JP5693897B2 - 交流電圧調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力された交流電源の電圧を昇圧あるいは降圧することにより出力する交流電圧調整装置に関する。

従来この種の交流電圧調整装置としては、特許文献１に示すように、入力端の一方に一端が接続され、入力端の他方に他端が接続され、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、一次巻線とそれに磁気結合されて入力端の一方と出力端の他方の間に両端が連結された二次巻線とを有するトランスと、トランスの一次巻線の一端及び他端と、単巻トランスの一端、タップ及び他端との相互接続を選択的に切り替えるスイッチとを備えたものが知られている。しかし、このトランスは、出力電圧を増加させるような調整が可能であるが、出力電圧を減少させる調整は出来ない。そのため、目標となる所定の出力電圧を減少させたい場合に対応することができず、出力電圧の調整範囲が制限されるという問題がある。

また、特許文献２に示すように、比較的小容量のインバータ装置の出力により、交流の負荷電圧を定格の正弦波形に直列補償して安定化する交流安定化電源装置が知られている。しかし、この電源装置のようにインバータ装置を用いた場合、変換効率が８５〜９０％程度と低く、電力利用に無駄が生じる。また、発展途上国のように電力事情が悪く、電源電圧の変動が非常に大きい用途においては、突入電流が定格の４００％程度に大きくなるが、このような大きな電流にはインバータ装置では対応が困難である。

特開２００６−１８７１０２号公報 特開平５−１１３８３０号公報

本発明は、上記問題を解決しようとするものであり、スイッチの切り替えによって出力電圧を広い範囲で容易かつ細かく調整が可能であり、変換効率が高く耐久性も高くかつ安価な交流電圧調整装置を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、大きな入力電圧の変動に対して、出力電圧を精度よく安定化できるような交流安定化電源としての機能を有する交流電圧調整装置を提供することにある。

本発明の第１の特徴は、一対の入力端から入力される交流電源の電圧を変圧して一対の出力端から出力する交流電圧調整装置であって、入力端の一方に一端が接続されると共に入力端の他方に他端が接続されて両端間に複数のタップを設けた単巻トランスと、一次巻線と、一次巻線に磁気結合されて入力端の一方と出力端の一方の間に両端が接続された二次巻線とを有する第１複巻トランスと、一端にて入力端の一方側及び他方側とのいずれかに接続される一次巻線と、一次巻線に磁気結合されて一端にて入力端の一方側及び他方側とのいずれかに接続されると共に他端にて第１複巻トランスの一次巻線の他端に接続される二次巻線とを有する第２複巻トランスと、第１複巻トランスの一次巻線の一端に接続されて、一端と単巻トランスの複数のタップのいずれか１つとの接続を切り替え可能なタップ切替第１スイッチと、第２複巻トランスの一次巻線の他端に接続されて、他端と単巻トランスの複数のタップのいずれか１つとの接続を切り替え可能なタップ切替第２スイッチとを備えたことにある。なお、本発明において、複巻トランスについては、降圧トランスであり、以下の全ての複巻トランスについても同様である。

第１の特徴においては、交流電圧調整装置の動作は、以下の（１）〜（４）の４つの場合に分けられる。なお、この４つの場合については、便宜上スイッチで接続が切り替えられている図９〜図１２を参照して説明する。
（１）第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線の一端側と二次巻線の一端側がいずれも入力端の一方側に接続された場合（図９参照）
タップ切替第１スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧を入力電圧から引いた電圧が、第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線に極性に合わせて加えられる。この電圧に第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線と二次巻線の比を掛け合わせて減圧された値の第１の電圧が二次巻線に出力される。一方、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧を入力電圧から引いた電圧が、第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線に極性が反転した状態で加えられる。この電圧に第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線と二次巻線の比を掛け合わせて減圧された値の電圧が二次巻線に出力される。さらに、第２複巻トランスＦＴ２の二次巻線からの反転した電圧が第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線に加えられ、この電圧に第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線と二次巻線の比を掛け合わせてさらに減圧された値の第２の電圧が、二次巻線側に出力される。さらに、入力電圧に第１の電圧が加えられ、第２の電圧が引かれて、出力電圧として出力端から出力される。

以上のように、本発明の上記（１）においては、入力電圧に対して、タップ切替第１スイッチＴＳＷ１と第１複巻トランスＦＴ１を経た電圧が加えられ、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２と第２複巻トランスＦＴ２及び第１複巻トランスＦＴ１を経た電圧が引かれて出力端から出力される。その結果、（１）の場合は、入力電圧に対して、第１複巻トランスＦＴ１で減圧された電圧が加えられると共に、第２複巻トランスＦＴ２と第１複巻トランスＦＴ１で二重に減圧された電圧が引かれることにより、入力電圧に対して２段階で非常に細かく調整された出力電圧を出力することができる。

（２）第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線の一端側が入力端の他方側に、二次巻線の一端側が入力端の一方側に接続された場合（図１０参照）
タップ切替第１スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置からの電圧については、上記（１）の場合と同様である。タップ切替第２スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧は、第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線に極性を合わせて加えられる。さらに、この電圧に第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線と二次巻線の比を掛け合わせて減圧された値の電圧が、二次巻線側に出力される。第２複巻トランスＦＴ２の二次巻線からの電圧が第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線に加えられ、この電圧に第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線と二次巻線の比を掛け合わせて減圧された値の第２の電圧が、二次巻線側に出力される。さらに、入力電圧に第１の電圧と第２の電圧が加えられて、出力電圧として出力端から出力される。

以上のように、（２）の場合は、入力電圧に対してタップ切替第１スイッチＴＳＷ１と第１複巻トランスＦＴ１を経た電圧が加えられ、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２と第２複巻トランスＦＴ２及び第１複巻トランスＦＴ１を経た電圧が加えられて出力端から出力される。その結果、（２）の場合は、入力電圧に対して、第１複巻トランスＦＴ１で減圧された出力が加えられると共に、第２複巻トランスＦＴ２と第１複巻トランスＦＴ１で二重に減圧された出力が加えられることにより、入力電圧に対して２段階で非常に細かく調整された出力電圧を出力することができる。

（３）第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線の一端側が入力端の一方側に、二次巻線の一端側が入力端の他方側に接続された場合（図１１参照）
タップ切替第１スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧が、第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線に極性が反転した状態で加えられる。さらに、この電圧に第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線と二次巻線の比を掛け合わせて減圧された第１の電圧が二次巻線に出力される。一方、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧については、上記図９の場合と同様である。さらに、入力電圧から第１の電圧と第２の電圧が引かれて、出力電圧として出力端から出力される。このように、（３）においては、入力電圧に対してタップ切替第１スイッチＴＳＷ１と第１複巻トランスＦＴ１を経た電圧が引かれ、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２と第２複巻トランスＦＴ２及び第１複巻トランスＦＴ１を経た電圧が引かれて出力端から出力される。その結果、この場合は、入力電圧に対して、第１複巻トランスＦＴ１で減圧された出力電圧が引かれると共に、第２複巻トランスＦＴ２と第１複巻トランスＦＴ１で二重に減圧された出力電圧が引かれることにより、入力電圧に対して２段階で非常に細かく調整された出力電圧を供給することができる。

（４）第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線と二次巻線の一端側がいずれも入力端の他方側に接続された場合（図１２参照）
タップ切替第１スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧は、図１１の場合と同様に処理され、また、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧は、上記図１０の場合と同様に処理される。さらに、入力電圧から第１の電圧が引かれると共に第２の電圧が加えられて、出力電圧として出力端から出力される。このように、（４）においては、入力電圧に対してタップ切替第１スイッチＴＳＷ１と第１複巻トランスＦＴ１を経た電圧が引かれ、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２と第２複巻トランスＦＴ２及び第１複巻トランスＦＴ１を経た電圧が加えられて出力端から出力される。その結果、この場合は、入力電圧に対して、第１複巻トランスＦＴ１で減圧された出力電圧が引かれると共に、第２複巻トランスＦＴ２と第１複巻トランスＦＴ１で二重に減圧された出力電圧が加えられることにより、入力電圧に対して２段階で非常に細かく調整された出力電圧を供給することができる。

以上のように、第１の特徴においては、所定の入力電圧に対して、第１タップ切替スイッチの切り替えによって細かく調節されかつ第１複巻トランスで減圧された電圧と、第２タップ切替スイッチの切り替えによって細かく調節されかつ第２複巻トランスと第１複巻トランスによって二重に減圧された電圧を、入力電圧に対して加えたり引いたりすることにより、非常に広い範囲で細かく調節した出力電圧を出力させることができ、従来のインバータを用いたものに比べて電圧調整の範囲を広めることができる。また、第１の特徴においては、トランスを用いていることにより、入力電圧に対する出力電圧の変換効率を、従来のインバータを用いた方式等に比べて大幅に高めることができる。

また、第１の特徴において、タップ切替第１スイッチ及びタップ切替第２スイッチを電気的に切り替え可能なものとし、交流電源の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、交流電源の目標出力電圧を入力する目標電圧入力手段と、タップ切替第１スイッチ及びタップ切替第２スイッチの切り替えの組み合わせと、組合せに応じた交流電源の出力電圧との関係を表す組合せデータを記憶するデータ記憶手段と、出力電圧検出手段により検出された出力電圧値と目標電圧入力手段から入力された目標電圧値とを比較し、データ記憶手段に記憶された組合せデータに基づいて出力電圧値と目標電圧値の差を最小にさせるタップ切替第１スイッチ及びタップ切替第２スイッチの切り替えの組み合わせを演算する演算制御手段と、演算制御手段による演算結果に基づいて、タップ切替第１スイッチ及びタップ切替第２スイッチの切り替えを行うスイッチ切替手段とを設けることができる。

第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線と二次巻線の一端側が、入力端の一方側と他方側のいずれかに接続された上記（１）〜（４）のいずれかの場合において、出力電圧として目標電圧値が決められることにより、以下の制御が行われる。入力電圧が変動することにより出力電圧が目標電圧値から変動したような場合に、演算制御手段により、出力電圧検出手段により検出された出力電圧値と目標電圧入力手段から入力された目標電圧値とが比較される。演算制御手段は、出力電圧の目標電圧値からの差を出来る限り小さくするために、データ記憶手段に記憶された組合せデータに基づいて出力電圧値と目標電圧値の差を最小にさせる第１及び第２タップ切替スイッチの切り替えの組み合わせを演算により求める。その演算結果に基づいて、スイッチ切替手段により電気的に迅速に第１及び第２タップ切替スイッチの切り替えが行われ、出力電圧の目標電圧値からの差が最小になるように制御される。その結果、この交流電圧調整装置は、入力電圧の変動に対する出力電圧の変動を最小限に抑える交流安定化電源として機能できる。

また、第１の特徴において、第２複巻トランスの二次巻線の一端側に、一端側と入力端の一方側及び他方側のいずれか一方との接続を切り替える複巻トランス第１切替スイッチを設け、第２複巻トランスの一次巻線の一端側に、一端側と前記入力端の一方側及び他方側のいずれか一方との接続を切り替える複巻トランス第２切替スイッチを設けることができる。これにより、図９〜図１２に示すように、複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１を切り替えることにより、上記（１）〜（４）の４つの場合を簡単に切り替えることができる。その結果、複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１により第１複巻トランスＦＴ１と第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線にそれぞれ入力される電圧の極性を切り替えつつ、その大きさをタップ切替第１スイッチ及びタップ切替第２スイッチの切り替え位置で細かい電圧に調節しながら出力させることができる。

複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１を設けた場合、さらに、タップ切替第１スイッチ、タップ切替第２スイッチ、複巻トランス第１切替スイッチ及び複巻トランス第２切替スイッチを電気的に切り替え可能なものとし、交流電源の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、交流電源の目標出力電圧を入力する目標電圧入力手段と、タップ切替第１スイッチ、タップ切替第２スイッチ、複巻トランス第１切替スイッチ及び複巻トランス第２切替スイッチの切り替えの組合せと、組合せに応じた交流電源の出力電圧との関係を表す組合せデータを記憶するデータ記憶手段と、出力電圧検出手段により検出された出力電圧値と目標電圧入力手段から入力された目標電圧値とを比較し、データ記憶手段に記憶された組合せデータに基づいて出力電圧値と目標電圧値の差を最小にさせるタップ切替第１スイッチ、タップ切替第２スイッチ、複巻トランス第１切替スイッチ及び複巻トランス第２切替スイッチの切り替えの組み合わせを演算する演算制御手段と、演算制御手段による演算結果に基づいて、タップ切替第１スイッチ、タップ切替第２スイッチ、複巻トランス第１切替スイッチ及び複巻トランス第２切替スイッチの切り替えを行うスイッチ切替手段とを設けることができる。

これにより、図１３に示すように、入力電圧が変動することにより出力電圧が目標電圧値から変動したような場合に、演算制御手段により、出力電圧検出手段により検出された出力電圧値と目標電圧入力手段から入力された目標電圧値とが比較される。演算制御手段は、出力電圧の目標電圧値からの差を出来る限り小さくするために、データ記憶手段に記憶された組合せデータに基づいて出力電圧値と目標電圧値の差を最小にさせるタップ切替第１スイッチ及びタップ切替第２スイッチと複巻トランス第１切替スイッチ及び複巻トランス第２切替スイッチの切り替えの組み合わせが演算される。その演算結果に基づいて、スイッチ切替手段により電気的に迅速にタップ切替第１スイッチ及びタップ切替第２スイッチと複巻トランス第１切替スイッチ及び複巻トランス第２切替スイッチの切り替えが行われ、出力電圧の目標電圧値からの差が最小になるように制御される。その結果、本発明においては、交流電圧調整装置を入力電圧の変動に対する出力電圧の変動を最小限に抑える交流安定化電源として有効に活用できる。

本発明の第２の特徴は、一対の入力端から入力される交流電源の電圧を変圧して一対の出力端から出力する交流電圧調整装置であって、入力端の一方に一端が接続されると共に入力端の他方に他端が接続されて両端間に複数のタップを設けた単巻トランスと、一次巻線と、一次巻線に磁気結合されて一端にて入力端の一方と接続された二次巻線とを有し、一次巻線の他端にて入力端の一方側及び他方側とのいずれかに接続される複巻第１トランスと、一次巻線と、一次巻線に磁気結合されて一端にて複巻第１トランスの二次巻線の他端に接続されると共に他端にて出力端の一方側に接続された二次巻線とを有し、一次巻線の他端にて入力端の一方側及び他方側とのいずれかに接続される複巻第１トランスとは一次巻線と二次巻線の比率が異なる複巻第２トランスと、複巻第１トランスの一次巻線の一端に接続されて、一端と単巻トランスの複数のタップのいずれか１つとの接続を切り替え可能なタップ第１切替スイッチと、複巻第２トランスの一次巻線の一端に接続されて、一端と単巻トランスの複数のタップのいずれか１つとの接続を切り替え可能なタップ第２切替スイッチとを備えたことにある。

第２の特徴においては、交流電圧調整装置の動作は、以下の（１）〜（４）の４つの場合に分けられる。なお、この４つの場合については、便宜上スイッチで接続が切り替えられている図１４〜図１７を参照して説明する。
（１）複巻第１トランスＦＴ１と複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線の他端側がいずれも入力端の一方側に接続された場合（図１４参照）
タップ第１切替スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧を入力電圧から引いた電圧が、複巻第１トランスＦＴ１の一次巻線に極性を合わせて加えられる。この電圧に複巻第１トランスＦＴ１の一次巻線と二次巻線の比を掛け合わせた値の第１の電圧が二次巻線に出力される。一方、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧を入力電圧から引いた値の電圧が、複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線に極性を合わせて加えられる。この電圧に複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線と二次巻線の比を掛け合わせた値の第２の電圧が二次巻線側に出力される。ここで、複巻第２トランスは複巻第１トランスとは一次巻線と二次巻線の比率が異なるため、複巻第１トランスとは異なった比率の電圧が出力される。さらに、入力電圧に第１の電圧と第２の電圧が加えられて、出力電圧として出力端から出力される。

以上のように、本発明の上記（１）においては、入力電圧に対してタップ第１切替スイッチＴＳＷ１と複巻第１トランスＦＴ１を経た電圧が加えられ、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２と複巻第２トランスＦＴ２を経た電圧が加えられて出力端から出力される。その結果、この場合は、入力電圧に対して、複巻第１トランスＦＴ１で降圧された電圧が加えられると共に、複巻第２トランスＦＴ２で複巻第１トランスとは異なった比率で降圧された電圧が加えられることにより、入力電圧に対して非常に細かく調整された出力電圧を出力することができる。

（２）複巻第１トランスＦＴ１の一次巻線の他端側が入力端の一方側に接続され、複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線の他端側が入力端の他方側に接続された場合（図１５参照）
タップ第１切替スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧が複巻第１トランスＦＴ１に加えられる場合については、図１４と同様である。一方、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧は、複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線に極性が反転した状態で加えられる。この電圧に複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線と二次巻線の比を掛け合わせた値の第２の電圧が二次巻線側に出力される。さらに、入力電圧に第１の電圧が加えられると共に第２の電圧が引かれて、出力電圧として出力端から出力される。そのため、（２）においては、入力電圧に対してタップ第１切替スイッチＴＳＷ１と複巻第１トランスＦＴ１を経た電圧が加えられ、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２と複巻第２トランスＦＴ２を経た電圧が引かれて出力端から出力される。その結果、この場合は、入力電圧に対して、複巻第１トランスＦＴ１で減圧された電圧が加えられると共に、複巻第２トランスＦＴ２で複巻第１トランスＦＴ１とは異なった比率で減圧された電圧が引かれることにより、入力電圧に対して非常に細かく調整された出力電圧を出力することができる。

（３）複巻第１トランスＦＴ１の一次巻線の他端側が入力端の他方側に接続され、複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線の他端側が入力端の一方側に接続された場合（図１６参照）
タップ第１切替スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧が、複巻第１トランスＦＴ１の一次巻線に極性が反転した状態で加えられる。この電圧に複巻第１トランスＦＴ１の一次巻線と二次巻線の比を掛け合わせた値の第１の電圧が二次巻線に出力される。また、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧については、図１４と同様である。さらに、入力電圧に対して第１の電圧が引かれる共に第２の電圧が加えられて、出力電圧として出力端から出力される。そのため、（３）においては、入力電圧に対してタップ第１切替スイッチＴＳＷ１と複巻第１トランスＦＴ１を経た電圧が引かれ、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２と複巻第２トランスＦＴ２を経た電圧が加えられて出力端から出力される。その結果、この場合は、入力電圧に対して、複巻第１トランスＦＴ１で減圧された電圧が引かれると共に、複巻第２トランスＦＴ２で複巻第１トランスとは異なった比率で減圧された電圧が加えられることにより、入力電圧に対して非常に細かく調整された出力電圧を出力することができる。

（４）複巻第１トランスＦＴ１と複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線の他端側がいずれも入力端の他方側に接続された場合（図１７参照）
タップ第１切替スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧については図１６と同様に処理され、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧については、図１５の場合と同様に処理される。さらに、入力電圧から第１の電圧と第２の電圧が引かれて、出力電圧として出力端から出力される。そのため、（４）においては、入力電圧に対してタップ第１切替スイッチＴＳＷ１と複巻第１トランスＦＴ１を経た電圧が引かれ、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２と複巻第２トランスＦＴ２を経た電圧が引かれて出力端から出力される。その結果、この場合は、入力電圧に対して、複巻第１トランスＦＴ１で減圧された電圧が引かれると共に、複巻第２トランスＦＴ２で複巻第１トランスとは異なった比率で減圧された電圧が引かれることにより、入力電圧に対して非常に細かく調整された出力電圧を出力することができる。

以上のように、第２の特徴においては、所定の入力電圧に対して、タップ第１切替スイッチＴＳＷ１の切り替えによって細かく調節されかつ複巻第１トランスＦＴ１で減圧された電圧と、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２の切り替えによって細かく調節されかつ複巻第１トランスＦＴ１とは巻線比の異なる複巻第２トランスＦＴ２で減圧された電圧を、入力電圧に対して加えたり引いたりすることにより、非常に広い範囲で細かく調節した出力電圧を出力させることができ、従来のインバータを用いたものに比べて電圧調整の範囲を広めることができる。また、第２の特徴においては、電圧調整にトランスを用いていることにより、入力電圧に対する出力電圧の変換効率を、従来のインバータを用いた方式等に比べて大幅に高めることができる。

また、第２の特徴において、タップ第１切替スイッチ及びタップ第２切替スイッチを電気的に切り替え可能なものとし、交流電源の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、交流電源の目標出力電圧を入力する目標電圧入力手段と、タップ第１切替スイッチ及びタップ第２切替スイッチの切り替えの組合せと、組合せに応じた交流電源の出力電圧との関係を表す組合せデータを記憶するデータ記憶手段と、出力電圧検出手段により検出された出力電圧値と目標電圧入力手段から入力された目標電圧値とを比較し、データ記憶手段に記憶された組合せデータに基づいて出力電圧値と目標電圧値の差を最小にさせるタップ第１切替スイッチ及びタップ第２切替スイッチの切り替えの組み合わせを演算する演算制御手段と、演算制御手段による演算結果に基づいて、タップ第１切替スイッチ及びタップ第２切替スイッチの切り替えを行うスイッチ切替手段とを設けることができる。

複巻第１トランスＦＴ１と複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線の他端側が、入力端の一方側と他方側のいずれかに接続された上記（１）〜（４）のいずれかの場合において、出力電圧として目標電圧値が決められていると、以下の制御が行われる。入力電圧が変動することにより出力電圧が目標電圧値から変動したような場合に、演算制御手段により、出力電圧検出手段により検出された出力電圧値と目標電圧入力手段から入力された目標電圧値とが比較される。演算制御装置は、出力電圧の目標電圧値からの差を出来る限り小さくするために、データ記憶手段に記憶された組合せデータに基づいて出力電圧値と目標電圧値の差を最小にさせる第１及び第２タップ切替スイッチの切り替えの組み合わせを演算により求める。その演算結果に基づいて、スイッチ切替手段により電気的に迅速にタップ第１及びタップ第２切替スイッチの切り替えが行われ、出力電圧の目標電圧値からの差が最小になるように制御される。その結果、本発明においては、交流電圧調整装置は、入力電圧の変動に対する出力電圧の変動を最小限に抑える交流安定化電源として有効に活用される。

また、第２の特徴において、複巻第１トランスの一次巻線の他端側に、他端側と入力端の一方側及び他方側のいずれか一方との接続を切り替える第１複巻トランス切替スイッチを設け、複巻第２トランスの一次巻線の他端側に、他端側と入力端の一方側及び他方側のいずれか一方との接続を切り替える第２複巻トランス切替スイッチを設けることができる。これにより、図１４〜図１７に示すように、複巻第１トランスの一次巻線の他端側と入力端の一方側及び他方側のいずれかとの接続を第１複巻トランス切替スイッチにより簡単に切り替えることができ、複巻第２トランスの一次巻線の他端側と入力端と一方側及び他方側のいずれかとの接続を第２複巻トランス切替スイッチにより簡単に切り替えることができる。その結果、第１複巻トランス切替スイッチと第２複巻トランス切替スイッチにより複巻第１トランスと複巻第２トランスの一次巻線にそれぞれ入力される電圧の極性を切り替えつつ、その大きさをタップ第１切替スイッチ及びタップ第２切替スイッチの切り替え位置で細かい電圧に調節しながら出力させることができる。

第１及び第２複巻トランス切替スイッチを設けた場合、さらに、タップ第１切替スイッチ、タップ第２切替スイッチ、第１複巻トランス切替スイッチ及び第２複巻トランス切替スイッチを電気的に切り替え可能なものとし、交流電源の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、交流電源の目標出力電圧を入力する目標電圧入力手段と、タップ第１切替スイッチ、タップ第２切替スイッチ、第１複巻トランス切替スイッチ及び第２複巻トランス切替スイッチの切り替えの組合せと、組合せに応じた交流電源の出力電圧との関係を表す組合せデータを記憶するデータ記憶手段と、出力電圧検出手段により検出された出力電圧値と目標電圧入力手段から入力された目標電圧値とを比較し、データ記憶手段に記憶された組合せデータに基づいて出力電圧値と目標電圧値の差を最小にさせるタップ第１切替スイッチ、タップ第２切替スイッチ、第１複巻トランス切替スイッチ及び第２複巻トランス切替スイッチの切り替えの組み合わせを演算する演算制御手段と、演算制御手段による演算結果に基づいて、タップ第１切替スイッチ、タップ第２切替スイッチ、第１複巻トランス切替スイッチ及び第２複巻トランス切替スイッチの切り替えを行うスイッチ切替手段とを設けることができる。

これにより、図１８に示すように、入力電圧が変動することにより出力電圧が目標電圧値から変動したような場合に、演算制御手段により、出力電圧検出手段により検出された出力電圧値と目標電圧入力手段から入力された目標電圧値とが比較される。演算制御手段は、出力電圧の目標電圧値からの差を出来る限り小さくするために、データ記憶手段に記憶された組合せデータに基づいて出力電圧値と目標電圧値の差を最小にさせるタップ第１及びタップ第２切替スイッチと第１及び第２複巻トランス切替スイッチの切り替えの組み合わせが演算される。その演算結果に基づいて、スイッチ切替手段により電気的に迅速にタップ第１及びタップ第２切替スイッチと第１及び第２複巻トランス切替スイッチの切り替えが行われ、出力電圧の目標電圧値からの差が最小になるように制御される。その結果、この交流電圧調整装置は、入力電圧の変動に対する出力電圧の変動を最小限に抑える交流安定化電源として機能できる。

本発明の第１の特徴においては、第１タップ切替スイッチによる単巻トランスのタップ位置の切り替えによって細かく調節されかつ第１複巻トランスで減圧された電圧と、第２タップ切替スイッチの切り替えによって細かく調節されかつ第１及び第２複巻トランスで二重に減圧された電圧を、入力電圧に対して加えたり引いたりすることにより、非常に広い範囲で細かく調節した出力電圧を出力させることができ、従来のインバータを用いたものに比べて電圧調整の範囲を広めることができる。また、電圧調整にトランスを用いていることにより、入力電圧に対する出力電圧の変換効率を、従来のインバータを用いた方式等に比べて大幅に高めることができる。また、第１の特徴において、タップ切替第１及び第２スイッチと複巻トランス第１及び第２切替スイッチを電気的に切り替え可能なものとし、出力電圧検出手段と、目標電圧入力手段と、データ記憶手段と、演算制御手段と、スイッチ切替手段とを設けることにより、交流電圧調整装置を入力電圧の変動に対する出力電圧の変動を最小限に抑える交流安定化電源として有効に活用できる。

本発明の第２の特徴においては、タップ第１切替スイッチによる単巻トランスのタップ位置の切り替えによって細かく調節されかつ複巻第１トランスで減圧された電圧と、タップ第２切替スイッチによる単巻トランスのタップ位置の切り替えによって細かく調節されかつ複巻第１トランスとは巻線比の異なる複巻第２トランスで減圧された電圧を、入力電圧に対して加えたり引いたりすることにより、非常に広い範囲で細かく調節した出力電圧を出力させることができ、従来のインバータを用いたものに比べて電圧調整の範囲を広めることができる。また、電圧調整にトランスを用いていることにより、入力電圧に対する出力電圧の変換効率を、従来のインバータを用いた方式等に比べて大幅に高めることができる。また、第２の特徴において、タップ第１及び第２切替スイッチと第１及び第２複巻トランス切替スイッチを電気的に切り替え可能なものとし、出力電圧検出手段と、目標電圧入力手段と、データ記憶手段と、演算制御手段と、スイッチ切替手段とを設けることにより、交流電圧調整装置を入力電圧の変動に対する出力電圧の変動を最小限に抑える交流安定化電源として有効に活用できる。

本発明の参考例１である交流電圧調整装置の概略構成を示すブロック図である。 参考例２である参考例１の交流電圧調整装置を交流安定化電源として用いた概略構成を示すブロック図である。 参考例３である交流電圧調整装置の概略構成を示すブロック図である。 参考例３の変形例１である交流電圧調整装置の概略構成を示すブロック図である。 参考例３の変形例２である交流電圧調整装置の概略構成を示すブロック図である。 参考例４である参考例３の交流電圧調整装置を交流安定化電源として用いた概略構成を示すブロック図である。 参考例４の変形例１である交流電圧調整装置の概略構成を示すブロック図である。 参考例４の変形例２である交流電圧調整装置の概略構成を示すブロック図である。 実施例１である交流電圧調整装置の態様（１）を概略構成を示すブロック図である。 実施例１の態様（２）の概略構成を示すブロック図である。 実施例１の態様（３）の概略構成を示すブロック図である。 実施例１の態様（４）の概略構成を示すブロック図である。 実施例２である実施例１の交流電圧調整装置を交流安定化電源として用いたものの概略構成を示すブロック図である。 実施例３である交流電圧調整装置の態様（１）を概略構成を示すブロック図である。 実施例３の態様（２）の概略構成を示すブロック図である。 実施例３の態様（３）の概略構成を示すブロック図である。 実施例３の態様（４）の概略構成を示すブロック図である。 実施例４である実施例３の交流電圧調整装置を交流安定化電源として用いたものの概略構成を示すブロック図である。 実施例５である三相交流電源用の交流電圧調整装置の概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、参考例１である交流電圧調整装置の概略構成をブロック図により示したものである。交流電圧調整装置１０は、１００ｖの交流電源が入力される一対の入力端ａ１，ａ２と、交流電源の電圧を変圧した出力電圧を出力する一対の出力端ｂ１，ｂ２とを備えており、他方の入力端ａ２と出力端ｂ２が直結された共通の電極となっている。両入力端ａ１，ａ２間には、単巻トランスＳＴが両端にて接続されており、両端を含めた間には入力端ａ２側から順に等間隔で５つのタップｔ１〜ｔ５を設けている。これらタップｔ１〜ｔ５に加わる電圧は、０ｖ，２５ｖ，５０ｖ，７５ｖ，１００ｖとなる。入力端ａ１と出力端ｂ１の間には、複巻トランスＦＴが一次巻線に磁気結合された二次巻線の両端にて接続されている。複巻トランスＦＴは、一次巻線と二次巻線の比が５：１であり、両巻線の定格電圧が１００ｖ／２０ｖである降圧トランスである。複巻トランスＦＴの一次巻線の一端（図１の左端）にはタップ切替スイッチＳＷ１が接続されており、一端とタップｔ１〜ｔ５のいずれか１つとの接続を切り替え可能になっている。また、複巻トランスＦＴの一次巻線の他端（図１の右端）には切替スイッチＳＷ２が接続されており、一次巻線の他端と入力端ａ１側及び入力端ａ２側のいずれか一方との接続を切り替え可能になっている。

上記構成の参考例１に係る交流電圧調整装置１０の動作は、以下の（１）、（２）の２つの場合に分けられる。
（１）切替スイッチＳＷ２により複巻トランスＦＴの一次巻線の他端と入力端ａ１とが接続された場合（図１参照）
単巻トランスＳＴのタップ切替スイッチＳＷ１により選択された例えばタップ位置ｔ２での電圧２５ｖを入力電圧１００ｖから引いた電圧７５ｖが、複巻トランスＦＴの一次巻線側に極性を合わせて加えられる。さらに、この電圧７５ｖに複巻トランスＦＴの一次巻線と二次巻線の比２０／１００＝１／５を掛け合わせた値の電圧１５ｖが入力電圧１００ｖに加えられ、出力端ｂ１，ｂ２から１１５ｖの出力電圧として出力される。

（２）切替スイッチＳＷ２により複巻トランスＦＴの一次巻線の他端と入力端ａ２とが接続された場合（図１と反対）
複巻トランスＦＴの一次巻線側に単巻トランスＳＴのタップ切替スイッチＳＷ１により選択された例えばタップｔ２位置での電圧２５ｖが、複巻トランスＦＴの一次巻線側に極性が反転した状態で加えられる。さらに、この電圧２５ｖに複巻トランスＦＴの一次巻線と二次巻線の比１／５を掛け合わせた値の電圧５ｖが入力電圧１００ｖから引かれて、出力端ｂ１，ｂ２から出力電圧９５ｖとして出力される。
以上のように、（１），（２）において切替スイッチＳＷ２とタップ切替スイッチＳＷ１の全ての組み合わせとそれによる出力電圧値との関係を下記表１に示す。

その結果、参考例１においては、切替スイッチＳＷ２とタップ切替スイッチＳＷ１の切り替え位置の組み合わせにより、入力電圧１００ｖに対してタップ切替スイッチＳＷ１の切り替え位置によって細かく調節されかつ複巻トランスＦＴで減圧された電圧を、入力電圧１００ｖに加えたり引いたりしながら出力電圧を８０ｖ〜１２０ｖの広い範囲で細かい単位で簡単に調節することができ、従来のインバータを用いたものに比べて電圧調整の範囲を広めることができる。また、参考例１においては、電圧調整に単巻トランスＳＴと複巻トランスＦＴを用いていることにより、入力電圧に対する出力電圧の変換効率を、従来のインバータを用いた方式等に比べて大幅に高めることができる。

次に、参考例２について、図２により説明する。
参考例２は、上記参考例１の交流電圧調整装置１０を用いて交流安定化電源用に変更したものである。交流電圧調整装置１０Ａは、入力電圧の変動に対して出力電圧を予め定めた目標出力電圧に保持するものである。参考例２では、参考例１におけるタップ切替スイッチＳＷ１を各タップｔ１〜ｔ５に接続された電気的なスイッチである電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等からなる５個のスイッチＦＥＴ１〜ＦＥＴ５とし、切替スイッチＳＷ２を同じ一対の電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等からなるものとした。交流電圧調整装置１０Ａは、出力電圧の変動を抑えるようなタップ切替スイッチＳＷ１と切替スイッチＳＷ２の切り替えの組み合わせを演算する演算制御装置１１を備えている。演算制御装置１１は、Ｉ／Ｏ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ等からなるマイクロコンピュータ等を設けており、データ記憶手段であるＲＯＭにはタップ切替スイッチＳＷ１及び切替スイッチＳＷ２の切り替えの組合せと、組合せに応じた交流電源の出力電圧との関係を表す上記表１に相当する組合せデータＤ１が記憶されている。

演算制御装置１１の入力側には、交流電源の目標出力電圧を入力する目標電圧入力部１２が接続されている。目標電圧入力部１２から入力された目標出力電圧は、演算制御装置１１のＲＡＭに記憶されるようになっており、本実施例では目標出力電圧は１００ｖとなっている。出力端子ｂ１，ｂ２間には交流電源の出力電圧を検出する出力電圧検出手段である出力電圧検出器１３が接続されており、出力電圧検出器１３は演算制御装置１１に接続されている。演算制御装置１１の出力側には、スイッチ切替部１４が接続されている。スイッチ切替部１４は、演算制御装置１１からの出力を受けて、スイッチＦＥＴ１〜５のいずれかを選択してオン信号を出力し、切替スイッチＳＷ２に端子ａ１あるいはａ２のいずれかの選択信号を出力するものである。

上記構成の参考例２においては、交流電源の入力電圧が変動することにより出力電圧が目標電圧値１００ｖから変動したような場合に、演算制御装置１１は、出力電圧検出器１３により検出された出力電圧値を読み込んで、目標電圧入力部１２から入力された目標電圧値１００ｖと比較する。演算制御装置１１は、読み込んだ出力電圧値の目標電圧値からの差を出来る限り小さくするために、ＲＯＭに記憶された組合せデータＤ１に基づいて出力電圧値と目標電圧値１００ｖの差を最小にさせるタップ切替スイッチＳＷ１及び切替スイッチＳＷ２の切り替えの組み合わせを演算により求める。演算制御装置１１による演算結果が、スイッチ切替部１４に出力され、スイッチ切替部１４がスイッチＦＥＴ１〜５のいずれかを選択してオン信号を出力し、切替スイッチＳＷ２に端子ａ１あるいはａ２のいずれかの選択信号を出力する。その結果、この交流電圧調整装置１０Ａは、入力電圧８０〜１２０ｖの広い範囲の変動に対して、出力電圧１００ｖの変動を±２．５％程度の範囲に抑える交流安定化電源として有効に活用できる。また、参考例２においては、タップ切替スイッチＳＷ１及び切替スイッチＳＷ２を流れる電流を出力電流に比べて大幅に少なくできるため、これらスイッチとして大電流の半導体素子を用いる必要がないため、スイッチ素子を安価にすることができ、装置コストを安価にできる。

つぎに、参考例３について図３により説明する。
交流電圧調整装置２０は、１００ｖの交流電源が入力される一対の入力端ａ１，ａ２と、交流電源の電圧を変圧した出力電圧を出力する一対の出力端ｂ１，ｂ２とを備えており、他方の入力端ａ２と出力端ｂ２が直結された共通の電極となっている。両入力端ａ１，ａ２には、複数のタップを設けた単巻トランスＳＴが両端にて接続されている。単巻トランスＳＴは、入力端ａ１と中間ｍの間の第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４と、中間ｍから他端側ａ２間の第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５にそれぞれ等間隔に分けられている。第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４に加わる電圧は、２５ｖ，５０ｖ，７５ｖ，１００ｖであり、第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５に加わる電圧は、５ｖ，１０ｖ，１５ｖ，２０ｖ，２５ｖである。

入力端ａ１と出力端ｂ１の間には、複巻トランスＦＴが一次巻線に磁気結合された二次巻線の両端にて接続されている。複巻トランスＦＴは、一次巻線と二次巻線の比が５：１であり、両巻線の定格電圧が１００ｖ／２０ｖである降圧トランスである。複巻トランスＦＴの一次巻線の一端（図３の左端）には第１タップ切替スイッチＳＷ１が接続されており、一端と第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４のいずれか１つとの接続を切り替え可能になっている。また、複巻トランスＦＴの一次巻線の他端（図３の右端）には第２タップ切替スイッチＳＷ２が接続されており、他端と第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５のいずれか１つとの接続を切り替え可能になっている。その結果、第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２によるタップの切り替えによる組合せは２０通りとなっている。

参考例３においては、第１タップ切替スイッチＳＷ１の第１のタップ群におけるタップ位置例えばｔ２２での電圧５０ｖから第２タップ切替スイッチＳＷ２の第２のタップ群におけるタップ位置例えばｔ１３での電圧１５ｖを引いた電圧３５ｖが、複巻トランスＦＴの一次巻線側に極性を反転した状態で加えられる。さらに、この電圧に複巻トランスＦＴの一次巻線と二次巻線の比１／５を掛け合わせた値の電圧７ｖが二次巻線に出力され、その電圧７ｖが入力電圧１００ｖから引かれて、出力電圧９３ｖとして出力端ｂ１，ｂ２から出力される。このような第１タップ切替スイッチＳＷ１と第２タップ切替スイッチＳＷ２の２０種類全てのタップの組み合わせとそれによる出力電圧値との関係を下記表２に示す。

その結果、参考例３においては、入力電圧１００ｖに対して、第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替え位置によって２０種類に細かく調節して複巻トランスＦＴで減圧した電圧を、入力電圧１００ｖから引いて出力端から出力させることができ、従来のインバータを用いたものに比べて電圧調整の範囲を広めることができる。また、参考例３においては、電圧調整にトランスを用いていることにより、入力電圧に対する出力電圧の変換効率を、従来のインバータを用いた方式等に比べて大幅に高めることができる。

次に、上記参考例３の変形例１について図４により説明する。
本変形例１では、上記参考例３において、第１タップ切替スイッチＳＷ１を第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４に代えて第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５に接続を切り替え、第２タップ切替スイッチＳＷ２を第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５に代えて第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４に接続を切り替えた。その他の構成については、参考例３と同様である。

変形例１においては、第２タップ切替スイッチＳＷ２の第１のタップ群におけるタップ位置例えばｔ２２での電圧５０ｖから第１タップ切替スイッチＳＷ１の第２のタップ群におけるタップ位置例えばｔ１３での電圧１５ｖを引いた電圧３５ｖが、複巻トランスＦＴの一次巻線側に極性を合わせて加えられる。さらに、この電圧に複巻トランスＦＴの一次巻線と二次巻線の比１／５を掛け合わせた値の電圧７ｖが二次巻線に出力され、その電圧７ｖが入力電圧１００ｖに加えられて、出力電圧１０７ｖとして出力端ｂ１，ｂ２から出力される。このような第１タップ切替スイッチＳＷ１と第２タップ切替スイッチＳＷ２の２０種類全てのタップの組み合わせとそれによる出力電圧値との関係を下記表３に示す。

その結果、本変形例１においては、入力電圧１００ｖに対して、第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替え位置によって２０種類に細かく調節して複巻トランスＦＴで減圧した電圧を、入力電圧１００ｖに加えて出力端ｂ１，ｂ２から出力させることができる等、参考例３と同様の効果が得られる。

次に、上記参考例３の変形例２について図５により説明する。
本変形例２では、上記参考例３及び変形例１を合わせたものであって、第１タップ切替スイッチＳＷ１の第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４と第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５との接続と、第２タップ切替スイッチＳＷ２の第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５と第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４との接続を、相互に切り替える一次巻線切替スイッチＣＳＷを設けたものである。その他の構成については、参考例３及びその変形例１と同様である。

本変形例２においては、一次巻線切替スイッチＣＳＷにより第１タップ切替スイッチＳＷ１が第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４に、第２タップ切替スイッチＳＷ２が第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５に切り替えられたときは、参考例３と同様、第１タップ切替スイッチＳＷ１が第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４におけるタップ位置での電圧から第２タップ切替スイッチＳＷ１の第２のタップ群におけるタップ位置での電圧を引いた電圧が、複巻トランスＦＴの一次巻線側に極性を反転した状態で加えられる。さらに、この電圧に複巻トランスＦＴの一次巻線と二次巻線の比１／５を掛け合わせた値の電圧が二次巻線に出力され、その電圧が入力電圧１００ｖから引かれて、出力端ｂ１，ｂ２から出力される。

また、一次巻線切替スイッチＣＳＷにより第１タップ切替スイッチＳＷ１が第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５に、第２タップ切替スイッチＳＷ２が第１のタップ群に切り替えられたときは、変形例１と同様、第２タップ切替スイッチＳＷ２の第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４におけるタップ位置での電圧から第１タップ切替スイッチＳＷ１の第２のタップ群におけるタップ位置での電圧を引いた電圧が、複巻トランスＦＴの一次巻線側に極性を合わせて加えられる。さらに、この電圧に複巻トランスＦＴの一次巻線と二次巻線の比１／５を掛け合わせた値の電圧が二次巻線に出力され、その電圧が入力電圧１００ｖに加えられて出力端ｂ１，ｂ２から出力される。このような一次巻線切替スイッチＣＳＷの切替と、第１タップ切替スイッチＳＷ１と第２タップ切替スイッチＳＷ２による第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４と第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５と切り替えによる全ての組み合わせと、それによる出力電圧値との関係については、上記表２、表３を合わせた結果となる。

その結果、本変形例２においては、第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４と第２タップ群ｔ１１〜ｔ１５への切替位置と、一次巻線切替スイッチＣＳＷによる両切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の両タップ群への切り替えとによって、細かく調節されかつ複巻トランスＦＴで減圧された３９種類の電圧を入力電圧１００ｖに加えたり引いたりすることにより、出力電圧をさらに広い範囲で細かく簡単に調節することができる。そのため、本変形例においても、従来のインバータを用いたものに比べて電圧調整の範囲を広めることができる等、参考例３、変形例１と同様の効果が得られる。

次に、参考例４について、図６により説明する。
参考例４は、上記参考例３の交流電圧調整装置２０を用いて交流安定化電源用に変更したものである。この交流電圧調整装置２０Ａは、入力電圧の変動に対して出力電圧を予め定めた目標出力電圧に保持するものである。参考例４では、参考例３における第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２を、第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４と第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５に接続された電気的なスイッチである電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等からなる９個のスイッチＦＥＴ１〜４．ＦＥＴ５〜９とした。交流電圧調整装置２０Ａの演算制御装置１１、目標電圧入力部１２、出力電圧検出器１３、スイッチ切替部１４については、上記参考例２のものと同様である。演算制御装置１１のＲＯＭには、第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替えの組合せと、組合せに応じた交流電源の出力電圧との関係を表す上記表２に相当する組合せデータＤ２が記憶されており、ＲＡＭには目標電圧入力部１２から入力された目標電圧値１００ｖが記憶されている。

上記構成の参考例４においては、交流電源の入力電圧が変動することにより出力電圧が目標電圧値から変動したような場合に、演算制御装置１１は、出力電圧検出器１３により検出された出力電圧値を読み込んで、目標電圧入力部１２から入力された目標電圧値１００ｖとを比較する。演算制御装置１１は、読み込んだ出力電圧値の目標電圧値１００ｖからの差を出来る限り小さくするために、ＲＯＭに記憶された組合せデータＤ２に基づいて出力電圧値と目標電圧値１００ｖの差を最小にさせる第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替えの組み合わせを演算により求める。演算制御装置１１による演算結果が、スイッチ切替部１４に出力され、スイッチ切替部１４がスイッチＦＥＴ１〜４とスイッチＦＥＴ５〜９からぞれぞれ１つずつを選択してオン信号を出力する。その結果、この交流電圧調整装置２０Ａは、入力電圧の１００〜１２３ｖの広い範囲の変動に対して、出力電圧１００ｖの変動を±０．５％程度の範囲に抑える交流安定化電源として有効に活用できる。また、参考例４においては、第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２を流れる電流を出力電流に比べて大幅に少なくできるため、これらスイッチＳＷ１，ＳＷ２として大電流の半導体素子を用いる必要がないため、スイッチ素子を安価にすることができ、装置コストを安価にできる。

次に、上記参考例４の変形例１について図７により説明する。
本変形例１では、上記参考例４において、第１タップ切替スイッチＳＷ１を第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４に代えて第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５に接続を切り替え、第２タップ切替スイッチＳＷ２を第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５に代えて第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４に接続を切り替えた。演算制御装置１１のＲＯＭには、第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替えの組合せと、組合せに応じた交流電源の出力電圧との関係を表す上記表３に相当する組合せデータＤ３が記憶され、ＲＡＭには目標電圧入力部１２から入力された目標電圧値１００ｖが記憶されている。その他の構成については、参考例４と同様である。

上記構成の変形例１においても、参考例４と同様の動作が行われ、目標電圧入力部１２から入力された目標電圧値１００ｖとを比較する。演算制御装置１１は、読み込んだ出力電圧値の目標電圧値からの差を出来る限り小さくするために、ＲＯＭに記憶された組合せデータＤ３に基づいて出力電圧値と目標電圧値１００ｖの差を最小にさせる第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替えの組み合わせを演算により求める。演算制御装置１１による演算結果が、スイッチ切替部１４に出力され、スイッチ切替部１４がスイッチＦＥＴ１〜４とＦＥＴ５〜９とからそれぞれ１つずつ選択してオン信号を出力する。その結果、この交流電圧調整装置２１Ａは、入力電圧の８４〜１００ｖの広い範囲の変動に対して、出力電圧１００ｖの変動を±０．５％程度の範囲に抑える交流安定化電源として有効に活用できる。また、変形例１においては、第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２を流れる電流を出力電流に比べて大幅に少なくできるため、これらスイッチとして大電流の半導体素子を用いる必要がないため、スイッチ素子を安価にすることができ、装置コストを安価にできる。

次に、上記参考例４の変形例２について図８により説明する。
本変形例２では、上記参考例４において、第１タップ切替スイッチＳＷ１の第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４と第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５との接続と、第２タップ切替スイッチＳＷ２の第２のタップ群ｔ１１〜ｔ１５と第１のタップ群ｔ２１〜ｔ２４との接続を、相互に切り替える一次巻線切替スイッチＣＳＷを設けたものである。一次巻線切替スイッチＣＳＷも第１タップ切替スイッチＳＷ１、第２タップ切替スイッチＳＷ２と同様、電気的なスイッチであるＦＥＴやＩＧＢＴ等である。演算制御装置１１のＲＯＭには、第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替えの組合せ及び一次巻線切替スイッチＣＳＷの切り替えを合わせた組合せと、この組合せに応じた交流電源の出力電圧との関係を表す上記表２、表３に相当する組合せデータＤ４が記憶され、ＲＡＭには目標電圧入力部１２から入力された目標電圧値１００ｖが記憶されている。その他の構成については、参考例４と同様である。

上記構成の変形例２においても、参考例４と同様の動作が行われ、目標電圧入力部１２から入力された目標電圧値１００ｖとを比較する。演算制御装置１１は、読み込んだ出力電圧値の目標電圧値からの差を出来る限り小さくするために、ＲＯＭに記憶された組合せデータＤ４に基づいて出力電圧値と目標電圧値１００ｖの差を最小にさせる第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切り替えの組み合わせと一次巻線切替スイッチＣＳＷの切り替えを合わせた組合せを演算により求める。演算制御装置１１による演算結果が、スイッチ切替部１４に出力され、スイッチ切替部１４がスイッチＦＥＴ１〜４、スイッチＦＥＴ５〜９のそれぞれ１つと、スイッチＣＳＷのいずれかを選択してオン信号を出力する。その結果、この交流電圧調整装置２２Ａは、入力電圧８４〜１２３ｖの非常に広い範囲の変動に対して、出力電圧１００ｖの変動を±０．５％程度の範囲に抑える交流安定化電源として有効に活用できる。また、変形例２においては、第１及び第２タップ切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２を流れる電流を出力電流に比べて大幅に少なくできるため、これらスイッチとして大電流の半導体素子を用いる必要がないため、スイッチ素子を安価にすることができ、装置コストを安価にできる。

つぎに、実施例１について図９〜図１２により説明する。
交流電圧調整装置３０は、１００ｖの交流電源が入力される一対の入力端ａ１，ａ２と、交流電源の電圧を変圧した出力電圧を出力する一対の出力端ｂ１，ｂ２とを備えており、他方の入力端ａ２と出力端ｂ２が直結された共通の電極となっている。両入力端ａ１，ａ２には、単巻トランスＳＴが両端にて接続されており、両端を含めた間には他端側から順に等間隔で５つのタップｔ１〜ｔ５を設けている。これらタップｔ１〜ｔ５に加わる電圧は、０ｖ，２５ｖ，５０ｖ，７５ｖ，１００ｖとなる。単巻トランスＳＴの５つのタップｔ１〜ｔ５には、タップ切替第１スイッチＴＳＷ１とタップ切替第２スイッチＴＳＷ２が別個に切り替え可能に接続されている。

入力端ａ１と出力端ｂ１の間には、第１複巻トランスＦＴ１が一次巻線に磁気結合された二次巻線の両端にて接続されている。第１複巻トランスＦＴ１は、一次巻線と二次巻線の比が５：１であり、両巻線の定格電圧が１００ｖ／２０ｖである降圧トランスである。第１複巻トランスＦＴ１に対して、第２複巻トランスＦＴ２が併設されている。第２複巻トランスＦＴ２は、一次巻線と二次巻線の比が８：１であり、両巻線の定格電圧が１００ｖ／１２．５ｖである降圧トランスである。第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線の一端（図の左端）にはタップ切替第１スイッチＴＳＷ１が接続されており、一端とタップｔ１〜ｔ５のいずれか１つとの接続が切り替え可能になっている。第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線の他端（図の右端）は、第２複巻トランスＦＴ２の二次巻線の他端に接続されている。

上記単巻トランスＳＴと第１複巻トランスＦＴ１の間において入力端ａ１のリード線とアース側の入出力端ａ２，ｂ２間のリード線間には、複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１とが並列に接続されている。複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２は、第２複巻トランスＦＴ２の二次巻線の一端に接続されて、二次巻線の一端と入力端ａ１側とアース側の入出力端ａ２，ｂ２側との接続の切り替えが可能になっている。複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１は、第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線の一端に接続されて、一次巻線の一端と入力端ａ１とアース側の入出力端ａ２，ｂ２との接続の切り替えが可能になっている。第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線の他端には、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２が接続されており、他端とタップｔ１〜ｔ５のいずれか１つとの接続が切り替え可能になっている。

つぎに、実施例１の動作について、複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１が、入力端ａ１とアース側の入出力端ａ２，ｂ２の何れに切りかえられているかの４つの場合について、以下の（１）〜（４）に分けて説明する。
（１）複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１が、いずれも入力端ａ１側に接続された場合（図９参照）
タップ切替第１スイッチＴＳＷ１とタップ切替第２スイッチＴＳＷ２が、単巻トランスＳＴにおける例えばタップ位置ｔ４とタップｔ２に接続されていると、タップ位置ｔ４での電圧７５ｖを入力電圧１００ｖから引いた電圧２５ｖが、第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線に極性に合わせて加えられる。この電圧２５ｖに第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線と二次巻線の比１／５を掛け合わせた値の電圧５ｖが二次巻線に出力される。この複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２とタップ切替第１スイッチＴＳＷ１の全ての組み合わせと、それによる第１複巻トランスＦＴ１の二次巻線側の電圧値との関係を下記表４に示す。

一方、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置ｔ２での電圧２５ｖを入力電圧１００ｖから引いた電圧７５ｖが、第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線に極性を反転した状態で加えられる。この電圧に第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線と二次巻線の比１／８を掛け合わせた値の電圧９．３７５ｖが二次巻線に出力される。さらに、この電圧９．３７５ｖが第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線に加えられ、この電圧に第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線と二次巻線の比１／５を掛け合わせた値の電圧１．８７５ｖが、二次巻線側に出力される。この複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１とタップ切替第２スイッチＴＳＷ２の全ての組み合わせと、それによる第２複巻トランスＦＴ２と第１複巻トランスＦＴ１の各二次巻線側の電圧値との関係を下記表５−１、表５−２に示す。

以上のように、実施例１の上記（１）においては、入力電圧１００ｖに対して、タップ切替第１スイッチＴＳＷ１と第１複巻トランスＦＴ１を経た０〜２０ｖの範囲の電圧が加えられ、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２と第２複巻トランスＦＴ２及び第１複巻トランスＦＴ１を経た０〜−２．５ｖの範囲の電圧が引かれて、出力端から９７．５〜１２０ｖの範囲の電圧が出力される。その結果、（１）の場合は、入力電圧に対して、第１複巻トランスＦＴ１で減圧された電圧が加えられると共に、第２複巻トランスＦＴ２と第１複巻トランスＦＴ１で二重に減圧された電圧が引かれることにより、入力電圧に対して２段階で非常に細かく調整された出力電圧を出力することができる。

（２）複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２が入力端ａ１側に接続され、複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１が入出力端ａ２，ｂ２側に接続された場合（図１０参照）
タップ切替第１スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置ｔ４からの電圧については、上記図９の場合と同様である。タップ切替第２スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置ｔ２での電圧２５ｖは、第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線に極性を合わせて加えられる。さらに、この電圧に第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線と二次巻線の比１／８を掛け合わせた値の電圧３．１２５ｖが、二次巻線側に出力される。第２複巻トランスＦＴ２の二次巻線からの電圧が第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線に加えられ、この電圧に第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線と二次巻線の比１／５を掛け合わせた値の電圧０．６２５ｖが、二次巻線側に出力される。この場合も、上記表４と表５−１、表５−２の関係が適用される。

以上のように、（２）においては、入力電圧１００ｖに対して、タップ切替第１スイッチＴＳＷ１と第１複巻トランスＦＴ１を経た０〜２０ｖの範囲の電圧が加えられ、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２と第２複巻トランスＦＴ２及び第１複巻トランスＦＴ１を経た０〜２．５ｖの範囲の電圧が加えられて、出力端から１００〜１２２．５ｖの範囲の電圧が出力される。その結果、この場合は、入力電圧に対して、第１複巻トランスＦＴ１で変圧された出力が加えられると共に、第２複巻トランスＦＴ２と第１複巻トランスＦＴ１の２段階で大きく変圧された出力が加えられることにより、入力電圧に対して非常に細かく調整された出力電圧を供給することができる。

（３）複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２が入出力端ａ２，ｂ２側に接続され、複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１が入力端ａ１側に接続された場合（図１１参照）
タップ切替第１スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおける例えばタップ位置ｔ４での電圧７５ｖが、第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線に極性が反転した状態で加えられる。さらに、この電圧に第１複巻トランスＦＴ１の一次巻線と二次巻線の比１／５を掛け合わせた値の電圧１５ｖが二次巻線に出力される。一方、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置での電圧については、上記図９の場合と同様であり、第１複巻トランスＦＴ１の二次巻線から電圧０．６２５ｖが出力される。この場合も、上記表４と表５−１、表５−２の関係が適用される。

以上のように、（３）においては、入力電圧１００ｖに対して、タップ切替第１スイッチＴＳＷ１と第１複巻トランスＦＴ１を経た０〜−２０ｖの範囲の電圧が引かれ、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２と第２複巻トランスＦＴ２及び第１複巻トランスＦＴ１を経た０〜−２．５ｖの範囲の電圧が引かれて、出力端から７７．５〜１００ｖの範囲の電圧が出力される。その結果、この場合は、入力電圧に対して、第１複巻トランスＦＴ１で変圧された出力電圧が引かれると共に、第２複巻トランスＦＴ２と第１複巻トランスＦＴ１でそれぞれ変圧された出力電圧が引かれることにより、入力電圧に対して非常に細かく調整された出力電圧を供給することができる。

（４）複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１がいずれも入出力端ａ２，ｂ２側に接続された場合（図１２参照）
タップ切替第１スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置ｔ４での電圧７５ｖは、図１１の場合と同様に処理され、また、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置ｔ２での電圧２５ｖは、上記図１０の場合と同様に処理される。この場合も、上記表４と表５−１、表５−２の関係が適用される。そのため、（４）においては、入力電圧１００ｖに対して、タップ切替第１スイッチＴＳＷ１と第１複巻トランスＦＴ１を経た０〜−２０ｖの範囲の電圧が引かれ、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２と第２複巻トランスＦＴ２及び第１複巻トランスＦＴ１を経た０〜２．５ｖの範囲の電圧が加えられて、出力端から８０〜１０２．５ｖの範囲の電圧が出力される。その結果、この場合は、入力電圧に対して、第１複巻トランスＦＴ１で変圧された出力電圧が引かれると共に、第２複巻トランスＦＴ２と第１複巻トランスＦＴ１でそれぞれ変圧された出力電圧が加えられることにより、入力電圧に対して非常に細かく調整された出力電圧を供給することができる。

以上のように実施例１においては、所定の入力電圧に対して、タップ切替第１スイッチＴＳＷ１の切り替えによって細かく調節されかつ第１複巻トランスＦＴ１で±５ｖ単位で減圧された電圧と、タップ切替第２スイッチＴＳＷ２の切り替えによって細かく調節されかつ第１及び第２複巻トランスＦＴ１，ＦＴ２で二重に±０．６２５ｖ単位で減圧された電圧を、入力電圧に対して加えたり引いたりすることにより、非常に広い範囲で細かく調節した出力電圧を出力させることができ、従来のインバータを用いたものに比べて電圧調整の範囲を広めることができる。また、実施例１においては、電圧調整にトランスを用いていることにより、入力電圧に対する出力電圧の変換効率を、従来のインバータを用いた方式等に比べて大幅に高めることができる。

なお、実施例１においては、第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線、二次巻線の各一端の入力端ａ１，ａ２のいずれかへの接続を、複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１の切り替えによって行っているが、これに代えて、複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１を用いずに、直接リード線で接続した４つの場合に分けて、それぞれの場合を実施例とすることも可能である。

次に、実施例２について、図１３により説明する。
実施例２は、上記実施例１の交流電圧調整装置３０を用いて交流安定化電源用に変更したものである。この交流電圧調整装置３０Ａは、入力電圧の変動に対して出力電圧を予め定めた目標出力電圧に保持するものである。実施例２では、実施例１におけるタップ切替第１スイッチＴＳＷ１及びタップ切替第２スイッチＴＳＷ２を、タップｔ１〜ｔ５に接続された電気的なスイッチである電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等からなる各５個のスイッチＦＥＴ１〜５とＦＥＴ６〜１０とした。また、複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１も電気的なスイッチである電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等からなるスイッチとした。交流電圧調整装置３０Ａの演算制御装置１１、目標電圧入力部１２、出力電圧検出器１３、スイッチ切替部１４については、上記参考例２のものと同様である。演算制御装置１１のＲＯＭには、タップ切替第１及び第２スイッチＴＳＷ１，ＴＳＷ２の切り替えの組合せと、複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１の切替の組み合わせを合わせた組合せに応じた第２複巻トランスＦＴ２と第１複巻トランスＦＴ１の各二次巻線側の電圧値との関係を表す上記表４と表５−１、表５−２に相当する組合せデータＤ５が記憶されている。

上記構成の実施例２においては、交流電源の入力電圧が変動することにより出力電圧が目標電圧値から変動したような場合に、演算制御装置１１は、出力電圧検出器１３により検出された出力電圧値を読み込んで、目標電圧入力部１２から入力された目標電圧値１００ｖとを比較する。演算制御装置１１は、読み込んだ出力電圧値の目標電圧値１００ｖからの差を出来る限り小さくするために、ＲＯＭに記憶された組合せデータＤ５に基づいて出力電圧値と目標電圧値１００ｖの差を最小にさせるタップ切替第１及び第２スイッチＴＳＷ１，ＴＳＷ２の切り替えの組み合わせと、複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１の切替の組み合わせを合わせた組み合わせを演算により求める。演算制御装置１１による演算結果が、スイッチ切替部１４に出力され、スイッチ切替部１４がスイッチＦＥＴ１〜５とＦＥＴ６〜１０とからそれぞれ１つずつを選択してオン信号を出力し、複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１の切替を選択しオンオフのいずれかの信号を選択して出力する。

その結果、実施例２においては、交流電圧調整装置３０Ａは、入力電圧７７．５ｖ〜１２２．５ｖの広い範囲の変動に対する出力電圧の変動を最小限に抑える交流安定化電源として有効に活用できる。また、実施例２においては、タップ切替第１及び第２スイッチＴＳＷ１，ＴＳＷ２と複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２及び複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１を流れる電流を出力電流に比べて大幅に少なくできるため、これらスイッチとして大電流の半導体素子を用いる必要がないため、スイッチ素子を安価にすることができ、装置コストを安価にできる。

なお、実施例２においては、第２複巻トランスＦＴ２の一次巻線、二次巻線の各一端の入力端ａ１，ａ２のいずれかへの接続を、電気的スイッチである複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１の自動的な切り替えによって行っているが、これに代えて、複巻トランス第１切替スイッチＳＷ２２と複巻トランス第２切替スイッチＳＷ２１を用いずに、直接リード線で接続した４つの場合に分けて、それぞれの場合を実施例とすることも可能である。

つぎに、実施例３について図１４〜図１７により説明する。
交流電圧調整装置４０は、１００ｖの交流電源が入力される一対の入力端ａ１，ａ２と、交流電源の電圧を変圧した出力電圧を出力する一対の出力端ｂ１，ｂ２とを備えており、他方の入力端ａ２と出力端ｂ２が直結された共通の電極となっている。両入力端ａ１，ａ２には、単巻トランスＳＴが両端にて接続されており、両端を含めた間には他端側から順に等間隔で５つのタップｔ１〜ｔ５を設けている。これらタップｔ１〜ｔ５に加わる電圧は、０ｖ，２５ｖ，５０ｖ，７５ｖ，１００ｖとなる。単巻トランスＳＴの５つのタップｔ１〜ｔ５には、タップ第１切替スイッチＴＳＷ１とタップ第２切替スイッチＴＳＷ２が別個に切り替え可能に接続されている。

入力端ａ１と出力端ｂ１の間には、複巻第１トランスＦＴ１が配置され、その一次巻線に磁気結合された二次巻線の一端にて入力端ａ１に接続されている。複巻第１トランスＦＴ１は、一次巻線と二次巻線の比が５：１であり、両巻線の定格電圧が１００ｖ／２０ｖである降圧トランスである。複巻第１トランスＦＴ１に対して、複巻第２トランスＦＴ２が併設されて、二次巻線の一端が複巻第１トランスＦＴ１の二次巻線の他端に接続され、二次巻線の他端が出力端ｂ１に接続されている。複巻第２トランスＦＴ２は、一次巻線と二次巻線の比が４０：１と複巻第１トランスＦＴ１に比べて８倍の巻線比であり、両巻線の定格電圧が１００ｖ／２．５ｖである降圧トランスである。複巻第１トランスＦＴ１の一次巻線の一端にはタップ第１切替スイッチＴＳＷ１が接続されており、一端とタップｔ１〜ｔ５のいずれか１つとの接続を切り替え可能になっている。複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線の一端にはタップ第２切替スイッチＴＳＷ２が接続されており、一端とタップｔ１〜ｔ５のいずれか１つとの接続を切り替え可能になっている。

上記単巻トランスＳＴと複巻第１トランスＦＴ１の間において入力端ａ１のリード線とアース側の入出力端ａ２，ｂ２間のリード線との間には、第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１と第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１とが並列に接続されている。第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１は、複巻第１トランスＦＴ１の一次巻線の他端に接続されて、一次巻線の他端と入力端ａ１及びアース側の入出力端ａ２，ｂ２との接続の切り替えが可能になっている。第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１は、複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線の他端に接続されて、一次巻線の他端と入力端ａ１及びアース側の入出力端ａ２，ｂ２との接続の切り替えが可能になっている。

つぎに、実施例３の動作について、第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１と第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１が、入力端ａ１とアース側の入出力端ａ２，ｂ２の何れに切り替えられているかの４つの場合について、以下の（１）〜（４）に分けて説明する。
（１）第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１と第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１が、いずれも入力端ａ１側に接続された場合（図１４参照）
タップ第１切替スイッチＴＳＷ１とタップ第２切替スイッチＴＳＷ２が、単巻トランスＳＴにおける例えばタップ位置ｔ４とタップｔ２に接続されていると、タップ位置ｔ４での電圧７５ｖを入力電圧１００ｖから引いた電圧２５ｖが、複巻第１トランスＦＴ１の一次巻線に極性を合わせて加えられる。この電圧２５ｖに複巻第１トランスＦＴ１の一次巻線と二次巻線の比１／５を掛け合わせた値の電圧５ｖが二次巻線に出力される。この第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１とタップ第１切替スイッチＴＳＷ１の全ての組み合わせと、それによる複巻第１トランスＦＴ１の二次巻線側の電圧値との関係を下記表６に示す。

一方、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置ｔ２での電圧２５ｖを入力電圧１００ｖから引いた電圧７５ｖが、複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線に極性を合わせて加えられる。この電圧に複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線と二次巻線の比１／４０を掛け合わせた値の電圧１．８７５ｖが二次巻線に出力される。この第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１とタップ第２切替スイッチＴＳＷ２の全ての組み合わせと、それによる複巻第２トランスＦＴ２の二次巻線側の電圧値との関係を下記表７に示す。

以上のように、実施例３の上記（１）においては、入力電圧１００ｖに対して、タップ第１切替スイッチＴＳＷ１と複巻第１トランスＦＴ１を経た０〜２０ｖの範囲の電圧が加えられ、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２と複巻第２トランスＦＴ２を経た０〜２．５ｖの範囲の電圧が加えられて、出力端から１００〜１２２．５ｖの範囲の電圧が出力される。その結果、（１）の場合は、入力電圧に対して、複巻第１トランスＦＴ１で減圧された電圧が加えられると共に、複巻第２トランスＦＴ２により複巻第１トランスＦＴ１に比べてさらに大きく減圧された電圧が加えられることにより、入力電圧に対して２段階で非常に細かく調整された出力電圧を出力することができる。

（２）第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１が入力端ａ１側に接続され、第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１が入出力端ａ２，ｂ２側に接続された場合（図１５参照）
タップ第１切替スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置ｔ４からの電圧については、上記図１４の場合と同様である。タップ第２切替スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置ｔ２での電圧２５ｖは、複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線に極性が反転した状態で加えられる。さらに、この電圧に複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線と二次巻線の比１／４０を掛け合わせた値の電圧０．６２５ｖが、二次巻線側に出力される。この場合も、上記表６と表７の関係が適用される。

以上のように、（２）においては、入力電圧１００ｖに対して、タップ第１切替スイッチＴＳＷ１と複巻第１トランスＦＴ１を経た０〜２０ｖの範囲の電圧が加えられ、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２と複巻第２トランスＦＴ２を経た０〜−２．５ｖの範囲の電圧が引かれて、９７．５〜１２０ｖの範囲の電圧が出力端から出力される。その結果、この場合は、入力電圧に対して、複巻第１トランスＦＴ１で変圧された出力が加えられると共に、複巻第２トランスＦＴ２により複巻第１トランスＦＴ１に比べてさらに大きく減圧された出力が引かれることにより、入力電圧に対して２段階で非常に細かく調整された出力電圧を供給することができる。

（３）第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１が入出力端ａ２，ｂ２側に接続され、第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１が入力端ａ１側に接続された場合（図１６参照）
タップ第１切替スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおける例えばタップ位置ｔ４での電圧７５ｖが、複巻第１トランスＦＴ１の一次巻線に極性が反転した状態で加えられる。さらに、この電圧に複巻第１トランスＦＴ１の一次巻線と二次巻線の比１／５を掛け合わせた値の電圧１５ｖが二次巻線に出力される。一方、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップｔ２位置での電圧については、上記図１４の場合と同様であり、複巻第２トランスＦＴ２の二次巻線から電圧１．８７５ｖが出力される。この場合も、上記表６と表７の関係が適用される。

以上のように、（３）においては、入力電圧１００ｖに対して、タップ第１切替スイッチＴＳＷ１と複巻第１トランスＦＴ１を経た０〜−２０ｖの範囲の電圧が引かれ、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２と複巻第２トランスＦＴ２を経た０〜２．５ｖの範囲の電圧が加えられて、８０〜１０２．５ｖの範囲の電圧が出力端から出力される。その結果、この場合は、入力電圧に対して、複巻第１トランスＦＴ１で変圧された出力電圧が引かれると共に、複巻第２トランスＦＴ２により複巻第１トランスＦＴ１に比べてさらに大きく減圧された電圧が加えられることにより、入力電圧に対して２段階で非常に細かく調整された出力電圧を供給することができる。

（４）第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１と第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１がいずれも入出力端ａ２，ｂ２側に接続された場合（図１７参照）
タップ第１切替スイッチＴＳＷ１の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置ｔ４での電圧７５ｖは、図１６の場合と同様に処理され、また、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２の単巻トランスＳＴにおけるタップ位置ｔ２での電圧２５ｖは、上記図１５の場合と同様に処理される。この場合も、上記表６と表７の関係が適用される。そのため、入力電圧１００ｖに対して、タップ第１切替スイッチＴＳＷ１と複巻第１トランスＦＴ１を経た０〜−２０ｖの範囲の電圧が引かれ、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２と複巻第２トランスＦＴ２を経た０〜−２．５ｖの範囲の電圧が引かれて、７７．５〜１００ｖの範囲の電圧が出力端から出力される。その結果、この場合は、入力電圧に対して、複巻第１トランスＦＴ１で減圧された出力電圧が引かれると共に、複巻第２トランスＦＴ２で大きく減圧された出力電圧が引かれることにより、入力電圧に対して２段階で非常に細かく調整された出力電圧を供給することができる。

以上のように実施例３においては、所定の入力電圧に対して、タップ第１切替スイッチＴＳＷ１の切り替えによって細かく調節されかつ複巻第１トランスＦＴ１により±５ｖ単位で減圧された電圧と、タップ第２切替スイッチＴＳＷ２の切り替えによって細かく調節されかつ複巻第２トランスＦＴ２により±０．６２５ｖ単位で大きく減圧された電圧を、入力電圧に対して加えたり引いたりすることにより、非常に広い範囲で細かく調節した出力電圧を出力させることができ、従来のインバータを用いたものに比べて電圧調整の範囲を広めることができる。また、実施例３においては、電圧調整にトランスを用いていることにより、入力電圧に対する出力電圧の変換効率を、従来のインバータを用いた方式等に比べて大幅に高めることができる。

なお、実施例３においては、複巻第１トランスＦＴ１と複巻第２トランスＦＴ２の各一次巻線の他端の入力端ａ１，ａ２のいずれかへの接続を、第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１と第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１の切り替えによって行っているが、これに代えて、第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１と第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１を用いずに、直接リード線で接続した４つの場合に分けて、それぞれの範囲の出力電圧が得られるような実施例とすることも可能である。

次に、実施例４について、図１８により説明する。
実施例４は、上記実施例３の交流電圧調整装置４０を用いて交流安定化電源用に変更したものである。この交流電圧調整装置４０Ａは、入力電圧の変動に対して出力電圧を予め定めた目標出力電圧に保持するものである。実施例４では、実施例３におけるタップ第１切替スイッチＴＳＷ１及びタップ第２切替スイッチＴＳＷ２を、タップｔ１〜ｔ５に接続された電気的なスイッチである電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等からなる各５個のスイッチＦＥＴ１〜５とＦＥＴ６〜１０とした。また、第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１と第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１も電気的なスイッチである電界効果トランジスタやＩＧＢＴ等からなるスイッチとした。交流電圧調整装置４０Ａの演算制御装置１１、目標電圧入力部１２、出力電圧検出器１３、スイッチ切替部１４については、上記参考例２のものと同様である。演算制御装置１１のＲＯＭには、タップ第１切替スイッチＴＳＷ１及びタップ第２切替スイッチＴＳＷ２の切り替えの組合せと、第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１と第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１の切替の組み合わせを合わせた組合せに応じた交流電源の出力電圧との関係を表す上記表６，７に相当する組合せデータＤ６が記憶されている。

上記構成の実施例４においては、交流電源の入力電圧が変動することにより出力電圧が目標電圧値から変動したような場合に、演算制御装置１１は、出力電圧検出器１３により検出された出力電圧値を読み込んで、目標電圧入力部１２から入力された目標電圧値１００ｖとを比較する。演算制御装置１１は、読み込んだ出力電圧値の目標電圧値１００ｖからの差を出来る限り小さくするために、ＲＯＭに記憶された組合せデータＤ６に基づいて出力電圧値と目標電圧値１００ｖの差を最小にさせるタップ第１切替スイッチＴＳＷ１及びタップ第２切替スイッチＴＳＷ２の切り替えの組み合わせと、第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１と第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１の切替の組み合わせを合わせた組み合わせを演算により求める。演算制御装置１１による演算結果が、スイッチ切替部１４に出力され、スイッチ切替部１４がスイッチＦＥＴ１〜５とスイッチＦＥＴ６〜１０とからそれぞれ１つずつを選択してオン信号を出力し、第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１と第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１の切替をそれぞれ選択してオン信号を出力する。

その結果、実施例４においては、交流電圧調整装置４０Ａは、入力電圧８１．６〜１２９ｖの広い範囲の変動に対する出力電圧１００ｖの変動を最小限に抑える交流安定化電源として有効に機能できる。また、実施例４においては、タップ第１切替スイッチＴＳＷ１及びタップ第２切替スイッチＴＳＷ２と第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１及び第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１を流れる電流を出力電流に比べて大幅に少なくできるため、これらスイッチとして大電流の半導体素子を用いる必要がないため、スイッチ素子を安価にすることができ、装置コストを安価にできる。

なお、実施例４においては、複巻第１トランスＦＴ１、複巻第２トランスＦＴ２の一次巻線の他端の入力端ａ１，ａ２側のいずれかへの接続を、電気的スイッチである第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１と第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１の自動的な切り替えによって行っているが、これに代えて、第１複巻トランス切替スイッチＳＷ１１と第２複巻トランス切替スイッチＳＷ２１を用いずに、直接リード線で接続した４つの場合に分けて、それぞれの場合を実施例とすることも可能である。

つぎに、実施例５について、図１９により説明する。
上記実施例及び変形例においては、交流電圧調整装置として、単相１００ｖの交流電源を用いているが、これに限らず三相１００ｖの電源に対しても本発明を適用できる。図１９に示すように、上記各実施例及び変形例に示した単相交流電圧調整装置を、三相入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗと三相出力端子Ｕ'、Ｖ'、Ｗ'の各相間にそれぞれ１個ずつ接続することが可能である。これにより、三相交流電源に対しても上記各実施例、変形例に示したと同様の効果が得られる。この場合、電圧も三相１００ｖに限らず２００ｖ以上に対しても適用可能である。

なお、上記実施例及び変形例においては、交流電圧調整装置として、単相１００ｖの交流電源を用いているが、これに限らず単相２００ｖ以上の交流電源とすることも可能である。また、単巻変圧器としては、通常は複巻変圧器の一次巻線と二次巻線を連結したものが用いられるが、これに限らず、複巻変圧器の一次巻線や二次巻線を単独で用いることも可能である。また、上記各種の複巻変圧器の巻線比や定格についても、上記実施例、変形例に示したものに限らず、変更することが可能である。その他、上記各実施例及び変形例に示したものは一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することも可能である。

１０，２０，２１，２２，３０，４０…交流電圧調整装置、１１…演算制御装置、１２…目標電圧入力部、１３…出力電圧検出部、１４…スイッチ切替部。

Claims (8)

1. 一対の入力端から入力される交流電源の電圧を変圧して一対の出力端から出力する交流電圧調整装置であって、
   前記入力端の一方に一端が接続されると共に該入力端の他方に他端が接続されて両端間に複数のタップを設けた単巻トランスと、
   一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて前記入力端の一方と前記出力端の一方の間に両端が接続された二次巻線とを有する第１複巻トランスと、
   一端にて前記入力端の一方側及び他方側とのいずれかに接続される一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて一端にて前記入力端の一方側及び他方側とのいずれかに接続されると共に他端にて前記第１複巻トランスの一次巻線の他端に接続される二次巻線とを有する第２複巻トランスと、
   前記第１複巻トランスの一次巻線の一端に接続されて、該一端と前記単巻トランスの複数のタップのいずれか１つとの接続を切り替え可能なタップ切替第１スイッチと、
   前記第２複巻トランスの一次巻線の他端に接続されて、該他端と前記単巻トランスの複数のタップのいずれか１つとの接続を切り替え可能なタップ切替第２スイッチと
   を備えたことを特徴とする交流電圧調整装置。
2. 前記請求項１に記載の交流電圧調整装置において、前記タップ切替第１スイッチ及びタップ切替第２スイッチを電気的に切り替え可能なものとし、
   前記交流電源の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
   前記交流電源の目標出力電圧を入力する目標電圧入力手段と、
   前記タップ切替第１スイッチ及びタップ切替第２スイッチの切り替えの組み合わせと、該組合せに応じた前記交流電源の出力電圧との関係を表す組合せデータを記憶するデータ記憶手段と、
   前記出力電圧検出手段により検出された出力電圧値と前記目標電圧入力手段から入力された目標電圧値とを比較し、前記データ記憶手段に記憶された組合せデータに基づいて該出力電圧値と目標電圧値の差を最小にさせる前記タップ切替第１スイッチ及びタップ切替第２スイッチの切り替えの組み合わせを演算する演算制御手段と、
   該演算制御手段による演算結果に基づいて、前記タップ切替第１スイッチ及びタップ切替第２スイッチの切り替えを行うスイッチ切替手段と
   を設けたことを特徴とする交流電圧調整装置。
3. 前記第２複巻トランスの二次巻線の一端側に、該一端側と前記入力端の一方側及び他方側のいずれか一方との接続を切り替える複巻トランス第１切替スイッチを設け、前記第２複巻トランスの一次巻線の一端側に、該一端側と前記入力端の一方側及び他方側のいずれか一方との接続を切り替える複巻トランス第２切替スイッチを設けたことを特徴とする前記請求項１に記載の交流電圧調整装置。
4. 前記請求項３に記載の交流電圧調整装置において、前記タップ切替第１スイッチ、タップ切替第２スイッチ、複巻トランス第１切替スイッチ及び複巻トランス第２切替スイッチを電気的に切り替え可能なものとし、
   前記交流電源の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
   前記交流電源の目標出力電圧を入力する目標電圧入力手段と、
   前記タップ切替第１スイッチ、タップ切替第２スイッチ、複巻トランス第１切替スイッチ及び複巻トランス第２切替スイッチの切り替えの組合せと、該組合せに応じた前記交流電源の出力電圧との関係を表す組合せデータを記憶するデータ記憶手段と、
   前記出力電圧検出手段により検出された出力電圧値と前記目標電圧入力手段から入力された目標電圧値とを比較し、前記データ記憶手段に記憶された組合せデータに基づいて該出力電圧値と目標電圧値の差を最小にさせる前記タップ切替第１スイッチ、タップ切替第２スイッチ、複巻トランス第１切替スイッチ及び複巻トランス第２切替スイッチの切り替えの組み合わせを演算する演算制御手段と、
   該演算制御手段による演算結果に基づいて、前記タップ切替第１スイッチ、タップ切替第２スイッチ、複巻トランス第１切替スイッチ及び複巻トランス第２切替スイッチの切り替えを行うスイッチ切替手段と
   を設けたことを特徴とする交流電圧調整装置。
5. 一対の入力端から入力される交流電源の電圧を変圧して一対の出力端から出力する交流電圧調整装置であって、
   前記入力端の一方に一端が接続されると共に該入力端の他方に他端が接続されて両端間に複数のタップを設けた単巻トランスと、
   一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて一端にて前記入力端の一方と接続された二次巻線とを有し、該一次巻線の他端にて前記入力端の一方側及び他方側とのいずれかに接続される複巻第１トランスと、
   一次巻線と、該一次巻線に磁気結合されて一端にて前記複巻第１トランスの二次巻線の他端に接続されると共に他端にて出力端の一方側に接続された二次巻線とを有し、前記一次巻線の他端にて前記入力端の一方側及び他方側とのいずれかに接続される前記複巻第１トランスとは一次巻線と二次巻線の比率が異なる複巻第２トランスと、
   前記複巻第１トランスの一次巻線の一端に接続されて、該一端と前記単巻トランスの複数のタップのいずれか１つとの接続を切り替え可能なタップ第１切替スイッチと、
   前記複巻第２トランスの一次巻線の一端に接続されて、該一端と前記単巻トランスの複数のタップのいずれか１つとの接続を切り替え可能なタップ第２切替スイッチと
   を備えたことを特徴とする交流電圧調整装置。
6. 前記請求項５に記載の交流電圧調整装置において、前記タップ第１切替スイッチ及びタップ第２切替スイッチを電気的に切り替え可能なものとし、
   前記交流電源の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
   前記交流電源の目標出力電圧を入力する目標電圧入力手段と、
   前記タップ第１切替スイッチ及びタップ第２切替スイッチの切り替えの組合せと、該組合せに応じた前記交流電源の出力電圧との関係を表す組合せデータを記憶するデータ記憶手段と、
   前記出力電圧検出手段により検出された出力電圧値と前記目標電圧入力手段から入力された目標電圧値とを比較し、前記データ記憶手段に記憶された組合せデータに基づいて該出力電圧値と目標電圧値の差を最小にさせる前記タップ第１切替スイッチ及びタップ第２切替スイッチの切り替えの組み合わせを演算する演算制御手段と、
   該演算制御手段による演算結果に基づいて、前記タップ第１切替スイッチ及びタップ第２切替スイッチの切り替えを行うスイッチ切替手段と
   を設けたことを特徴とする交流電圧調整装置。
7. 前記複巻第１トランスの一次巻線の他端側に、該他端側と前記入力端の一方側及び他方側のいずれか一方との接続を切り替える第１複巻トランス切替スイッチを設け、前記複巻第２トランスの一次巻線の他端側に、該他端側と前記入力端の一方側及び他方側のいずれか一方との接続を切り替える第２複巻トランス切替スイッチを設けたことを特徴とする前記請求項５に記載の交流電圧調整装置。
8. 前記請求項７に記載の交流電圧調整装置において、前記タップ第１切替スイッチ、タップ第２切替スイッチ、第１複巻トランス切替スイッチ及び第２複巻トランス切替スイッチを電気的に切り替え可能なものとし、
   前記交流電源の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
   前記交流電源の目標出力電圧を入力する目標電圧入力手段と、
   前記タップ第１切替スイッチ、タップ第２切替スイッチ、第１複巻トランス切替スイッチ及び第２複巻トランス切替スイッチの切り替えの組合せと、該組合せに応じた前記交流電源の出力電圧との関係を表す組合せデータを記憶するデータ記憶手段と、
   前記出力電圧検出手段により検出された出力電圧値と前記目標電圧入力手段から入力された目標電圧値とを比較し、前記データ記憶手段に記憶された組合せデータに基づいて該出力電圧値と目標電圧値の差を最小にさせる前記タップ第１切替スイッチ、タップ第２切替スイッチ、第１複巻トランス切替スイッチ及び第２複巻トランス切替スイッチの切り替えの組み合わせを演算する演算制御手段と、
   該演算制御手段による演算結果に基づいて、前記タップ第１切替スイッチ、タップ第２切替スイッチ、第１複巻トランス切替スイッチ及び第２複巻トランス切替スイッチの切り替えを行うスイッチ切替手段と
   を設けたことを特徴とする交流電圧調整装置。

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