KR100583576B1 - 전력 변환 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단상, 단상 3선, 3상의 각 전원 계통에 있어서, 입력 전압의 변동에 상관없이 부하에 안정된 적절한 전압을 제공함으로써 여분의 전력 사용을 억제하여 절전 효과를 얻을 수 있는 전력 변환 장치를 구성하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 반도체 스위치로 구성되어 입력 교류 전압을 동상이고 다른 진폭의 교류 전압으로 변환하는 전력 변환 수단인 전압 진폭 조정기, 소위 교류 초퍼를 평활용 교류 필터를 통해 변압기 1차 권선에 접속한다. 또, 전력량계를 설치함으로써 절전 전력을 표시할 수 있도록 한다.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERTER}
도 1은 제1 발명의 실시예를 도시하는 회로도.
도 2는 제2 발명의 실시예를 도시하는 회로도.
도 3은 제3 발명의 실시예를 도시하는 회로도.
도 4는 제4 발명의 실시예를 도시하는 회로도.
도 5는 제5 발명의 실시예를 도시하는 회로도.
도 6은 제6 발명의 실시예를 도시하는 회로도.
도 7은 제7 및 제9 발명의 실시예를 도시하는 회로도.
도 8은 제8 및 제9 발명의 실시예를 도시하는 회로도.
도 9는 제7 및 제9 발명의 다른 실시예를 도시하는 회로도.
도 10은 제8 및 제9 발명의 다른 실시예를 도시하는 회로도.
도 11은 절전 장치의 제1 종래예를 도시하는 회로도.
도 12는 절전 장치의 제2 종래예를 도시하는 회로도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1A, 1B, 1R, 1S, 1T, 1N : 교류 입력 단자
5C, 5D, 5U, 5V, 5W, 5N : 교류 출력 단자
10, 11 : 변압기
21 : 제1 전압 진폭 조정기
22 : 제2 전압 진폭 조정기
23 : 제3 전압 진폭 조정기
25 : 교류 필터
26, 27 : 전력량계
40 : 탭
본 발명은 전력계통의 전압을 조정하여 그 계통에 접속된 부하의 전압을 적절한 값으로 제어함으로써 절전 효과를 실현하는 전력 변환 장치에 관한 것이다.
종래의 전력 변환 장치에서는, 예로서 단상 전원의 경우, 단권 변압기에 복수개의 탭을 설치한 구성의 방법이 이용되고 있다. 여기서 도 11에 절전 장치의 제1 종래예의 회로 구성을 나타낸다. 도 11의 회로에 있어서, 단상 교류 입력 단자(1A, 1B) 사이에 입력되는 교류 전압은 탭(40)의 전환에 의해 조절되어 단상 교류 출력 단자(5C, 5D)로부터 출력된다. 이와 같이, 부하로의 전압 제어는 탭의 전환에 의해 행해졌기 때문에, 전압의 조정은 미리 준비되어 있는 탭 수만큼의 전압 레벨로밖에 행할 수 없고, 섬세하고 치밀한 제어를 행하는 경우는 탭의 수를 증가시켜야만 한다.
도 12에 도 7의 탭에 의한 제어의 과제를 해결할 수 있는 절전 장치의 제2 종래예를 나타낸다. 도 12의 회로에 있어서, 단상 교류 입력 단자(1A, 1B) 사이에 입력되는 교류 전압은 반도체 스위치로 구성되는 전압 진폭 조정기(21)에 의해 동상이고 진폭이 다른 전압으로 변환된 후, 교류 필터(25)에 의해 리플이 제거되어 단상 교류 출력 단자(5C, 5D)로부터 출력된다. 이와 같이, 교류 전압을 반도체 스위치의 온/오프 동작에 의해 제어한다. 이 때문에, 항상 설정한 전압으로 일정하게 유지할 수 있다.
제1 종래예의 기술에서는, 탭 전환에 의한 전압 조정을 행하고 있었기 때문에, 다음과 같은 과제가 있다.
(1) 출력 전압의 제어 능력은 탭의 수로 결정되기 때문에, 제어의 정밀도를 높이기 위해서는 탭 수가 증가하고, 장치의 대형화, 비용 상승을 초래한다.
(2) 탭이 기계식 접점으로 구성되어 있는 경우, 접점의 마모 등에 따른 수명을 고려해야 하고, 유지 관리가 필요하다. 또, 탭 전환시에 순간 정지 등이 발생한다.
(3) 탭을 사이리스터(thyristor)로 대체하여도 플리커 등의 문제가 남는다.
또한, 제2 종래예의 기술에서는 반도체 스위치에 의한 연속적인 전압 제어를 행할 수 있기 때문에, 탭 전환 방식의 전압 조정에 관한 과제는 해결할 수 있지만,
(4) 부하 전력에 상당하는 변환 장치 용량이 필요해지고, 제1 종래예의 방식보다 효율이 나빠진다. 그 때문에, 절전 효과가 의도한 대로 발휘되지 않는다는 과제가 있다.
본 발명은 반도체 스위치를 이용하여 연속적으로 전압을 조정하는 것을 가능하게 하는 동시에, 변환기 용량을 부하 용량의 수십분의 1로 하고, 전원 용량 환산에서의 효율을 높임으로써 충분한 절전 효과를 얻을 수 있는 절전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 발명에서는, 단상의 전력계통에 접속되고 이 전력계통으로부터의 입력 교류 전압을 변환하여 부하에 공급하는 전력 변환 장치에 있어서, 상기 입력 교류 전압을 이 입력 교류 전압과 동상이고 진폭이 다른 전압으로 직접 변환하여 출력하며 반도체 스위치로 구성된 제1 전력 변환 수단의 입력측을 상기 전력계통에 병렬로 접속하며, 상기 제1 전력 변환 수단의 출력측을 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 변압기의 1차 권선에 평활용 교류 필터를 통해 접속하고, 상기 변압기의 2차 권선을 그 전력계통에 직렬로 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치를 구성하였다.
또한, 제2 발명에서는, 단상 3선의 전력계통에 접속되고 이 전력계통으로부터의 입력 교류 전압을 변환하여 부하에 공급하는 전력 변환 장치에 있어서, 상기 입력 교류 전압을 이 입력 교류 전압과 동상이고 진폭이 다른 전압으로 직접 변환하여 출력하며 반도체 스위치로 구성된 제1 전력 변환 수단의 입력측을 상기 전력계통의 2선 사이에 병렬로 접속하고, 상기 제1 전력 변환 수단의 출력측을 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 제1 및 제2 변압기의 1차 권선에 평활용 교류 필터를 통해 각각 병렬로 접속하며, 제1 변압기의 2차 권선을 상기 전력계통의 1선에 직렬로 접 속하고, 제2 변압기의 2차 권선을 상기 전력계통의 남은 2선 중의 1선에 직렬로 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치를 구성하였다.
또한, 제3 발명에서는, 단상 3선의 전력계통에 접속되고 이 전력계통으로부터의 입력 교류 전압을 변환하여 부하에 공급하는 전력 변환 장치에 있어서, 상기 입력 교류 전압을 이 입력 교류 전압과 동상이고 진폭이 다른 2개의 전압으로 직접 변환하여 출력하며 반도체 스위치로 구성된 제2 전력 변환 수단의 입력측을 상기 전력계통의 2선 사이에 병렬로 접속하며, 상기 제2 전력 변환 수단의 한쪽 출력측을 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 제1 변압기의 1차 권선에 평활용 교류 필터를 통해 접속하고, 제2 전력 변환 수단의 남는 다른쪽 출력측을 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 제2 변압기의 1차 권선에 평활용 교류 필터를 통해 접속하며, 제1 변압기의 2차 권선을 상기 전력계통의 1선에 직렬로 접속하고, 제2 변압기의 2차 권선을 상기 전력계통의 남은 2선 중의 1선에 직렬로 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치를 구성하였다.
또한, 제4 발명에서는, 3상의 전력계통에 접속되고 이 전력계통으로부터의 입력 교류 전압을 변환하여 부하에 공급하는 전력 변환 장치에 있어서, 3상 입력의 1선을 공통 라인으로 하고 입력 3상 교류 전압을 이 입력 3상 교류 전압과 동상이고 진폭이 다른 3상 전압으로 직접 변환하여 출력하며 반도체 스위치로 구성된 제3 전력 변환 수단의 입력측을 상기 전력계통에 병렬로 접속하고, 상기 제3 전력 변환 수단의 출력측의 3개의 단자 중, 공통 라인의 단자와 남는 2개중의 하나의 출력 단자를 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 제1 변압기의 1차 권선에 평활용 교류 필터를 통해 접속하고, 공통 라인의 단자와 제3 전력 변환 수단의 남는 하나의 출력 단자를 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 제2 변압기의 1차 권선에 평활용 교류 필터를 통해 접속하며, 제1 변압기의 2차 권선을 상기 전력계통의 제3 전력 변환 수단의 공통 라인 이외의 1선에 직렬로 접속하고, 제2 변압기의 2차 권선을 상기 전력계통의 공통 라인 이외의 남는 1선에 직렬로 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치를 구성하였다.
또한, 제5 발명에서는, 단상의 전력계통에 접속되고 이 전력계통으로부터의 입력 교류 전압을 변환하여 부하에 공급하는 전력 변환 장치에 있어서, 상기 입력 교류 전압을 이 입력 교류 전압과 동상이고 진폭이 다른 전압으로 직접 변환하여 출력하며 반도체 스위치로 구성된 제1 전력 변환 수단의 입력측을 상기 전력계통에 병렬로 접속하고, 상기 제1 전력 변환 수단의 출력측을 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 제1 및 제2 변압기의 1차 권선에 평활용 교류 필터를 통해 각각 병렬 접속하고, 상기 교류 필터와 제1 및 제2 변압기와의 접속점 사이에는 제1 및 제2 변압기가 제1 전력 변환 수단에 의해 동시에 여자되지 않도록 하기 위한 제1 변압기 전환 장치를 접속하고, 제1 및 제2 변압기의 2차 권선을 상기 전력계통의 1선에 각각 직렬로 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치를 구성하였다.
또한, 제6 발명에서는, 단상의 전력계통에 접속되고 이 전력계통으로부터의 입력 교류 전압을 변환하여 부하에 공급하는 전력 변환 장치에 있어서, 상기 입력 교류 전압을 이 입력 교류 전압과 동상으로 다른 2개의 전압으로 직접 변환하여 출력하며 반도체 스위치로 구성된 제2 전력 변환 수단의 입력측을 상기 전력계통에 병렬로 접속하고, 상기 제2 전력 변환 수단의 한쪽 출력측을 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 제1 변압기의 1차 권선에 평활용 교류 필터를 통해 접속하고, 제2 전력 변환 수단의 남는 다른쪽 출력측을 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 제2 변압기의 1차 권선에 평활용 교류 필터를 통해 접속하며, 제1 및 제2 변압기의 2차 권선을 상기 전력계통의 1선에 각각 직렬로 접속하고, 상기 2개의 변압기는 서로 역방향 극성으로 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치를 구성하였다.
또한, 제7 발명에서는, 제1 내지 제6 발명에 있어서, 변압기의 1차 권선과 평활용 교류 필터의 접속점 사이에 전력량계를 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치를 구성하였다.
또한, 제8 발명에서는, 제1 내지 제6 발명에 있어서, 상기 전력계통과 전력 변환 수단의 접속점 사이에 전력량계를 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치를 구성하였다.
또한, 제9 및 제10 발명에서는, 각각 제7 및 제8 발명에 있어서, 상기 전력량계의 전류 검출 감도를 2배로 한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치를 구성하였다.
도 1에 제1 발명의 실시예를 도시한다.
단상의 전력계통에 있어서, 입력 교류 전압을 이 입력 교류 전압과 동상이고 진폭이 다른 전압으로 직접 변환하여 출력하는 소위 교류 초퍼라고 불리는 전력 변환 장치인 전압 진폭 조정기(21)의 입력 단자를 단상 교류 입력 단자(1A, 1B)에 접속하고, 전압 진폭 조정기(21)의 출력 단자를 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 변압기(10)의 1차 권선에 교류 필터(25)를 통해 접속하며, 변압기(10)의 2차 권선을 단상 교류 입력 단자(1A)와 단상 교류 출력 단자(5C) 사이에 접속한다.
이와 같은 구성에 의해 단상 교류는 전압 진폭 조정기(21)에 의해 입력 전압과 동상이고 진폭이 다른 전압으로 변환되며, 교류 필터(25)에 의해 리플이 없는 정현파 전압이 되어 변압기(10)의 1차 권선을 여자하고, 변압기(10)의 2차 권선에 1/권수비 전압을 출력시킨다. 이 때, 변압기(10)의 2차 권선을 단상 교류 전압을 낮추는 극성에 접속함으로써 단상 교류 출력 단자에는 입력 전압보다 낮은 전압을 출력할 수 있고, 부하에 적절한 전압을 공급할 수 있다.
또한, 변환 장치 용량은 변압기(10)의 1/권수비 용량이 되기 때문에, 전원 용량 환산에서의 손실을 작게 억제함으로써 시스템 전체의 효율을 높일 수 있고, 충분한 절전 효과를 얻을 수 있다.
또한, 변압기(10)의 2차 권선의 극성을 역극성으로 접속함으로써 입력 전압을 높일 수도 있다.
도 2에 제2 발명의 실시예를 도시한다.
단상 3선의 전력계통에 있어서, 입력 교류 전압을 이 입력 교류 전압과 동상이고 진폭이 다른 전압으로 직접 변환하여 출력하는 소위 교류 초퍼라고 불리는 전력 변환 수단인 전압 진폭 조정기(21)의 입력 단자를 단상 3선 교류 입력 단자(1R, 1T) 사이에 접속하고, 전압 진폭 조정기(21)의 출력 단자를 교류 필터(25)를 통해 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 변압기(10)의 1차 권선과, 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 변압기(11)의 1차 권선에 각각 병렬로 접속하며, 변압기(10)의 2차 권선을 단상 3선 교류 입력 단자(1R)와 단상 3선 교류 출력 단자(5U) 사이에 직렬로 접속하고, 변압기(11)의 2차 권선을 단상 3선 교류 입력 단자(1T)와 단상 3선 교류 출력 단자(5W) 사이에 직렬 접속한다.
이와 같은 구성에 의해, 단상 3선 교류는 전압 진폭 조정기(21)에 의해 입력 전압과 동상이고 진폭이 다른 전압으로 변환되며, 교류 필터(25)에 의해 리플이 없는 정현파 전압이 되어 변압기(10, 11)의 1차 권선을 여자하고, 변압기(10, 11)의 2차 권선에 1/권수비 전압을 출력시킨다. 이때, 변압기(10, 11)의 2차 권선을 단상 3선 교류 전압을 낮추는 극성에 접속함으로써 단상 3선 교류 출력 단자에는 입력 전압보다 낮은 전압을 출력할 수 있고, 부하에 적절한 전압을 공급하여 절전 효과를 얻을 수 있다.
도 3에 제3 발명의 실시예를 도시한다.
단상 3선의 전력계통에 있어서, 입력 교류 전압을 이 입력 교류 전압과 동상이고 진폭이 다른 2개의 전압으로 직접 변환하여 출력하는 소위 교류 초퍼라고 불리는 전력 변환 수단인 전압 진폭 조정기(21)의 입력 단자를 단상 3선 교류 입력 단자(1R, 1T) 사이에 접속하고, 전압 진폭 조정기(22)의 2개의 출력 단자를 교류 필터(25)를 통해 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 변압기(10)의 1차 권선과, 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 변압기(11)의 1차 권선에 각각 접속하며, 변압기(10)의 2차 권선을 단상 3선 교류 입력 단자(1R)와 단상 3선 교류 출력 단자(5U) 사이에 직렬로 접속하고, 변압기(11)의 2차 권선을 단상 3선 교류 입력 단자(1T)와 단상 3선 교류 출력 단자(5W) 사이에 직렬로 접속한다.
이와 같은 구성에 있어서, 전압 진폭 조정기(22)는 입력 전압과 동상이고 진폭이 다른 2개의 전압을 출력하고, 교류 필터(25)를 통함으로써 변압기(10, 11)를 각각 개별의 전압 레벨로 여자한다. 그 결과, 단상 3선 교류 출력 단자에는 입력 단자측보다 전압이 작은 정현파를 출력할 수 있고, 부하에 적절한 전압을 공급하여 절전 효과를 얻을 수 있다. 이 방식에서는, 이러한 제2 발명과 동일한 효과에 덧붙여 부하가 언밸런스한 경우에도 단상 3선 교류 출력 단자 5U-5N 사이와 단자 5W-5N 사이의 전압 밸런스를 취하는 효과도 추가된다.
도 4에 제4 발명의 실시예를 도시한다.
3상의 전력계통에 있어서, 입력 3상 교류 전압을 이 입력 3상 교류 전압과 동상이고 진폭이 다른 3상 전압으로 직접 변환하여 출력하는 소위 교류 초퍼라고 불리는 전력 변환 수단인 전압 진폭 조정기(21)의 3개의 입력 단자의 1선이 입출력 공통이 되도록 3상 교류 입력 단자(1R, 1S, 1T)에 각각 접속하고, 전압 진폭 조정기(23) 출력측의 3개의 단자중, 1선의 공통 라인과 남는 2개 중 하나의 출력 단자를, 교류 필터(25)를 통해 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 변압기(10)의 1차 권선에 접속하고, 1선 공통 라인과 남는 하나의 출력 단자를 교류 필터(25)를 통해 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 변압기(11)의 1차 권선에 접속하며, 변압기(10)의 2차 권선을 3상 교류 입력 단자(1R)와 3상 교류 출력 단자(5U) 사이에 직렬로 접속하고, 변압기(11)의 2차 권선을 3상 교류 입력 단자(1T)와 3상 교류 출력 단자(5W) 사이에 직렬로 접속한다.
이와 같은 구성에 있어서, 전압 진폭 조정기(23)는 3상 교류 입력 단자(1S) 를 기준으로 진폭 조정을 행하여 변압기(10, 11)를 여자한다. 그 결과, 변압기(10, 11)는 서로 3상 교류 입력 단자 1R-1S 사이 전압과 3상 교류 입력 단자 1T-1S 사이의 전압을 감소시키는 극성에 접속되어 있기 때문에, 3상 교류 출력단의 전압을 적절한 전압으로 조정하여 절전 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이 회로는 3상 교류 입력 단자(1S)를 단상 3선 교류 전원 단자(1N)로 치환함으로써 단상 3선 전원에 적용 가능한 것은 분명하다. 또한, 효율 향상에 대해서와 트랜스의 극성을 반전시킴으로써 전압을 높이는 것이 가능해지는 것에 대해서는 먼저 기술한 각 발명과 동일하다.
도 5에 제5 발명의 실시예를 도시한다.
단상의 전력계통에 있어서, 입력 교류 전압을 이 입력 교류 전압과 동상이고 진폭이 다른 교류 전압으로 직접 변환하여 출력하는 소위 교류 초퍼라고 불리는 전력 변환 수단인 전압 진폭 조정기(21)의 입력 단자를 단상 교류 입력 단자(1A, 1B) 사이에 접속하고, 전압 진폭 조정기(21)의 출력 단자를 교류 필터(25)를 통해 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 변압기(10, 11)의 각각의 1차 권선에 병렬로 접속하며, 접속된 교류 필터와 변압기(10, 11)의 접속점에는 각각의 변압기가 전압 진폭 조정기(21)의 전압 변환 수단에 의해 동시에 여자되지 않도록 하는 권선 전환기(30)를 통해 접속되고, 변압기(10)의 2차 권선은 전압을 낮추는 극성에, 변압기(11)의 2차 권선은 전압을 높이는 극성에 각각 단상 교류 입력 단자(1A)와 단상 교류 출력 단자(5C) 사이에 직렬로 접속한다.
이와 같은 구성에 있어서, 권선 전환기(30)를 가함으로써 입력 전압을 낮추 는 것이나 높이는 것을 동시에 실현할 수 있고, 입력 전압의 현저한 저하에 대해서도 일정 전압을 공급할 수 있으므로, 항상 부하가 요구하는 최저 전압을 만족시키면서 절전 효과를 얻을 수 있다.
도 6에 제6 발명의 실시예를 도시한다.
단상의 전력계통에 있어서, 입력 교류 전압을 이 입력 교류 전압과 동상이고 진폭이 다른 2개의 전압으로 직접 변환하여 출력하는 소위 교류 초퍼라고 불리는 전력 변환 수단인 전압 진폭 조정기(22)의 입력 단자를 단상 교류 입력 단자(1A, 1B) 사이에 접속하고, 전압 진폭 조정기(22)의 2개의 출력 단자를 각각 교류 필터(25)를 통해 변압기(10, 11)의 1차 권선에 접속하며, 변압기(10)의 2차 권선은 단상 교류 입력 전압을 저하시키는 극성에, 변압기(11)의 2차 권선은 단상 교류 입력 전압을 상승시키는 극성에, 각각 단상 교류 입력 단자(1A)와 단상 교류 출력 단자(5C) 사이에 접속한다.
이와 같은 구성으로 함으로써 제5 발명의 권선 전환기(30)를 이용하지 않아도 제5 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 제5, 제6 발명은 단상 3선 전원이나 3상 전원에 있어서 적용 가능한 것을 용이하게 추측할 수 있다.
도 7에 제7, 제9 발명의 실시예를 도시한다. 도 7의 구성은 도 1의 회로에 전력량계를 접속한 구성으로 되어 있다.
변압기의 1차 권선과 교류 필터와의 접속점 사이에 전력량계를 접속하여 절전 전력량을 표시 가능하게 하고 있다. 여기서, 트랜스의 권수비를 도 7과 같이 n:1로 하면, 본 발명의 전력 변환 장치를 도입하지 않는 경우의 부하 소비 전력 W1은 부하 저항을 R, 입력 전압을 Vin으로 하면,
W1=Vin2/R
이 된다.
한편, 본 발명의 전력 변환 장치를 도입한 경우의 부하 소비 전력 W2는 부하 전압을 Vout, 직렬 트랜스의 2차 전압을 Vt로 하면,
W2=Vout2/R
=(Vin-Vt)2/R
이 된다.
이것으로부터 본 발명의 전력 변환 장치 도입에 의해 얻어지는 절전 전력은 W1과 W2와의 차분이기 때문에,
△W=W1-W2=(2Vin-Vt)×Vt/R
이 된다.
또한, 이때 본 발명의 전력 변환 장치가 전원에 공급하는 전력량 Ws는 부하 전류를 Iout로 하면,
Ws=(n×Vt)×(Iout/n)
=Vt×(Vin-Vt)/R
이 된다.
여기서, 본 발명의 전력 변환 장치의 공급 전압을 2배로 하면,
2×Ws=Vt×(2×Vin-2×Vt)/R
이기 때문에, 2×Ws는 △W에 비하면,
△W-2×Ws=Vt/R
만큼 작아지지만, Vt는 통상 Vin의 1O% 이하로서, Vin에 비하여 충분히 작기 때문에, 절전 전력량 △W에 대해서는 근사적으로 무시할 수 있다.
이것으로부터, 전력량계를 전력량계의 전류 검출 감도를 2배가 되도록 접속함으로써 Ws의 2배를 측정할 수 있고, 전력 변환 장치의 절전 전력을 근사적으로 표시할 수 있게 된다.
도 8에는 제8, 제9 발명의 실시예를 도시한다.
도 7의 실시예와의 차이점은 전력량계가 전력계통과 전압 진폭 조정기와의 접속점 사이에 접속된 점이다. 이 실시예에서는, 전력 변환 수단인 전압 진폭 조정기의 손실분도 포함시킨 절전 전력 표시가 가능해진다.
도 9에는 제7, 제9 발명의 다른 실시예를 도시한다.
이 실시예는 도 2에 도시하는 제2 발명의 실시예에 있어서, 전력량계를 접속한 구성으로 되어 있다.
도 9에 있어서는, 변압기(10)의 1차 권선과 교류 필터(25)와의 접속점 사이에 전력량계(1)의 전압 검출부를 병렬로, 전류 검출부를 전류 검출 감도가 2배가 되도록 또 직렬로 접속하고, 또한 변압기(11)의 1차 권선과 교류 필터(25)와의 접속점 사이에 전력량계(2)의 전압 검출부를 병렬로, 전류 검출부를 전류 검출 감도가 2배가 되도록 또 직렬로 접속되어 있다.
이러한 구성에 의해, 전력량계(1, 2)가 표시하는 전력량은 각각 접속되는 부하에 대한 절전 전력량을 표시한다. 따라서 이들 2개의 전력량계의 표시 결과의 합계가 절전 전력량이 된다.
또, 전력량계를 1대로 하여 전류 검출부를 변압기(10, 11)의 합성 전류를 측정할 수 있는 위치에 접속하면, 접속된 부하의 소비 전력량의 합계를 표시할 수 있는 것은 자명하다.
도 10에는 제8, 제9 발명의 다른 실시예를 도시한다.
도 9의 실시예와의 차이점은 전력계통과 전압 진폭 조정기와의 접속점 사이에 1대의 전력량계를 접속한 점이다.
이 실시예에서는 전력량계(1)가 전력계통과 전압 진폭 조정기와의 접속점 사이에 접속되어 있기 때문에, 도 9에 있어서 사용된 2대의 전력량계의 표시를 1대로 표시할 수 있고, 또 전력 변환 수단의 손실분도 포함시킨 절전 전력 표시도 가능해진다.
제1에서 제6 발명에 따르면, 단상, 단상 3선, 3상의 각 전원 계통에 있어서, 변압기를 통해 반도체 스위치로 구성된 전압 진폭 조정기의 출력을 계통에 덧붙여(또는 감하여) 출력 전압을 조정하기 때문에, 고속 응답이 가능한 상태에서 고효율을 만족시키면서 출력 전압을 부하에 있어서 적절한 전압값으로 함으로써 가능하기 때문에, 여분의 전력 소비를 억제하여 사용 전기료의 절약을 할 수 있어 결과적으로 높은 절전 효과를 얻을 수 있다. 또한 제7, 제9 및 제 10 발명에 따르면, 절전 전력량을 표시 가능하게 함으로써 절전 효과를 직시할 수 있다. 또 제8, 제9 및 제10 발명에 따르면, 전력 변환 수단(전압 진폭 조정기)의 전력 변환 손실분도 포함시킨 절전 전력량을 표시 가능하게 할 수 있다.

Claims (10)

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  5. 단상의 전력계통에 접속되고 이 전력계통으로부터의 입력 교류 전압을 변환하여 부하에 공급하는 전력 변환 장치에 있어서,
    상기 입력 교류 전압을 이 입력 교류 전압과 동상이고 진폭이 다른 전압으로 직접 변환하여 출력하며 반도체 스위치로 구성된 제1 전력 변환 수단의 입력측을 상기 전력계통에 병렬로 접속하고, 상기 제1 전력 변환 수단의 출력측을 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 제1 및 제2 변압기의 1차 권선에 평활용 교류 필터를 통해 각각 병렬 접속하고, 상기 교류 필터와 제1 및 제2 변압기와의 접속점 사이에는 제1 및 제2 변압기가 제1 전력 변환 수단에 의해 동시에 여자되지 않도록 하기 위한 제1 변압기 전환 장치를 접속하고, 제1 및 제2 변압기의 2차 권선을 상기 전력계통의 1선에 각각 직렬로 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  6. 단상의 전력계통에 접속되고 이 전력계통으로부터의 입력 교류 전압을 변환하여 부하에 공급하는 전력 변환 장치에 있어서,
    상기 입력 교류 전압을 이 입력 교류 전압과 동상으로 다른 2개의 전압으로 직접 변환하여 출력하며 반도체 스위치로 구성된 제2 전력 변환 수단의 입력측을 상기 전력계통에 병렬로 접속하고, 상기 제2 전력 변환 수단의 한쪽 출력측을 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 제1 변압기의 1차 권선에 평활용 교류 필터를 통해 접속하고, 제2 전력 변환 수단의 남는 다른쪽 출력측을 서로 절연된 2개의 권선을 갖는 제2 변압기의 1차 권선에 평활용 교류 필터를 통해 접속하며, 제1 및 제2 변압기의 2차 권선을 상기 전력계통의 1선에 각각 직렬로 접속하고, 상기 2개의 변압기는 서로 역방향 극성으로 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 변압기의 1차 권선과 평활용 교류 필터의 접속점 사이에 전력량계를 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 전력계통과 전력 변환 수단의 접속점 사이에 전력량계를 접속한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 전력량계의 전류 검출 감도를 2배로 한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 전력량계의 전류 검출 감도를 2배로 한 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
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