特開 2021-197891 電圧調整装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-197891(P2021-197891A)

(43)【公開日】2021年12月27日

(54)【発明の名称】電圧調整装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/12 20060101AFI20211129BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2020-105454(P2020-105454)

(22)【出願日】2020年6月18日

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】前田 博宣

【テーマコード（参考）】

5G066

【Ｆターム（参考）】

5G066DA01

(57)【要約】

【課題】配電線の電圧の計測結果に基づいて、タップの切換先を的確に選択することが可能な電圧調整装置を提供する。
【解決手段】電圧調整装置（１００）は、配電線に二次巻線が直列に接続される直列変圧器（１）と、タップを切り換えて二次巻線の電圧を直列変圧器の一次巻線に印加する負荷時タップ切換変圧器（２００）と、配電線における負荷時タップ切換変圧器の一次巻線の接続側の電圧を取得する取得部（Ｓ１１）と、取得部が取得した電圧、タップ切換前後の負荷時タップ切換変圧器の巻数比及び直列変圧器の巻数比に基づいて、タップ切換前後に直列変圧器の二次巻線に誘起する電圧を算出する第１算出部（Ｓ１７）と、第１算出部が算出した電圧及び取得部が取得した電圧に基づいて、タップ切換後の上記接続側の電圧を算出する第２算出部（Ｓ１８）とを備え、第２算出部が算出した電圧と目標の電圧との比較結果に基づいて切換先のタップを選択する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

三相の交流電圧を配電する配電線に二次巻線が直列に接続される直列変圧器と、前記配電線に一次巻線が並列に接続されており、二次巻線のタップを切り換えて該二次巻線の電圧を前記直列変圧器の一次巻線に印加する負荷時タップ切換変圧器とを備える電圧調整装置であって、
前記配電線における前記負荷時タップ切換変圧器の接続側の電圧を取得する取得部と、
該取得部が取得した電圧、タップ切換前後の前記負荷時タップ切換変圧器の巻数比及び前記直列変圧器の巻数比に基づいて、タップ切換前後に前記直列変圧器の二次巻線に誘起する電圧を算出する第１算出部と、
該第１算出部が算出した電圧及び前記取得部が取得した電圧に基づいて、タップ切換後の前記接続側の電圧を算出する第２算出部と
を備え、
該第２算出部が算出した電圧と目標の電圧との比較結果に基づいて切換先のタップを選択する電圧調整装置。

【請求項2】

前記第１算出部及び前記第２算出部は、連続する複数のタップ位置へのタップ切換後の電圧を算出し、
前記第２算出部が算出した電圧のうち、目標の電圧に最も近い電圧に対応するタップ位置を選択する
請求項１に記載の電圧調整装置。

【請求項3】

前記第１算出部及び前記第２算出部は、基準点を原点とする直交座標系における電圧ベクトルの座標値に基づいて電圧を算出する請求項１又は請求項２に記載の電圧調整装置。

【請求項4】

前記第１算出部及び前記第２算出部は、電圧の大きさの瞬時値を算出し、
前記第２算出部は、算出した瞬時値の二乗平均平方根を更に算出する請求項１又は請求項２に記載の電圧調整装置。

【請求項5】

三相の交流電圧を配電する配電線に二次巻線が直列に接続される直列変圧器と、前記配電線に一次巻線が並列に接続されており、二次巻線のタップを切り換えて該二次巻線の電圧を前記直列変圧器の一次巻線に印加する負荷時タップ切換変圧器とを備える電圧調整装置であって、
前記配電線における前記負荷時タップ切換変圧器の接続側の電圧を取得する取得部と、
該取得部が取得した電圧、タップ切換後の前記負荷時タップ切換変圧器の巻数比及び前記直列変圧器の巻数比に基づいて、タップ切換後に前記直列変圧器の二次巻線に誘起する電圧を算出する第３算出部と、
該第３算出部が算出した電圧及び前記取得部が取得した電圧に基づいて、タップ切換後の前記配電線における前記接続側とは反対側の電圧を算出する第４算出部と
を備え、
該第４算出部が算出した電圧と目標の電圧との比較結果に基づいて切換先のタップを選択する電圧調整装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配電系統における配電線の三相交流電圧を変圧して調整する電圧調整装置に関する。

【背景技術】

【0002】

配電線の電圧を調整する電圧調整装置には、配電線に直接接続された変圧器の巻線の電流が負荷時タップ切換器を通過するように結線された直接切換式と、直列変圧器の励磁巻線（一次巻線）を流れる電流が負荷時タップ切換器を通過するように結線された間接切換式とがある。

【0003】

間接切換式の電圧調整装置は、二次巻線が配電線に直列に接続される直列変圧器と、一次巻線が配電線に並列に接続され、二次巻線に複数のタップが設けられた調整変圧器と、該複数のタップを切り換えて直列変圧器の一次巻線に接続する負荷時タップ切換器とを備えている。

【0004】

負荷時タップ切換器は、直列変圧器の一次巻線に接続するタップを切り換えるための複数の切換スイッチを有し、これらのスイッチを所定のシーケンスでオンオフすることにより、調整変圧器から直列変圧器の一次巻線に印加する調整電圧の大きさ及び極性を切り換える。切換スイッチをオンオフする制御を行う制御部は、負荷側である二次側の計測電圧を取得し、二次側の計測電圧が基準電圧に近づくように制御する。

【0005】

例えば、特許文献１には、目標電圧に対する配電線の計測電圧の偏差を算出し、算出した偏差に応じて記憶部から読み出した変圧比の変化量に基づいて目標とするタップの切換先を選択し、選択した切換先に応じた切換スイッチを制御する電圧調整装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１８−１８６５９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に開示された技術によってタップの切換先を選択するのでは的確性に欠ける場合があった。

【0008】

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、配電線の電圧の計測結果に基づいて、タップの切換先を的確に選択することが可能な電圧調整装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様に係る電圧調整装置は、三相の交流電圧を配電する配電線に二次巻線が直列に接続される直列変圧器と、前記配電線に一次巻線が並列に接続されており、二次巻線のタップを切り換えて該二次巻線の電圧を前記直列変圧器の一次巻線に印加する負荷時タップ切換変圧器とを備える電圧調整装置であって、前記配電線における前記負荷時タップ切換変圧器の接続側の電圧を取得する取得部と、該取得部が取得した電圧、タップ切換前後の前記負荷時タップ切換変圧器の巻数比及び前記直列変圧器の巻数比に基づいて、タップ切換前後に前記直列変圧器の二次巻線に誘起する電圧を算出する第１算出部と、該第１算出部が算出した電圧及び前記取得部が取得した電圧に基づいて、タップ切換後の前記接続側の電圧を算出する第２算出部とを備え、該第２算出部が算出した電圧と目標の電圧との比較結果に基づいて切換先のタップを選択する。

【0010】

本態様にあっては、配電線に二次巻線が直列に接続される直列変圧器の一次巻線に対し、配電線に一次巻線が並列に接続される負荷時タップ切換変圧器の二次巻線のタップから調整電圧が印加される。電圧調整装置は、配電線における負荷時タップ切換変圧器の接続側の電圧、タップ切換前後の負荷時タップ切換変圧器の変圧比、及び直列変圧器の変圧比に基づいて算出したタップ切換前後の直列変圧器の二次巻線の電圧と、上記接続側の電圧とに基づいて、タップ切換後の上記接続側の電圧を算出する。そして、算出した接続側の電圧と目標の電圧とを比較した差分に基づいて、現時点の切換に適したタップを選択する。これにより、タップの切換先を的確に選択することができる。

【0011】

本発明の一態様に係る電圧調整装置は、前記第１算出部及び前記第２算出部は、連続する複数のタップ位置へのタップ切換後の電圧を算出し、前記第２算出部が算出した電圧のうち、目標の電圧に最も近い電圧に対応するタップ位置を選択する。

【0012】

本態様にあっては、隣り合って連続するタップ位置へ各別にタップ切換した場合の上記接続側の電圧をそれぞれ算出し、上記接続側にて目標の電圧に最も近い電圧が得られるタップ位置を選択する。これにより、現時点での切換に最適なタップを選択することができる。

【0013】

本発明の一態様に係る電圧調整装置は、前記第１算出部及び前記第２算出部は、基準点を原点とする直交座標系における電圧ベクトルの座標値に基づいて電圧を算出する。

【0014】

本態様にあっては、算出に係る各電圧の電圧ベクトルを、基準点を原点とする直交座標系における座標値で表す。これにより、電圧ベクトルの演算を、三角関数を用いた座標値のスカラー演算に置き換えることができる。

【0015】

本発明の一態様に係る電圧調整装置は、前記第１算出部及び前記第２算出部は、電圧の大きさの瞬時値を算出し、前記第２算出部は、算出した瞬時値の二乗平均平方根を更に算出する。

【0016】

本態様にあっては、電圧ベクトルの演算を、交流電圧の時間関数の演算とみなして瞬時値を算出し、算出した瞬時値の二乗平均平方根をとって電圧の実効値を算出する。これにより、三角関数の演算が不要となり、電圧の算出を高精度に行うことができる。

【0017】

本発明の一態様に係る電圧調整装置は、三相の交流電圧を配電する配電線に二次巻線が直列に接続される直列変圧器と、前記配電線に一次巻線が並列に接続されており、二次巻線のタップを切り換えて該二次巻線の電圧を前記直列変圧器の一次巻線に印加する負荷時タップ切換変圧器とを備える電圧調整装置であって、前記配電線における前記負荷時タップ切換変圧器の接続側の電圧を取得する取得部と、該取得部が取得した電圧、タップ切換後の前記負荷時タップ切換変圧器の巻数比及び前記直列変圧器の巻数比に基づいて、タップ切換後に前記直列変圧器の二次巻線に誘起する電圧を算出する第３算出部と、該第３算出部が算出した電圧及び前記取得部が取得した電圧に基づいて、タップ切換後の前記配電線における前記接続側とは反対側の電圧を算出する第４算出部とを備え、該第４算出部が算出した電圧と目標の電圧との比較結果に基づいて切換先のタップを選択する。

【0018】

本態様にあっては、配電線に二次巻線が直列に接続される直列変圧器の一次巻線に対し、配電線に一次巻線が並列に接続される負荷時タップ切換変圧器の二次巻線のタップから調整電圧が印加される。電圧調整装置は、配電線における負荷時タップ切換変圧器の接続側の電圧、タップ切換後の負荷時タップ切換変圧器の変圧比、及び直列変圧器の変圧比に基づいて算出したタップ切換後の直列変圧器の二次巻線の電圧と、上記接続側の電圧とに基づいて、タップ切換後の配電線上の上記接続側とは反対側の電圧を算出する。そして、算出した反対側の電圧と目標の電圧とを比較した差分に基づいて、現時点の切換に適したタップを選択する。これにより、タップの切換先を的確に選択することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、配電線の電圧の計測結果に基づいて、タップの切換先を的確に選択することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態１に係る電圧調整装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】Ｏｕ相について、タップ位置とオンにする切換スイッチとの関係を示す図表である。

【図3】配電線の電圧と直列変圧器の一次巻線に印加される電圧との関係を示す説明図である。

【図4】所定の電圧ベクトルを基準とする直交座標系を示す説明図である。

【図5】各種の電圧、位相角、座標位置及び定数の定義を説明する図表である。

【図6】中性点Ｎを始点とする各相の電圧ベクトルの終点を示す説明図である。

【図7】タップ切換後の二次側の線間電圧を算出する制御部の処理手順を示すフローチャートである。

【図8】タップ指令値を決定する制御部の処理手順を示すフローチャートである。

【図9】実施形態２に係る各種の電圧、位相角、座標位置及び定数の定義を説明する図表である。

【図10】実施形態２に係る各相の電圧ベクトルの終点を示す説明図である。

【図11】実施形態３に係る電圧調整装置でタップ切換後の二次側の線間電圧を算出する制御部の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る電圧調整装置１００の構成例を示すブロック図である。サイリスタ式の電圧調整装置（ＴＶＲ＝Thyristor type step Voltage Regulator）１００は、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの一次側にある電源から供給されるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の交流電圧を調整して、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの二次側の負荷へｕ相，ｖ相，ｗ相の交流電圧を配電する。以下では、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの一次側を単に一次側とも言い、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの二次側を単に二次側とも言う。

【0022】

電圧調整装置１００は、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗそれぞれに二次巻線１１２，１２２，１３２が直列に接続される直列変圧器１と、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗに一次巻線２１１，２２１，２３１がΔ結線される調整変圧器２とを備える。電圧調整装置１００は、更に、調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２，２３２及び直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１，１３１の間に設けられた負荷時タップ切換器（以下、単にタップ切換器と言う）３を備える。タップ切換器３及び調整変圧器２が、負荷時タップ切換変圧器２００を構成する。

【0023】

直列変圧器１は、二次巻線１１２，１２２，１３２それぞれに一次巻線１１１，１２１，１３１が対応している。一次巻線１１１，１２１，１３１はΔ結線されている。二次巻線１１２，１２２，１３２それぞれの上記負荷側の端子に対応する一次巻線１１１，１２１，１３１の端子をｕ１，ｖ１，ｗ１とする。また、二次巻線１１２，１２２，１３２それぞれの上記電源側の端子に対応する一次巻線１１１，１２１，１３１の端子をｕ２，ｖ２，ｗ２とする。

【0024】

調整変圧器２は、一次巻線２１１が配電線１ｕ，１ｖ間に、一次巻線２２１が配電線１ｖ，１ｗ間に、一次巻線２３１が配電線１ｗ，１ｕ間にそれぞれ接続されている。一次巻線２１１，２２１，２３１のそれぞれには、二次巻線２１２，２２２，２３２が対応している。

【0025】

二次巻線２１２，２２２，２３２のそれぞれは、一端及び他端から引き出されたタップｔ１及びｔ４と，一端及び他端の間から引き出された中間のタップｔ２及びｔ３とを有する。二次巻線２１２，２２２，２３２のそれぞれは、タップｔ１〜ｔ４の何れか１つがタップ切換器３を介して直列変圧器１の一次側の端子ｕ２，ｖ２，ｗ２と、端子ｖ１，ｗ１，ｕ１とに接続され、他の何れか１つが中性点Ｎとしてアースに接続される。即ち、調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２，２３２は、タップ切換器３を介してＹ結線される。

【0026】

調整変圧器２の一次巻線２１１，２２１，２３１に印加される電圧を計測するために、配電線１ｕ，１ｖ、１ｗの二次側には計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２がＶ結線されている。即ち、配電線１ｕ，１ｖ、１ｗにおける調整変圧器２の接続側にて、配電線１ｕ及び１ｖ間に計測用変圧器ＰＴ１の一次巻線が接続されており、配電線１ｖ及び１ｗ間に計測用変圧器ＰＴ２の一次巻線が接続されている。例えば計測用変圧器ＰＴ１及びＰＴ２の二次巻線をΔ結線の三相平衡回路と見なし、後述する制御部３１が三相分の計測電圧（以下、計測結果と言う）を取得することにより、一次巻線２１１，２２１，２３１に印加される電圧を検出する。これらの電圧を、３つの計測用変圧器をΔ結線することによって検出してもよいし、抵抗分圧等の手段を用いて検出してもよい。

【0027】

タップ切換器３は、調整変圧器２の二次巻線２１２のタップｔ１〜ｔ４を切り換えるための８つの切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ，ＴｈＢ＿Ｕ，ＴｈＣ＿Ｕ，ＴｈＤ＿Ｕ，Ｔｈ１＿Ｕ，Ｔｈ２＿Ｕ，Ｔｈ３＿Ｕ，Ｔｈ４＿Ｕと、二次巻線２２２のタップｔ１〜ｔ４を切り換えるための８つの切換スイッチＴｈＡ＿Ｖ，ＴｈＢ＿Ｖ，ＴｈＣ＿Ｖ，ＴｈＤ＿Ｖ，Ｔｈ１＿Ｖ，Ｔｈ２＿Ｖ，Ｔｈ３＿Ｖ，Ｔｈ４＿Ｖと、二次巻線２３２のタップｔ１〜ｔ４を切り換えるための８つの切換スイッチＴｈＡ＿Ｗ，ＴｈＢ＿Ｗ，ＴｈＣ＿Ｗ，ＴｈＤ＿Ｗ，Ｔｈ１＿Ｗ，Ｔｈ２＿Ｗ，Ｔｈ３＿Ｗ，Ｔｈ４＿Ｗとを有する。

【0028】

タップ切換器３の構成は図１に示すものに限定されず、例えば、直列変圧器１に印加する電圧の極性を切り換える極性切換用タップ選択スイッチを含む構成であってもよい。

【0029】

タップ切換器３は、更に、上記各切換スイッチの切り換えを制御する制御部３１と、制御部３１からの駆動信号に基づいて各切換スイッチをオンに駆動する駆動部３２とを有する。制御部３１には、計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２の二次巻線、及び後述する計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４の二次巻線が接続されている。制御部３１と各計測用変圧器との接続、及び駆動部３２と各切換スイッチとの接続は、図示を省略する。

【0030】

制御部３１は、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit ）を有し、予めＲＯＭ（Read Only Memory ）に記憶された制御プログラムに従って、電圧の調整を制御する。一時的に発生した情報はＲＡＭ（Random Access Memory ）に記憶される。制御部３１は、また、不図示のＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array ）及びタイマを有し、計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２から計測結果を取得して本実施形態１に係る電圧の算出を行う。

【0031】

二次巻線２１２のタップｔ１は、保護用のヒューズ（不図示：以下同様）を介して切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ及びＴｈ１＿Ｕの一端に接続され、タップｔ２は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＢ＿Ｕ及びＴｈ２＿Ｕの一端に接続され、タップｔ３は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＣ＿Ｕ及びＴｈ３＿Ｕの一端に接続され、タップｔ４は、切換スイッチＴｈＤ＿Ｕ及びＴｈ４＿Ｕの一端に接続されている。切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ，ＴｈＢ＿Ｕ，ＴｈＣ＿Ｕ，ＴｈＤ＿Ｕの他端同士は、中性点Ｎに接続されている。切換スイッチＴｈ１＿Ｕ，Ｔｈ２＿Ｕ，Ｔｈ３＿Ｕ，Ｔｈ４＿Ｕの他端同士は、接続線３ｕを介して直列変圧器１の一次側の端子ｕ２及びｖ１に接続されている。接続線３ｕは、タップ切換器３から相電圧を出力するものであり、その位相をＯｕ相と表す。

【0032】

二次巻線２２２のタップｔ１は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＡ＿Ｖ及びＴｈ１＿Ｖの一端に接続され、タップｔ２は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＢ＿Ｖ及びＴｈ２＿Ｖの一端に接続され、タップｔ３は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＣ＿Ｖ及びＴｈ３＿Ｖの一端に接続され、タップｔ４は、切換スイッチＴｈＤ＿Ｖ及びＴｈ４＿Ｖの一端に接続されている。切換スイッチＴｈＡ＿Ｖ，ＴｈＢ＿Ｖ，ＴｈＣ＿Ｖ，ＴｈＤ＿Ｖの他端同士は、中性点Ｎに接続されている。切換スイッチＴｈ１＿Ｖ，Ｔｈ２＿Ｖ，Ｔｈ３＿Ｖ，Ｔｈ４＿Ｖの他端同士は、接続線３ｖを介して直列変圧器１の一次側の端子ｖ２及びｗ１に接続されている。接続線３ｖは、タップ切換器３から相電圧を出力するものであり、その位相をＯｖ相と表す。

【0033】

二次巻線２３２のタップｔ１は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＡ＿Ｗ及びＴｈ１＿Ｗの一端に接続され、タップｔ２は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＢ＿Ｗ及びＴｈ２＿Ｗの一端に接続され、タップｔ３は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＣ＿Ｗ及びＴｈ３＿Ｗの一端に接続され、タップｔ４は、切換スイッチＴｈＤ＿Ｗ及びＴｈ４＿Ｗの一端に接続されている。切換スイッチＴｈＡ＿Ｗ，ＴｈＢ＿Ｗ，ＴｈＣ＿Ｗ，ＴｈＤ＿Ｗの他端同士は、中性点Ｎに接続されている。切換スイッチＴｈ１＿Ｗ，Ｔｈ２＿Ｗ，Ｔｈ３＿Ｗ，Ｔｈ４＿Ｗの他端同士は、接続線３ｗを介して直列変圧器１の一次側の端子ｗ２及びｕ１に接続されている。接続線３ｗは、タップ切換器３から相電圧を出力するものであり、その位相をＯｗ相と表す。

【0034】

接続線３ｕ及び３ｖ間には、限流抵抗器Ｒ＿ＵＶ及び矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＵＶの直列回路と、電磁接触器ＭＣ＿ＵＶとが並列に接続されている。接続線３ｖ及び３ｗ間には、限流抵抗器Ｒ＿ＶＷ及び矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＶＷの直列回路と、電磁接触器ＭＣ＿ＶＷとが並列に接続されている。

【0035】

矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＵＶは、二次巻線２１２又は２２２のタップｔ１〜ｔ４を切り換える過程で、限流抵抗器Ｒ＿ＵＶを介してタップ間を矯絡させておくために、タップ間への限流抵抗器Ｒ＿ＵＶの接続及び切り離しを行うためのものである。矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＶＷは、二次巻線２２２又は２３２のタップｔ１〜ｔ４を切り換える過程で、限流抵抗器Ｒ＿ＶＷを介してタップ間を矯絡させておくために、タップ間への限流抵抗器Ｒ＿ＶＷの接続及び切り離しを行うためのものである。電磁接触器ＭＣ＿ＵＶ及びＭＣ＿ＶＷは、過電流が検出されて全ての切換スイッチがオフされる場合、又はタップ切換器３の運用が停止される場合に、直列変圧器１の一次側の端子ｕ１，ｕ２間、端子ｖ１，ｖ２間及び端子ｗ１，ｗ２間を矯絡して、開放状態にしないようにするためのものである。

【0036】

切り換えられたタップから出力される二次巻線２１２，２２２，２３２の電圧を計測するために、接続線３ｕ，３ｖ、３ｗには計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４が接続されている。即ち、接続線３ｕ,３ｖ間に計測用変圧器ＰＴ３の一次巻線が接続されており、接続線３ｖ,３ｗ間に計測用変圧器ＰＴ４の一次巻線が接続されている。計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４の二次巻線は、制御部３１に接続されている。制御部３１が計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４の二次巻線から計測結果を取得することにより、タップ切換された二次巻線２１２，２２２，２３２によるＯｕ相，Ｏｖ相，Ｏｗ相の線間電圧が検出される。

【0037】

次に、オンにする切換スイッチの組合せについて説明する。図２は、Ｏｕ相について、タップ位置とオンにする切換スイッチとの関係を示す図表である。他のＯｖ相，Ｏｗ相についても、ＵをＶ，Ｗに読み替えた同様の図表が示される。以下では、主にＯｕ相を例にして説明するが、Ｏｖ相及びＯｗ相についても同様の説明が成り立つ。

【0038】

切換スイッチの組合せは１３通りあり、これらの組合せをタップ１からタップ１３まで（即ち第１タップから第１３タップまで）のタップ位置で表す。例えば、タップ位置をタップ１にした場合、切換スイッチＴｈＤ＿Ｕ及びＴｈ１＿Ｕがオンする。これにより、二次巻線２１２のタップｔ１が接続線３ｕに接続され、タップｔ４が中性点Ｎに接続される。この場合、タップｔ１及びｔ４間の巻数が二次巻線２１２の巻数に等しくなり、Ｏｕ相の相電圧の大きさが最大となる。

【0039】

タップ２からタップ６までについては、タップ間の巻数が５段階に減少するようなタップの組合せに応じて、２つのタップを接続線３ｕ及び中性点Ｎに接続する切換スイッチが決まる。例えば、タップ位置をタップ６にした場合、切換スイッチＴｈＤ＿Ｕ及びＴｈ３＿Ｕがオンする。これにより、二次巻線２１２のタップｔ３が接続線３ｕに接続され、タップｔ４が中性点Ｎに接続される。この場合、タップｔ３及びｔ４間の巻数が０を除いて最小となり、Ｏｕ相の相電圧の大きさが０を除いて最小となる。

【0040】

タップ位置をタップ７にした場合、切換スイッチＴｈＤ＿Ｕ及びＴｈ４＿Ｕがオンする。これにより、二次巻線２１２のタップｔ４が接続線３ｕに接続され、同じタップｔ４が中性点Ｎに接続される。この場合、タップｔ４及びｔ４間の巻数が０となり、Ｏｕ相の相電圧が０となる。これが、いわゆる素通しタップである。

【0041】

タップ８からタップ１２までについては、タップ間の巻数が５段階に増加するようなタップの組合せに応じて、２つのタップを接続線３ｕ及び中性点Ｎに接続する切換スイッチが決まる。例えば、タップ位置をタップ８にした場合、切換スイッチＴｈＣ＿Ｕ及びＴｈ４＿Ｕがオンする。これにより、二次巻線２１２のタップｔ４が接続線３ｕに接続され、タップｔ３が中性点Ｎに接続される。この場合、タップｔ３及びｔ４間の巻数が０を除いて最小となり、Ｏｕ相の相電圧の大きさが０を除いて最小となる。但し、タップ６の場合と比較して、Ｏｕ相の相電圧の位相が反転する。

【0042】

タップ位置をタップ１３にした場合、切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ及びＴｈ４＿Ｕがオンする。これにより、二次巻線２１２のタップｔ４が接続線３ｕに接続され、タップｔ１が中性点Ｎに接続される。この場合、タップｔ１及びｔ４間の巻数が二次巻線２１２の巻数に等しくなり、Ｏｕ相の相電圧の大きさが最大となる。但し、タップ１の場合と比較して、Ｏｕ相の相電圧の位相が反転する。

【0043】

前述のとおり、タップ切換によって接続線３ｕ及び中性点Ｎに接続される２つのタップに係るタップ間の巻数は、タップ位置に応じて決まる、換言すれば、タップ位置に応じて、調整変圧器２の巻数比（即ち変圧比）が決まる。ここで言う巻数比は、タップ切換によって接続線３ｕ及び中性点Ｎに接続される２つのタップに係るタップ間の巻数に対する一次巻線２１１の巻数の比である。

【0044】

本実施形態１にあっては、図２に示すタップ位置と、オンにする切換スイッチとを対応付けたテーブルが、制御部３１のＲＯＭに予め記憶されている。制御部は、タップ位置を上げ下げする毎にこのテーブルを参照して、オンにすべき切換スイッチを示す情報を読み出すことにより、タップ切換の処理が容易に行える。

【0045】

次に、例として電源側からのＶ相の交流電圧に加算又は減算される電圧について説明する。図３は、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの電圧と直列変圧器１の一次巻線１２１に印加される電圧との関係を示す説明図である。図３Ａでは、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの電圧の位相と接続線３ｕ，３ｖ，３ｗの電圧の位相との関係を示している。図３Ｂでは、接続線３ｕ，３ｖの電圧に基づいて一次巻線１２１に印加する電圧が合成されることを示している。

【0046】

先ず、図３Ａにより、接続線３ｕ，３ｖ，３ｗそれぞれにおけるＯｕ相，Ｏｖ相，Ｏｗ相の電圧について説明する。配電線１ｕ，１ｖ，１ｗにより電源から供給される一次側のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧ベクトルを太い実線の矢印で示す。負荷側である二次側のｕ相,ｖ相,ｗ相の電圧ベクトルの大きさは、直列変圧器１による昇圧又は降圧に応じて、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧ベクトルよりも大きくなるか又は小さくなる。ここでは、仮に大きさが小さくなるものとして図示する。調整変圧器２の一次巻線２１１，２２１，２３１それぞれには、破線の矢印で示すように、ｕｖ,ｖｗ,ｗｕ各相間の電圧Ｖ２ｕｖ，Ｖ２ｖｗ，Ｖ２ｗｕが印加される。調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２，２３２それぞれには、電圧Ｖ２ｕｖ，Ｖ２ｖｗ，Ｖ２ｗｕと同相の電圧が誘起する。

【0047】

例えば二次巻線２１２は、切換スイッチＴｈ１＿Ｕ，Ｔｈ２＿Ｕ，Ｔｈ３＿Ｕ，Ｔｈ４＿Ｕの何れかがオンすることによって、何れかのタップが接続線３ｕに接続され、切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ，ＴｈＢ＿Ｕ，ＴｈＣ＿Ｕ，ＴｈＤ＿Ｕの何れかがオンすることによって、他の何れかのタップが中性点Ｎに接続される。調整変圧器２の二次巻線２２２，２３２についても、ＵをＶ，Ｗに読み替えることによって同様のことが言える。

【0048】

図２を用いて説明したように、タップ位置がタップ１からタップ６の何れかである場合と、タップ位置がタップ８からタップ１３までの何れかである場合とでは、Ｏｕ相の相電圧の位相が互いに反転する。ここでは、タップ位置がタップ１からタップ６の何れかである場合について説明する。この場合、接続線３ｕ，３ｖ，３ｗそれぞれにおけるＯｕ相，Ｏｖ相，Ｏｗ相の電圧は、図３Ａにて細い実線の矢印で示すように、電圧Ｖ２ｕｖ，Ｖ２ｖｗ，Ｖ２ｗｕと同相の電圧となる。即ち、Ｏｕ相，Ｏｖ相，Ｏｗ相それぞれの電圧は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧に対して位相が３０度だけ進んでいる。一方、直列変圧器１の一次巻線１２１には、一点鎖線の矢印で示すように、Ｏｕ相及びＯｖ相の相間の電圧であるＶｏｕｖが印加される。以下では、二次巻線２１２，２２２，２３２のタップ位置が同一であるものとする。

【0049】

ここで図１に戻って、例えば直列変圧器１の一次巻線１２１及び二次巻線１２２に着目する。上述のとおり、一次巻線１２１の端子ｖ１，ｖ２間には、端子ｖ２からｖ１に対して電圧Ｖｏｕｖが印加される。この場合、電圧Ｖｏｕｖに対応して二次巻線１２２に誘起する電圧も、電圧Ｖｏｕｖと同相の電圧となる。従って、一次側のＶ相の交流電圧に対して電圧Ｖｏｕｖに比例する電圧が加算されて二次側に供給される。

【0050】

一方、図３Ａに一点鎖線の矢印で示す電圧Ｖｏｕｖは、太い実線の矢印で示すＶ相の電圧とは逆位相の電圧である。即ち、Ｖ相の交流電圧に対して、Ｖ相の電圧とは逆位相の電圧Ｖｏｕｖに比例する電圧が加算されるから、Ｖ相の交流電圧と同位相の電圧が減算されることとなる。換言すれば、一次側のＶ相の交流電圧が降圧されて、二次側にｖ相の交流電圧が供給される。

【0051】

次に、図３Ｂにより、タップ位置に応じて一次巻線１２１に印加される電圧が変化することを説明する。Ｏｕ相及びＯｖ相の電圧は、それぞれタップ１からタップ１３までのタップ位置に応じて１３段階に大きさが変化する。タップ位置がタップ１からタップ１３である場合のＯｕ相の電圧をＶｏｕ１からＶｏｕ１３で表す。同様にタップ位置がタップ１からタップ１３である場合のＯｖ相の電圧をＶｏｖ１からＶｏｖ１３で表す。電圧Ｖｏｕ１から電圧Ｖｏｕ６までの位相は、図３Ａに示すＯｕ相と同相である。電圧Ｖｏｕ８から電圧Ｖｏｕ１３までの位相は、図３Ａに示すＯｕ相と逆相である。なお、図３Ｂで説明する全ての電圧ベクトルの始点は、図の中央に示す基点ＢＰにあるものとする。

【0052】

一次巻線１２１に印加される電圧Ｖｏｕｖの電圧ベクトルは、図３ＡよりＯｕ相の電圧ベクトルからＯｖ相の電圧ベクトルを減算したものである。換言すれば、電圧Ｖｏｕｖの電圧ベクトルは、Ｏｕ相の電圧ベクトルに、Ｏｖ相の電圧ベクトルの逆ベクトルを加算したものである。図３Ｂにてこれらの加算を視覚的に示すために、図３Ｂにおける電圧Ｖｏｖ１から電圧Ｖｏｖ６の電圧ベクトル向きを図３ＡのＯｖ相の電圧とは逆にする。電圧Ｖｏｖ８から電圧Ｖｏｖ１３の電圧ベクトル向きは、図３ＡのＯｖ相の電圧と同じにする。

【0053】

例えば、タップ位置がタップ３である場合、電圧Ｖｏｕ３と電圧Ｖｏｖ３の逆向きの電圧とをベクトル的に加算した電圧のベクトルは、細い実線の矢印で表される。一次巻線１２１の端子ｖ２からｖ１に対して印加されるこの電圧のベクトルは、太い実線の矢印で表されるＶ相の電圧ベクトルに対して逆向きである。即ち、タップ位置がタップ３である場合に直列変圧器１の二次巻線１２２に誘起する電圧により、電源側からのＶ相の電圧が降圧される。

【0054】

タップ位置がタップ８からタップ１３である場合は、一次巻線１２１の端子ｖ２からｖ１に対して印加される電圧のベクトルがＶ相の電圧ベクトルに対して同じ向きとなることは図３Ｂから明らかである。この場合は、一次側のＶ相の電圧が昇圧される。このように、タップ位置のタップ番号を１から６まで上げるに連れて、降圧される電圧の絶対値が順次小さくなり、タップ７（素通し）にて降圧される電圧が０となる。その後、更にタップ位置のタップ番号を上げるに連れて、一次側のＶ相の交流電圧が順次昇圧されて二次側に供給されるようになる。

【0055】

以上のとおり、タップ位置をタップ１からタップ１３まで切り換えることにより、一次側のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の交流電圧を段階的に昇降圧した電圧を、二次側のｕ相，ｖ相，ｗ相の交流電圧とすることができる。制御部３１は、計測用変圧器ＰＴ１及びＰＴ２により、ｕ相，ｖ相，ｗ相の線間電圧を検出し、検出した電圧が不感帯を逸脱した場合に、タップ位置を上げ下げすることによって、ｕ相，ｖ相，ｗ相の線間電圧が基準電圧に近づくように調整する。本実施形態１では、二次巻線２１２，２２２，２３２それぞれについてタップ位置が同じとなるように調整する。

【0056】

図４は、所定の電圧ベクトルを基準とする直交座標系を示す説明図である。図５は、各種の電圧、位相角、座標位置及び定数の定義を説明する図表である。図６は、中性点Ｎを始点とする各相の電圧ベクトルの終点を示す説明図である。先ず本実施形態１で用いる座標系について説明する。

【0057】

図４に示す直交座標系は、現在の二次側の線間電圧であるＶ２ｕｖの電圧ベクトルに沿う方向をｘ軸とし、この電圧ベクトルの終点を原点とするｘｙ座標系である。この定義より、二次側のｕ相の座標は（０，０）となる。次に、この座標系における座標位置を含む図５中の記号が意味するところを説明する。以下では、「ｘｙ」が「ｕｖ」，「ｖｗ」，「ｗｕ」の何れかを表している。例えば「ｘｙ」が「ｕｖ」を表す場合、「ｘ」は「ｕ」を表し、「ｙ」は「ｖ」を表す。

【0058】

ａ）Ｖ２ｘｙ：現在の二次側のｘｙ相間の線間電圧であり、制御部３１が計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２から取得した計測結果に基づいて検出する。
ｂ）Ｖ２ｘｙ（ｎ）：タップｎ（即ち第ｎタップ）へ切換後の二次側のｘｙ相間の線間電圧であり、制御部３１が演算して求める。
ｃ）Ｖｏｘｙ（ｎ）：タップｎへ切換後に、直列変圧器１によって二次側のｙ相の相電圧に重畳されているであろう電圧であり、制御部が演算して求める。
ｄ）θｘｙ：現在の二次側のｘｙ相間の線間電圧であるＶ２ｘｙのＶ２ｕｖに対する位相角であり、制御部３１が計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２から取得した計測結果に基づいて検出する。この定義より、θｕｖは０度となる。
ｅ）θｏｘｙ：直列変圧器１によって二次側のｙ相の相電圧に現在重畳されている電圧であるＶｏｘｙのＶ２ｕｖに対する位相角であり、制御部３１が計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２から取得した計測結果に基づいて検出する。詳細については後述する。
ｆ）２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ：図４に示す座標系における現在の二次側のｕ相，ｖ相，ｗ相の座標位置であり、制御部３１が演算して求める。上述のとおり、２Ｕのｘ座標値及びｙ座標値は共に０である。
ｇ）２Ｕ（ｎ），２Ｖ（ｎ），２Ｗ（ｎ）：タップｎへ切換後の二次側のｕ相，ｖ相，ｗ相の座標位置であり、制御部３１が演算して求める。
ｈ）ｎ：Ｏｕ相，Ｏｖ相，Ｏｗ相に共通するタップ位置を示す設定値である。例えば全タップ位置の数がＪの場合は、ｎは１からＪの値をとる。
ｉ）Ｎ（ｎ）：二次側の線間電圧に対する直列変圧器１による重畳電圧の比を示す電圧変換比であり、予め設定されている。具体的には、次の式（１）に示すとおりである。

【0059】

Ｎ（ｎ）＝√３×（１／調整変圧器２の巻数比）×（タップｎの場合の巻数／
タップＪの場合の巻数）×極性×（１／直列変圧器１の巻数比）・・・（１）
但し、
√３：調整変圧器２でのΔＹ結線によって線間電圧が昇圧される比率
巻数：タップｔ１〜ｔ４のうちの選択されたタップ間の巻数
極性：タップ位置がタップ１から素通しタップの１つ前のタップ位置までの場合は−１で
あり、素通しタップからタップJまでの場合は＋１である定数
Ｊ ：全タップ位置の数
調整変圧器２の巻数比：タップ位置がタップＪ（最大の巻数）の場合の巻数比

【0060】

式（１）は、タップ位置がタップｎである場合の調整変圧器２の巻数比が、タップｔ１〜ｔ４のうちの選択されたタップ間の巻数に対する一次巻線２１１，２２１，２３１の巻数の比であることを示している。本実施形態１ではＪが１３であるから、式（１）によれば、Ｎ（１）〜Ｎ（６）が負の値をとり、Ｎ（７）が０となり、Ｎ（８）〜Ｎ（１３）が正の値をとる。また、Ｎ（１）＝−Ｎ（１３），Ｎ（２）＝−Ｎ（１２），・・・Ｎ（６）＝−Ｎ（８）となる。

【0061】

図６では、一次側及び二次側の各相の電圧ベクトルの終点を、その終点を中心とする円で囲んで示してある。ここで、電圧ベクトルが示される平面を、図４で定義した座標系における座標面とみなす。この座標系の基準となるＶ２ｕｖの電圧ベクトルを太い実線で示す。この電圧ベクトルを基準として、図５の各座標位置及び各位相角が決まる。線間電圧であるＶ２ｕｖ，Ｖ２ｖｗ，Ｖ２ｗｕ、及びＶ２ｕｖ（ｎ），Ｖ２ｖｗ（ｎ），Ｖ２ｗｕ（ｎ）の大きさは、寸法補助線及び寸法線を用いて図示してある。

【0062】

一次側のＵ相，Ｖ相，Ｗ相それぞれの座標位置を１Ｕ，１Ｖ，１Ｗとする。二次側のｕ相，ｖ相，ｗ相それぞれの座標位置である２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ、及び２Ｕ（ｎ），２Ｖ（ｎ），２Ｗ（ｎ）については、図５で定義したとおりである。Ｖ２ｕｖに対するＶ２ｖｗ，Ｖ２ｗｕそれぞれの位相角であるθｖｗ，θｗｕについても、図５で定義したとおりである。Ｖ２ｕｖの位相角であるθｕｖは０度であるので図示していない。

【0063】

例えばＵ相及びｕ相について言えば、一次側のＵ相の相電圧に、直列変圧器１による重畳電圧であるＶｏｗｕ（ｎ）が加算された電圧が、二次側のｕ相の相電圧となる。換言すれば、１Ｕの座標位置から２Ｕ（ｎ）の座標位置に向かうベクトルが、Ｖｏｗｕ（ｎ）の電圧ベクトルである。また、１Ｕの座標位置から２Ｕの座標位置に向かうベクトルが、図５中のＶｏｗｕの電圧ベクトルである（不図示）。ＶｏｗｕのＶ２ｕｖに対する位相角がθｏｗｕであることは図５に定義したとおりであり、図６から容易に理解される。Ｖ相及びｖ相並びにＷ相及びｗ相についても上記と同様に説明されるので、ここでは省略する。なお、図６では、全ての角度を時計回りに定義しているので、それぞれの角度は負の値となる。

【0064】

θｏｗｕは、上述したように、制御部３１が計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２から取得した計測結果に基づいて検出する。具体的には、現在の二次側の線間電圧であるＶ２ｕｖ，Ｖ２ｗｕそれぞれを調整変圧器２で変圧した電圧をＯｕ相，Ｏｗ相の相電圧として検出し、Ｏｕ相，Ｏｗ相の線間電圧のＶ２ｕｖに対する位相角をθｏｗｕとして検出する。Ｏｕ相，Ｏｗ相の線間電圧は、計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４から取得した計測結果に基づいて検出してもよい。θｏｖｗ，θｏｕｖについても、上記と同様に検出できる。

【0065】

以下では、二次側のｕ相，ｖ相，ｗ相の線間電圧を検出して切換先のタップを選択する方法について説明する。先ず、二次側のｕ相，ｖ相，ｗ相それぞれの座標位置である２Ｕ，２Ｖ，２Ｗは、図４と図６に示す各ベクトルの関係を参照して、以下の式（２）〜（４）のとおり座標値で表される。

【0066】

２Ｕ（０，０）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
２Ｖ（−Ｖ２ｕｖ，０）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
２Ｗ（Ｖ２ｗｕ×ｃｏｓθｗｕ，Ｖ２ｗｕ×ｓｉｎθｗｕ）・・・・・・・・・（４）

【0067】

次に、直列変圧器１による重畳電圧であるＶｏｕｖ（ｎ），Ｖｏｖｗ（ｎ），Ｖｏｗｕ（ｎ）は、図５に示す定義より、以下の式（５）〜（７）のとおり表される。式（５）〜（７）は、後述するタップｋについてｎをｋに置き換えた場合であっても成立する。

【0068】

Ｖｏｕｖ（ｎ）＝Ｎ（ｎ）×Ｖ２ｕｖ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
Ｖｏｖｗ（ｎ）＝Ｎ（ｎ）×Ｖ２ｖｗ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６）
Ｖｏｗｕ（ｎ）＝Ｎ（ｎ）×Ｖ２ｗｕ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）

【0069】

図４に示す座標系におけるＶｏｕｖ（ｎ），Ｖｏｖｗ（ｎ），Ｖｏｗｕ（ｎ）の電圧ベクトルは、図６に示す各ベクトルの関係を参照して成分表示すると、以下の式（８）〜（１０）のとおり表される。各ベクトルには、「ｖ」の接頭語を付加してベクトルであることを表している。

【0070】

ｖＶｏｕｖ（ｎ）＝（Ｖｏｕｖ（ｎ）×ｃｏｓθｏｕｖ，
Ｖｏｕｖ（ｎ）×ｓｉｎθｏｕｖ）・・・・・・・・・・（８）
ｖＶｏｖｗ（ｎ）＝（Ｖｏｖｗ（ｎ）×ｃｏｓθｏｖｗ，
Ｖｏｖｗ（ｎ）×ｓｉｎθｏｖｗ）・・・・・・・・・・（９）
ｖＶｏｗｕ（ｎ）＝（Ｖｏｗｕ（ｎ）×ｃｏｓθｏｗｕ，
Ｖｏｗｕ（ｎ）×ｓｉｎθｏｗｕ）・・・・・・・・・（１０）

【0071】

ここで現在のタップ位置をタップｋとすると、直列変圧器１による現在の重畳電圧であるＶｏｕｖ（ｋ），Ｖｏｖｗ（ｋ），Ｖｏｗｕ（ｋ）の電圧ベクトルは、上記と同様に以下の式（１１）〜（１３）のとおり成分表示される。式（８）〜（１３）を用いて電圧ベクトルの成分を算出するステップが第１算出部に相当する。

【0072】

ｖＶｏｕｖ（ｋ）＝（Ｖｏｕｖ（ｋ）×ｃｏｓθｏｕｖ，
Ｖｏｕｖ（ｋ）×ｓｉｎθｏｕｖ）・・・・・・・・・（１１）
ｖＶｏｖｗ（ｋ）＝（Ｖｏｖｗ（ｋ）×ｃｏｓθｏｖｗ，
Ｖｏｖｗ（ｋ）×ｓｉｎθｏｖｗ）・・・・・・・・・（１２）
ｖＶｏｗｕ（ｋ）＝（Ｖｏｗｕ（ｋ）×ｃｏｓθｏｗｕ，
Ｖｏｗｕ（ｋ）×ｓｉｎθｏｗｕ）・・・・・・・・・（１３）

【0073】

上述したように、例えばＵ相及びｕ相について言えば、１Ｕの座標位置から２Ｕ（ｎ）の座標位置に向かうベクトルが、Ｖｏｗｕ（ｎ）の電圧ベクトルである。また、１Ｕの座標位置から２Ｕの座標位置に向かうベクトルが、図５の説明欄中のＶｏｗｕ（即ちＶｏｗｕ（ｋ））の電圧ベクトルである。従って、２Ｕ（ｎ）の座標位置の座標値は、式（２）で表される２Ｕの座標位置の座標値から、式（１３）で表されるｖＶｏｗｕ（ｋ）の成分を減算し、更に式（１０）で表されるｖＶｏｗｕ（ｎ）の成分を加算することによって算出される。Ｖ相及びｖ相並びにＷ相及びｗ相についても同様である。以上より、タップｎへ切換後の座標位置である２Ｕ（ｎ），２Ｖ（ｎ），２Ｗ（ｎ）は、以下の式（１４）〜（１６）のとおり座標値で表される。

【0074】

２Ｕ（ｎ）（−Ｖｏｗｕ（ｋ）×ｃｏｓθｏｗｕ＋Ｖｏｗｕ（ｎ）×ｃｏｓθｏｗｕ，
−Ｖｏｗｕ（ｋ）×ｓｉｎθｏｗｕ＋Ｖｏｗｕ（ｎ）×ｓｉｎθｏｗｕ）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１４）
２Ｖ（ｎ）（−Ｖ２ｕｖ
−Ｖｏｕｖ（ｋ）×ｃｏｓθｏｕｖ＋Ｖｏｕｖ（ｎ）×ｃｏｓθｏｕｖ，
−Ｖｏｕｖ（ｋ）×ｓｉｎθｏｕｖ＋Ｖｏｕｖ（ｎ）×ｓｉｎθｏｕｖ）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１５）
２Ｗ（ｎ）（Ｖ２ｗｕ×ｃｏｓθｗｕ
−Ｖｏｖｗ（ｋ）×ｃｏｓθｏｖｗ＋Ｖｏｖｗ（ｎ）×ｃｏｓθｏｖｗ，
−Ｖｏｖｗ（ｋ）×ｓｉｎθｏｖｗ＋Ｖｏｖｗ（ｎ）×ｓｉｎθｏｖｗ）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１６）

【0075】

式（１４）〜（１６）の座標値に、式（５）〜（７）を代入して変形することにより、２Ｕ（ｎ），２Ｖ（ｎ），２Ｗ（ｎ）は、以下の式（１７）〜（１９）のとおり座標値で表される。

【0076】

２Ｕ（ｎ）（（Ｎ（ｎ）−Ｎ（ｋ））×Ｖ２ｕｖ×ｃｏｓθｏｕｖ，
（Ｎ（ｎ）−Ｎ（ｋ））×Ｖ２ｕｖ×ｓｉｎθｏｕｖ）・・・・（１７）
２Ｖ（ｎ）（−Ｖ２ｕｖ＋（Ｎ（ｎ）−Ｎ（ｋ））×Ｖ２ｖｗ×ｃｏｓθｏｖｗ，
（Ｎ（ｎ）−Ｎ（ｋ））×Ｖ２ｖｗ×ｓｉｎθｏｖｗ）・・・・（１８）
２Ｗ（ｎ）（Ｖ２ｗｕ×ｃｏｓθｗｕ
＋（Ｎ（ｎ）−Ｎ（ｋ））×Ｖ２ｗｕ×ｃｏｓθｏｗｕ，
Ｖ２ｗｕ×ｓｉｎθｗｕ
＋（Ｎ（ｎ）−Ｎ（ｋ））×Ｖ２ｗｕ×ｓｉｎθｏｗｕ）・・・（１９）

【0077】

式（１７）〜（１９）を用いて２Ｕ（ｎ）及び２Ｖ（ｎ）間の距離，２Ｖ（ｎ）及び２Ｗ（ｎ）間の距離，２Ｗ（ｎ）及び２Ｕ（ｎ）間の距離をそれぞれ算出することにより、タップｎへ切換後の二次側の線間電圧であるＶ２ｕｖ（ｎ），Ｖ２ｖｗ（ｎ），Ｖ２ｗｕ（ｎ）が求まる。この算出を適時、全てのｎの値（ｎ＝１，２，・・・Ｊ）について行い、算出結果を制御部３１のＲＡＭに記憶しておく。その後、タップ昇降圧指令（タップ切換の指令）があった時に、タップ切換後の二次側の目標の線間電圧（例えば基準電圧）に最も近いＶ２ｕｖ（ｓ），Ｖ２ｖｗ（ｓ），Ｖ２ｗｕ（ｓ）の組合せ（ｓは１からＪの何れかの整数）を選択し、タップｓを切換先のタップ指令値とする。

【0078】

以下では、上述した制御部３１の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。図７は、タップ切換後の二次側の線間電圧を算出する制御部３１の処理手順を示すフローチャートである。図８は、タップ指令値を決定する制御部３１の処理手順を示すフローチャートである。図７の処理は、例えば一定の周期で起動され、制御部３１に含まれるＦＰＧＡにより実行されるが、ＣＰＵにより実行されてもよい。図８の処理は、タップ昇降圧指令の発令時にＣＰＵにより実行される。図７の処理の起動中は、図８の処理が起動されないものとする。

【0079】

図７の処理が起動された場合、ＦＰＧＡは、計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２から計測電圧を取得する（Ｓ１１：取得部に相当）。次いで、ＦＰＧＡは、取得した計測電圧に基づいて二次側の線間電圧であるＶ２ｕｖ，Ｖ２ｖｗ，Ｖ２ｗｕを検出する（Ｓ１２）と共に、Ｖ２ｗｕのＶ２ｕｖに対する位相角であるθｗｕを検出する（Ｓ１３）。ＦＰＧＡは、また、取得した計測電圧に基づいて、直列変圧器１による重畳電圧のＶ２ｕｖに対する位相角であるθｏｕｖ，θｏｖｗ，θｏｗｕを検出する（Ｓ１４）。

【0080】

その後、ＦＰＧＡは、現在のタップ位置（タップｋ）を特定し（Ｓ１５）、更に、カウンタとして用いるｉを１に初期化する（Ｓ１６）。

【0081】

次いで、ＦＰＧＡは、上記の各検出結果を式（１７）〜（１９）に代入して、タップｉへ切換後の二次側のｕ相，ｖ相，ｗ相の座標位置である２Ｕ（ｉ），２Ｖ（ｉ），２Ｗ（ｉ）を算出する（Ｓ１７：第１算出部を含む）。ＦＰＧＡは、更に、算出した各座標位置の間の距離を算出することにより、タップｉへ切換後の二次側の線間電圧であるＶ２ｕｖ（ｉ），Ｖ２ｖｗ（ｉ），Ｖ２ｗｕ（ｉ）を算出し（Ｓ１８：第２算出部に相当）、線間電圧の算出結果をＲＡＭに記憶する（Ｓ１９）。

【0082】

その後、ＦＰＧＡは、カウンタであるｉを１だけインクリメントし（Ｓ２０）、ｉがＪ＋１（Ｊは全タップ位置の数）であるか否かを判定する（Ｓ２１）。ｉがＪ＋１ではない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ＦＰＧＡは、ステップＳ１７に処理を移す。一方、ｉがＪ＋１である場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＦＰＧＡは図７の処理を終了する。

【0083】

図８の処理が起動された場合、ＣＰＵは、カウンタとして用いるｊを１に初期化した（Ｓ３１）後に、ＲＡＭに記憶されたＶ２ｕｖ（ｊ），Ｖ２ｖｗ（ｊ），Ｖ２ｗｕ（ｊ）を読み出し（Ｓ３２）、これらの統計値を算出する（Ｓ３３）。統計値は、例えば平均値又は中央値である。ＣＰＵは、算出した統計値と目標の線間電圧との差分（ｊ）を算出し（Ｓ３４）、算出した差分（ｊ）をＲＡＭに記憶する（Ｓ３５）。

【0084】

次いで、ＣＰＵは、カウンタであるｊを１だけインクリメントし（Ｓ３６）、ｊがＪ＋１であるか否かを判定する（Ｓ３７）。ｊがＪ＋１ではない場合（Ｓ３７：ＮＯ）、ＣＰＵは、ステップＳ３２に処理を移す。一方、ｊがＪ＋１である場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、ＲＡＭに記憶した差分のうち、最も小さい差分（ｓ）を選択し（Ｓ３８）、これと同じ番号を有するタップｓを指令値と決定して（Ｓ３９）図８の処理を終了する。

【0085】

以上のように本実施形態１によれば、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗそれぞれに二次巻線１１２，１２２，１３２が直列に接続される直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１，１３１に対し、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの線間に一次巻線２１１，２２１，２３１が並列に接続される負荷時タップ切換変圧器２００の二次巻線２１２，２２２，２３２それぞれのタップｔ１〜ｔ４から調整電圧が印加される。制御部３１は、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗにおける二次側の電圧（Ｖ２ｕｖ，Ｖ２ｖｗ，Ｖ２ｗｕ及びこれらから検出される位相角であるθｗｕ，θｏｕｖ，θｏｖｗ，θｏｗｕ）、タップ切換前後の負荷時タップ切換変圧器２００の変圧比、及び直列変圧器１の変圧比に基づいて算出したタップ切換前後の直列変圧器１の二次巻線１１２，１２２，１３２の電圧（式（８）〜（１３）によるもの）と、上記二次側の電圧（２Ｕ，２Ｖ，２Ｗの座標位置に対応する電圧）とに基づいて、タップ切換後の上記二次側の電圧（式（１７）〜（１９）によるもの）を算出する。そして、算出した二次側の電圧と目標の線間電圧とを比較した差分（ステップＳ３４によるもの）に基づいて、現時点の切換に適したタップを選択する。これにより、タップの切換先を的確に選択することができる。

【0086】

また、実施形態１によれば、隣り合って連続するタップ位置（タップ１〜タップＪ）へ各別にタップ切換した場合の上記接続側の電圧（式（１７）〜（１９）によるもの）をそれぞれ算出し、上記接続側にて目標の線間電圧に最も近い電圧が得られるタップ位置を選択する（ステップＳ３７による）。従って、現時点での切換に最適なタップを選択することができる。

【0087】

更に、実施形態１によれば、算出に係る各電圧の電圧ベクトルを、基準点（ベクトルＶ２ｕｖの終点）を原点とする直交座標系における座標値（式（２）〜（４）及び（１４）〜（１９）によるもの）で表す。従って、電圧ベクトルの演算を、三角関数を用いた座標値のスカラー演算に置き換えることができる。

【0088】

（実施形態２）
実施形態１は、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの一次側の電源から供給されるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の交流電圧を調整して、二次側の負荷へｕ相，ｖ相，ｗ相の交流電圧を配電する形態であった。これに対し実施形態２は、二次側の電源から供給されるｕ相，ｖ相，ｗ相の交流電圧を調整して、一次側の負荷へＵ相，Ｖ相，Ｗ相の交流電圧を配電する形態である。実施形態２に係る電圧調整装置１００の構成は、実施形態１の図１に示すものと同様であるため、実施形態１に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの電圧と直列変圧器１の一次巻線１２１に印加される電圧との関係も実施形態１の図３に示すものと同様である。

【0089】

図９は、実施形態２に係る各種の電圧、位相角、座標位置及び定数の定義を説明する図表である。図１０は、実施形態２に係る各相の電圧ベクトルの終点を示す説明図である。実施形態２で用いる座標系は、実施形態１の図４に示すものと同様である。

【0090】

図９で説明する記号のうち、Ｎｏ．４〜６及びＮｏ．１９〜２１の内容が、実施形態１の図５で説明する記号と異なっている。具体的には以下のとおりである。「ｘｙ」が「ｕｖ」，「ｖｗ」，「ｗｕ」の何れかを表しているのは、実施形態１の場合と同様である。

【0091】

ｊ）Ｖ１ｘｙ（ｎ）：タップｎ（即ち第ｎタップ）へ切換後の一次側のｘｙ相間の線間電圧であり、制御部３１が演算して求める。
ｋ）１Ｕ（ｎ），１Ｖ（ｎ），１Ｗ（ｎ）：タップｎへ切換後の一次側のｕ相，ｖ相，ｗ相の座標位置であり、制御部３１が演算して求める。

【0092】

図１０では、一次側及び二次側の各相の電圧ベクトルの終点を、その終点を中心とする円で囲んで示してあり、一部を除いて実施形態１の図６に示すものと同様である。図６では２Ｕ（ｎ），２Ｖ（ｎ），２Ｗ（ｎ）であった座標位置が、図１０では１Ｕ（ｎ），１Ｖ（ｎ），１Ｗ（ｎ）に置き換わっている、図６ではＶ２ｕｖ（ｎ），Ｖ２ｖｗ（ｎ），Ｖ２ｗｕ（ｎ）であった線間電圧の大きさが、図１０ではＶ１ｕｖ（ｎ），Ｖ１ｖｗ（ｎ），Ｖ１ｗｕ（ｎ）に置き換わっている。更に、Ｖｏｕｖ（ｎ）が、図６では１Ｖ及び２Ｖ（ｎ）間の距離を示していたが、図１０では２Ｖ及び１Ｖ（ｎ）間の距離を示すように置き換わっている。Ｖｏｖｗ（ｎ）及びＶｏｗｕ（ｎ）それぞれが示す距離についても同様に置き換わっている。

【0093】

実施形態１で導出した式（１）〜（１３）は、本実施形態２でも成り立つ。特に、式（８）〜（１０）を用いて電圧ベクトルの成分を算出するステップが第３算出部に相当する。例えばＵ相及びｕ相について言えば、１Ｕ（ｎ）の座標位置から２Ｕの座標位置に向かうベクトルが、Ｖｏｗｕ（ｎ）の電圧ベクトルである。また、１Ｕの座標位置から２Ｕの座標位置に向かうベクトルが、図９の説明欄中のＶｏｗｕ（即ち、現在のタップ位置がタップｋである場合のＶｏｗｕ（ｋ））の電圧ベクトルである。

【0094】

従って、１Ｕの座標位置の座標値は、２Ｕの座標位置の座標値からＶｏｗｕ（ｋ）の成分を減算することによって算出され、１Ｕ（ｎ）の座標位置の座標値は、２Ｕの座標位置の座標値からＶｏｗｕ（ｎ）の成分を減算することによって算出される。Ｖ相及びｖ相並びにＷ相及びｗ相についても同様である。以上より、タップｎへ切換後の座標位置である１Ｕ（ｎ），１Ｖ（ｎ），１Ｗ（ｎ）は、以下の式（２０）〜（２２）のとおり座標値で表される。現在の１Ｕ，１Ｖ，１Ｗの座標位置は、式（２０）〜（２２）でｎをｋに置き換えることによって算出できる。

【0095】

１Ｕ（ｎ）（−Ｎ（ｎ）×Ｖ２ｕｖ×ｃｏｓθｏｕｖ，
−Ｎ（ｎ）×Ｖ２ｕｖ×ｓｉｎθｏｕｖ）・・・・・・・・・・（２０）
１Ｖ（ｎ）（−Ｖ２ｕｖ−Ｎ（ｎ）×Ｖ２ｖｗ×ｃｏｓθｏｖｗ，
−Ｎ（ｎ）×Ｖ２ｖｗ×ｓｉｎθｏｖｗ）・・・・・・・・・・（２１）
１Ｗ（ｎ）（Ｖ２ｗｕ×ｃｏｓθｗｕ−Ｎ（ｎ）×Ｖ２ｗｕ×ｃｏｓθｏｗｕ，
Ｖ２ｗｕ×ｓｉｎθｗｕ−Ｎ（ｎ）×Ｖ２ｗｕ×ｓｉｎθｏｗｕ）・・（２２）

【0096】

式（２０）〜（２２）を用いて１Ｕ（ｎ）及び１Ｖ（ｎ）間の距離，１Ｖ（ｎ）及び１Ｗ（ｎ）間の距離，１Ｗ（ｎ）及び１Ｕ（ｎ）間の距離をそれぞれ算出することにより、タップｎへ切換後の一次側の線間電圧であるＶ１ｕｖ（ｎ），Ｖ１ｖｗ（ｎ），Ｖ１ｗｕ（ｎ）が求まる。この算出を適時ｎ＝１，２，・・・Ｊ（Ｊは全タップ位置の数）について行い、算出結果を制御部３１のＲＡＭに記憶しておく。その後、タップ昇降圧指令（タップ切換の指令）があった時に、タップ切換後の一次側の目標の線間電圧（例えば基準電圧）に最も近いＶ１ｕｖ（ｓ），Ｖ１ｖｗ（ｓ），Ｖ１ｗｕ（ｓ）の組合せ（ｓは１からＪの何れかの整数）を選択し、タップｓを切換先のタップ指令値とする。

【0097】

上述した制御部３１の動作を示すフローチャートは、一部を除いて実施形態１の図７及び図８に示すものと同様である。具体的に、図７では、ステップＳ１７の内容を「各検出結果を式（２０）〜（２２）に代入して１Ｕ（ｉ），１Ｖ（ｉ），１Ｗ（ｉ）算出」（第３算出部を含む）と置き換える。また、ステップＳ１８の内容を「Ｖ１ｕｖ（ｉ），Ｖ１ｖｗ（ｉ），Ｖ１ｗｕ（ｉ）算出」（第４算出部に相当）と置き換える。図８では、ステップＳ３２の内容を「Ｖ１ｕｖ（ｉ），Ｖ１ｖｗ（ｉ），Ｖ１ｗｕ（ｉ）算出」と置き換える。その他のステップについては、図示及び説明を省略する。

【0098】

以上のように本実施形態２によれば、制御部３１は、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗにおける二次側の電圧（Ｖ２ｕｖ，Ｖ２ｖｗ，Ｖ２ｗｕ及びこれらから検出される位相角であるθｗｕ，θｏｕｖ，θｏｖｗ，θｏｗｕ）、タップ切換後の負荷時タップ切換変圧器２００の変圧比、及び直列変圧器１の変圧比に基づいて算出したタップ切換後の直列変圧器１の二次巻線１１２，１２２，１３２の電圧（式（８）〜（１０）によるもの）と、上記二次側の電圧（２Ｕ，２Ｖ，２Ｗの座標位置に対応する電圧）とに基づいて、タップ切換後の一次側の電圧（式（２０）〜（２２）によるもの）を算出する。そして、算出した一次側の電圧と目標の線間電圧とを比較した差分（ステップＳ３４によるもの）に基づいて、現時点の切換に適したタップを選択する。これにより、タップの切換先を的確に選択することができる。

【0099】

（実施形態３）
実施形態１が、電圧ベクトルの演算を、三角関数を用いた座標値のスカラー演算に置き換える形態であるのに対し、実施形態３は、電圧ベクトルの演算を、時間関数の瞬時値に基づく演算に置き換える形態である。実施形態３に係る電圧調整装置１００の構成は、実施形態１の図１に示すものと同様であるため、実施形態１に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。

【0100】

実施形態１でθｏｗｕの算出方法を説明したが、その考え方を延長すれば、現在の二次側の線間電圧であるＶ２ｕｖ，Ｖ２ｗｕに基づいて、タップｎへ切換後の直列変圧器１による重畳電圧であるＶｏｕｖ（ｎ）をベクトル演算で求めることができる。具体的に、実施形態１の図３Ａを参照して、Ｏｕ相，Ｏｖ相それぞれの電圧ベクトルは、Ｖ２ｕｖ，Ｖ２ｖｗの電圧ベクトルと同じ向きとみなすことができ、Ｖｏｕｖ（ｎ）の電圧ベクトルは、Ｏｕ相の電圧ベクトルからＯｖ相の電圧ベクトルを減算したベクトルと同じ向きであると言える。

【0101】

また、Ｖｏｕｖ（ｎ）の電圧ベクトルの大きさに直列変圧器１の変圧比を乗じたものが、Ｏｕ相の電圧ベクトルからＯｖ相の電圧ベクトルを減算したベクトルの大きさとみなせる。更に、Ｏｕ相，Ｏｖ相それぞれの電圧ベクトルの大きさに調整変圧器２の変圧比を乗じたものが、Ｖ２ｕｖ，Ｖ２ｖｗの電圧ベクトルの大きさとみなせる。Ｖ２ｖｗ，Ｖ２ｗｕの電圧ベクトルとＶｏｖｗ（ｎ）の電圧ベクトルの関係、及びＶ２ｗｕ，Ｖ２ｕｖとＶｏｗｕ（ｎ）の電圧ベクトルの関係についても同様である。ここで、実施形態１の式（１）で定義したＮ（ｎ）に類似する設定値としてＭ（ｎ）を、以下の式（２３）により定義する。

【0102】

Ｍ（ｎ）＝（１／調整変圧器２の巻数比）×（タップｎの場合の巻数／
タップＪの場合の巻数）×極性×（１／直列変圧器１の巻数比）・・（２３）
但し、
巻数：タップｔ１〜ｔ４のうちの選択されたタップ間の巻数
極性：タップ位置がタップ１から素通しタップの１つ前のタップ位置までの場合は−１で
あり、素通しタップからタップJまでの場合は＋１である定数
Ｊ ：全タップ位置の数
調整変圧器２の巻数比：タップ位置がタップＪ（最大の巻数）の場合の巻数比

【0103】

即ち、Ｍ（ｎ）は、Ｎ（ｎ）を√３で除したものである。上述した各電圧ベクトル間の関係とＭ（ｎ）を用いて、Ｖｏｕｖ（ｎ），Ｖｏｖｗ（ｎ），Ｖｏｗｕ（ｎ）の電圧ベクトルは、以下の式（２４）〜（２６）のとおり表される。ここでも、各電圧ベクトルに「ｖ」の接頭語を付加してベクトルであることを表している（以下同様）。式（２４）〜（２６）は、後述するタップｋについてｎをｋに置き換えた場合であっても成立する。

【0104】

ｖＶｏｕｖ（ｎ）＝Ｍ（ｎ）×（ｖＶ２ｕｖ−ｖＶ２ｖｗ）・・・・・・・・（２４）
ｖＶｏｖｗ（ｎ）＝Ｍ（ｎ）×（ｖＶ２ｖｗ−ｖＶ２ｗｕ）・・・・・・・・（２５）
ｖＶｏｗｕ（ｎ）＝Ｍ（ｎ）×（ｖＶ２ｗｕ−ｖＶ２ｕｖ）・・・・・・・・（２６）

【0105】

次に、実施形態１の図６に示す各座標位置と、大きさが示された各電圧ベクトルとを参照すれば、Ｖ２ｕｖ（ｎ），Ｖ２ｖｗ（ｎ），Ｖ２ｗｕ（ｎ）の電圧ベクトルをベクトルの加減算によって求めることができる。例えば、Ｖ２ｕｖ（ｎ）の電圧ベクトルは、２Ｖ（ｎ）から２Ｕ（ｎ）に向かうベクトルであるが、このベクトルは、２Ｖから２Ｕに向かうＶ２ｕｖの電圧ベクトルに、いくつかの電圧ベクトルを加算したものである。

【0106】

Ｖ２ｕｖの電圧ベクトルに加算されるベクトルのうち、、２Ｖ（ｎ）から１Ｖに向かうベクトルは−Ｖｏｕｖ（ｎ）の電圧ベクトルであり、１Ｖから２Ｖに向かうベクトルはＶｏｕｖ（ｋ）の電圧ベクトル（ｋは現在のタップ位置を表す数値）である。また、２Ｕから１Ｕに向かうベクトルは−Ｖｏｗｕ（ｋ）の電圧ベクトルであり、１Ｕから２Ｕ（ｎ）に向かうベクトルはＶｏｗｕ（ｎ）の電圧ベクトルである。Ｖ２ｖｗ（ｎ），Ｖ２ｗｕ（ｎ）についても同様のことが言える。従って、Ｖ２ｕｖ（ｎ），Ｖ２ｖｗ（ｎ），Ｖ２ｗｕ（ｎ）の電圧ベクトルは、以下の式（２７）〜（２９）のとおり表される。

【0107】

ｖＶ２ｕｖ（ｎ）＝ｖＶ２ｕｖ＋ｖＶｏｕｖ（ｋ）−ｖＶｏｕｖ（ｎ）
＋ｖＶｏｗｕ（ｎ）−ｖＶｏｗｕ（ｋ）・・・・・・・・（２７）
ｖＶ２ｖｗ（ｎ）＝ｖＶ２ｖｗ＋ｖＶｏｖｗ（ｋ）−ｖＶｏｖｗ（ｎ）
＋ｖＶｏｕｖ（ｎ）−ｖＶｏｕｖ（ｋ）・・・・・・・・（２８）
ｖＶ２ｗｕ（ｎ）＝ｖＶ２ｗｕ＋ｖＶｏｗｕ（ｋ）−ｖＶｏｗｕ（ｎ）
＋ｖＶｏｖｗ（ｎ）−ｖＶｏｖｗ（ｋ）・・・・・・・・（２９）

【0108】

式（２４）〜（２６）を式（２７）〜（２９）の右辺に代入すれば、式（２７）〜（２９）の右辺は、Ｍ（ｎ）及びＭ（ｋ）と、Ｖ２ｕｖ，Ｖ２ｖｗ，Ｖ２ｗｕの電圧ベクトルとによって表される。これらの電圧ベクトルは、交流電圧の時間関数で表されるものであり、その瞬時値を計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２から取得することができる。

【0109】

従って、現在のタップ位置（タップｋ）を特定すれば、式（２７）〜（２９）の左辺の電圧ベクトルが表す電圧の瞬時値が得られる。この瞬時値について、交流電圧の１周期にわたって二乗平均平方根をとることにより、Ｖ２ｕｖ（ｎ），Ｖ２ｖｗ（ｎ），Ｖ２ｗｕ（ｎ）の実効値が求まる。この算出を適時、全てのｎの値（ｎ＝１，２，・・・Ｊ）について行い、算出結果を制御部３１のＲＡＭに記憶しておく。その後、タップ昇降圧指令（タップ切換の指令）があった時に、タップ切換後の二次側の目標の線間電圧（例えば基準電圧）に最も近いＶ２ｕｖ（ｓ），Ｖ２ｖｗ（ｓ），Ｖ２ｗｕ（ｓ）の組合せ（ｓは１からＪの何れかの整数）を選択し、タップｓを切換先のタップ指令値とする。

【0110】

以下では、上述した制御部３１の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。図１１は、実施形態３に係る電圧調整装置１００でタップ切換後の二次側の線間電圧を算出する制御部３１の処理手順を示すフローチャートである。図１１の処理は、例えば一定の周期で起動され、制御部３１に含まれるＦＰＧＡにより実行されるが、ＣＰＵにより実行されてもよい。タップ昇降圧指令の発令時にＣＰＵにより実行されて指令値を決定するための処理手順は、実施形態１の図８に示すものと同様である。

【0111】

図１１の処理が起動された場合、ＦＰＧＡは、１周期を計時するタイマが起動中であるか否かを判定し（Ｓ４１）、起動中でない場合（Ｓ４１：ＮＯ）、交流電圧の１周期を計時するタイマを起動する（Ｓ４２）。タイマが起動中である場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、又はステップＳ４２の処理を終えた場合、ＦＰＧＡは、計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２から計測電圧を取得する（Ｓ４３：取得部に相当）。

【0112】

次いで、ＦＰＧＡは、取得した計測電圧に基づいて二次側の線間電圧であるＶ２ｕｖ，Ｖ２ｖｗ，Ｖ２ｗｕの瞬時値を検出する（Ｓ４４）。ＦＰＧＡは、現在のタップ位置（タップｋ）を特定し（Ｓ４５）、更に、カウンタとして用いるｉを１に初期化する（Ｓ４６）。

【0113】

次いで、ＦＰＧＡは、上記の各検出結果を式（２４）〜（２９）に代入して、タップｉへ切換後の二次側の線間電圧であるＶ２ｕｖ（ｉ），Ｖ２ｖｗ（ｉ），Ｖ２ｗｕ（ｉ）の瞬時値を算出する（Ｓ４７）と共に、算出結果をＲＡＭに記憶する（Ｓ４８）。この場合、例えばＲＡＭの所定領域に確保したリングバッファに記憶すればよい。

【0114】

その後、ＦＰＧＡは、カウンタであるｉを１だけインクリメントし（Ｓ４９）、ｉがＪ＋１（Ｊは全タップ位置の数）であるか否かを判定する（Ｓ５０）。ｉがＪ＋１ではない場合（Ｓ５０：ＮＯ）、ＦＰＧＡは、ステップＳ４７に処理を移す。一方、ｉがＪ＋１である場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）、ＦＰＧＡは、１周期のタイマがタイムアップしたか否かを判定する（Ｓ５１）。

【0115】

タイマがタイムアップしていない場合（Ｓ５１：ＮＯ）、ＦＰＧＡは図１１の処理を終了する。一方、タイマがタイムアップした場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、ＦＰＧＡは、カウンタとして用いるｉを１に初期化する（Ｓ５２）。

【0116】

その後、ＦＰＧＡは、時系列的にＲＡＭに記憶したＶ２ｕｖ（ｉ），Ｖ２ｖｗ（ｉ），Ｖ２ｗｕ（ｉ）それぞれの瞬時値（ｉ＝１，２，・・Ｊ）につき、１周期にわたって二乗平均平方根をとってＶ２ｕｖ（ｉ），Ｖ２ｖｗ（ｉ），Ｖ２ｗｕ（ｉ）の実効値を算出し（Ｓ５３）、算出結果をＲＡＭに記憶する（Ｓ５４）。

【0117】

次いで、ＦＰＧＡは、カウンタであるｉを１だけインクリメントし（Ｓ５５）、ｉがＪ＋１であるか否かを判定する（Ｓ５６）。ｉがＪ＋１ではない場合（Ｓ５６：ＮＯ）、ＦＰＧＡは、ステップＳ５３に処理を移す。一方、ｉがＪ＋１である場合（Ｓ５６：ＹＥＳ）、ＦＰＧＡは、図１１の処理を終了する。なお、ＦＰＧＡがステップＳ５２〜Ｓ５６の処理を実行中は、ＣＰＵが実行する図８の処理が起動されないものとする。

【0118】

以上のように本実施形態３によれば、電圧ベクトルの演算を、交流電圧の時間関数の演算とみなして瞬時値を算出し、算出した瞬時値の二乗平均平方根をとって電圧の実効値を算出する。従って、三角関数の演算が不要となり、電圧の算出を高精度に行うことができる。

【0119】

なお、実施形態１から３にあっては、三相の交流電圧が必ずしも平衡ではないことを前提としたが、一次側及び二次側の電圧を対称三相交流で近似する場合は、二次側又は一次側の電圧の算出を簡略化することができる。例えば、実施形態１にて、図５のＮｏ．１０〜１５に示す角度の計測値を、以下の常数に置き換えることができる。

【0120】

θｕｖ＝０度、θｖｗ＝−１２０度、θｗｕ＝−２４０度
θｏｕｖ＝−１５０度、θｏｖｗ＝−２７０度、θｏｗｕ＝−３０度
（又は、θｏｕｖ＝３０度、θｏｖｗ＝−９０度、θｏｗｕ＝−２１０度）
但し、角度の組合せが（）内の値となるか否かは、直列変圧器１によって重畳されている電圧の向きに依存する。具体的には、現在のタップ位置に応じて選択すればよい。

【0121】

上記の角度を用いて、実施形態１の式（１７）〜（１９）は、以下の式（３０）〜（３２）のとおり表される。この場合、図７に示すフローチャートでステップＳ１３，Ｓ１４の検出が不要となる。なお、上記（）内の角度の組み合わせの場合は、以下の式とは異なる式となる。

【0122】

２Ｕ（ｎ）（（Ｎ（ｎ）−Ｎ（ｋ））×Ｖ２ｕｖ×（−０．８６６）
（Ｎ（ｎ）−Ｎ（ｋ））×Ｖ２ｕｖ×（−０．５）・・・・・・（３０）
２Ｖ（ｎ）（−Ｖ２ｕｖ，（Ｎ（ｎ）−Ｎ（ｋ））×Ｖ２ｖｗ）・・・・・・（３１）
２Ｗ（ｎ）（Ｖ２ｗｕ×（−０．５）
＋（Ｎ（ｎ）−Ｎ（ｋ））×Ｖ２ｗｕ×（０．８６６），
Ｖ２ｗｕ×（０．８６６）
＋（Ｎ（ｎ）−Ｎ（ｋ））×Ｖ２ｗｕ×（０．５））・・・・・（３２）

【0123】

式（３０）〜（３２）を用いれば、タップｎへ切換後の二次側の線間電圧であるＶ２ｕｖ（ｎ），Ｖ２ｖｗ（ｎ），Ｖ２ｗｕ（ｎ）の算出が容易となる。

【0124】

また、実施形態１から３にあっては、電圧調整装置１００は、調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２，２３２がタップ切換器３を介してＹ結線され、直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１，１３１がΔ結線されているが、これに限定されるものではない。例えば、調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２，２３２がタップ切換器３を介してΔ結線され、直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１，１３１がＹ結線されていてもよい。この場合であっても、直列変圧器１による重畳電圧であるＶｏｕｖ（ｎ），Ｖｏｖｗ（ｎ），Ｖｏｗｕ（ｎ）それぞれのＶ２ｕｖに対する位相角であるθｏｕｖ，θｏｖｗ，θｏｗｕは、実施形態１から３の場合と同様であるので、フローチャートを含む図５〜１１をそのまま適用することができる。また、式（２３）を除く式（２）〜（３２）も適用できる。

【0125】

但し、式（１）及び（２３）で定義されるＮ（ｎ）及びＭ（ｎ）については、実施形態１から３の場合と比較して１／３の大きさになることに留意する。具体的には、実施形態１から３の場合、二次側の線間電圧がＯｕ相，Ｏｖ相，Ｏｗ相の相電圧に対応し、これらの相電圧の大きさを√３倍にした線間電圧が直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１，１３１に印加される。これに対し、調整変圧器２の二次巻線２１２，２２２，２３２がΔ結線されている場合、二次側の線間電圧がＯｕ相，Ｏｖ相，Ｏｗ相の線間電圧に対応し、これらの線間電圧の大きさを１／√３倍にした相電圧が直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１，１３１に印加される。この場合の印加電圧は、実施形態１から３の場合の１／３倍となる。

【0126】

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、各実施形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0127】

１ｕ，１ｖ，１ｗ 配電線、 １００ 電圧調整装置、 １ 直列変圧器、 １１１，１２１，１３１ 一次巻線、 １１２，１２２，１３２ 二次巻線、 ｕ１，ｕ２，ｖ１，ｖ２，ｗ１，ｗ２ 端子、 ２００ 負荷時タップ切換変圧器、 ２ 調整変圧器、 ２１１，２２１，２３１ 一次巻線、 ２１２，２２２，２３２ 二次巻線、 ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４ タップ、 ３ タップ切換器、 ３１ 制御部、 ３２ 駆動部、 Ｔｈ１＿Ｕ，Ｔｈ２＿Ｕ，Ｔｈ３＿Ｕ，Ｔｈ４＿Ｕ，ＴｈＡ＿Ｕ，ＴｈＢ＿Ｕ，ＴｈＣ＿Ｕ，ＴｈＤ＿Ｕ 切換スイッチ、 ３ｕ，３ｖ，３ｗ 接続線、 ＴｈＳ＿ＵＶ，ＴｈＳ＿ＶＷ 矯絡用スイッチ、 Ｒ＿ＵＶ，Ｒ＿ＶＷ 限流抵抗器、 ＭＣ＿ＵＶ，ＭＣ＿ＶＷ 電磁接触器、 ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３，ＰＴ４ 計測用変圧器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】