JP4312826B1 - 三相電源の電圧を自動調整する変圧装置 - Google Patents
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Abstract
３つの入力端子と、３つの出力端子と、Ｙ結線三相変圧器と、スイッチ群と、スイッチ切替回路を備え、三相電源の電圧を自動調整する変圧装置である。３つの入力端子は三相電源の３つの幹線にそれぞれ接続され、３つの出力端子は、負荷設備にそれぞれ接続される。Ｙ結線三相変圧器は、コアと、Ｒ相巻線回路と、Ｓ相巻線回路と、Ｔ相巻線回路を備える。Ｒ相巻線回路は、入力端子Ｒinから中性点までの間に、Ｒ相主巻線と、Ｒ相第１副巻線と、Ｒ相第１スイッチと、Ｒ相第２副巻線と、Ｒ相第３副巻線がこの順番で直列接続されるとともに、Ｒ相主巻線の他端には出力端子Ｒout が接続される。Ｒ相第２スイッチは、Ｒ相第１副巻線とＲ相第１スイッチの直列回路に並列に接続される。Ｒ相第３スイッチは、Ｒ相第１副巻線とＲ相第１スイッチとＲ相第２副巻線の直列回路に並列に接続される。Ｒ相第４スイッチは、Ｒ相第２副巻線とＲ相第３副巻線の直列回路に並列に接続される。スイッチ切替回路は、出力端子の電圧レベルに基づいてスイッチ群を制御し、第１モード〜第４モードを択一的に切り替える。
【選択図】図１
【選択図】図１
Description
この発明は、電力需要家に引き込まれた三相電源の電圧を定格電圧より低い目標電圧範囲に自動調整して負荷設備に供給する変圧装置に関し、とくに、Ｙ結線の三相変圧器を基本構成とするものに関する。
たとえばホテルやスーパーマーケットや工場などにおいては、照明設備や空調設備あるいは動力設備などで相当量の電力を消費している。このような一般的な電力需要家において、最近、省エネルギー対策の必要性が強く認識され、さまざまな対策が考え出されて実施されつつある。
一般の電力需要家において採用可能な省エネルギー対策のひとつに、商用電源を屋内設備に引き込む受電系統に、日本国特許第２７５０２７５号公報や第３３７２１７８号公報に開示された変圧装置を設け、商用電源の定格電圧より数パーセント低い電圧になるように自動調整して負荷設備に給電する方式が知られている。
発電設備および送配電設備の安定能力の劣る地域では、電力需要家の受電ポイントにおける電源電圧が安定せず、定格電圧より少し高めの電圧で変動推移している場合が多い。このような状況下においては、変圧装置により定格電圧より数パーセント低い電圧に自動調整した電源を負荷設備に供給することで、負荷設備による電力消費量が顕著に減少し、とくに大きな省エネルギー効果が得られる。
上記した日本国特許第３３７２１７８号公報に記載の変圧装置は、三相電源の電圧を定格電圧より低い目標電圧範囲に自動調整して負荷設備に供給するものである。しかしながら、この変圧装置に用いられている変圧器の巻線構成はＹ結線ではなく、各相の電流と各相の磁束が異なる相間で組み合わされた特殊な構成となっており、したがって所望の特性を得るための巻線回路および磁気回路の設計がきわめて難しいものであった。
また、上記した従来の変圧装置は、異なる相間を接続する複数のスイッチの組み合わせ切替によって変圧特性を変更する構成であり、したがってスイッチ両端の電圧（異なる相間の電圧）がゼロになるタイミングでスイッチを切り替えなければならない。そのためスイッチ制御回路が複雑化し、スイッチ切替動作タイミングの安定性・信頼性を確保することが困難であった。
この発明の目的は、Ｙ結線の三相変圧器を用いた基本構成により、三相電源の電圧を定格電圧より低い目標電圧範囲に自動調整して負荷設備に供給する変圧装置を提供することにある。
この発明に係る変圧装置は、分説すると、つぎの事項（１）〜（22）により特定されるものである。
（１）３つの入力端子（Ｒin・Ｓin・Ｔin）と、３つの出力端子（Ｒout・Ｓout・Ｔout ）と、Ｙ結線三相変圧器と、スイッチ群と、スイッチ切替回路を備え、三相電源の電圧を自動調整する変圧装置であること
（２）３つの入力端子（Ｒin・Ｓin・Ｔin）は、三相電源の３つの幹線にそれぞれ接続されること
（３）３つの出力端子（Ｒout・Ｓout・Ｔout ）は、負荷設備にそれぞれ接続されること
（４）Ｙ結線三相変圧器は、コアと、Ｒ相巻線回路と、Ｓ相巻線回路と、Ｔ相巻線回路を備えること
（５）Ｒ相巻線回路は、入力端子Ｒinから中性点までの間に、Ｒ相主巻線と、Ｒ相第１副巻線と、Ｒ相第１スイッチと、Ｒ相第２副巻線と、Ｒ相第３副巻線がこの順番で直列接続されるとともに、Ｒ相主巻線の他端には出力端子Ｒout が接続されること
（６）スイッチ群中のＲ相第２スイッチは、Ｒ相第１副巻線とＲ相第１スイッチの直列回路に並列に接続されること
（７）スイッチ群中のＲ相第３スイッチは、Ｒ相第１副巻線とＲ相第１スイッチとＲ相第２副巻線の直列回路に並列に接続されること
（８）スイッチ群中のＲ相第４スイッチは、Ｒ相第２副巻線とＲ相第３副巻線の直列回路に並列に接続されること
（９）Ｓ相巻線回路は、入力端子Ｓinから中性点までの間に、Ｓ相主巻線と、Ｓ相第１副巻線と、Ｓ相第１スイッチと、Ｓ相第２副巻線と、Ｓ相第３副巻線がこの順番で直列接続されるとともに、Ｓ相主巻線の他端には出力端子Ｓout が接続されること
（10）スイッチ群中のＳ相第２スイッチは、Ｓ相第１副巻線とＳ相第１スイッチの直列回路に並列に接続されること
（11）スイッチ群中のＳ相第３スイッチは、Ｓ相第１副巻線とＳ相第１スイッチとＳ相第２副巻線の直列回路に並列に接続されること
（12）スイッチ群中のＳ相第４スイッチは、Ｓ相第２副巻線とＳ相第３副巻線の直列回路に並列に接続されること
（13）Ｔ相巻線回路は、入力端子Ｔinから中性点までの間に、Ｔ相主巻線と、Ｔ相第１副巻線と、Ｔ相第１スイッチと、Ｔ相第２副巻線と、Ｔ相第３副巻線がこの順番で直列接続されるとともに、Ｔ相主巻線の他端には出力端子Ｔout が接続されること
（14）スイッチ群中のＴ相第２スイッチは、Ｔ相第１副巻線とＴ相第１スイッチの直列回路に並列に接続されること
（15）スイッチ群中のＴ相第３スイッチは、Ｔ相第１副巻線とＴ相第１スイッチとＴ相第２副巻線の直列回路に並列に接続されること
（16）スイッチ群中のＴ相第４スイッチは、Ｔ相第２副巻線とＴ相第３副巻線の直列回路に並列に接続されること
（17）スイッチ切替回路は、出力端子（Ｒout・Ｓout・Ｔout ）の電圧レベルまたは入力端子（Ｒin・Ｓin・Ｔin）の電圧レベルに基づいてスイッチ群を制御し、第１モード〜第４モードを択一的に切り替えること
（18）第１モードは、各相の第１スイッチがオン、各相の第２スイッチ・第３スイッチ・第４スイッチがオフであること
（19）第２モードは、各相の第２スイッチがオン、各相の第１スイッチ・第３スイッチ・第４スイッチがオフであること
（20）第３モードは、各相の第３スイッチがオン、各相の第１スイッチ・第２スイッチ・第４スイッチがオフであること
（21）第４モードは、各相の第４スイッチがオン、各相の第１スイッチ・第２スイッチ・第３スイッチがオフであること
（22）スイッチ切替回路は、モードの切り替えに際し、各相の電圧瞬時値がゼロになるそれぞれのタイミングにおいて、各相のスイッチを切り替えること
（２）３つの入力端子（Ｒin・Ｓin・Ｔin）は、三相電源の３つの幹線にそれぞれ接続されること
（３）３つの出力端子（Ｒout・Ｓout・Ｔout ）は、負荷設備にそれぞれ接続されること
（４）Ｙ結線三相変圧器は、コアと、Ｒ相巻線回路と、Ｓ相巻線回路と、Ｔ相巻線回路を備えること
（５）Ｒ相巻線回路は、入力端子Ｒinから中性点までの間に、Ｒ相主巻線と、Ｒ相第１副巻線と、Ｒ相第１スイッチと、Ｒ相第２副巻線と、Ｒ相第３副巻線がこの順番で直列接続されるとともに、Ｒ相主巻線の他端には出力端子Ｒout が接続されること
（６）スイッチ群中のＲ相第２スイッチは、Ｒ相第１副巻線とＲ相第１スイッチの直列回路に並列に接続されること
（７）スイッチ群中のＲ相第３スイッチは、Ｒ相第１副巻線とＲ相第１スイッチとＲ相第２副巻線の直列回路に並列に接続されること
（８）スイッチ群中のＲ相第４スイッチは、Ｒ相第２副巻線とＲ相第３副巻線の直列回路に並列に接続されること
（９）Ｓ相巻線回路は、入力端子Ｓinから中性点までの間に、Ｓ相主巻線と、Ｓ相第１副巻線と、Ｓ相第１スイッチと、Ｓ相第２副巻線と、Ｓ相第３副巻線がこの順番で直列接続されるとともに、Ｓ相主巻線の他端には出力端子Ｓout が接続されること
（10）スイッチ群中のＳ相第２スイッチは、Ｓ相第１副巻線とＳ相第１スイッチの直列回路に並列に接続されること
（11）スイッチ群中のＳ相第３スイッチは、Ｓ相第１副巻線とＳ相第１スイッチとＳ相第２副巻線の直列回路に並列に接続されること
（12）スイッチ群中のＳ相第４スイッチは、Ｓ相第２副巻線とＳ相第３副巻線の直列回路に並列に接続されること
（13）Ｔ相巻線回路は、入力端子Ｔinから中性点までの間に、Ｔ相主巻線と、Ｔ相第１副巻線と、Ｔ相第１スイッチと、Ｔ相第２副巻線と、Ｔ相第３副巻線がこの順番で直列接続されるとともに、Ｔ相主巻線の他端には出力端子Ｔout が接続されること
（14）スイッチ群中のＴ相第２スイッチは、Ｔ相第１副巻線とＴ相第１スイッチの直列回路に並列に接続されること
（15）スイッチ群中のＴ相第３スイッチは、Ｔ相第１副巻線とＴ相第１スイッチとＴ相第２副巻線の直列回路に並列に接続されること
（16）スイッチ群中のＴ相第４スイッチは、Ｔ相第２副巻線とＴ相第３副巻線の直列回路に並列に接続されること
（17）スイッチ切替回路は、出力端子（Ｒout・Ｓout・Ｔout ）の電圧レベルまたは入力端子（Ｒin・Ｓin・Ｔin）の電圧レベルに基づいてスイッチ群を制御し、第１モード〜第４モードを択一的に切り替えること
（18）第１モードは、各相の第１スイッチがオン、各相の第２スイッチ・第３スイッチ・第４スイッチがオフであること
（19）第２モードは、各相の第２スイッチがオン、各相の第１スイッチ・第３スイッチ・第４スイッチがオフであること
（20）第３モードは、各相の第３スイッチがオン、各相の第１スイッチ・第２スイッチ・第４スイッチがオフであること
（21）第４モードは、各相の第４スイッチがオン、各相の第１スイッチ・第２スイッチ・第３スイッチがオフであること
（22）スイッチ切替回路は、モードの切り替えに際し、各相の電圧瞬時値がゼロになるそれぞれのタイミングにおいて、各相のスイッチを切り替えること
Ｒin・Ｓin・Ｔin 入力端子
Ｒout・Ｓout・Ｔout 出力端子
１０Ｒ Ｒ相主巻線
１１Ｒ Ｒ相第１副巻線
１２Ｒ Ｒ相第２副巻線
１３Ｒ Ｒ相第３副巻線
２１Ｒ Ｒ相第１スイッチ
２２Ｒ Ｒ相第２スイッチ
２３Ｒ Ｒ相第３スイッチ
２４Ｒ Ｒ相第４スイッチ
１０Ｓ Ｓ相主巻線
１１Ｓ Ｓ相第１副巻線
１２Ｓ Ｓ相第２副巻線
１３Ｓ Ｓ相第３副巻線
２１Ｓ Ｓ相第１スイッチ
２２Ｓ Ｓ相第２スイッチ
２３Ｓ Ｓ相第３スイッチ
２４Ｓ Ｓ相第４スイッチ
１０Ｔ Ｔ相主巻線
１１Ｔ Ｔ相第１副巻線
１２Ｔ Ｔ相第２副巻線
１３Ｔ Ｔ相第３副巻線
２１Ｔ Ｔ相第１スイッチ
２２Ｔ Ｔ相第２スイッチ
２３Ｔ Ｔ相第３スイッチ
２４Ｔ Ｔ相第４スイッチ
５ コア
５Ｒ Ｒ相巻線部分
５Ｓ Ｓ相巻線部分
５Ｔ Ｔ相巻線部分
８ スイッチ切替回路
８１ 電圧検出回路
８２ マイクロコンピュータ
８３ ドライブ回路
５１・５２ サイリスタ
５３ ゲート信号発生回路
５４・５５ 電圧検出回路
Ｒout・Ｓout・Ｔout 出力端子
１０Ｒ Ｒ相主巻線
１１Ｒ Ｒ相第１副巻線
１２Ｒ Ｒ相第２副巻線
１３Ｒ Ｒ相第３副巻線
２１Ｒ Ｒ相第１スイッチ
２２Ｒ Ｒ相第２スイッチ
２３Ｒ Ｒ相第３スイッチ
２４Ｒ Ｒ相第４スイッチ
１０Ｓ Ｓ相主巻線
１１Ｓ Ｓ相第１副巻線
１２Ｓ Ｓ相第２副巻線
１３Ｓ Ｓ相第３副巻線
２１Ｓ Ｓ相第１スイッチ
２２Ｓ Ｓ相第２スイッチ
２３Ｓ Ｓ相第３スイッチ
２４Ｓ Ｓ相第４スイッチ
１０Ｔ Ｔ相主巻線
１１Ｔ Ｔ相第１副巻線
１２Ｔ Ｔ相第２副巻線
１３Ｔ Ｔ相第３副巻線
２１Ｔ Ｔ相第１スイッチ
２２Ｔ Ｔ相第２スイッチ
２３Ｔ Ｔ相第３スイッチ
２４Ｔ Ｔ相第４スイッチ
５ コア
５Ｒ Ｒ相巻線部分
５Ｓ Ｓ相巻線部分
５Ｔ Ｔ相巻線部分
８ スイッチ切替回路
８１ 電圧検出回路
８２ マイクロコンピュータ
８３ ドライブ回路
５１・５２ サイリスタ
５３ ゲート信号発生回路
５４・５５ 電圧検出回路
＝＝＝変圧装置の概要＝＝＝
この発明に係る変圧装置の巻線構成を図１に示し、スイッチ切替回路８の構成を図３に示している。まず、この変圧装置の全体的な概略を説明する。
この発明に係る変圧装置の巻線構成を図１に示し、スイッチ切替回路８の構成を図３に示している。まず、この変圧装置の全体的な概略を説明する。
この変圧装置は、三相電源の３つの幹線にそれぞれ接続される３つの入力端子Ｒin・Ｓin・Ｔinと、負荷設備にそれぞれ接続される３つの出力端子Ｒout・Ｓout・Ｔout を備えている。この変圧装置は、出力電圧を入力電圧より約２％低くする第１モードと、出力電圧を入力電圧より約４％低くする第２モードと、出力電圧を入力電圧より約６％低くする第３モードと、出力電圧を入力電圧とほぼ等しくする第４モードを択一的に自動切り替えする。
この変圧装置は、基本構成として、図１に示すように、同一構成のＲ相巻線回路とＳ相巻線回路とＴ相巻線回路からなるＹ結線の三相変圧器を備えている。
＝＝＝Ｒ相巻線回路＝＝＝
Ｒ相巻線回路は、入力端子Ｒinから中性点Ｏまでの間に、Ｒ相主巻線１０Ｒと、Ｒ相第１副巻線１１Ｒと、Ｒ相第１スイッチ２１Ｒと、Ｒ相第２副巻線１２Ｒと、Ｒ相第３副巻線１３Ｒがこの順番で直列接続されており、出力端子Ｒout はＲ相主巻線１０Ｒの他端に接続されている。
Ｒ相巻線回路は、入力端子Ｒinから中性点Ｏまでの間に、Ｒ相主巻線１０Ｒと、Ｒ相第１副巻線１１Ｒと、Ｒ相第１スイッチ２１Ｒと、Ｒ相第２副巻線１２Ｒと、Ｒ相第３副巻線１３Ｒがこの順番で直列接続されており、出力端子Ｒout はＲ相主巻線１０Ｒの他端に接続されている。
Ｒ相第１副巻線１１ＲとＲ相第１スイッチ２１Ｒの直列回路に、Ｒ相第２スイッチ２２Ｒが並列に接続されている。
Ｒ相第１副巻線１１ＲとＲ相第１スイッチ２１ＲとＲ相第２副巻線１２Ｒの直列回路に、Ｒ相第３スイッチ２３Ｒが並列に接続されている。
Ｒ相第２副巻線１２ＲとＲ相第３副巻線１３Ｒの直列回路に、Ｒ相第４スイッチ２４Ｒが並列に接続されている。
＝＝＝Ｓ相巻線回路＝＝＝
Ｓ相巻線回路は、入力端子Ｓinから中性点Ｏまでの間に、Ｓ相主巻線１０Ｓと、Ｓ相第１副巻線１１Ｓと、Ｓ相第１スイッチ２１Ｓと、Ｓ相第２副巻線１２Ｓと、Ｓ相第３副巻線１３Ｓがこの順番で直列接続されており、出力端子Ｓout はＳ相主巻線１０Ｓの他端に接続されている。
Ｓ相巻線回路は、入力端子Ｓinから中性点Ｏまでの間に、Ｓ相主巻線１０Ｓと、Ｓ相第１副巻線１１Ｓと、Ｓ相第１スイッチ２１Ｓと、Ｓ相第２副巻線１２Ｓと、Ｓ相第３副巻線１３Ｓがこの順番で直列接続されており、出力端子Ｓout はＳ相主巻線１０Ｓの他端に接続されている。
Ｓ相第１副巻線１１ＳとＳ相第１スイッチ２１Ｓの直列回路に、Ｓ相第２スイッチ２２Ｓが並列に接続されている。
Ｓ相第１副巻線１１ＳとＳ相第１スイッチ２１ＳとＳ相第２副巻線１２Ｓの直列回路に、Ｓ相第３スイッチ２３Ｓが並列に接続されている。
Ｓ相第２副巻線１２ＳとＳ相第３副巻線１３Ｓの直列回路に、Ｓ相第４スイッチ２４Ｓが並列に接続されている。
＝＝＝Ｔ相巻線回路＝＝＝
Ｔ相巻線回路は、入力端子Ｔinから中性点Ｏまでの間に、Ｔ相主巻線１０Ｔと、Ｔ相第１副巻線１１Ｔと、Ｔ相第１スイッチ２１Ｔと、Ｔ相第２副巻線１２Ｔと、Ｔ相第３副巻線１３Ｔがこの順番で直列接続されており、出力端子Ｔout はＴ相主巻線１０Ｔの他端に接続されている。
Ｔ相巻線回路は、入力端子Ｔinから中性点Ｏまでの間に、Ｔ相主巻線１０Ｔと、Ｔ相第１副巻線１１Ｔと、Ｔ相第１スイッチ２１Ｔと、Ｔ相第２副巻線１２Ｔと、Ｔ相第３副巻線１３Ｔがこの順番で直列接続されており、出力端子Ｔout はＴ相主巻線１０Ｔの他端に接続されている。
Ｔ相第１副巻線１１ＴとＴ相第１スイッチ２１Ｔの直列回路に、Ｔ相第２スイッチ２２Ｔが並列に接続されている。
Ｔ相第１副巻線１１ＴとＴ相第１スイッチ２１ＴとＴ相第２副巻線１２Ｔの直列回路に、Ｔ相第３スイッチ２３Ｔが並列に接続されている。
Ｔ相第２副巻線１２ＴとＴ相第３副巻線１３Ｔの直列回路に、Ｔ相第４スイッチ２４Ｔが並列に接続されている。
＝＝＝コア５の一例＝＝＝
図２は、上記したＹ結線三相変圧器のコア５の形態の一例を示している。Ｒ相巻線回路の各巻線１０Ｒ・１１Ｒ・１２Ｒ・１３Ｒはコア５のＲ相巻線部５Ｒに巻かれ、Ｓ相巻線回路の各巻線１０Ｓ・１１Ｓ・１２Ｓ・１３Ｓはコア５のＳ相巻線部５Ｓに巻かれ、Ｔ相巻線回路の各巻線１０Ｔ・１１Ｔ・１２Ｔ・１３Ｔはコア５のＴ相巻線部５Ｔに巻かれている。
図２は、上記したＹ結線三相変圧器のコア５の形態の一例を示している。Ｒ相巻線回路の各巻線１０Ｒ・１１Ｒ・１２Ｒ・１３Ｒはコア５のＲ相巻線部５Ｒに巻かれ、Ｓ相巻線回路の各巻線１０Ｓ・１１Ｓ・１２Ｓ・１３Ｓはコア５のＳ相巻線部５Ｓに巻かれ、Ｔ相巻線回路の各巻線１０Ｔ・１１Ｔ・１２Ｔ・１３Ｔはコア５のＴ相巻線部５Ｔに巻かれている。
＝＝＝スイッチ切替回路８の概要＝＝＝
図３は、スイッチ切替回路８の構成の一例を示している。スイッチ切替回路８は、出力端子Ｒout・Ｓout・Ｔout の電圧レベルを監視し、出力電圧が所定の目標電圧範囲になるように、図１に示したスイッチ群を制御し、第１モード〜第４モードを択一的に切り替えるように構成されている。
図３は、スイッチ切替回路８の構成の一例を示している。スイッチ切替回路８は、出力端子Ｒout・Ｓout・Ｔout の電圧レベルを監視し、出力電圧が所定の目標電圧範囲になるように、図１に示したスイッチ群を制御し、第１モード〜第４モードを択一的に切り替えるように構成されている。
第１モードは、各相の第１スイッチ２１Ｒ・２１Ｓ・２１Ｔがオンとなり、その他のすべてのスイッチ（各相の第２スイッチ・第３スイッチ・第４スイッチ）がオフとなる。第１モードにおいては、出力電圧は入力電圧より約２％低くなる。
第２モードは、各相の第２スイッチ２２Ｒ・２２Ｓ・２２Ｔがオンとなり、その他のすべてのスイッチ（各相の第１スイッチ・第３スイッチ・第４スイッチ）がオフとなる。第２モードにおいては、出力電圧は入力電圧より約４％低くなる。
第３モードは、各相の第３スイッチ２３Ｒ・２３Ｓ・２３Ｔがオンとなり、その他のすべてのスイッチ（各相の第１スイッチ・第２スイッチ・第４スイッチ）がオフとなる。第３モードにおいては、出力電圧は入力電圧より６％低くなる。
第４モードは、各相の第４スイッチ２４Ｒ・２４Ｓ・２４Ｔがオンとなり、その他のすべてのスイッチ（各相の第１スイッチ・第２スイッチ・第３スイッチ）がオフとなる。第４モードにおいては、出力電圧は入力電圧とほぼ等しい。
＝＝＝スイッチ切替回路８の詳細＝＝＝
図３に示すように、スイッチ切替回路８は、電圧検出回路８１と、マイクロコンピュータ８２と、ドライブ回路８３を備えている。電圧検出回路８１は、出力端子Ｒout・Ｓout・Ｔout の電圧を検出し、検出信号をマイクロコンピュータ８２に入力する。マイクロコンピュータ８２は、電圧検出回路８１の検出信号に基づいて図４のフローチャートに示す処理を実行し、第１モード〜第４モードを択一的に切り替えるための制御信号をドライブ回路８３に入力する。ドライブ回路８３は、マイクロコンピュータ８２からの制御信号に応答して、Ｒ相の第１〜第４スイッチ２１Ｒ〜２４Ｒ、Ｓ相の第１〜第４スイッチ２１Ｓ〜２４Ｓ、Ｔ相の第１〜第４スイッチ２１Ｔ〜２４Ｔを前述のように切り替え駆動する。
図３に示すように、スイッチ切替回路８は、電圧検出回路８１と、マイクロコンピュータ８２と、ドライブ回路８３を備えている。電圧検出回路８１は、出力端子Ｒout・Ｓout・Ｔout の電圧を検出し、検出信号をマイクロコンピュータ８２に入力する。マイクロコンピュータ８２は、電圧検出回路８１の検出信号に基づいて図４のフローチャートに示す処理を実行し、第１モード〜第４モードを択一的に切り替えるための制御信号をドライブ回路８３に入力する。ドライブ回路８３は、マイクロコンピュータ８２からの制御信号に応答して、Ｒ相の第１〜第４スイッチ２１Ｒ〜２４Ｒ、Ｓ相の第１〜第４スイッチ２１Ｓ〜２４Ｓ、Ｔ相の第１〜第４スイッチ２１Ｔ〜２４Ｔを前述のように切り替え駆動する。
図４のフローチャートを参照しつつ、マイクロコンピュータ８２の処理手順の一例を説明する。マイクロコンピュータ８２は、プログラムされた目標電圧範囲と電圧検出回路８１の検出信号とを比較し、出力電圧が目標電圧範囲より高すぎるか、低すぎるかを監視する（ステップ４１０と４２０）。
出力電圧が目標電圧範囲より高すぎる場合、ステップ４１１以降の電圧下降ルーチンに進む。電圧下降ルーチンにおいては、現状が第４モード（０％モード）である場合は第１モード（−２％モード）に切り替え、現状が第１モード（−２％モード）の場合は第２モード（−４％モード）に切り替え、現状が第２モード（−４％モード）の場合は第３モード（−６％モード）に切り替える。
出力電圧が目標電圧範囲より低すぎる場合、ステップ４２１以降の電圧上昇ルーチンに進む。電圧上昇ルーチンにおいては、現状が第３モード（−６％モード）である場合は第２モード（−４％モード）に切り替え、現状が第２モード（−４％モード）の場合は第１モード（−２％モード）に切り替え、現状が第１モード（−２％モード）の場合は第４モード（０％モード）に切り替える。
＝＝＝スイッチとドライブ回路８３の具体例＝＝＝
これまで説明したように、図１に示したＹ結線三相変圧器の回路には１２個のスイッチが含まれており、これら各スイッチが図３に示したドライブ回路８３により個別に切り替え駆動される。１２個のスイッチと、ドライブ回路８３の各スイッチ対応回路は同一構成である。
これまで説明したように、図１に示したＹ結線三相変圧器の回路には１２個のスイッチが含まれており、これら各スイッチが図３に示したドライブ回路８３により個別に切り替え駆動される。１２個のスイッチと、ドライブ回路８３の各スイッチ対応回路は同一構成である。
図５には、１２個中の１個のスイッチと、ドライブ回路８３の１個のスイッチ対応回路の構成例を示している。スイッチは、逆並列接続された２個のサイリスタ５１と５２からなる。ドライブ回路８３は、ゲート信号発生回路５３と、２つの電圧検出回路５４と５５を備えている。ゲート信号発生回路５３は、サイリスタ５１をターンオンさせるゲート信号Ｇ１と、サイリスタ５２をターンオンさせるゲート信号Ｇ２を出力する。
電圧検出回路５４は、サイリスタ５１のゲートカソード間電圧を検出し、ゲートカソード間電圧がゼロになると（サイリスタ５１の電流がゼロになると）出力信号Ａが“１”になり、サイリスタ５１に電流が流れてゲートカソード間電圧がゼロでないときには出力信号Ａは“０”となる。
同様に、電圧検出回路５５は、サイリスタ５２のゲートカソード間電圧を検出し、ゲートカソード間電圧がゼロになると（サイリスタ５２の電流がゼロになると）出力信号Ｂが“１”になり、サイリスタ５に電流が流れてゲートカソード間電圧がゼロでないときには出力信号Ｂは“０”となる。
図３のドライブ回路８３（ゲート信号発生回路５３を含んでいる）に対して、図３のマイクロコンピュータ８２からサイリスタ５１と５２（１個のスイッチである）をオフにすることを指示する制御信号が与えられた場合、ゲート信号発生回路５３は、電圧検出回路５４と５５の出力信号ＡとＢが“１”に変化したことに応動してサイリスタ５１と５２のゲート信号をオフとし、サイリスタ５１と５２をターンオフさせる。また、オフにするサイリスタ５１と５２（１個のスイッチ）に換わってオンにすべき他の１個のスイッチ（逆並列接続された２個のサイリスタ）をターンオン駆動する。
このように、図３のスイッチ切替回路８は、モードの切り替えに際し、各相の電圧瞬時値がゼロになるそれぞれのタイミングにおいて、各相のスイッチを切り替えるように構成されている。上記の実施例においては、各スイッチは、それぞれ、逆並列接続したサイリスタにより構成されており、スイッチ切替回路８は、各サイリスタのゲートカソード間電圧を検出する電圧検出器を備え、あるサイリスタをオフにして別のサイリスタをオンにする際、オフにすべきサイリスタの電圧検出器によりゲートカソード間電圧がゼロになったことを検出したタイミングに応動し、ターンオフ駆動およびターンオン駆動を行うように構成されている。
Claims (2)
- ３つの入力端子（Ｒin・Ｓin・Ｔin）と、３つの出力端子（Ｒout・Ｓout・Ｔout ）と、Ｙ結線三相変圧器と、スイッチ群と、スイッチ切替回路を備え、三相電源の電圧を自動調整する変圧装置であって、
３つの入力端子（Ｒin・Ｓin・Ｔin）は、三相電源の３つの幹線にそれぞれ接続され、
３つの出力端子（Ｒout・Ｓout・Ｔout ）は、負荷設備にそれぞれ接続され、
Ｙ結線三相変圧器は、コアと、Ｒ相巻線回路と、Ｓ相巻線回路と、Ｔ相巻線回路を備え、
Ｒ相巻線回路は、入力端子Ｒinから中性点までの間に、Ｒ相主巻線と、Ｒ相第１副巻線と、Ｒ相第１スイッチと、Ｒ相第２副巻線と、Ｒ相第３副巻線がこの順番で直列接続されるとともに、Ｒ相主巻線の他端には出力端子Ｒout が接続され、
スイッチ群中のＲ相第２スイッチは、Ｒ相第１副巻線とＲ相第１スイッチの直列回路に並列に接続され、
スイッチ群中のＲ相第３スイッチは、Ｒ相第１副巻線とＲ相第１スイッチとＲ相第２副巻線の直列回路に並列に接続され、
スイッチ群中のＲ相第４スイッチは、Ｒ相第２副巻線とＲ相第３副巻線の直列回路に並列に接続され、
Ｓ相巻線回路は、入力端子Ｓinから中性点までの間に、Ｓ相主巻線と、Ｓ相第１副巻線と、Ｓ相第１スイッチと、Ｓ相第２副巻線と、Ｓ相第３副巻線がこの順番で直列接続されるとともに、Ｓ相主巻線の他端には出力端子Ｓout が接続され、
スイッチ群中のＳ相第２スイッチは、Ｓ相第１副巻線とＳ相第１スイッチの直列回路に並列に接続され、
スイッチ群中のＳ相第３スイッチは、Ｓ相第１副巻線とＳ相第１スイッチとＳ相第２副巻線の直列回路に並列に接続され、
スイッチ群中のＳ相第４スイッチは、Ｓ相第２副巻線とＳ相第３副巻線の直列回路に並列に接続され、
Ｔ相巻線回路は、入力端子Ｔinから中性点までの間に、Ｔ相主巻線と、Ｔ相第１副巻線と、Ｔ相第１スイッチと、Ｔ相第２副巻線と、Ｔ相第３副巻線がこの順番で直列接続されるとともに、Ｔ相主巻線の他端には出力端子Ｔout が接続され、
スイッチ群中のＴ相第２スイッチは、Ｔ相第１副巻線とＴ相第１スイッチの直列回路に並列に接続され、
スイッチ群中のＴ相第３スイッチは、Ｔ相第１副巻線とＴ相第１スイッチとＴ相第２副巻線の直列回路に並列に接続され、
スイッチ群中のＴ相第４スイッチは、Ｔ相第２副巻線とＴ相第３副巻線の直列回路に並列に接続され、
スイッチ切替回路は、出力端子（Ｒout・Ｓout・Ｔout ）の電圧レベルまたは入力端子（Ｒin・Ｓin・Ｔin）の電圧レベルに基づいてスイッチ群を制御し、第１モード〜第４モードを択一的に切り替え、
第１モードは、各相の第１スイッチがオン、各相の第２スイッチ・第３スイッチ・第４スイッチがオフであり、
第２モードは、各相の第２スイッチがオン、各相の第１スイッチ・第３スイッチ・第４スイッチがオフであり、
第３モードは、各相の第３スイッチがオン、各相の第１スイッチ・第２スイッチ・第４スイッチがオフであり、
第４モードは、各相の第４スイッチがオン、各相の第１スイッチ・第２スイッチ・第３スイッチがオフであり、
スイッチ切替回路は、モードの切り替えに際し、各相の電圧瞬時値がゼロになるそれぞれのタイミングにおいて、各相のスイッチを切り替える
変圧装置。 - 各スイッチは、それぞれ、逆並列接続したサイリスタにより構成され、
スイッチ切替回路は、各サイリスタのゲートカソード間電圧を検出する電圧検出器を備え、あるサイリスタをオフにして別のサイリスタをオンにする際、オフにすべきサイリスタの電圧検出器によりゲートカソード間電圧がゼロになったことを検出したタイミングに応動し、ターンオフ駆動およびターンオン駆動を行う
請求項１に記載の変圧装置。
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