源ＡＣＶに接続している方の端は、一次巻線の両端間に交流電源が流れた場合、一次巻線の両端のうちスイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍに接続されている方の端と実質的に同相の電圧を発生するように選ばれているものとする。
【００２１】
スイッチＳＷ１は、１回路２接点のトグルスイッチ等から構成されており、端子ａｃｏｍ、ａ１及びａ２を備える。スイッチＳＷ１は、操作者の操作に従って、自己の端子ａｃｏｍと端子ａ１との間、及び端子ａｃｏｍと端子ａ２との間のうち、いずれか一つを導通させる。
【００２２】
ただし、スイッチＳＷ１は、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続された状態から、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続された状態へと移るとき、まず端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続された状態へと移る。同様に、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続された状態から端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続された状態へと移るときは、まず端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続された状態へと移る。
【００２３】
スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍは、変成器Ｔの一次巻線の両端のうち、一次巻線に交流電流を流したとき、変成器Ｔの二次巻線のうち交流電源ＡＣＶに接続されている方の端と実質的に同相の電圧が発生する方の端に接続されている。端子ａ１は、変成器Ｔの二次巻線の両端のうち、交流電源ＡＣＶに接続している方の端に接続されている。端子ａ２は、交流電源ＡＣＶの両出力端のうち変成器Ｔに接続されていない方の端と、負荷Ｚの両端のうち変成器Ｔに接続されていない方の端に接続されている。
【００２４】
スイッチＳＷ２は、スイッチＳＷ１と実質的に同一の構成を有しており、端子ｂｃｏｍ、ｂ１及びｂ２を備える。スイッチＳＷ２は、操作者の操作に従って、自己の端子ｂｃｏｍと端子ｂ１との間、及び端子ｂｃｏｍと端子ｂ２との間のうち、いずれか一つを導通させる。
スイッチＳＷ２は、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続された状態から、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続された状態へと移るとき、まず端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続された状態へと移る。同様に、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続された状態から端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続された状態へと移るときは、まず端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続された状態へと移る。
【００２５】
スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍは、変成器Ｔの一次巻線の両端のうち、スイッチＳＷ１に接続されていない方の端に接続されている。端子ｂ１は、スイッチＳＷ１の端子ａ１に接続されている。端子ｂ２は、交流電源ＡＣＶの両出力端のうち変成器Ｔに接続されていない方の端と、負荷Ｚの両端のうち変成器Ｔに接続されていない方の端に接続されている。
【００２６】
コンデンサＣ１は、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍと端子ａ１との間に接続されている。コンデンサＣ２は、スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍと端子ｂ１との間に接続されている。
【００２７】
次に動作を説明する。
まず、この電源装置のスイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が互いに接続され、スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が互いに接続された状態（以下、「第１の状態」と呼ぶ）で、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間に交流電圧が発生したとする。
【００２８】
この場合、交流電源ＡＣＶから、スイッチＳＷ１の端子ａ１−端子ａｃｏｍ間、変成器Ｔの一次巻線、及びスイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を経て交流電源ＡＣＶに戻るループが形成されるので、変成器Ｔの一次巻線には交流電源ＡＣＶから供給される交流電流が流れる。従って、変成器Ｔの二次巻線には、変成器Ｔの一次巻線に流れる電流により相互誘導された起電力が発生する。
【００２９】
ただし、第１の状態において、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの二次巻線を経て負荷Ｚへと向かう電流の位相と、交流電源ＡＣＶからスイッチＳＷ１、変成器Ｔの一次巻線、スイッチＳＷ２を順に経て交流電源ＡＣＶに戻る電流の位相とは、互いに実質的に同相の関係になる。従って、第１の状態で変成器Ｔの二次巻線に相互誘導される起電力の向きは、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧を減少させる向きとなる。
このため、第１の状態では、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅は、交流電源ＡＣＶの両出力端間に発生している交流電圧の振幅より小さくなる。
【００３０】
次に、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が互いに接続され、スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が互いに接続された状態（以下、「第２の状態」と呼ぶ）で、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間に交流電圧が発生したとする。
【００３１】
この場合、交流電源ＡＣＶから、スイッチＳＷ２の端子ｂ１−端子ｂｃｏｍ間、変成器Ｔの一次巻線、及びスイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を経て交流電源ＡＣＶに戻るループが形成される。従って、この場合も、変成器Ｔの一次巻線には交流電源ＡＣＶから供給される交流電流が流れ、変成器Ｔの二次巻線には、変成器Ｔの一次巻線に流れる電流により相互誘導された起電力が発生する。
【００３２】
ただし、第２の状態において、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの二次巻線を経て負荷Ｚへと向かう電流の位相と、交流電源ＡＣＶからスイッチＳＷ１、変成器Ｔの一次巻線、スイッチＳＷ２を順に経て交流電源ＡＣＶに戻る電流の位相とは、互いに実質的に逆相の関係になる。従って、第２の状態で変成器Ｔの二次巻線に相互誘導される起電力の向きは、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧を増大させる向きとなる。
このため、第２の状態では、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅は、交流電源ＡＣＶの両出力端間に発生している交流電圧の振幅より大きくなる。
【００３３】
次に、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が互いに接続され、スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が互いに接続された状態（以下、「第３の状態」と呼ぶ）で、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間に交流電圧が発生したとする。
【００３４】
この場合において、交流電源ＡＣＶの両端間の電圧、変成器Ｔの二次巻線の両端間の電圧、及び負荷Ｚの両端間の電圧を複素数表現した場合、負荷Ｚの両端間の電圧は、交流電源ＡＣＶの両端間の交流電圧から、変成器Ｔの二次巻線の両端間に発生した電圧を差し引いたものに実質的に等しくなる。
【００３５】
そして、変成器Ｔの一次巻線の両端は、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及びスイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を介して短絡されている。一方、一般に、一次巻線の巻数がｎ１、二次巻線の巻数がｎ２である変成器の一次巻線の両端間に、インピーダンスがＺ０である素子を接続した場合、この変成器の二次巻線の両端間のインピーダンスは、｛（ｎ２ ２／ｎ１ ２）・Ｚ０｝となる。従って、第３の状態における変成器Ｔの二次巻線の両端のインピーダンスは、ほぼ０となる。
【００３６】
この結果、第３の状態では、負荷Ｚの両端間の電圧は、交流電源ＡＣＶの両端間の交流電圧に実質的に等しくなる。
【００３７】
なお、第３の状態では、コンデンサＣ１は、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ及びａ１を介して短絡され、コンデンサＣ２は、スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ及びｂ２を介して短絡されている。従って、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２の各両端間の電圧はほぼ０ボルトとなり、コンデンサＣ１にもコンデンサＣ２にも、実質的に電流が流れない。
【００３８】
次に、交流電源ＡＣＶの両出力端に交流電圧が発生している状態で、この電源装置を第３の状態から第１の状態へと変化させたとする。
この場合、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されるまでの間は、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの一次巻線及びスイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を経て交流電源ＡＣＶへと戻る電流路が未だ形成されない。
【００３９】
しかし、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されるまでの間は、変成器Ｔの一次巻線から、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間、コンデンサＣ２を経て変成器Ｔの一次巻線に戻るループが形成される。そして、このループには、変成器Ｔの二次巻線及び負荷Ｚに流れる電流（負荷電流）により変成器Ｔの一次巻線に誘起される起電力による電流が流れる。
【００４０】
従って、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されるまでの間における変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスは、二次巻線の自己インダクタンスに起因するリアクタンスより小さな値となる。
これにより、この電源装置が第３の状態から第１の状態に移る間に負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が、変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスの急激な変化に起因して急激に変化するという事態が防止される。
【００４１】
なお、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの二次巻線を経て負荷Ｚへと向かう電流の位相と、変成器Ｔの一次巻線から、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間、コンデンサＣ２を経て変成器Ｔの一次巻線に戻る電流の位相とは、互いに実質的に同相の関係になる。従って、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されるまでの間に変成器Ｔの二次巻線に相互誘導される起電力の向きは、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧を減少させる向きとなる。
一方、この電源装置が第３の状態から第１の状態に移ると、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅は減少する。従って、この電源装置が第３の状態から第１の状態に移る間に変成器Ｔの一次巻線に流れる電流も、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が急激に変化するという事態の防止に寄与する。
【００４２】
また、交流電源ＡＣＶの両出力端に交流電圧が発生している状態で、この電源装置を第１の状態から第３の状態へと変化させたとする。（すなわち、操作者等がスイッチＳＷ１を操作することにより、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を切断し、次いで端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を接続したとする。）
この場合も、変成器Ｔの一次巻線から、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間、コンデンサＣ２を経て変成器Ｔの一次巻線に戻るループが形成される。これにより、この電源装置が第１の状態から第３の状態に移る間に負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が、変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスの急激な変化に起因して急激に変化するという事態が防止される。
【００４３】
また、交流電源ＡＣＶの両出力端に交流電圧が発生している状態で、この電源装置を第３の状態から第２の状態へと変化させたとする。（すなわち、操作者等がスイッチＳＷ１を操作することにより、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を切断し、次いで端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を接続したとする。）
この場合、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が切断されてから端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続されるまでの間は、交流電源ＡＣＶからスイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を経て変成器Ｔの一次巻線へと至る電流路は遮断される。
【００４４】
しかし、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が切断されてから端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続されるまでの間は、変成器Ｔの一次巻線から、コンデンサＣ１、スイッチＳＷ２の端子ｂ１−端子ｂｃｏｍ間を経て変成器Ｔの一次巻線に戻るループが形成される。そして、このループには、負荷電流により変成器Ｔの一次巻線に誘起される起電力による電流が流れる。
【００４５】
従って、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が切断されてから端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続されるまでの間における変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスは、二次巻線の自己インダクタンスに起因するリアクタンスより小さな値となる。
これにより、この電源装置が第３の状態から第２の状態に移る間に負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が、変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスの急激な変化に起因して急激に変化するという事態が防止される。
【００４６】
また、交流電源ＡＣＶの両出力端に交流電圧が発生している状態で、この電源装置を第２の状態から第３の状態へと変化させたとする。（すなわち、操作者等がスイッチＳＷ１を操作することにより、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を切断し、次いで端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を接続したとする。）
この場合も、変成器Ｔの一次巻線から、コンデンサＣ１、スイッチＳＷ２の端子ｂ１−端子ｂｃｏｍ間を経て変成器Ｔの一次巻線に戻るループが形成される。これにより、この電源装置が第２の状態から第３の状態に移る間に負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が、変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスの急激な変化に起因して急激に変化するという事態が防止される。
【００４７】
なお、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの二次巻線を経て負荷Ｚへと向かう電流の位相と、変成器Ｔの一次巻線から、コンデンサＣ１、スイッチＳＷ２の端子ｂ１−端子ｂｃｏｍ間を経て変成器Ｔの一次巻線に戻る電流の位相とは、互いに実質的に同相の関係になる。従って、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されるまでの間に変成器Ｔの二次巻線に相互誘導される起電力の向きは、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧を減少させる向きとなる。
一方、この電源装置が第２の状態から第３の状態に移ると、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅は減少する。従って、この電源装置が第２の状態から第３の状態に移る間に変成器Ｔの一次巻線に流れる電流も、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が急激に変化するという事態の防止に寄与する。
【００４８】
なお、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が互いに接続され、スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が互いに接続された状態（以下、「第４の状態」と呼ぶ）では、変成器Ｔの一次巻線の両端は、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ２間及びスイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を介して短絡される。
従って、第４の状態においても、第３の状態と同様、変成器Ｔの二次巻線の両端のインピーダンスはほぼ０となり、負荷Ｚの両端間の電圧は、交流電源ＡＣＶの両端間の交流電圧に実質的に等しくなる。
【００４９】
また、この電源装置を第４の状態から第１の状態へと変化させた場合、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が切断されてから端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続されるまでの間は、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断される。
また、この電源装置を第１の状態から第４の状態へと変化させた場合は、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が切断されてから端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続されるまでの間、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断され、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの一次巻線へと至る電流路が遮断される。
【００５０】
そして、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されており、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断されている間は、変成器Ｔの一次巻線、コンデンサＣ１及びＣ２の三者を含む閉ループが形成される。このため、この電源装置が第１の状態と第４の状態の相互間で遷移する間も、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が、変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスの急激な変化に起因して急激に変化するという事態が防止される。
【００５１】
また、この電源装置を第４の状態から第２の状態へと変化させた場合、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続されるまでの間は、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断される。
また、この電源装置を第２の状態から第４の状態へと変化させた場合は、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されるまでの間、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断され、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの一次巻線へと至る電流路が遮断される。
【００５２】
そして、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続されており、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断されている間も、変成器Ｔの一次巻線、コンデンサＣ１及びＣ２の三者を含む閉ループが形成される。このため、この電源装置が第２の状態と第４の状態の相互間で遷移する間も、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が、変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスの急激な変化に起因して急激に変化するという事態が防止される。
【００５３】
なお、この電源装置の構成は上述のものに限られない。
例えば、図２に示すように、コンデンサＣ１は、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍと端子ａ２との間に接続されていてもよい。
この電源装置が図２に示す構成を有している場合、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続されていて、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断されている間は、交流電源ＡＣＶから、変成器Ｔの一次巻線及びコンデンサＣ１を経て交流電源ＡＣＶに至る電流路が形成される。
【００５４】
そして、この電源装置が図２に示す構成を有している場合、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの二次巻線を経て負荷Ｚへと向かう電流の位相と、交流電源ＡＣＶから、変成器Ｔの一次巻線及びコンデンサＣ１を経て交流電源ＡＣＶに至る電流電流の位相とは、互いに実質的に逆相の関係になる。従って、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続されていて、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断されている間に変成器Ｔの二次巻線に相互誘導される起電力の向きは、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧を増大させる向きとなる。
従って、図２の電源装置が第３の状態から第２の状態に移る間に変成器Ｔの一次巻線に流れる電流は、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が急激に変化するという事態の防止に寄与する。
【００５５】
また、この電源装置は、図３に示すように、電圧監視部ＲＥＦを更に備えていてもよい。そしてこの場合、図１におけるスイッチＳＷ１及びＳＷ２に代えて、例えば、図示するように、スイッチング素子ＳＷＤ１及びＳＷＤ２を備えるようにすればよい。
【００５６】
電圧監視部ＲＥＦは、ピークホールド回路及びウィンドウコンパレータ等より構成されており、一対の参照端ｒｅｆｉｎ＋及びｒｅｆｉｎ−と、制御出力端ａｒｅｆ及びｂｒｅｆとを備える。
【００５７】
電圧監視部ＲＥＦは、自己の参照端ｒｅｆｉｎ−の電位を基準とした参照端ｒｅｆｉｎ＋の電圧の最大値を検出する。そして、検出した最大値が、以下（１）〜（３）として示す条件のいずれに合致するか、すなわち、
（１）検出した最大値が所定の上限値を超えているか、又は、
（２）所定の下限値を下回っているか、又は、
（３）上述の（１）又は（２）のいずれの条件にも合致しない（すなわち、上限値を下回り、且つ、下限値を超えている）か、
を判別する。
【００５８】
そして、（１）の条件に合致すると判別すると、自己の制御出力端ａｒｅｆから、スイッチング素子ＳＷＤ２の後述する制御入力端ｂｃｏｎｔへと、所定の制御信号を供給する。また、（２）の条件に合致すると判別すると、自己の制御出力端ｂｒｅｆから、スイッチング素子ＳＷＤ１の後述する制御入力端ａｃｏｎｔへと制御信号を供給する。一方、（３）の条件に合致すると判別したときは、制御出力端ａｒｅｆ及びｂｒｅｆのいずれからも制御信号を供給しない。
【００５９】
スイッチング素子ＳＷＤ１は、例えば、１回路２接点のリレー等より構成され、制御入力端ａｃｏｎｔと、端子ａｃｏｍ、ａ１及びａ２を備える。スイッチング素子ＳＷＤ１は、自己の制御入力端ａｃｏｎｔに上述の制御信号が供給されると、自己の端子ａｃｏｍと端子ａ２との間を導通させ、端子ａｃｏｍと端子ａ１との間を遮断する。一方、制御入力端ａｃｏｎｔに制御信号が供給されていないときは、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を導通させ、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を遮断する。なお、制御入力端ａｃｏｎｔと、端子ａｃｏｍ、ａ１及びａ２との間は、実質的に絶縁状態にある。
【００６０】
ただし、スイッチング素子ＳＷＤ１は、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続された状態から、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続された状態へと移るとき、まず端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続された状態へと移る。同様に、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続された状態から端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続された状態へと移るときは、まず端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続された状態へと移る。
【００６１】
スイッチング素子ＳＷＤ１の制御入力端ａｃｏｎｔは、電圧監視部ＲＥＦの制御出力端ａｒｅｆに接続されている。スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍは、図１の構成においてスイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍが接続されている箇所に接続され、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａ１は、図１の構成においてスイッチＳＷ１の端子ａ１が接続されている箇所に接続され、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａ２は、図１の構成においてスイッチＳＷ１の端子ａ２が接続されている箇所に接続されている。
【００６２】
スイッチング素子ＳＷＤ２は、スイッチング素子ＳＷＤ１と実質的に同一の構成を有しており、制御入力端ｂｃｏｎｔと、端子ｂｃｏｍ、ｂ１及びｂ２を備える。スイッチング素子ＳＷＤ２は、自己の制御入力端ｂｃｏｎｔに制御信号が供給されると、自己の端子ｂｃｏｍと端子ｂ２との間を導通させ、端子ｂｃｏｍと端子ｂ１との間を遮断する。また、制御入力端ｂｃｏｎｔに制御信号が供給されていないときは、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を導通させ、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を遮断する。なお、制御入力端ｂｃｏｎｔと、端子ｂｃｏｍ、ｂ１及びｂ２との間は、実質的に絶縁状態にある。
【００６３】
ただし、スイッチング素子ＳＷＤ２は、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続された状態から、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続された状態へと移るとき、まず端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続された状態へと移る。同様に、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続された状態から端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続された状態へと移るときは、まず端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続された状態へと移る。
【００６４】
スイッチング素子ＳＷＤ２の制御入力端ｂｃｏｎｔは、電圧監視部ＲＥＦの制御出力端ｂｒｅｆに接続されている。スイッチング素子ＳＷＤ２の端子ｂｃｏｍは、図１の構成においてスイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍが接続されている箇所に接続され、スイッチング素子ＳＷＤ２の端子ｂ１は、図１の構成においてスイッチＳＷ２の端子ｂ１が接続されている箇所に接続され、スイッチング素子ＳＷＤ２の端子ｂ２は、図１の構成においてスイッチＳＷ２の端子ｂ２が接続されている箇所に接続されている。
【００６５】
図３の構成において、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間に交流電圧が発生した場合、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（３）の条件に合致すると（つまり、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が上限値を下回り、且つ、下限値を超えていると）、電圧監視部ＲＥＦは、制御出力端ａｒｅｆ及びｂｒｅｆのいずれからも制御信号を供給しない。
【００６６】
この結果、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が互いに接続され、スイッチング素子ＳＷＤ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が互いに接続された状態となる。従って、この電源装置は、図１の構成の電源装置が第３の状態になった場合と実質的に同一の動作を行う。
このため、負荷Ｚの両端間の電圧は、交流電源ＡＣＶの両端間の交流電圧に実質的に等しくなり、また、負荷Ｚに供給される交流電流の位相は、コンデンサＣ１及びＣ２が交流電源ＡＣＶに並列に接続されていない場合に比べて進む。
【００６７】
また、図３の構成において、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（１）の条件に合致すると（つまり、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が上限値を超えていると）、電圧監視部ＲＥＦは、制御入力端ｂｒｅｆより制御信号を供給する。
【００６８】
すると、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が互いに接続され、スイッチング素子ＳＷＤ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が互いに接続された状態となる。従って、この電源装置は、図１の電源装置が第１の状態になった場合と実質的に同一の動作を行う。この結果、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅は、交流電源ＡＣＶの両出力端間の交流電圧の振幅より小さくなる。
【００６９】
また、図３の構成において、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（２）の条件に合致すると（つまり、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が下限値を下回ると）、電圧監視部ＲＥＦは、制御入力端ａｒｅｆより制御信号を供給する。
【００７０】
すると、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が互いに接続され、スイッチング素子ＳＷＤ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が互いに接続された状態となる。従って、この電源装置は、図１の電源装置が第２の状態になった場合と実質的に同一の動作を行う。この結果、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅は、交流電源ＡＣＶの両出力端間の交流電圧の振幅より大きくなる。
【００７１】
なお、図３の電源装置は、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（３）の条件に合致する状態から（１）の条件に合致する状態に移ると、図１の電源装置が第３の状態から第１の状態へと変化した場合の動作と実質的に同一の動作を行う。
また、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（３）の条件に合致する状態から（２）の条件に合致する状態に移ると、図１の電源装置が第３の状態から第２の状態へと変化した場合の動作と実質的に同一の動作を行う。
また、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（１）の条件に合致する状態から（３）の条件に合致する状態に移ると、図１の電源装置が第１の状態から第３の状態へと変化した場合の動作と実質的に同一の動作を行う。
また、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（２）の条件に合致する状態から（３）の条件に合致する状態に移ると、図１の電源装置が第２の状態から第３の状態へと変化した場合の動作と実質的に同一の動作を行う。
【００７２】
これにより、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が、（３）の条件に合致する状態と（１）又は（２）の条件に合致する状態との間で状態が遷移する間にも、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅の急激に変化するという事態が防止される。
【００７３】
なお、電圧監視部ＲＥＦがスイッチング素子ＳＷＤ１及びＳＷＤ２に供給する制御信号の形式は任意である。
例えば、電圧監視部ＲＥＦは、交流電源ＡＣＶの両端間の電圧が上述の（１）の条件に合致すると判別すると制御出力端ｂｒｅｆから制御信号を供給せず制御出力端ａｒｅｆから制御信号を供給し、（２）の条件に合致すると判別すると制御出力端ａｒｅｆから制御信号を供給せず制御出力端ｂｒｅｆから制御信号を供給し、（３）の条件に合致すると判別したときは、制御出力端ａｒｅｆ及びｂｒｅｆの両方から制御信号を供給するようにしてもよい。
この場合、スイッチング素子ＳＷＤ１は、制御入力端ａｃｏｎｔに制御信号が供給されたとき端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を導通させて端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を遮断し、制御入力端ａｃｏｎｔに制御信号が供給されていないときは端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を導通させ端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を遮断するものであればよい。そして、スイッチング素子ＳＷＤ２は、制御入力端ｂｃｏｎｔに制御信号が供給されたとき端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を導通させて端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を遮断し、制御入力端ｂｃｏｎｔに制御信号が供給されていないときは端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を導通させ端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を遮断するものであればよい。
【００７４】
また、電圧監視部ＲＥＦは、交流電源ＡＣＶの両端間の電圧が上述の（１）〜（３）のいずれの条件に合致するかを示す三値以上の任意の形式の制御信号を出力してもよい。そして、スイッチング素子ＳＷＤ１は、この制御信号を取得し、取得した制御信号が、交流電源ＡＣＶの両端間の電圧が（１）及び（３）のいずれかの条件に合致していることを示しているとき端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を接続して端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を切断し、（２）の条件に合致していることを示しているとき端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を接続して端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を切断すればよい。一方、スイッチング素子ＳＷＤ２もこの制御信号を取得し、取得した制御信号が、交流電源ＡＣＶの両端間の電圧が（２）及び（３）のいずれかの条件に合致していることを示しているとき端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を接続して端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を切断し、（１）の条件に合致していることを示しているとき端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を接続して端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を切断すればよい。
【００７５】
また、電圧監視部ＲＥＦは、自己の参照端ｒｅｆｉｎ−の電位を基準とした参照端ｒｅｆｉｎ＋の電圧の最大値が所定のしきい値を超えているか否かを判別し、超えていると判別したとき制御出力端ｂｒｅｆから制御信号を供給し、超えていないと判別したとき制御出力端ａｒｅｆから制御信号を供給するようにしてもよい。
この場合、スイッチング素子ＳＷＤ２の制御入力端ｂｃｏｎｔと制御出力端ａｒｅｆとが互いに接続されていてもよく、更に、電圧監視部ＲＥＦは制御出力端ｂｒｅｆを備えなくてもよい。
ただし、制御入力端ｂｃｏｎｔと制御出力端ａｒｅｆとが互いに接続されている場合、スイッチング素子ＳＷＤ２は、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が導通するとき自己の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を導通させ、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が導通するとき自己の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を導通させるものとする。
【００７６】
また、図３の構成の電源装置におけるコンデンサＣ１は、図４に示すように、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍと端子ａ２との間に接続されていてもよい。
コンデンサＣ１がスイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍと端子ａ２との間に接続された場合、図４の電源装置が第３の状態から第２の状態に移る間に変成器Ｔの一次巻線に流れる電流は、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が急激に変化するという事態の防止に寄与する。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、小型・軽量な構成で、負荷に印加する電圧を変化させつつ交流電力を供給することが可能な交流電圧制御装置や、負荷に流れる電流がとぎれないようにして、負荷に印加する電圧を変えつつ交流電力を供給するための交流電圧制御装置や、負荷に流れるべき電流が短絡回路を流れないようにして、負荷に印加する電圧を変えつつ交流電力を供給するための交流電圧制御装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる電源装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電源装置の変形例の基本構成を示すブロック図である。
【図３】図１の電源装置の変形例の基本構成を示すブロック図である。
【図４】図１の電源装置の変形例の基本構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
ＡＣＶ 交流電源
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
ＲＥＦ 電圧監視部
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ
ＳＷＤ１、ＳＷＤ２ スイッチング素子
Ｔ 変成器
Ｚ 負荷
【発明の属する技術分野】
この発明は、負荷に供給する交流電圧の振幅や位相を適正に保つための交流電圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
負荷に供給する交流電圧を不連続的に変化させる手法として、二次巻線に複数のタップが設けられた変成器の一次巻線に交流電源を接続し、負荷を接続する対象のタップを切り替える手法が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、タップを切り替える上述の手法では、変成器の二次巻線や、タップや、タップと負荷とを接続する接点には、負荷に流れる電流が流れる。また、変成器の一次巻線には、負荷に供給される電力が変圧される前の電力が供給される。このため、二次巻線やタップや接点を、負荷に流れる電流に耐える構造とする必要があり、一次巻線も、負荷に供給される電力に耐える構造とする必要があった。このため、変成器やタップや接点が大型で重量も重くなっていた。
【０００４】
また、タップを切り替える上述の手法では、タップを切り替えるときに負荷への電力の供給がとぎれるという問題があり、この問題を解決するため、現に負荷が接続されているタップと、これから負荷を接続しようとするタップとを互いに短絡する必要がある。従って、短絡された各タップ間に大きな電流が流れ、タップや、タップと負荷との接点や二次巻線などが劣化しあるいは破壊するという危険があった。
【０００５】
そして、タップ、接点、二次巻線などの劣化あるいは破壊を防ぐためには、タップや接点や二次巻線を、タップ間の短絡時に流れる電流に耐える構造とする必要があった。この点も、変成器や、タップと負荷との接点の容積が大きくなる原因となっていた。
【０００６】
この発明は上記実状に鑑みてなされたもので、小型・軽量な構成で、負荷に印加する電圧を変化させつつ交流電力を供給することが可能な交流電圧制御装置や、負荷に流れる電流がとぎれないようにして、負荷に印加する電圧を変えつつ交流電力を供給するための交流電圧制御装置や、負荷に流れるべき電流が短絡回路を流れないようにして、負荷に印加する電圧を変えつつ交流電力を供給するための交流電圧制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の交流電圧制御装置は、
一次巻線と、前記一次巻線に誘導結合され、一端が単相交流電力を供給する外部の電力源の一対の出力端の一方に接続され、他端が外部の負荷の一端に接続された二次巻線と、を備える変成器と、
前記一次巻線の一端が前記電力源の出力端の前記一方に接続され、他端が前記電力源の出力端の他方に接続された第１の状態、及び、前記一次巻線の一端が前記電力源の出力端の前記他方に接続され、他端が前記電力源の出力端の前記一方に接続された第２の状態のうちの一つの状態になるよう、前記一次巻線の各端の接続先を切り替えるとともに、前記一次巻線の少なくとも一方の端が前記電力源に接続されない状態を経るようにして前記一次巻線の各端の接続先を切り替える切替手段と、
前記一次巻線の前記一端と前記二次巻線の前記一端との間に接続された第１のキャパシタと、
前記一次巻線の前記他端と前記二次巻線の前記一端との間に接続された第２のキャパシタと、を備える、
ことを特徴とする。ただし、前記一次巻線の両端間に流れる交流電流によって前記一次巻線の前記一端に発生する電圧と、当該交流電流が流れることにより前記二次巻線の前記一端に発生する電圧とは、互いに実質的に同相であるものとする。
【０００８】
このような交流電圧制御装置によれば、変成器の一次巻線の両端間に電圧が印加され、変成器の一次巻線に電流が流れることにより二次巻線には起電力が誘起される。そして、二次巻線は電力源とカスケードに接続されているので、負荷に印加される電圧は、一次巻線の両端間に印加される電圧の変化に応じて増減する。そして、一次巻線に供給される電力は、負荷に供給される電力の増減分に相当する。このため、二次巻線に流れる電流を変化させるために二次巻線と電力源との接続状態を切り替える切替手段は、負荷に供給される電力に耐えるものである必要がない。
従って、このような交流電圧制御装置は、小型・軽量な構成で、負荷に印加する電圧を変化させつつ交流電力を供給する。
【０００９】
前記切替手段は、前記一次巻線の少なくとも一方の端が前記電力源に接続されない状態を経るようにして前記一次巻線の各端の接続先を切り替えるものとすれば、電力源の両出力端間が短絡されないので、負荷に流れるべき電流が短絡回路を流れるという事態が防止される。
この場合、前記交流電圧制御装置は、
前記一次巻線の前記一端と前記二次巻線の前記一端との間に接続された第１のキャパシタと、
前記一次巻線の前記他端と前記二次巻線の前記一端との間に接続された第２のキャパシタと、を備えていてもよい。
この場合、一次巻線の少なくとも一方の端が電力源に接続されていない間、一次巻線と第１及び／又は第２のキャパシタとを含む閉ループが形成される結果、二次巻線両端間のインピーダンスの急激な増加が抑制される。従って、負荷の両端間に印加される電圧が急激に変化する事態が防止される。
【００１０】
前記切替手段は、前記第１の状態、前記第２の状態、及び、前記一次巻線の両端間を実質的に短絡された第３の状態のうちの一つの状態になるよう、前記一次巻線の各端の接続先を切り替える手段を備えるものであってもよい。
この場合、切替手段が第３の状態にあれば、二次巻線の両端間のインピーダンスは実質的に０となり、二次巻線両端間での電力の損失の発生が防止される。
【００１１】
前記切替手段が、前記一次巻線の少なくとも一方の端が前記電力源に接続されない状態を経るようにして前記一次巻線の各端の接続先を切り替えるものであって、前記切替手段が、前記第１の状態、前記第２の状態、及び、前記一次巻線の両端間を実質的に短絡された第３の状態のうちの一つの状態になるよう、前記一次巻線の各端の接続先を切り替える手段を備えるものである場合、前記交流電圧制御装置は、例えば、前記一次巻線の前記一端と前記電力源の出力端の前記他方との間に接続された昇圧用キャパシタを備えていてもよい。
この場合、一次巻線の一端が電力源に接続されていない間、電力源から一次巻線へと電流が供給され、この電流が、負荷の両端間の電圧を増大させる向きの起電力を二次巻線に誘起する。従って、前記交流電圧制御装置が第３の状態から第２の状態に移る間に両端間に印加される電圧が急激に変化する事態が防止される。
【００１２】
前記切替手段は、例えば、
操作者の操作に従い、前記一次巻線の前記一端が前記電力源に接続されない状態を経てから、前記一次巻線の前記一端を前記電力源の一対の出力端のいずれかに接続する第１のスイッチと、
操作者の操作に従い、前記一次巻線の前記他端が前記電力源に接続されない状態を経てから、前記一次巻線の前記他端を前記電力源の一対の出力端のいずれかに接続する第２のスイッチと、を備えることにより、一次巻線の少なくとも一方の端が電力源に接続されない状態を経るようにして、第１〜第３の状態のうちの一つの状態になるよう、一次巻線の各端の接続先を切り替えることを可能とする。
【００１３】
前記切替手段は、
前記電力源の各出力端間の電圧が所定のしきい値を超えているか否かを判別し、判別結果を示す信号を出力する電圧監視手段と、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が所定のしきい値を超えていることを示しているとき、前記第１及び第２の状態のうち一方の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替え、超えていないことを示しているとき、前記第１及び第２の状態のうち他方の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替える遠隔スイッチング手段を備えるものであってもよい。
これにより、切替手段は、電力源が発生する電圧に応じて、第１及び第２の状態のうちの一つの状態になるよう、一次巻線の各端の接続先を自動的に切り替える。
【００１４】
前記遠隔スイッチング手段は、例えば、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が所定のしきい値を超えていることを示しているとき、前記一次巻線の一端を前記電力源の各出力端の一方に接続し、超えていないことを示しているとき、前記一次巻線の前記一端を前記電力源の各出力端の他方に接続する第１のスイッチング素子と、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が所定のしきい値を超えていることを示しているとき、前記一次巻線の他端を前記電力源の各出力端の前記他方に接続し、超えていないことを示しているとき、前記一次巻線の前記他端を前記電力源の各出力端の前記一方に接続する第２のスイッチング素子と、を備えることにより、電力源が発生する電圧に応じて、第１及び第２の状態のうちの一つの状態になるよう、一次巻線の各端の接続先を切り替える。
【００１５】
前記切替手段は、
前記電力源の各出力端間の電圧が、所定の第１のしきい値を超えている第１の電圧範囲、前記第１のしきい値より小さい所定の第２のしきい値を下回る第２の電圧範囲、及び、前記第１及び第２の電圧範囲のいずれにも属さない第３の電圧範囲、のいずれに属するかを判別し、判別結果を示す信号を出力する電圧監視手段と、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が前記第１の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記第１及び第２の状態のうち一方の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替え、前記第２の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記第１及び第２の状態のうち他方の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替え、前記第３の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記第３の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替える遠隔スイッチング手段を備えるものであってもよい。
これにより、切替手段は、電力源が発生する電圧に応じて、第１〜第３の状態のうちの一つの状態になるよう、一次巻線の各端の接続先を自動的に切り替える。
【００１６】
前記遠隔スイッチング手段は、例えば、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が前記第１の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記一次巻線の一端を前記電力源の各出力端の一方に接続し、前記第２及び第３の電圧範囲のいずれかに属すことを示しているとき、前記一次巻線の前記一端を前記電力源の各出力端の他方に接続する第１のスイッチング素子と、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が前記第１及び第３のいずれかの電圧範囲に属すことを示しているとき、前記一次巻線の他端を前記電力源の各出力端の前記他方に接続し、前記第２の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記一次巻線の前記他端を前記電力源の各出力端の前記一方に接続する第２のスイッチング素子と、を備えることより、電力源が発生する電圧に応じて、第１〜第３の状態のうちの一つの状態になるよう、一次巻線の各端の接続先を切り替える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態にかかる交流電圧制御装置を、交流電力を供給する電源装置を例として説明する。
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態にかかる電源装置の物理的構成を示す。
図示するように、この電源装置は、変成器Ｔと、コンデンサＣ１及びＣ２と、スイッチＳＷ１及びＳＷ２とより構成される。
【００１９】
変成器Ｔは一次巻線と、一次巻線に誘導結合された二次巻線を備える。
変成器Ｔの一次巻線の一端は、スイッチＳＷ１の後述する端子ａｃｏｍに接続されており、他端は、スイッチＳＷ２の後述する端子ｂｃｏｍに接続されている。
変成器Ｔの二次巻線の一端は、単相交流電力を供給する外部の交流電源ＡＣＶが備える一対の出力端の一方に接続されており、二次巻線の他端は、単相交流電力を供給する対象である外部の負荷Ｚの一端に接続されている。
【００２０】
ただし、変成器Ｔの二次巻線の両端のうち、交流電源ＡＣＶに接続している方の端は、一次巻線の両端間に交流電源が流れた場合、一次巻線の両端のうちスイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍに接続されている方の端と実質的に同相の電圧を発生するように選ばれているものとする。
【００２１】
スイッチＳＷ１は、１回路２接点のトグルスイッチ等から構成されており、端子ａｃｏｍ、ａ１及びａ２を備える。スイッチＳＷ１は、操作者の操作に従って、自己の端子ａｃｏｍと端子ａ１との間、及び端子ａｃｏｍと端子ａ２との間のうち、いずれか一つを導通させる。
【００２２】
ただし、スイッチＳＷ１は、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続された状態から、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続された状態へと移るとき、まず端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続された状態へと移る。同様に、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続された状態から端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続された状態へと移るときは、まず端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続された状態へと移る。
【００２３】
スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍは、変成器Ｔの一次巻線の両端のうち、一次巻線に交流電流を流したとき、変成器Ｔの二次巻線のうち交流電源ＡＣＶに接続されている方の端と実質的に同相の電圧が発生する方の端に接続されている。端子ａ１は、変成器Ｔの二次巻線の両端のうち、交流電源ＡＣＶに接続している方の端に接続されている。端子ａ２は、交流電源ＡＣＶの両出力端のうち変成器Ｔに接続されていない方の端と、負荷Ｚの両端のうち変成器Ｔに接続されていない方の端に接続されている。
【００２４】
スイッチＳＷ２は、スイッチＳＷ１と実質的に同一の構成を有しており、端子ｂｃｏｍ、ｂ１及びｂ２を備える。スイッチＳＷ２は、操作者の操作に従って、自己の端子ｂｃｏｍと端子ｂ１との間、及び端子ｂｃｏｍと端子ｂ２との間のうち、いずれか一つを導通させる。
スイッチＳＷ２は、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続された状態から、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続された状態へと移るとき、まず端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続された状態へと移る。同様に、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続された状態から端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続された状態へと移るときは、まず端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続された状態へと移る。
【００２５】
スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍは、変成器Ｔの一次巻線の両端のうち、スイッチＳＷ１に接続されていない方の端に接続されている。端子ｂ１は、スイッチＳＷ１の端子ａ１に接続されている。端子ｂ２は、交流電源ＡＣＶの両出力端のうち変成器Ｔに接続されていない方の端と、負荷Ｚの両端のうち変成器Ｔに接続されていない方の端に接続されている。
【００２６】
コンデンサＣ１は、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍと端子ａ１との間に接続されている。コンデンサＣ２は、スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍと端子ｂ１との間に接続されている。
【００２７】
次に動作を説明する。
まず、この電源装置のスイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が互いに接続され、スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が互いに接続された状態（以下、「第１の状態」と呼ぶ）で、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間に交流電圧が発生したとする。
【００２８】
この場合、交流電源ＡＣＶから、スイッチＳＷ１の端子ａ１−端子ａｃｏｍ間、変成器Ｔの一次巻線、及びスイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を経て交流電源ＡＣＶに戻るループが形成されるので、変成器Ｔの一次巻線には交流電源ＡＣＶから供給される交流電流が流れる。従って、変成器Ｔの二次巻線には、変成器Ｔの一次巻線に流れる電流により相互誘導された起電力が発生する。
【００２９】
ただし、第１の状態において、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの二次巻線を経て負荷Ｚへと向かう電流の位相と、交流電源ＡＣＶからスイッチＳＷ１、変成器Ｔの一次巻線、スイッチＳＷ２を順に経て交流電源ＡＣＶに戻る電流の位相とは、互いに実質的に同相の関係になる。従って、第１の状態で変成器Ｔの二次巻線に相互誘導される起電力の向きは、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧を減少させる向きとなる。
このため、第１の状態では、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅は、交流電源ＡＣＶの両出力端間に発生している交流電圧の振幅より小さくなる。
【００３０】
次に、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が互いに接続され、スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が互いに接続された状態（以下、「第２の状態」と呼ぶ）で、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間に交流電圧が発生したとする。
【００３１】
この場合、交流電源ＡＣＶから、スイッチＳＷ２の端子ｂ１−端子ｂｃｏｍ間、変成器Ｔの一次巻線、及びスイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を経て交流電源ＡＣＶに戻るループが形成される。従って、この場合も、変成器Ｔの一次巻線には交流電源ＡＣＶから供給される交流電流が流れ、変成器Ｔの二次巻線には、変成器Ｔの一次巻線に流れる電流により相互誘導された起電力が発生する。
【００３２】
ただし、第２の状態において、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの二次巻線を経て負荷Ｚへと向かう電流の位相と、交流電源ＡＣＶからスイッチＳＷ１、変成器Ｔの一次巻線、スイッチＳＷ２を順に経て交流電源ＡＣＶに戻る電流の位相とは、互いに実質的に逆相の関係になる。従って、第２の状態で変成器Ｔの二次巻線に相互誘導される起電力の向きは、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧を増大させる向きとなる。
このため、第２の状態では、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅は、交流電源ＡＣＶの両出力端間に発生している交流電圧の振幅より大きくなる。
【００３３】
次に、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が互いに接続され、スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が互いに接続された状態（以下、「第３の状態」と呼ぶ）で、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間に交流電圧が発生したとする。
【００３４】
この場合において、交流電源ＡＣＶの両端間の電圧、変成器Ｔの二次巻線の両端間の電圧、及び負荷Ｚの両端間の電圧を複素数表現した場合、負荷Ｚの両端間の電圧は、交流電源ＡＣＶの両端間の交流電圧から、変成器Ｔの二次巻線の両端間に発生した電圧を差し引いたものに実質的に等しくなる。
【００３５】
そして、変成器Ｔの一次巻線の両端は、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及びスイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を介して短絡されている。一方、一般に、一次巻線の巻数がｎ１、二次巻線の巻数がｎ２である変成器の一次巻線の両端間に、インピーダンスがＺ０である素子を接続した場合、この変成器の二次巻線の両端間のインピーダンスは、｛（ｎ２ ２／ｎ１ ２）・Ｚ０｝となる。従って、第３の状態における変成器Ｔの二次巻線の両端のインピーダンスは、ほぼ０となる。
【００３６】
この結果、第３の状態では、負荷Ｚの両端間の電圧は、交流電源ＡＣＶの両端間の交流電圧に実質的に等しくなる。
【００３７】
なお、第３の状態では、コンデンサＣ１は、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ及びａ１を介して短絡され、コンデンサＣ２は、スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ及びｂ２を介して短絡されている。従って、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２の各両端間の電圧はほぼ０ボルトとなり、コンデンサＣ１にもコンデンサＣ２にも、実質的に電流が流れない。
【００３８】
次に、交流電源ＡＣＶの両出力端に交流電圧が発生している状態で、この電源装置を第３の状態から第１の状態へと変化させたとする。
この場合、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されるまでの間は、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの一次巻線及びスイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を経て交流電源ＡＣＶへと戻る電流路が未だ形成されない。
【００３９】
しかし、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されるまでの間は、変成器Ｔの一次巻線から、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間、コンデンサＣ２を経て変成器Ｔの一次巻線に戻るループが形成される。そして、このループには、変成器Ｔの二次巻線及び負荷Ｚに流れる電流（負荷電流）により変成器Ｔの一次巻線に誘起される起電力による電流が流れる。
【００４０】
従って、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されるまでの間における変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスは、二次巻線の自己インダクタンスに起因するリアクタンスより小さな値となる。
これにより、この電源装置が第３の状態から第１の状態に移る間に負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が、変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスの急激な変化に起因して急激に変化するという事態が防止される。
【００４１】
なお、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの二次巻線を経て負荷Ｚへと向かう電流の位相と、変成器Ｔの一次巻線から、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間、コンデンサＣ２を経て変成器Ｔの一次巻線に戻る電流の位相とは、互いに実質的に同相の関係になる。従って、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されるまでの間に変成器Ｔの二次巻線に相互誘導される起電力の向きは、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧を減少させる向きとなる。
一方、この電源装置が第３の状態から第１の状態に移ると、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅は減少する。従って、この電源装置が第３の状態から第１の状態に移る間に変成器Ｔの一次巻線に流れる電流も、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が急激に変化するという事態の防止に寄与する。
【００４２】
また、交流電源ＡＣＶの両出力端に交流電圧が発生している状態で、この電源装置を第１の状態から第３の状態へと変化させたとする。（すなわち、操作者等がスイッチＳＷ１を操作することにより、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を切断し、次いで端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を接続したとする。）
この場合も、変成器Ｔの一次巻線から、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間、コンデンサＣ２を経て変成器Ｔの一次巻線に戻るループが形成される。これにより、この電源装置が第１の状態から第３の状態に移る間に負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が、変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスの急激な変化に起因して急激に変化するという事態が防止される。
【００４３】
また、交流電源ＡＣＶの両出力端に交流電圧が発生している状態で、この電源装置を第３の状態から第２の状態へと変化させたとする。（すなわち、操作者等がスイッチＳＷ１を操作することにより、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を切断し、次いで端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を接続したとする。）
この場合、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が切断されてから端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続されるまでの間は、交流電源ＡＣＶからスイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を経て変成器Ｔの一次巻線へと至る電流路は遮断される。
【００４４】
しかし、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が切断されてから端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続されるまでの間は、変成器Ｔの一次巻線から、コンデンサＣ１、スイッチＳＷ２の端子ｂ１−端子ｂｃｏｍ間を経て変成器Ｔの一次巻線に戻るループが形成される。そして、このループには、負荷電流により変成器Ｔの一次巻線に誘起される起電力による電流が流れる。
【００４５】
従って、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が切断されてから端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続されるまでの間における変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスは、二次巻線の自己インダクタンスに起因するリアクタンスより小さな値となる。
これにより、この電源装置が第３の状態から第２の状態に移る間に負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が、変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスの急激な変化に起因して急激に変化するという事態が防止される。
【００４６】
また、交流電源ＡＣＶの両出力端に交流電圧が発生している状態で、この電源装置を第２の状態から第３の状態へと変化させたとする。（すなわち、操作者等がスイッチＳＷ１を操作することにより、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を切断し、次いで端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を接続したとする。）
この場合も、変成器Ｔの一次巻線から、コンデンサＣ１、スイッチＳＷ２の端子ｂ１−端子ｂｃｏｍ間を経て変成器Ｔの一次巻線に戻るループが形成される。これにより、この電源装置が第２の状態から第３の状態に移る間に負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が、変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスの急激な変化に起因して急激に変化するという事態が防止される。
【００４７】
なお、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの二次巻線を経て負荷Ｚへと向かう電流の位相と、変成器Ｔの一次巻線から、コンデンサＣ１、スイッチＳＷ２の端子ｂ１−端子ｂｃｏｍ間を経て変成器Ｔの一次巻線に戻る電流の位相とは、互いに実質的に同相の関係になる。従って、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されるまでの間に変成器Ｔの二次巻線に相互誘導される起電力の向きは、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧を減少させる向きとなる。
一方、この電源装置が第２の状態から第３の状態に移ると、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅は減少する。従って、この電源装置が第２の状態から第３の状態に移る間に変成器Ｔの一次巻線に流れる電流も、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が急激に変化するという事態の防止に寄与する。
【００４８】
なお、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が互いに接続され、スイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が互いに接続された状態（以下、「第４の状態」と呼ぶ）では、変成器Ｔの一次巻線の両端は、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ２間及びスイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を介して短絡される。
従って、第４の状態においても、第３の状態と同様、変成器Ｔの二次巻線の両端のインピーダンスはほぼ０となり、負荷Ｚの両端間の電圧は、交流電源ＡＣＶの両端間の交流電圧に実質的に等しくなる。
【００４９】
また、この電源装置を第４の状態から第１の状態へと変化させた場合、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が切断されてから端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続されるまでの間は、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断される。
また、この電源装置を第１の状態から第４の状態へと変化させた場合は、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が切断されてから端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続されるまでの間、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断され、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの一次巻線へと至る電流路が遮断される。
【００５０】
そして、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されており、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断されている間は、変成器Ｔの一次巻線、コンデンサＣ１及びＣ２の三者を含む閉ループが形成される。このため、この電源装置が第１の状態と第４の状態の相互間で遷移する間も、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が、変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスの急激な変化に起因して急激に変化するという事態が防止される。
【００５１】
また、この電源装置を第４の状態から第２の状態へと変化させた場合、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続されるまでの間は、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断される。
また、この電源装置を第２の状態から第４の状態へと変化させた場合は、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が切断されてから端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続されるまでの間、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断され、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの一次巻線へと至る電流路が遮断される。
【００５２】
そして、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続されており、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断されている間も、変成器Ｔの一次巻線、コンデンサＣ１及びＣ２の三者を含む閉ループが形成される。このため、この電源装置が第２の状態と第４の状態の相互間で遷移する間も、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が、変成器Ｔの二次巻線の両端間のインピーダンスの急激な変化に起因して急激に変化するという事態が防止される。
【００５３】
なお、この電源装置の構成は上述のものに限られない。
例えば、図２に示すように、コンデンサＣ１は、スイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍと端子ａ２との間に接続されていてもよい。
この電源装置が図２に示す構成を有している場合、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続されていて、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断されている間は、交流電源ＡＣＶから、変成器Ｔの一次巻線及びコンデンサＣ１を経て交流電源ＡＣＶに至る電流路が形成される。
【００５４】
そして、この電源装置が図２に示す構成を有している場合、交流電源ＡＣＶから変成器Ｔの二次巻線を経て負荷Ｚへと向かう電流の位相と、交流電源ＡＣＶから、変成器Ｔの一次巻線及びコンデンサＣ１を経て交流電源ＡＣＶに至る電流電流の位相とは、互いに実質的に逆相の関係になる。従って、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続されていて、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断されている間に変成器Ｔの二次巻線に相互誘導される起電力の向きは、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧を増大させる向きとなる。
従って、図２の電源装置が第３の状態から第２の状態に移る間に変成器Ｔの一次巻線に流れる電流は、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が急激に変化するという事態の防止に寄与する。
【００５５】
また、この電源装置は、図３に示すように、電圧監視部ＲＥＦを更に備えていてもよい。そしてこの場合、図１におけるスイッチＳＷ１及びＳＷ２に代えて、例えば、図示するように、スイッチング素子ＳＷＤ１及びＳＷＤ２を備えるようにすればよい。
【００５６】
電圧監視部ＲＥＦは、ピークホールド回路及びウィンドウコンパレータ等より構成されており、一対の参照端ｒｅｆｉｎ＋及びｒｅｆｉｎ−と、制御出力端ａｒｅｆ及びｂｒｅｆとを備える。
【００５７】
電圧監視部ＲＥＦは、自己の参照端ｒｅｆｉｎ−の電位を基準とした参照端ｒｅｆｉｎ＋の電圧の最大値を検出する。そして、検出した最大値が、以下（１）〜（３）として示す条件のいずれに合致するか、すなわち、
（１）検出した最大値が所定の上限値を超えているか、又は、
（２）所定の下限値を下回っているか、又は、
（３）上述の（１）又は（２）のいずれの条件にも合致しない（すなわち、上限値を下回り、且つ、下限値を超えている）か、
を判別する。
【００５８】
そして、（１）の条件に合致すると判別すると、自己の制御出力端ａｒｅｆから、スイッチング素子ＳＷＤ２の後述する制御入力端ｂｃｏｎｔへと、所定の制御信号を供給する。また、（２）の条件に合致すると判別すると、自己の制御出力端ｂｒｅｆから、スイッチング素子ＳＷＤ１の後述する制御入力端ａｃｏｎｔへと制御信号を供給する。一方、（３）の条件に合致すると判別したときは、制御出力端ａｒｅｆ及びｂｒｅｆのいずれからも制御信号を供給しない。
【００５９】
スイッチング素子ＳＷＤ１は、例えば、１回路２接点のリレー等より構成され、制御入力端ａｃｏｎｔと、端子ａｃｏｍ、ａ１及びａ２を備える。スイッチング素子ＳＷＤ１は、自己の制御入力端ａｃｏｎｔに上述の制御信号が供給されると、自己の端子ａｃｏｍと端子ａ２との間を導通させ、端子ａｃｏｍと端子ａ１との間を遮断する。一方、制御入力端ａｃｏｎｔに制御信号が供給されていないときは、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を導通させ、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を遮断する。なお、制御入力端ａｃｏｎｔと、端子ａｃｏｍ、ａ１及びａ２との間は、実質的に絶縁状態にある。
【００６０】
ただし、スイッチング素子ＳＷＤ１は、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続された状態から、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続された状態へと移るとき、まず端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続された状態へと移る。同様に、端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が接続された状態から端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続された状態へと移るときは、まず端子ａｃｏｍ−端子ａ１間及び端子ａｃｏｍ−端子ａ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が接続された状態へと移る。
【００６１】
スイッチング素子ＳＷＤ１の制御入力端ａｃｏｎｔは、電圧監視部ＲＥＦの制御出力端ａｒｅｆに接続されている。スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍは、図１の構成においてスイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍが接続されている箇所に接続され、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａ１は、図１の構成においてスイッチＳＷ１の端子ａ１が接続されている箇所に接続され、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａ２は、図１の構成においてスイッチＳＷ１の端子ａ２が接続されている箇所に接続されている。
【００６２】
スイッチング素子ＳＷＤ２は、スイッチング素子ＳＷＤ１と実質的に同一の構成を有しており、制御入力端ｂｃｏｎｔと、端子ｂｃｏｍ、ｂ１及びｂ２を備える。スイッチング素子ＳＷＤ２は、自己の制御入力端ｂｃｏｎｔに制御信号が供給されると、自己の端子ｂｃｏｍと端子ｂ２との間を導通させ、端子ｂｃｏｍと端子ｂ１との間を遮断する。また、制御入力端ｂｃｏｎｔに制御信号が供給されていないときは、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を導通させ、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を遮断する。なお、制御入力端ｂｃｏｎｔと、端子ｂｃｏｍ、ｂ１及びｂ２との間は、実質的に絶縁状態にある。
【００６３】
ただし、スイッチング素子ＳＷＤ２は、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続された状態から、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続された状態へと移るとき、まず端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続された状態へと移る。同様に、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が接続された状態から端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続された状態へと移るときは、まず端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間及び端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間がいずれも切断された状態を経てから、端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が接続された状態へと移る。
【００６４】
スイッチング素子ＳＷＤ２の制御入力端ｂｃｏｎｔは、電圧監視部ＲＥＦの制御出力端ｂｒｅｆに接続されている。スイッチング素子ＳＷＤ２の端子ｂｃｏｍは、図１の構成においてスイッチＳＷ２の端子ｂｃｏｍが接続されている箇所に接続され、スイッチング素子ＳＷＤ２の端子ｂ１は、図１の構成においてスイッチＳＷ２の端子ｂ１が接続されている箇所に接続され、スイッチング素子ＳＷＤ２の端子ｂ２は、図１の構成においてスイッチＳＷ２の端子ｂ２が接続されている箇所に接続されている。
【００６５】
図３の構成において、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間に交流電圧が発生した場合、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（３）の条件に合致すると（つまり、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が上限値を下回り、且つ、下限値を超えていると）、電圧監視部ＲＥＦは、制御出力端ａｒｅｆ及びｂｒｅｆのいずれからも制御信号を供給しない。
【００６６】
この結果、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が互いに接続され、スイッチング素子ＳＷＤ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が互いに接続された状態となる。従って、この電源装置は、図１の構成の電源装置が第３の状態になった場合と実質的に同一の動作を行う。
このため、負荷Ｚの両端間の電圧は、交流電源ＡＣＶの両端間の交流電圧に実質的に等しくなり、また、負荷Ｚに供給される交流電流の位相は、コンデンサＣ１及びＣ２が交流電源ＡＣＶに並列に接続されていない場合に比べて進む。
【００６７】
また、図３の構成において、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（１）の条件に合致すると（つまり、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が上限値を超えていると）、電圧監視部ＲＥＦは、制御入力端ｂｒｅｆより制御信号を供給する。
【００６８】
すると、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が互いに接続され、スイッチング素子ＳＷＤ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間が互いに接続された状態となる。従って、この電源装置は、図１の電源装置が第１の状態になった場合と実質的に同一の動作を行う。この結果、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅は、交流電源ＡＣＶの両出力端間の交流電圧の振幅より小さくなる。
【００６９】
また、図３の構成において、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（２）の条件に合致すると（つまり、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が下限値を下回ると）、電圧監視部ＲＥＦは、制御入力端ａｒｅｆより制御信号を供給する。
【００７０】
すると、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が互いに接続され、スイッチング素子ＳＷＤ２の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間が互いに接続された状態となる。従って、この電源装置は、図１の電源装置が第２の状態になった場合と実質的に同一の動作を行う。この結果、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅は、交流電源ＡＣＶの両出力端間の交流電圧の振幅より大きくなる。
【００７１】
なお、図３の電源装置は、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（３）の条件に合致する状態から（１）の条件に合致する状態に移ると、図１の電源装置が第３の状態から第１の状態へと変化した場合の動作と実質的に同一の動作を行う。
また、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（３）の条件に合致する状態から（２）の条件に合致する状態に移ると、図１の電源装置が第３の状態から第２の状態へと変化した場合の動作と実質的に同一の動作を行う。
また、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（１）の条件に合致する状態から（３）の条件に合致する状態に移ると、図１の電源装置が第１の状態から第３の状態へと変化した場合の動作と実質的に同一の動作を行う。
また、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が（２）の条件に合致する状態から（３）の条件に合致する状態に移ると、図１の電源装置が第２の状態から第３の状態へと変化した場合の動作と実質的に同一の動作を行う。
【００７２】
これにより、交流電源ＡＣＶの出力端の両極間の電圧が、（３）の条件に合致する状態と（１）又は（２）の条件に合致する状態との間で状態が遷移する間にも、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅の急激に変化するという事態が防止される。
【００７３】
なお、電圧監視部ＲＥＦがスイッチング素子ＳＷＤ１及びＳＷＤ２に供給する制御信号の形式は任意である。
例えば、電圧監視部ＲＥＦは、交流電源ＡＣＶの両端間の電圧が上述の（１）の条件に合致すると判別すると制御出力端ｂｒｅｆから制御信号を供給せず制御出力端ａｒｅｆから制御信号を供給し、（２）の条件に合致すると判別すると制御出力端ａｒｅｆから制御信号を供給せず制御出力端ｂｒｅｆから制御信号を供給し、（３）の条件に合致すると判別したときは、制御出力端ａｒｅｆ及びｂｒｅｆの両方から制御信号を供給するようにしてもよい。
この場合、スイッチング素子ＳＷＤ１は、制御入力端ａｃｏｎｔに制御信号が供給されたとき端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を導通させて端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を遮断し、制御入力端ａｃｏｎｔに制御信号が供給されていないときは端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を導通させ端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を遮断するものであればよい。そして、スイッチング素子ＳＷＤ２は、制御入力端ｂｃｏｎｔに制御信号が供給されたとき端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を導通させて端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を遮断し、制御入力端ｂｃｏｎｔに制御信号が供給されていないときは端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を導通させ端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を遮断するものであればよい。
【００７４】
また、電圧監視部ＲＥＦは、交流電源ＡＣＶの両端間の電圧が上述の（１）〜（３）のいずれの条件に合致するかを示す三値以上の任意の形式の制御信号を出力してもよい。そして、スイッチング素子ＳＷＤ１は、この制御信号を取得し、取得した制御信号が、交流電源ＡＣＶの両端間の電圧が（１）及び（３）のいずれかの条件に合致していることを示しているとき端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を接続して端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を切断し、（２）の条件に合致していることを示しているとき端子ａｃｏｍ−端子ａ２間を接続して端子ａｃｏｍ−端子ａ１間を切断すればよい。一方、スイッチング素子ＳＷＤ２もこの制御信号を取得し、取得した制御信号が、交流電源ＡＣＶの両端間の電圧が（２）及び（３）のいずれかの条件に合致していることを示しているとき端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を接続して端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を切断し、（１）の条件に合致していることを示しているとき端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を接続して端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を切断すればよい。
【００７５】
また、電圧監視部ＲＥＦは、自己の参照端ｒｅｆｉｎ−の電位を基準とした参照端ｒｅｆｉｎ＋の電圧の最大値が所定のしきい値を超えているか否かを判別し、超えていると判別したとき制御出力端ｂｒｅｆから制御信号を供給し、超えていないと判別したとき制御出力端ａｒｅｆから制御信号を供給するようにしてもよい。
この場合、スイッチング素子ＳＷＤ２の制御入力端ｂｃｏｎｔと制御出力端ａｒｅｆとが互いに接続されていてもよく、更に、電圧監視部ＲＥＦは制御出力端ｂｒｅｆを備えなくてもよい。
ただし、制御入力端ｂｃｏｎｔと制御出力端ａｒｅｆとが互いに接続されている場合、スイッチング素子ＳＷＤ２は、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ２間が導通するとき自己の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ１間を導通させ、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍ−端子ａ１間が導通するとき自己の端子ｂｃｏｍ−端子ｂ２間を導通させるものとする。
【００７６】
また、図３の構成の電源装置におけるコンデンサＣ１は、図４に示すように、スイッチング素子ＳＷＤ１の端子ａｃｏｍと端子ａ２との間に接続されていてもよい。
コンデンサＣ１がスイッチＳＷ１の端子ａｃｏｍと端子ａ２との間に接続された場合、図４の電源装置が第３の状態から第２の状態に移る間に変成器Ｔの一次巻線に流れる電流は、負荷Ｚの両端間に印加される交流電圧の振幅が急激に変化するという事態の防止に寄与する。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、小型・軽量な構成で、負荷に印加する電圧を変化させつつ交流電力を供給することが可能な交流電圧制御装置や、負荷に流れる電流がとぎれないようにして、負荷に印加する電圧を変えつつ交流電力を供給するための交流電圧制御装置や、負荷に流れるべき電流が短絡回路を流れないようにして、負荷に印加する電圧を変えつつ交流電力を供給するための交流電圧制御装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる電源装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電源装置の変形例の基本構成を示すブロック図である。
【図３】図１の電源装置の変形例の基本構成を示すブロック図である。
【図４】図１の電源装置の変形例の基本構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
ＡＣＶ 交流電源
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
ＲＥＦ 電圧監視部
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ
ＳＷＤ１、ＳＷＤ２ スイッチング素子
Ｔ 変成器
Ｚ 負荷
Claims (8)
- 一次巻線と、前記一次巻線に誘導結合され、一端が単相交流電力を供給する外部の電力源の一対の出力端の一方に接続され、他端が外部の負荷の一端に接続された二次巻線と、を備える変成器と、
前記一次巻線の一端が前記電力源の出力端の前記一方に接続され、他端が前記電力源の出力端の他方に接続された第１の状態、及び、前記一次巻線の一端が前記電力源の出力端の前記他方に接続され、他端が前記電力源の出力端の前記一方に接続された第２の状態のうちの一つの状態になるよう、前記一次巻線の各端の接続先を切り替えるとともに、前記一次巻線の少なくとも一方の端が前記電力源に接続されない状態を経るようにして前記一次巻線の各端の接続先を切り替える切替手段と、
前記一次巻線の前記一端と前記二次巻線の前記一端との間に接続された第１のキャパシタと、
前記一次巻線の前記他端と前記二次巻線の前記一端との間に接続された第２のキャパシタと、
を備え、
前記一次巻線の両端間に流れる交流電流によって前記一次巻線の前記一端に発生する電圧と、当該交流電流が流れることにより前記二次巻線の前記一端に発生する電圧とは、互いに実質的に同相である、
ことを特徴とする交流電圧制御装置。 - 一次巻線と、前記一次巻線に誘導結合され、一端が単相交流電力を供給する外部の電力源の一対の出力端の一方に接続され、他端が外部の負荷の一端に接続された二次巻線と、を備える変成器と、
前記一次巻線の一端が前記電力源の出力端の前記一方に接続され、他端が前記電力源の出力端の他方に接続された第１の状態、及び、前記一次巻線の一端が前記電力源の出力端の前記他方に接続され、他端が前記電力源の出力端の前記一方に接続された第２の状態のうちの一つの状態になるよう、前記一次巻線の各端の接続先を切り替えるとともに、前記一次巻線の少なくとも一方の端が前記電力源に接続されない状態を経るようにして、前記第１の状態、前記第２の状態、及び、前記一次巻線の両端間を実質的に短絡された第３の状態のうちの一つの状態になるよう、前記一次巻線の各端ｎの接続先を切り替える切替手段と、
前記一次巻線の前記一端と前記電力源の出力端の前記他方との間に接続された昇圧用キャパシタと、
を備え、
前記一次巻線の両端間に流れる交流電流によって前記一次巻線の前記一端に発生する電圧と、当該交流電流が流れることにより前記二次巻線の前記一端に発生する電圧とは、互いに実質的に同相である、
ことを特徴とする交流電圧制御装置。 - 前記切替手段は、前記第１の状態、前記第２の状態、及び、前記一次巻線の両端間を実質的に短絡された第３の状態のうちの一つの状態になるよう、前記一次巻線の各端の接続先を切り替える手段を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の交流電圧制御装置。 - 前記切替手段は、
操作者の操作に従い、前記一次巻線の前記一端が前記電力源に接続されない状態を経てから、前記一次巻線の前記一端を前記電力源の一対の出力端のいずれかに接続する第１のスイッチと、
操作者の操作に従い、前記一次巻線の前記他端が前記電力源に接続されない状態を経てから、前記一次巻線の前記他端を前記電力源の一対の出力端のいずれかに接続する第２のスイッチと、
を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の交流電圧制御装置。 - 前記切替手段は、
前記電力源の各出力端間の電圧が所定のしきい値を超えているか否かを判別し、判別結果を示す信号を出力する電圧監視手段と、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が所定のしきい値を超えていることを示しているとき、前記第１及び第２の状態のうち一方の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替え、超えていないことを示しているとき、前記第１及び第２の状態のうち他方の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替える遠隔スイッチング手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の交流電圧制御装置。 - 前記遠隔スイッチング手段は、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が所定のしきい値を超えていることを示しているとき、前記一次巻線の一端を前記電力源の各出力端の一方に接続し、超えていないことを示しているとき、前記一次巻線の前記一端を前記電力源の各出力端の他方に接続する第１のスイッチング素子と、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が所定のしきい値を超えていることを示しているとき、前記一次巻線の他端を前記電力源の各出力端の前記他方に接続し、超えていないことを示しているとき、前記一次巻線の前記他端を前記電力源の各出力端の前記一方に接続する第２のスイッチング素子と、
を備えたことを特徴とする請求項５に記載の交流電圧制御装置。 - 前記切替手段は、
前記電力源の各出力端間の電圧が、所定の第１のしきい値を超えている第１の電圧範囲、前記第１のしきい値より小さい所定の第２のしきい値を下回る第２の電圧範囲、及び、前記第１及び第２の電圧範囲のいずれにも属さない第３の電圧範囲、のいずれに属するかを判別し、判別結果を示す信号を出力する電圧監視手段と、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が前記第１の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記第１及び第２の状態のうち一方の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替え、前記第２の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記第１及び第２の状態のうち他方の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替え、前記第３の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記第３の状態になるよう前記一次巻線の各端の接続先を切り替える遠隔スイッチング手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の交流電圧制御装置。 - 前記遠隔スイッチング手段は、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が前記第１の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記一次巻線の一端を前記電力源の各出力端の一方に接続し、前記第２及び第３の電圧範囲のいずれかに属すことを示しているとき、前記一次巻線の前記一端を前記電力源の各出力端の他方に接続する第１のスイッチング素子と、
前記電圧監視手段が出力した前記信号を取得し、取得した信号が、前記電力源の各出力端間の電圧が前記第１及び第３のいずれかの電圧範囲に属すことを示しているとき、前記一次巻線の他端を前記電力源の各出力端の前記他方に接続し、前記第２の電圧範囲に属すことを示しているとき、前記一次巻線の前記他端を前記電力源の各出力端の前記一方に接続する第２のスイッチング素子と、
を備えたことを特徴とする請求項７に記載の交流電圧制御装置。
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