特許 6657327 直列変換調圧変圧器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6657327

(24)【登録日】2020年2月7日

(45)【発行日】2020年3月4日

(54)【発明の名称】直列変換調圧変圧器

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/12 20060101AFI20200220BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/12

【請求項の数】1

【全頁数】34

(21)【出願番号】特願2018-134438(P2018-134438)

(22)【出願日】2018年7月17日

(62)【分割の表示】特願2016-565528(P2016-565528)の分割

【原出願日】2014年1月25日

(65)【公開番号】特開2018-191510(P2018-191510A)

(43)【公開日】2018年11月29日

【審査請求日】2018年7月17日

(31)【優先権主張番号】201410034576.X

(32)【優先日】2014年1月25日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】516223229

【氏名又は名称】▲孫▼崇山

【氏名又は名称原語表記】ＳＵＮ， Ｃｈｏｎｇｓｈａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲孫▼崇山

【審査官】 下林 義明

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５５−０５７８２１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０８−１２６２０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／００ − ５／００

Ｇ０５Ｆ １／１２ − １／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一の一次巻線と、調圧巻線と、一つまたは複数の第一の二次巻線とを含む主変圧器の部分と、
第二の一次巻線と、一つまたは複数の第二の二次巻線とを含む直列変圧器の部分とを含み、
前記第一の一次巻線または前記一つまたは複数の第一の二次巻線の各巻線と前記一つまたは複数の第二の二次巻線の各巻線がそれぞれ直列接続し、前記調圧巻線と前記第二の一次巻線が接続されており、
前記第一の一次巻線と一つまたは複数の前記第一の二次巻線が単巻式で連結されており、
直列変換調圧変圧器の出力電圧は、前記主変圧器の部分の第一の一次巻線または前記第一の二次巻線の電圧に、前記直列変圧器の部分の前記第一の一次巻線または前記第一の二次巻線と直列接続した第二の二次巻線の電圧を加算または減算した電圧であることを特徴とする直列変換調圧変圧器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明では一つの原理に対した展開を具体的に説明し、三つの概念と、三種類の新技術と、三種類の新産品と、六種類の高圧電力網連結方式と、一種類の新しい無効電力補償連結方式とを提出し、交流調圧器の使用に対して新たな解決手段を提出している。関わる分野は、電力電子、変圧器、高圧・特別高圧電力網送電、無段調圧技術、無効電力補償技術がある。

【0002】

一つの原理の展開は、波形の連続とフレキシブル調圧の観点に基づく波形重畳原理である。

【0003】

三つの概念は、フレキシブル交流変電と、フレキシブル送変電と、フレキシブル調圧である。

【0004】

三種類の新技術は、トランジェントインピーダンス技術と、フレキシブル無段調圧技術と、フレキシブル有段調圧技術である。

【0005】

三種類の新産品は、交流調圧電子スイッチと、トランジェントインピーダンス変圧器と、高速調圧変圧器である。

【0006】

六種類の高圧電力網連結方式は、トランジェントインピーダンス変圧器型の電力網連結方式と、分割式トランジェントインピーダンス変圧器型の電力網連結方式と、トランジェントインピーダンス昇圧単巻変圧器型の連結方式と、分割式トランジェントインピーダンス昇圧単巻変圧器型の連結方式と、高速調圧降圧単巻変圧器型の連結方式と、分割式高速調圧降圧単巻変圧器型の連結方式などである。

【0007】

一種類の新しい無効電力補償連結方式は、無効電力補償を行う時、無効電力補償装置が直列変換調圧変圧器の主変圧器の二次出力線のポートに直並列接続できる。

【0008】

三種類の新産品の中の交流調圧電子スイッチは、新型交流調圧器と、リニア調整スイッチと、正逆切換スイッチと、粗・微調整スイッチと、中間部調整スイッチ（二種類）と、端部調整スイッチと、中性点調圧スイッチなどの八種類の単相基本スイッチ形式を概略的に纏めている。三相の場合、調圧原理によって自由に組み合わせる。

【0009】

三種類の新産品の中のトランジェントインピーダンス変圧器は、電力変圧器型、特殊変圧器型、および調圧器型のトランジェントインピーダンス変圧器などを派生し、異なる分野によって、本発明では、トランジェントインピーダンス電力変圧器と、分割式トランジェントインピーダンス電力変圧器と、トランジェントインピーダンス昇圧単巻電力変圧器と、分割式トランジェントインピーダンス昇圧単巻電力変圧器と、高速調圧降圧単巻電力変圧器と、分割式高速調圧降圧単巻電力変圧器と、トランジェントインピーダンス変流変圧器と、高速調圧単巻変流変圧器と、トランジェントインピーダンス電気炉変圧器と、高速調圧単巻電気炉変圧器と、トランジェントインピーダンス牽引変圧器と、トランジェントインピーダンス電源変圧器と、トランジェントインピーダンス昇圧単巻電源変圧器と、高速調圧降圧単巻電源変圧器と、トランジェントインピーダンス調圧器と、トランジェントインピーダンス昇圧単巻調圧器と、高速調圧降圧単巻調圧器などの十七種類の変圧器の型式を概略的に纏めている。

【背景技術】

【0010】

交流調圧器の背景技術は、二つの半導体素子（例えばサイリスタなど、後記ではサイリスタで半導体素子を置換する）を逆並列接続した後、交流回路に直列接続し、サイリスタまたはその他の電力電子素子に対した制御により、交流出力を制御する。このような回路は交流の周波数を変えなく、交流電力制御回路と呼ぶ。上記により構成された単相回路、三相回路が交流調圧器である。即ち、半導体素子により構成され、交流を異なるシンクロ率の電圧の交流に変更させる制御装置である。

【0011】

変圧器スイッチの背景技術は、電力網が安定した電圧を供給するように、電力の潮流を制御するか、または、負荷電流を調節しているが、これらは変圧器に対して電圧の調整を行う必要がある。現在、変圧器により電圧を調整する手段は、一方のコイルでタップを設置し、一部のターンを切り出すかまたは増やして、巻数を変えることにより、電圧比率を変更できる有段調整電圧の手段である。このようにコイルからタップを抽出することにより調圧を行う回路を調圧回路と呼ぶ。タップを変えることにより調圧を行う場合採用する構成要素をタップスイッチと呼ぶ。二次は負荷を持たなく、一次も電力網から切られている調圧を無励磁調圧と呼び、負荷を持ってコイルのタップの変更を行う調圧を有載調圧と呼ぶ。よって、変圧器のスイッチは無励磁タップスイッチと有載スイッチの二種類に分ける。有載スイッチの絶縁レベルは調圧コイルが衝撃電圧の作用による最大対地電位による。縦向絶縁は衝撃電圧の作用時に調圧コイルに現れる衝撃勾配による。よって、絶縁レベルが高いほど、シフト電圧値が大きく、スイッチ電溶が放電する。

【0012】

従来の直列変換調圧変圧器の背景技術は、低圧の大電流システムに適用し、二台の変圧器を採用して構成され、一台は主変換（一定の低圧電圧を維持している）、もう一台は直列変換（低圧電圧が調整可能である）である。主変圧器に設置されている単独調圧巻線を利用して、直列変換の高圧側に電力を供給し、主変換と直列変換の低圧巻線が直列接続され、８の字型コイル構成を採用し、主変換の低圧巻線電圧は一定で、直列変換の低圧巻線電圧は調整可能である。よって、直列接続されている二つの低圧巻線電圧を変更させ、主変換、直列変換の低圧巻線の合成電圧を変更させる。主変換は、高圧巻線と、低圧巻線と、調圧巻線とを含み、直列変換は、高圧巻線と、低圧巻線とを含み、低圧大電流システムで適用する。

【0013】

高圧・特別高圧交流送電システムの背景技術は、特別高圧送電システムは送電エネルギーが交流５００ｋＶよりも大きく、送電距離がより遠い新しい送電方式を示している。当該システムは二つの異なる意味を含んでいる。一つは、交流特別高圧（ＵＨＣ）で、もう一つは、高圧直流（ＨＶＤＣ）である。送電コストが経済的で、電力網の構成が簡易で、短絡の電流が小さく、送電廊下の占用が少なく、および電力供給の質量を向上できるなどの利点を有している。国際電気標準会議の定義によると、交流特別高圧は１０００ｋＶ以上の電圧等級である。中国では、一般的に１０００ｋＶ以上の交流、８００ｋＶ以上の直流を示している。特別高圧交流送電は線路電圧の等級が高く、線路が長く、分布されている電溶が大きく、波インピーダンスが小さく、故障後の波処理が明らかである。普段特別高圧線路には並列接続のリアクトルが取り付けているが、線路の充電電流の補償、過電圧の発生の抑制は、線路の伝送容量を低下させ、これは特別高圧送電の趣旨に逆行する。

【0014】

高圧・特別高圧交流送電を採用した主な利点は以下のようである。（１）伝送容量と伝送距離を拡大する。（２）電気エネルギー伝送の経済性を向上させ、送電電圧が高いほど搬送単位容量の価格が低い。（３）線路廊下と変電所の敷地面積を節約する。（４）線路の電力の損失を減らす。（５）ネットワークへの接続に有利で、ネットワーク構成を簡易化し、故障率を減らす。

【0015】

高圧直流送電システムの背景技術は、電力電子技術の発展に伴い、高圧直流送電が可能になり、各方面での利点を十分に発揮できるようになっている。現在、世界中では略８０件に近い高圧直流送電工程が運行に投入され、中国でも１０件ぐらいの高圧直流送電工程を国の電力網棚で適用していて、エネルギー源の配置の最適化、国のエネルギー源の安全の保障と国民経済発展の促進に重要な役割を果たしている。国の「西電東送、南北互供、全国連絡網」戦略方針の実施によって、速めに百万ボルト段の交流と±６６０ｋＶ、±８００ｋＶ、±１０００ｋＶ段の直流システムの特別高圧電力網を核心とする堅固な電力網棚を建設することはもう趨勢となっている。高圧直流送電の概念は発電所からの交流電を整流器によって直流電に変換して受電端に搬送し、また、転流器によって直流電を交流電に変換して受端に送って交流とする送電方式である。主に遠距離で大きい電力の送電と非同期交流システムの網の連絡に適用する。経済的には線路があるとコストが低い。年間の電気エネルギーの損失は少ない。

【0016】

直流送電は技術的にいろいろ利点がある。まずは、システムが不安定するという問題が存在しなく、電力網の非同期の相互接続を実現でき、交流電力システムでの全部の同期発電機は同期運行を保持できる。直流送電の搬送容量と距離は同期運行の安定性による制限を受けなく、二つの周波数が異なるシステムを連接することができ、非同期での網の連絡を実現し、システムの安定性を向上させる。次に、短絡電流を制限する。例えば、交流送電線を用いて二つの交流システムを連接し、短路容量を増大させ、さらに遮断器を交換、または限流装置を増設する必要がある。しかしながら、直流送電線路を用いて二つの交流システムを連接すると、直流システムの「定電流の制御」は快速に短路電流を定格出力前後に制限し、短路容量が相互接続により大きくなることはない。また、調節が速く、運行が確実である。直流送電はシリコン制御転流器により有効電力を快速で調整でき、「潮流反転」（電力流動方向の変更）を実現し、正常時に安定した出力を保障し、事故が発生した場合、健全なシステムの故障システムへの緊急支援を実現でき、発振ダンピングと次同期発振の制御を実現できる。交直流線路が並列で運行する場合、交流線路で短路が発生すると、直流搬送の電力を瞬間的に増大することにより、発電機のロータの加速を減少させ、システムの確実性を向上することができる。また、電溶充電電流がない。直流線路が定常状態の場合、電溶電流がなく、回路の電圧の分布が穏やかであり、非空、軽負荷時、交流長線受端および中部で電圧が異常に上昇する現象が発生するが、リアクタンスを並列接続して補償する必要がない。また線路廊下を節約する。

【0017】

電気化学電解システムの背景技術は、電気化学の電解システムで、電解電流は一定を維持して、電解槽熱制度の安定と電流効率の向上を保障する必要があり、電解作業を行う作業者の労働強度を軽減し、アルミニウム電解の陽極効果を低減するのに大きい利点がある。例えば、電解電流が長時間に渡って定格値より大きい、または小さい場合、電解槽の熱平衡を破壊する可能性があり、槽が暑すぎ、または冷たすぎになって生産に影響を与え、産量を影響する可能性がある。従来の電解シリコン整流ユニットは、力率のため大部分は制御不可なシリコンユニットであり、飽和リアクトルを設置することはあまりない。設置するとしても、経済的な観点から見ると、調節範囲が大きすぎることは望ましくない。飽和リアクトルを取り付けてない場合、整流ユニットの力率は最大で０．９４まで可能である。よって、直流出力電圧に対する調節は、主に変圧器内の有載タップスイッチに頼る。しかし、有載タップスイッチの動作速度が遅く、電解電流の瞬間的な波動、例えば、アルミニウム電解で陽極効果が発生する場合（異なる連続電圧により、連続電流は５〜１０％減少する可能性があり、何分間を持続する）は修正できない。タップスイッチにより電圧を上昇させて連続電流を維持すると、陽極効果が一旦消滅した場合、タップスイッチの動作が遅く、必然的に電流衝撃が発生する。よって、このような短時間の電流変化に対して、一般的に調節を行わない。また、有載タップスイッチの動作回数を減らすためにも瞬間的な電流の変化に対して応答することができない。有載調圧スイッチの動作回数は相対的に頻繁である。例えば、毎日の一台毎のスイッチの動作回数を１００回とした場合、一年に少なくとも３６０００回の動作が必要となるが、スイッチは３０００回の動作を行うたびにオイル交換によるメンテナンスが必要となり、検修周期が長く、生産に重大な影響を与える。以上により、有載調圧スイッチの頻繁な動作回数を減らして、使用寿命を延長することは非常に重要である。よって、アルミニウム電解は一般的に陽極効果の発生と消滅の快速自動調整の定電流制を採用しないことによって、有載スイッチの頻繁な動作を減らしている。有載スイッチを頻繁に動作させるのは持続時間が二分間以内の電圧波動である。

【0018】

高精度の長時間の高速電流調節システムを獲得することは非常に重要である。電解生産で、産量はアンペア-時間と直接関連し、かつ、各工程の指標の多くが平均電流と密接な関係がある。よって、この場合、自動高速定電流装置が必要となり、何時間内の平均電流またはアンペア-時間の値の誤差を０．２５％〜０．１％以下にすることができる。また、このようなシステムの場合、有載タップスイッチのみの作用によって上記の精度に達成することは非常に難しい。有載タップスイッチの動作はこのような電流調節システムに対した応答速度は遅い。一般的に何分間持続している電流変化の１０％に対して応答しない。正常な運行範囲を超えた巨大な電流変化に対しては、必ず瞬間的に応答しなければならない。しかし、有載スイッチにより調圧を一回行う時間は１０〜２０秒で、調圧範囲が大きい場合、応答時間が電流変化の時間に追いつかない。

【0019】

電気炉製錬の背景技術は以下のようである。電弧炉の製錬過程は溶解期と精錬期の二段階に分ける。溶解期では、炉内にスクラップを装入してから炉蓋で閉塞するとともに、三相電極を挿入する。三相の商用周波数電源に投入すると、電極とスクラップとの間に商用周波数の大電流の電弧が生成され、電弧熱量を利用してスクラップを溶解し始める。溶解期に比べて精錬期での電弧は相対的に安定し、電流は基本的に変動しなく、この場合の電圧波動とフリッカによる影響は極めて小さい。

【0020】

普段の交流電弧炉の製錬周期は略１〜３ｈで、供給電力の電圧は１１０ＫＶ或いは３５ＫＶであり、特殊な設定による電弧炉変圧器により電力を供給する。二次側の電極間の電圧の代表値は１００〜７００Ｖであり、その中で電極の電圧降下は略４０Ｖで、電弧の圧力損失は略１２Ｖ／ｃｍであり、電弧が長ければ長いほど圧力損失が大きい。電弧炉の電流制御は電弧炉変圧器の高圧側の巻線タップの切り換えと電極の昇降によって実現する。即ち、電弧炉変圧器は、まず、スイッチの切り替えによって入力電弧電圧の値を確定し、次に三相黒鉛電極に対する制御によって炉内に挿入し、電極の昇降装置に対した制御によって上下に調整し、電弧炉の入力電力を制御して、電弧炉内の電弧電流を制御するという最終目標に達成する。電弧炉が消費する無効電力は大きく、変化する量も大きい。溶解期はスクラップと電極の間に直接電弧が存在するため、スクラップの溶解によって必然的に電弧長の変化を引き起こし、アーク点を移動させる。電極制御システムは機械慣性により応答時間が数秒から数十秒であるため、調整は電弧のホッピング方式の変化に追いつかなく、直ちに補償できなく、電弧が非常に不安定している。最初の溶解期では、炉内の温度が低いため、電弧の維持が難しく、電弧が頻繁に発生したり消滅したりし、電流が断続する。電弧を安定的に燃焼させるために、電弧炉の力率は高すぎではいけなく、電流の急激な変化は電弧炉が電力供給システムから吸収した有効電力と無効電力を同時に急激に変化させる。即ち、電弧炉の製錬中で、電弧の電流は快速で大幅に変動する。電弧炉は高感性負荷であるため、高電力電弧炉が溶解期にて運行する場合、力率はさらに０．１〜０．２と低くなり、母線電圧が低過ぎになる。電圧の低下はともに電弧炉の有効電力を低くし、溶解期を延長させ、生産率を下降させる。電弧炉の電極短路時の力率は０．１〜０．２で、定格運行時は０．７〜０．８５である。溶解が行われるとともに、電極は段階的に下降し、スクラップの溶解は下の方から開始され、下の方のスクラップが溶解されてから、上部の鋼塊は不安定で次から次へと落下し、電極端の突発した両相短路を引き起こし、電弧電流に急激な大幅の変化が発生する。電弧電流の変動は電圧フリッカを引き起こし、アーク点の移動により電弧の快速な変動を引き起こすことを周期フリッカと呼び、電極短路により急激な変動を引き起こすことを非常フリッカと呼び、電力システムの公共母線で必ず重大な電圧波動とフリッカが発生する。この場合、引き起こされる電圧波動とフリッカも非常に急激しく、両相の電極が短路し、一相が開路した場合、現れる電流の変化の幅は一番大きく、よって、引き起こされた電圧波動とフリッカも最大である。電弧炉システムは強非線形で三相結合特徴を有するシステムで、パラメータが随時に変わるとともに、随時な外乱による影響を受ける。電極調節システムにより適切な弧長を制御し、安定させることは、全世界の制御工程師にとって最も解決が迫られている課題である。電弧製鋼節電によると、製錬時間を一分間短縮する度に、トン毎の鋼の消費電力が１〜２ｋｗｈ下降する。コンピュータにより電弧炉の製錬過程を制御することは、製錬周期の短縮に有効である。溶解期の電力消費はすべての製錬過程での電力使用量の６０％以上を占めていて、溶解期の電力供給は電力消費に直接に影響を与えている。また、溶解期間の炉内の情況は複雑で、点弧、井戸掘り、短路、アーク切れ、飛散、蒸発を通じて、電弧の電力と、作業電流の迅速で不断な変化を引き起こす。出鋼の温度を低下させ、出鋼の待ち時間を減らし、電弧電流を安定させ、短路とアーク切れ回数を減らし、溶解期間を短縮させて、トン毎の鋼の消費電力を下降させることは、人工制御の条件では達成しにくい。また、電気炉の自動制御は主に電極の昇降を制御し、入力の電力を制御する。また、電極制御システムは液圧システムにより構成され、機械慣性により、電極の昇降速度は遅く、感度が悪く、調節が電弧のホッピング方式の変化に追いつかなく、直ちに補償できない。これらは一番制御しにくいものでもある。三相電極は製錬中において弧長の変化により、電極と原料との間の相対的な距離に対して調節を行って、電弧長の安定を保持し、最適な熱効率を発揮して炉材を溶解する必要がある。交流電弧炉により製錬された制御対象は高度の非線形、強結合、時変性とタイムラグなどの特征を有しているため、溶解期の段階において、外乱が著しく、弧長の変化と誤差が大きく、電極制御器に対してオーバシュートなしの快速応答特性を有するように求めている。

【0021】

電力機関車牽引の背景技術は、高速鉄道は高新技術のシステム集成であり、建設と運営は国の科学実力を反映している。１９８５年５月、国際連合欧州経済委員会では、列車の運行速度に関して、客運専用時速は３００ｋｍ、客貨混用時速は２５０ｋｍ以上の鉄道を高速鉄道と規定している。従来の牽引変圧器は主に無励磁調圧を採用し、調圧範囲が小さい。牽引変圧器は三相電力システムの電気エネルギーを二つの負荷付きの単相牽引線路に伝送する。二つの単相牽引線路はそれぞれ上り・下りの機関車に電力を供給する。理想の状態の場合、二つの単相負荷は同じである。よって、牽引変圧器は三相が二相に変わる変圧器とする。牽引変圧器は特殊電圧等級の電力変圧器であり、牽引負荷の激しい変化と、頻繁な外部短絡の要求を満たす必要があり、牽引変電所の「心臓」である。中国では牽引変圧器として、三相と、三相から二相へ変換と、単相との三種類を採用しているため、牽引変電所も三相と、三相から二相へ変換と、単相との三種類に分けられている。

【0022】

調圧器の背景技術は、調圧器は段階的に負荷を与えることにより電圧を調整できる調圧電源である。調節不可の電力網配電電圧を変えることができる。ある範囲内で平滑無段調節できる任意の負荷電圧として、異なる電磁原理と構成により、接触調圧器、感応調圧器、磁性調圧器、目移し調圧器、浄化定電圧（調圧）器、飽和リアクトル、自動調圧器などがある。

【0023】

接触調圧器の容量は０．１〜１０００ＫＶＡで、電圧等級は０．５ＫＶで、調圧範囲は０〜１００％である。感応調圧器の容量は６．３〜４５００ＫＶＡで、電圧等級は１０ＫＶ以下で、調圧範囲は５〜１００％である。磁性調圧器の容量は５〜１０００ＫＶＡで、電圧等級は０．５ＫＶ以下で、調圧範囲は１５〜１００％である。目移し調圧器の容量は１０００〜２２５０ＫＶＡで、電圧等級は１０ＫＶ以下で、調圧範囲は５〜１００％である。接触自動調圧器の容量は２０〜１０００ＫＶＡで、電圧等級は０．５ＫＶ以下で、調圧範囲は±２０％である。感応自動調圧器の容量は２０〜５６００ＫＶＡで、電圧等級は１０ＫＶ以下で、調圧範囲は±２０％である。浄化定電圧器の容量は１〜３００ＫＶＡで、電圧等級は０．５ＫＶ以下で、調圧範囲は±２５％である。サイリスタ調圧器の容量は４５０ＫＶＡ以下で、電圧等級は１０ＫＶ以下である。

【0024】

無効電力補償の背景技術は、無効電力補償の技術を利用してシステムの力率を向上させることは、現在世界各国の電力設計者及び判定者の統一の認識であり、無効電力補償装置への投資はもう電力投資の整体計画に入っていて、不可欠な部分となっている。現在、アメリカの電力主網設備の力率は１に近づき、元ソ連の法律に規定された力率は０．９２より大きく、日本などの国では全国的な無効電力管理委員会を設置して、無効電力補償に関する技術経済政策を研究している。実際の情況から見ると、世界上の工業が発展している国での電力網の力率は高い方である。よって、電力網力率を向上させて、線損を下げ、エネルギーを節約し、発電設備の潜在力を掘り出すことは、当面の電力網発展の動向である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0025】

交流調圧器に存在する問題は以下のようである。従来の交流調圧器の調圧により発生する電圧は非連続性で、波形は断続し、ゼロクロス点を通る回数が多く、電圧の電流が切られたり流れたりして、電圧の波動が大きくなり、不連続な電流によりアーク切れとアークスタートの回数が多くなり、電力の入力が切られたり流れたりし、高調波が大きい。電弧の安定性がよくないと設備の産量と質量に影響があり、変圧器と負荷に内部過電圧を発生させやすく、変圧器、スイッチ、モータなどの負荷の絶縁に不利な影響を与え、使用の寿命に影響を与え、エネルギーの損耗を大きくし、電気抵抗、電気感応性、電溶性の負荷などの関連した設備の入力電力が等化しないという重大な問題を引き起こす。交流変圧器はサイリスタ位相制御回路を採用し、高電圧小電流の制御可能な電源は多くのサイリスタにより直列接続され、交流調圧回路により変圧器の二次電圧を調節でき、低電圧大電流の電源は多くのサイリスタにより並列接続され、回路の構成が複雑で、コストが高く、波型が断続する。

【0026】

経済の高速な発展により、各種類の電気機器が高電圧、大容量へ発展し、電力電子技術の発展は発展の需要に追いつかない。よって、小容量、低電圧、小電流の交流変圧器により高電圧、大容量、大電流の変圧器またはその他の負荷を制御する無段調圧と有段調圧技術が急務になっている。

【0027】

現行変圧器スイッチに存在する問題は以下のようである。変圧器のスイッチの応答速度は遅く、機械の寿命が短い。一般的に３０００回使用する度に、油の切り替えとメンテナンスが必要になり、構成が複雑で、接触子には放電する電弧があり、油浸による構成において変圧器の油を汚れる。現在、正逆切換調圧の時に、電圧のシフトを除去し、電溶の放電を防止し、正常に使用する時に高速で応答でき、寿命が長く、アーチがなく、メンテナンスしやすい変圧器スイッチが急務になっている。

【0028】

従来の直列変換調圧変圧器に存在する問題は以下のようである。従来の直列変換調圧変圧器は１００００ＫＶＡ以上の電気炉変圧器に適用し、整流変圧器もたまにあるが、それは従来の電気炉変圧器の形式であり、コストが高いことと製錬技術の発展により現在はあまり採用しない。現在は、直列変換調圧変圧器が交流調圧電子スイッチを適応するため、直列変換調圧変圧器の使用範囲と機能は大きく拡張され、従来の直列変換調圧変圧器に対して補充と完善を行って、異なる需要に適応する必要がある。

【0029】

特別高圧交流送電に存在する問題は以下のようである。特別高圧送電の主な欠点はシステムの安定性と確実性の問題を解決しにくいことである。１９６５年〜２０１０年に渡って世界中では交流大電力網が崩れる事故が七回も発生している。その中で五回はアメリカで発生し、二回はヨーロッパで発生している。これらの大電力網が崩れる重大な事故は、交流で相互接続した大電力網に安全の安定性、事故の連鎖反応、および大面積での停電などの解決しにくい問題があることを説明している。

【0030】

システムの安定性の分析により、電力システムの短路リアクタンスはキー値であることがわかる。電力システムが短路容量を制限する主な措置として高インピーダンス変圧器を採用することである。変圧器のリアクタンスを増大することによりシステムの安定性を向上し、短路電流を制限し、相応な短路電磁力と電流のセルフヒート効果も低減する。また、線路スイッチなどの電気設備のスイッチング容量を低減して、限流リアクトルを減らすかまたは取り消すが、高インピーダンス変圧器は電力網の無効電力を大きく増やす。普段、変圧器が消費する無効電力は定格容量の略１０％〜１５％であり、供給電力の電圧が定格値の１０％より大きい場合、磁気回路の飽和により、無効電力は早く成長する。相関する資料の統計によると、供給電力の電圧が定格値の１１０％の場合、無効電力は一般的に３５％ぐらい増加する。供給電力の電圧が定格値より低い場合、無効電力もともに減少するが、力率を向上させる。でも供給電力の電圧が低下すると電気設備の正常作業に影響を与える。したがって、電力システムの供給電力の電圧ができるだけ安定するように措置を講じる必要がある。

【0031】

調節が快速で、運行が確実で、有効電力を高速で調整でき、「潮流反転」（電力の流動方向の変更）を実現できる変圧器があるとした場合、正常時、インピーダンスが低く安定した出力を保証でき、事故が発生した場合、システムの安定を高速で実現でき、ダンピング発振と同期発振の制御も実現でき、分相による調圧、高速での安定機能を有し、正常の運行状態では低インピーダンスで、突発した短路またはその他の突発情況に会った場合、変圧器は瞬間的に高インピーダンス、さらに超高インピーダンス変圧器に変換し、高圧、超高圧、特別高圧の交流電力網に対して重要な役割を果たす。

【0032】

直流送電に存在する問題は以下のようである。直流転流局の設備は多く、構成が複雑で、製造費用が高く、損失が大きく、運行費用が高く、確実性もよくない。転流器は作業中に大量の高調波を発生させるため、不正処理により交流システムに流れ込む高調波は交流電力網の運行に対して一連の問題を引き起こす。よって、大量な、グループ化した濾過器を設置することによりこれらの高調波を除去する必要がある。また、従来の電力網整流直流送電は同じ電力を伝送する時、大量の無効電力を吸収しているが、有効電力の５０％〜６０％に達する。大量の無効電力補償設備と相応した制御策略が必要となる。また、直流送電の接地極の問題、直流遮断器の問題にはいくつかの技術難点が存在する。

【0033】

電気化学の電解システムに存在する問題は以下のようである。リアクトルに対する微調整がないと、変圧器の各相、各ユニットに対して電圧の微調整を行うことができないため、各並列接続の整流ユニットの間、三相間の電流は平衡させにくく、循環電流が大きすぎて、さらに、変圧器が焼損される事項が常に発生する。この場合、複数の並列接続と、各整流ユニットまたは単体の整流ユニットが持っている各整流箱の整流リアクタンスを同じにすることにより、ユニット間または整流箱の間に飽和リアクトルの微調整が足りなくて負荷電流の分配の不等が発生する問題を避けることができる。飽和リアクトルと有載タップスイッチを配置しているシリコン整流ユニットに対して、瞬間的な電流の変化に快速に反映できるが、敷地面積が大きく、雑音が大きすぎ、高調波が大きく、コストが高く、エネルギーの損耗が大きく、力率が大幅に低下するため、現在あまり採用しない。現在の電解業界で電流を一定に維持させるためには、スイッチの段数を増加する手段によって解決している。

【0034】

現時点では電気化学の電解システムにおいて、自動高速定電流装置が急務となっており、電解システムに、定電流制で、高調波が小さく、調圧速度が速く、分相して調圧でき、電流の変化に対して高速で応答でき、三相が短路時に快速で反応でき、高速で変圧器のインピーダンスを増大させ、さらにシステムのリアクタンスを１００％に傾向させる、整流変圧器を採用させる。

【0035】

交直流電気炉製錬システムに存在する問題は以下のようである。現時点で、電弧炉の電極昇降自動制御システムは、生産コストが高く、メンテナンスの量が多く、制御部分が複雑で、故障率が高く、応答速度が遅くて調節が電弧のホッピング方式変化に追いつかなく、よって補償が即時ではないなどの原因で、電気炉製錬業界の自動化レベルが低くなっている。上記した電気機器はよく、電弧炉の電流制御が電極の昇降装置を制御することにより上下に調節できるため、電気炉の入力電力を制御し、電弧の電圧降下は略１２Ｖ／ｃｍで、電弧が長ければ長いほど電圧降下が大きい。例えば、電極の調圧機能はその他の素子により切り替え、電弧の弧長は規定した範囲内に制御することにより、大量の電気エネルギーを節約する。上記した電気機器は電極端で突発した短路がよく発生し、電弧の電流に急激で大幅な変化が発生する。引き起こした電圧波動とフリッカも一番大きい。現在、ミリ秒オーダー内で快速で電圧を調整でき、さらに相応する電気炉の特性によって事前に自動制御プログラムを設定し、電圧波動とフリッカを明らかに低減させる電力設備が急務となる。

【0036】

電気炉製錬システムに関して、現在、従来の技術は各電力の調整手段において、すべての電弧炉、埋弧炉システムは電極の昇降を制御して入力電力を調整する従来の製錬工程を採用している。現在、電極の昇降に依存しなくても炉内の調圧、定電流を実現でき、応答時間が速く、自動制御しやすく、省エネと損耗の低減ができ、三相が短路した場合、快速に反応でき、システムのインピーダンスを高速で増大させ、さらに１００％に近づける電気炉製錬システムが急務になっている。また、調温が必要な電気抵抗炉など関連した製錬システムでは電圧電流が連続で、波形が連続で、かつ正弦波に近づく技術が足りなく、無段調圧が必要な電気炉では調圧器の電圧等級が低く、容量が小さく、規模化した生産が実現できない。

【0037】

電力機関車牽引システムに存在する問題は以下のようである。力率が低く、負荷が非対称となっている。負荷が等化しない場合、分相して調圧できず、牽引変圧器が短路電流と定電圧に対して抑制できず、牽引変圧器がそれぞれ二つのシステムに対して高速調圧、高速定電圧、容量調整できず、高圧側の三相が不平衡で、直流システムでの高調波が大きく、牽引変圧器はシステムに対して安全で高効率で同期の知的化制御ができず、変圧器に高過負荷と短路時に発生する機械圧力を受けさせる。

【0038】

調圧器に存在する問題は以下のようである。上記によりわかるが、すべての種類の調圧器の容量は何千ＫＶＡ以下で、電圧等級は１０ＫＶ以下であり、各業界の発展の需要を満たすことができない。よって、市場の需要を満たすために、調圧容量が大きく、電圧等級が高く、高調波が小さく、調圧範囲が０〜１００％の間にある新型調圧器が急務になっている。

【0039】

無効電力補償に存在する問題は以下のようである。超高圧遠距離送電システムの発展により、電力網での無効電力の消費も増大している。特に電力電子装置の応用の普及により大部分の電力電子装置の電力が低く、電力網の電力供給の質量が低下し、電力網に付加的な負担を与えている。高圧の並列接続の無効電力補償装置の技術手段は、一番簡単で、一番経済的な補償手段であるが、三つの欠点がある。一番目は、無効電力補償装置の無効電力補償はただ作業過程の平均補償であり、母線の電圧降下を補償できず、負荷の急激な変動により引き起こすネットワークの電圧の波動を減らすことができない。二番目は、電気機器の負荷の有効電力を向上できない。三番目は、使用されている無効電力補償装置の電圧等級が高く、高価である。

【0040】

低圧無効電力補償装置は三種類の手段がある。一番目は、低圧が無効電力補償装置に直接並列接続する補償手段である。該当補償手段の省エネと損耗の低減の効果はすべての手段の中で一番いい。欠点は、この手段は、二次電圧が変わらない電気設備にのみ適用できる。二番目は、無効電力補償装置が一台の昇圧変圧器（補償変圧器）によりネットワークに接続する補償手段である。該当補償手段は負荷のパラメータが変わらなく、調圧補償の一種類に属する。欠点は、補償変圧器を一台増加するに掛かる一次投資のコストが大きすぎで、回路に誘導性リアクタンスが発生し、電気損失が大幅に増加し、並列接続の無効電力補償装置の電圧等級が高い。三番目は、並列接続の無効電力補償装置が低圧補償巻線によりネットワークに接続する補償手段であり、低圧側に補償巻線を増加し、その上で無効電力補償装置を並列接続する。欠点は、二次電圧が変わらない電気設備にのみ適用できる。

【課題を解決するための手段】

【0041】

技術課題の解決手段の理論的な基礎は以下の通りである。前記した波形の連続とフレキシブル調圧の観点に基づく波形重畳原理の特徴は、一つ（または複数）の定電圧（または調整が可能な電圧で、定電圧と呼び、以下同様である）の正弦波の周波に、一つ（または複数）の同周波数の、初位相が同期（同じ）である、または位相差がπ（半周波分をずらしている）である、振幅が交流調圧器の位相制御の程度またはチョッパの程度により決められる、波形の一部が欠けた正弦波または正弦波のチョッパ制御により出来上がった複数のパルス区間が重畳されているか、または、波形と振幅は従来の調圧器により正弦波の電圧を制御して出力した波形と振幅であり、合成した電圧の波形は二つの重畳された波形により決められ、二つの波形の重畳により電圧波形が断続する問題と、電圧調整に関する問題と、高調波が大きすぎる問題とを解決する。即ち、一つの正弦波の定電圧に、大きさを連続で無段調節または有段調整できる、正負のどちらにすることも可能である電圧を重畳して、波形を連続させ、高調波を削減する合成電圧の技術であり、電圧の公式で表記するとＵ＝Ｕ１±Ｕ２（Ｕは合成電圧、Ｕ１は定電圧、Ｕ２は重畳された調節可能な電圧）である。

【0042】

従来の調圧器には、接触調圧器、感応調圧器、磁性調圧器、目移し調圧器、浄化調圧器、飽和リアクトル、自動調圧器、サイリスタ調圧器などが含まれている。

【0043】

電力電子技術の観点から見た波形の連続とフレキシブル調圧の観点に基づく波形重畳原理の特徴は、一つの定電圧の正弦波の周波に、一つの同周波数の、初位相が同じである、または位相差がπ（半周波分をずらしている）である、振幅が交流調圧器の位相制御の程度またはチョッパの程度により決まる、波形の一部が欠けた正弦波または正弦波のチョッパ制御により出来上がった複数のパルス区間または正弦波が重畳されていて、合成した電圧の波形は二つの重畳された波形により決められる。

【0044】

半導体装置はリニア装置ではないが、調圧電源（以下に記述がある）が使用している変圧器の一次側の巻線電圧を調節している。当該技術の波形重畳原理に使用されている重畳波形は、調圧電源が使用している変圧器の二次側の出力電圧の波形と、他の正弦波の電源（または電力網または変圧器の二次巻線で、出力したのは正弦波形である）が出力した電圧波形を重畳して共通に出力した正弦波または正弦波に近づく波形である。本発明で使用している波形重畳原理は電圧波形の連続とフレキシブル調圧の観点に基づいて提出している。二つの電源により合成した二次電圧（調圧電源が使用する変圧器の二次電圧と電力網または電源またはその他の変圧器の二次電圧が直列接続により合成されて出力する）の直列接続した調圧回路で、使用されている変圧器は非飽和エリア内で作業を行い、二次電圧の直列接続した調圧回路は任意の安定した状態での任意の時点で完全にリニア回路として見てもよい。また、以下のように二部分に分けている。その一は、交流調圧器をスイッチ素子とする場合、出力した波形は正弦波であり、波形重畳原理に適用して問題がない。その二は、交流調圧器が位相制御時、二次巻線は同周波数の正弦波電源に直列接続し、二つの電圧源を一つの調圧電源に切り替えて共通で一つのリニア回路（代替定理を満たす）に作用してもよく、よって、二つの電源波形は重畳できる。この場合、調圧電源の出力電圧は一定であり、この過程で二次直列接続の調圧回路はリニアとすることができ、瞬時リニア回路と呼ぶことができる。複数の瞬時リニア回路で構成された二次回路は、完全に波形重畳原理を採用できる。よって、本発明の波形重畳原理の波形重畳手段は成立する。フレキシブル変電技術と波形重畳原理の結合は、交流調圧器と半導体素子の適用に電圧等級と容量の制限を突破させる。これは電力電子技術の発展に対して非常に重要である。

【0045】

波形の連続とフレキシブル調圧の観点に基づく波形重畳原理は、フレキシブル交流変電技術、フレキシブル送変電技術、フレキシブル調圧技術とトランジェントインピーダンス技術の理論的な基礎であり、高速無段調圧技術と高速有段調圧技術を結合して、無段調圧の理論的な出力波形を正弦波に限りなく近づけることができる。これは無段調圧技術の発展に対して非常に重要である。

【0046】

本発明の前記したフレキシブル交流変電技術の特徴は、電力電子技術と交流変電技術の有機的な結合であり、交流電力制御回路の高速制御機能を利用して、変電設備の容量、電圧、リアクタンスなどの各技術指標に対して高速な制御を行う。

【0047】

本発明の前記したフレキシブル送変電技術の特徴は、電力電子技術と交流変電技術と交直流送電技術の有機的な結合であり、電力電子技術の変電設備に対する高速制御機能により、高圧・特別高圧の交直流送電の電力網に対して安全で、高効率で、同期の制御を行う。

【0048】

本発明の前記したフレキシブル調圧技術の特徴は、電力電子技術と交流変電技術の有機的な結合であり、電力電子素子の正弦波波形に対する位相制御または断接の高速制御機能を介して、さらに波形重畳原理の変圧器電圧に対する高速無段制御と高速有段制御により、または、無段調圧も有段調圧も可能で有段調圧と無段調圧の間で高速で任意に転換できる技術により、無段調圧時に出力した電圧波形が正弦波に近づくことができ、有段調圧時に変圧器の二次出力電圧に対して高速で知的化制御ができる。また、フレキシブル有段調圧とフレキシブル無段調圧に分けることもできる。

【0049】

フレキシブル交流変電技術とフレキシブル調圧技術は、大容量で、高電圧等級で、電圧に連続で有段調節できるだけではなく平滑で無段調節できるように要求し、特に、電圧波形に連続で中断された区間がないように要求する、抵抗性、感応抵抗性、容量抵抗性の交流負荷システムに適用できる。

【0050】

交流調圧器の課題を解決するための手段は以下の通りである。前述した交流調圧電子スイッチの新型交流調圧器の原理特徴は、交流調圧器と波形重畳原理を共通に適用する場合に新型交流調圧器と呼ぶ。調圧原理は、一つの定電圧（または調整が可能な電圧で、交流調圧器が位相制御時の電圧は一定である）の正弦波の交流電源（習慣によると定電圧の電源と呼ぶ）に交流調圧器により制御される一つの交流電源（調圧電源）を直列接続し、二つの電源は波形重畳原理により一つの電圧波形が連続している同周波数の周期波を出力する。高調波を発生させる容量は、従来の交流電力制御回路におけるすべての容量を調整して発生する高調波から調圧範囲（調圧電源の容量）の容量により発生する高調波の量のみ残るようになり、高調波の含有量は大幅に低下する。

【0051】

前記した新型交流調圧器の構成の特徴は、交流調圧器の出力した断続波形の周波に、波形重畳原理により一つの高調波の周波を重畳して、電圧波形が断続する難点を解決している。簡単にいうと、交流調圧器により一台の変圧器の一次電圧を調節し、これにより感応される二次電圧を、再び一つの高調波電源（電力網またはもう一台の変圧器の二次巻線）により出力された電圧と直列接続して共通に電圧を出力する。図１のａ、ｘ端の電圧のようである。このような調圧手段を適用した交流調圧器が新型交流調圧器である。

【0052】

調圧電源の両端に二つの交流スイッチを並列接続して正逆切換スイッチになり、さらに定電圧電源と直列接続する。合成電圧の出力電圧を公式で表記するとＵ＝Ｕ１±Ｕ２（Ｕは出力電圧、Ｕ１は定電圧電源の電圧、Ｕ２は調圧電源の出力電圧）である。

【0053】

前述した調圧電源の構成の特徴は、交流調圧器により制御される電磁誘導方式の装置であり、一般的に二巻線変圧器（またはその他の変圧器の形式）を採用することができる。交流調圧器は一次側の巻線電圧を制御することにより、二次巻線電圧を調節し、二次巻線出力電圧と電圧波形は調圧電源の出力電圧と波形であり、図１のａ、ｘ４端の電圧のようである。すなわち、新型交流調圧器は、一つの交流調圧器が一台の変圧器の一次側の巻線を位相制御し、さらに二次側の巻線と他の定電圧電源を直列接続する。

【0054】

変圧器スイッチの課題を解決するための手段は以下の通りである。従来の変圧器スイッチの代わりに交流調圧電子スイッチを採用する。前述した交流調圧電子スイッチの原理と目的特徴以下のようである。本発明の交流調圧電子スイッチの原理の根拠は、新型交流調圧器を採用して直並列接続により直列変換調圧変圧器の三次側の調圧巻線電圧を制御し、変圧器の基本的な調圧回路の特性を利用し、調圧手段に関しては、リニア調整の部分は、交流調圧器の段ごとの巻数を高速で段階的に閉鎖する技術を採用している。即ち、有段調圧の場合、毎級の巻数の調圧回路においての作用を段階的に切除（または増加）し、無段調圧の場合、高速で段階的に級ごとの電圧を位相制御する手段により、三次側の巻線の巻数の増減、即ち電圧の増減を調整する。正逆切換は、正逆切換スイッチ（以下に記述がある）を採用して、三次側の巻線極性の正負を高速で制御する。粗・微調整は、二つのリニア調整の直列接続（二つのリニア調整はそれぞれ電圧を調節してから、直列接続される）であり、これにより直列変換の一次巻線電圧と極性を制御し、直列変換の二次巻線電圧と極性を調整する目的に達し、調圧範囲は０〜１００％である。

【0055】

前述した本発明の交流調圧電子スイッチの特徴のその一は、定電圧電源（基本巻線）、調圧電源（調圧巻線における段電圧、段ごとの巻数とも呼ぶ、すべての調圧電源は調圧巻線である）、交流調圧器（または交流スイッチ）、測定制御装置により波形重畳原理に従う直列接続調圧回路を構成し、調圧原理は三種類がある。

【0056】

その一のリニア調整の原理（図２）は、直列接続調圧回路において、すべての定電圧電源（基本巻線）の電圧は調圧範囲（必要とする電圧の上限値から必要とする電圧の下限値を引く）の下限で値を取得し、すべての調圧電源（すべての調圧電源は調圧巻線で、各調圧電源は調圧巻線の段ごとの巻数である）の出力した最大電圧と調圧範囲が同じであればよく、調圧の時は交流調圧器を採用して、段階的に調圧電源を閉鎖し、直列接続調圧回路から調圧電源を段階的に切除（または増加）する手段である。

【0057】

その二の正逆切換の原理（図３）は、リニア調整の直列接続回路において、定電圧電源の電圧は調圧範囲の下限に調圧範囲の半分の値を加えて取得し、調圧電源が出力する最大電圧は調圧範囲の半分であり、調圧電源または定電圧電源の両端には正逆切換スイッチを取り付け、定電圧電源と調圧電源の極性を調整することにより二つの電源の電圧は加算または減算され、最終的に出力した合成電圧は電圧調整範囲の需要を満たす。

【0058】

その三の粗・微調整の原理（図４）は、直列接続回路において、定電圧電源にいくつかの粗調整用の調圧電源を直列接続し、またいくつかの微調整用の調圧電源を直列接続し、すべての微調整用の調圧電源の電圧は一つの粗調整用の調圧電源の電圧と同じであり、定電圧電源の電圧は調圧範囲の下限により値を取得し、いくつかの粗調整用の調圧電源の電圧にいくつかの微調整用の調圧電源の電圧を加えると調圧範囲であり、最小電圧を出力する場合、粗調整・微調整の調圧電源を高速で切除すればよく、最大電圧を出力する場合、すべての電源を直列接続すればよく、中間段の電圧を出力する場合、直列接続調圧回路は、定電圧電源により粗調整用の調圧電源を高速で段階的に切除できる回路を直列接続してから、微調整用の調圧電源を高速で段階的に切除できる回路を直列接続して構成される。

【0059】

以上は最も一般的な基本調圧回路の三種類であり、これにより複数の調圧回路を派生でき、粗・微調整回路において粗調整調圧電源に正逆切換スイッチを取り付けて粗調整正逆切換粗・微調整調圧回路になり、粗・微調整回路において微調整調圧電源に正逆切換スイッチを取り付けて微調整正逆切換粗・微調整調圧回路になるなど、派生手段はいろいろあるが、ここでは記述しない。以上は単相により表記しており、三種類の調圧手段と交流調圧器の組み合わせの形式が簡単な種類のみ記述しているが、実際に定電圧電源は一つ以上有することができ、調圧電源も一つ以上有することができ、粗調整調圧電源は一段から多段まで有することができ、微調整調圧電源は一段以上を有することができる。すべての微調整調圧電源は必ず一つの粗調整調圧電源と一致する必要がなく、さらに直列接続の定電圧電源または調圧電源でタップにより単巻調圧の形式を形成し、調圧の位置もいろいろ選択でき、例えば、中部調圧（図５、図６）、端部調圧（図７）、中性点調圧（図８）などがあり、調圧手段と調圧位置と巻線の各分接端から引き出した位置はお互いに組み合わせて、様々な構成になり、調圧特性により交流調圧器を増減し、交流調圧器から調圧電源を段階的に切除する手段がどうだとしても、調圧原理が本発明の交流調圧電子スイッチの原理と同じで、手段が類似で、相数の組み合わせ原理と変圧器スイッチの組み合わせ原理が同じであれば、本発明の交流調圧電子スイッチの範疇に属する。

【0060】

リニア調整の原理の交流調圧電子スイッチの電圧合成に用いられる電圧の公式はＵ＝Ｕ１＋Ｕ２またはＵ＝Ｕ１−Ｕ２（Ｕは出力電圧、Ｕ１は定電圧電源の電圧、Ｕ２は調圧電源の出力電圧）で表記できる。

【0061】

正逆切換の原理の交流調圧電子スイッチの電圧合成に用いられる電圧の公式はＵ＝Ｕ１±Ｕ２（Ｕは出力電圧、Ｕ１は定電圧電源の電圧、Ｕ２は調圧電源の出力電圧）で表記できる。

【0062】

交流調圧電子スイッチの特徴のその二は以下のようであり、変圧器に交流調圧電子スイッチを適用し、本願で前述した波形重畳原理に従い、定電圧電源を基本コイルとし、すべての調圧電源を調圧コイルとし、それぞれの調圧電源を段電圧（段ごとの巻数）とし、高速有段調圧機能または高速無段調圧機能とトランジェントインピーダンス技術を有させ、短路などのその他の突発情況を解決するスイッチが、本願で定義した交流調圧変圧器電子スイッチであり、交流調圧電子スイッチとも呼ぶ。

【0063】

交流調圧電子スイッチは、無段調圧（交流調圧器が位相制御する場合、各交流調圧器は段毎の電圧のみ位相制御して高調波の最小を保証することが好ましい）も有段調圧（交流調圧器が開通または閉鎖した場合）もでき、従来の調圧器などの無段調圧の装置により直列変換調圧変圧器の三次側巻線に作用するか、または交流調圧電子スイッチと従来の変圧器スイッチとの組み合わせも交流調圧電子スイッチの範疇となる。

【0064】

正逆切換の原理の交流調圧電子スイッチの電圧合成に用いられる電圧の公式はＵ＝Ｕ１±Ｕ２（Ｕは出力電圧、Ｕ１は定電圧電源の電圧、Ｕ２は調圧電源の出力電圧）で表記し、リニア調整の原理の交流調圧電子スイッチの電圧合成に用いられる電圧の公式はＵ＝Ｕ１＋Ｕ２またはＵ＝Ｕ１−Ｕ２（Ｕは出力電圧、Ｕ１は定電圧電源の電圧、Ｕ２は調圧電源の出力電圧）で表記する。

【0065】

交流調圧電子スイッチの特徴のその三は以下のようであり、交流調圧電子スイッチの交流調圧器の段ごとの巻数を閉鎖する技術は、交流調圧器を採用して、不要とする段ごとの巻数を高速で段階的に調圧巻線回路から切除する手段、または、切除された段ごとの巻数を段階的に調圧巻線回路に加入する手段であり、このような手段は複数あり、以下で簡単な一種類を紹介すると、即ち、調圧コイルが有する段ごとの巻数のタップを引出し、先端Ａ以外のすべての引出端（終端を含む）はそれぞれ一つの交流調圧器と連結し、すべての交流調圧器の他端は短路Ｘになり、ある段の電圧が必要な場合、その段に対応する交流調圧器を開通し、その他の交流調圧器は全部閉鎖し、必要によりＡ端も交流調圧器と連結でき、交流調圧器の他端はＸ端と短路になり、切除と加入の手段はいろいろあり、全部記述できないが、交流調圧器はどんな直並列接続の手段を採用しても、調圧巻線が必要としない段ごとの巻数を高速で段階的に調圧巻線回路から切除する手段または切除された段ごとの巻数を段階的に調圧巻線回路に加入させる手段は、本願で定義した交流調圧電子スイッチの交流調圧器の段ごとの巻数を閉鎖する技術である。

【0066】

交流調圧電子スイッチの特徴のその四は以下のようであり、正逆切換スイッチが交流調圧器の直並列接続により巻線の極性を調整する手段はいろいろあり、以下で簡単な一種類を紹介すると、即ち、調圧巻線の両端にそれぞれ一つの交流調圧器を連結し、二つの交流調圧器の他端は短路のＫ端になり、Ｋ端に再び他コイルの先端または終端を連結し、正方に向けて調圧する場合、一つは開通し、もう一つは閉鎖し、逆方に向けて調圧する場合は開通、閉鎖する交流調圧器を逆にし、交流調圧器はどんな直並列接続の手段を採用しても、調圧巻線（または電力を供給する三次側巻線）の転極を行う正逆切換スイッチは本願で定義した交流調圧電子スイッチである。

【0067】

交流調圧電子スイッチの特徴のその五は以下のようであり、一組の半導体装置の直並列接続により構成され（原理からいうと直並列接続の手段はいろいろあるが、どの手段であっても半導体装置により構成されていればよい）、交流調圧電子スイッチの調圧原理に該当し、本願で定義した波形重畳原理に従い、請求項２に定義されている直列変換調圧変圧器の三次側巻線に直並列接続し、調速と調圧が可能なものが、本願で定義した交流調圧電子スイッチである。

【0068】

交流調圧電子スイッチの特徴のその六は以下のようであり、一組の半導体装置の直並列接続により構成され（原理からいうと直並列接続の手段はいろいろあるが、どの手段であっても半導体装置により構成されていればよい）、交流調圧電子スイッチの調圧原理に該当し、任意の高圧変圧器の一次または二次側の巻線に作用しても、本願で定義した交流調圧電子スイッチであり、高調波が大きく、高電圧、大中容量の設備で使用すると事故が発生しやすく、同じ数の交流調圧器を用いた場合、スイッチの電圧等級が低く、容量が小さく、普段はほとんど採用しない。

【0069】

交流調圧電子スイッチの特徴のその七は以下のようであり、交流調圧電子スイッチ（または新型交流調圧器）はリアクトルに適用し、交流調圧リアクトル電子スイッチと呼び、略称で交流調圧電子スイッチと呼び、もちろん、その他の調圧が必要な回路に適用するか、または交流回路においてある素子または設備の回路での存在を置換（切除または増加の意味である）するスイッチも、交流調圧電子スイッチと呼ぶ。

【0070】

交流調圧電子スイッチの特徴のその八は以下のようであり、交流調圧電子スイッチにおける半導体素子は、その他のスイッチ素子、例えば、接触器、遮断器類のスイッチ素子で置換してもよく、波形重畳原理と交流調圧電子スイッチの原理に従うか、またはトランジェントインピーダンス技術を適用し、これらも本願で定義した交流調圧電子スイッチに属する。

【0071】

新型交流調圧器と交流調圧電子スイッチの八種類の特徴に該当し、かつ、請求項１の交流調圧電子スイッチで表記した任意の条件に該当すると、交流調圧電子スイッチである。
簡単に言うと、交流調圧電子スイッチは半導体装置により直並列接続して構成される。原理からいうと直並列接続の手段はいろいろあるが、どの手段であっても、半導体装置により構成され、波形重畳原理に基づき、請求項２に定義された直列変換調圧変圧器の三次側巻線（または直列変換した一次側巻線）に直並列接続され、または、任意の種類の変圧器の一次または二次側巻線に作用し、かつ調圧機能を有し、または、交流スイッチ機能を有し、電圧波形が断続する問題、電圧調節の問題、高調波が大きすぎる問題、変圧器のリアクタンスの高速調節の問題、設備または素子の開路での置換（切除または増加の意味である）の問題を解決すれば、交流調圧電子スイッチである。

【0072】

上記したスイッチと測定制御装置の組み合わせで、測定制御装置は入力信号、測定部分、ロジック部分、実行部分、出力信号、整定値などの部分を含んで構成され、システムの電流、電圧、インピーダンスなどの各指標を検出し、作成されたプログラムにより交流調圧電子スイッチを制御してトランジェントインピーダンス変圧器を自動で制御し、また、負荷に対して制御を行うことができる。測定制御装置は不要で、手動で操作してもよい。測定制御装置の原理図に関しては図９を参照する。

【0073】

直列変換調圧変圧器の課題を解決するための手段は以下の通りである。前述した本願で定義した直列変換調圧変圧器の特徴は、一般的に二種類の変圧器により構成され、一種類は主変圧器（略称は主変換で、分割型または直列接続型であり、複数の主変換を有することができる）であり、一種類は直列変圧器（略称は直列変換で、分割型または直列接続型であり、複数の直列変換を有することができる）であり、二種類の変圧器は主変圧器に設置されている調圧巻線を利用して直列変圧器の一次側に電圧を供給する必要があってもなくても、同相の二次巻線が直列接続され、主変換の二次巻線の電圧が一定（または調整可能）で、直列変換の二次巻線の電圧が調整可能で、直列接続されている二つの二次巻線の電圧を変更させ、それによって、主、直列変換の二次巻線の合成電圧を変更させ、それによって合成電圧が共通に負荷の有する調圧形式、使用範囲はすべての変圧器の分野にまで展開し、これを展開型直列変換調圧変圧器と呼び、直列変換調圧変圧器と総称し、二次巻線の構成は任意の変圧器の巻線の構成を採用できる。

【0074】

直列変換調圧変圧器の主変換の二次巻線が取り消された場合、直列変換の二次巻線の一端から電力網（または電源）に直接接続し、一端は他電力網（または負荷、または電源）に接続する直列変換調圧変圧器を直列変換調圧単巻変圧器と呼び、電力網（または電源）を主変換とする二次巻線であり、直列変換調圧変圧器と総称する。

【0075】

直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線、二次巻線が取り消された場合、交流調圧器により電源を制御して、直列変換の一次巻線に電圧を供給し、直列変換の二次巻線の一端から他の電源に直接接続し、一端は他負荷に接続する直列変換調圧変圧器が、電源を主変換とする直列変換調圧変圧器である。

【0076】

直列変換調圧変圧器の二つの同相の二次巻線は直列接続して直列変換調圧変圧器の単相二次巻線（二つの同相の二次巻線は８の字型コイル構成（構成は図１０を参照）を採用でき、二つの巻線も任意の変圧器の巻線の構成を採用して首尾を連結し、直列変換調圧変圧器の二次巻線または二次側と呼ぶ）を形成し、三相が必要な場合、直列接続調圧変圧器の二次巻線は任意の結線方法に設計できる（延辺三角形を含む）。

【0077】

直列変換の一次巻線と二次巻線が単巻変圧器を採用した形式を直列変換単巻直列変換調圧変圧器と呼び、本発明では直列変換調圧変圧器と呼び、主変換の一次巻線と二次巻線が単巻変圧器を採用した形式を主変換単巻直列変換調圧変圧器と呼び、本発明では直列変換調圧変圧器と呼び、主変換が単巻変圧器の形式（または調圧変圧器の形式）で直列変換に電圧を供給するのを単巻電力供給直列変換調圧変圧器と呼び、本発明では直列変換調圧変圧器と呼び、これらは組み合わせて使用してもいい。

【0078】

主変換または直列変換は、巻線分割の多少にかかわらず、台数分割の多少にかかわらず、分割型に属し、直列接続型も同じく、巻線の直列接続の多少にかかわらず、台数の直列接続の多少にかかわらず、直列接続型に属し、直列接続型、分割型は組み合わせて使用してもよい。

【0079】

変圧器の二次側で連結して直列変換調圧変圧器になる調圧原理形式、または、二つ以上の大きさが変化する電圧、または固定電圧、または調整可能な電圧により合成される一つの電圧は、何台の変圧器により二次側で直列接続されていても（電力網、電源との直列接続を含む）、本願で定義した直列変換調圧変圧器の形式に属する。

【0080】

トランジェント調整インピーダンス技術を採用して短路またはその他の突発情況を抑制する、または、高速調圧機能を採用する従来の直列変換調圧変圧器も本願で定義した直列変換調圧変圧器である。

【0081】

直列変換調圧変圧器（構成は図１１を参照）は一般的に主変換は一次巻線、二次巻線、三次側巻線または調圧巻線により構成され、一次巻線、三次側巻線または調圧巻線により構成されてもよく、直列変換は一次巻線（時には三次側巻線とも呼べる）、二次巻線により構成され、または、各巻線が分割または台数が分割しても、直列変換する一次の巻線に電圧を供給する巻線であれば、主変換での巻線であっても、任意の一台または複数の変圧器での巻線であっても三次側巻線と呼ぶことができる。

【0082】

直列変換調圧変圧器の二次電圧の合成に用いられる電圧公式はＵ＝Ｕ１±Ｕ２（Ｕは出力電圧、Ｕ１は主変圧器の二次電圧、Ｕ２は直列変圧器の二次電圧）で表記でき、調圧範囲は０〜１００％である。

【0083】

交流調圧電子スイッチは、高速無段調圧も高速有段調圧もできる機能を有し、無段調圧システムに適用する場合、直列変換調圧変圧器は調圧器と呼ぶ。

【0084】

直列変換調圧変圧器の二つの同相の二次側巻線は直列接続により単相になり、三相が必要な場合、直列接続調圧変圧器の二次巻線は任意の結線方法に設定でき、延辺三角形を含み、延辺三角形の結線方法の構成は、従来の変圧器に適用して本技術の改善を行う場合、重大な効果がある。

【0085】

直列変換調圧変圧器の特徴はその他の変圧器の形式であってもよく、五脚鉄心側脚調圧変圧器、前置調圧変圧器の変圧器なども同じ機能を生じることができる。

【0086】

現在直列変換調圧変圧器は交流調圧電子スイッチを適用しているため、直列変換調圧変圧器の使用範囲と機能は大きく拡張され、以上の情況により本発明はこのような新しい変圧器の形式を提出し、展開型直列変換調圧変圧器（略称は相変わらず直列変換調圧変圧器と呼ぶ）と呼ぶ、これは従来の直列変換調圧変圧器に対する補充と完善であり、異なる需要に適応する。

【0087】

突発の短路を抑制し、システムの安定性を保持するシステムの安全に関する課題を解決するための手段は以下の通りである。本発明のトランジェントインピーダンス技術の特徴（即ち、トランジェント調整インピーダンス技術であり、形象的に言うと変圧器二次電圧の高速調節技術である）は、交流調圧電子スイッチの高速調圧機能を利用し、二次側で突発短路またはその他の極端の情況が発生した場合、交流調圧電子スイッチは変圧器の二次電圧の昇降を高速で調整し、制御により変圧器のリアクタンスの圧力損失が高かったり低かったりする技術であり、二次システムの任意の突発情況での安定を保持する。本発明のトランジェントインピーダンス技術は主に交流調圧電子スイッチを採用して直列変換調圧変圧器の二次電圧が高速で昇降するように制御し、さらに、二つの同相二次巻線の極性を相対させ、二つの極性が対向して直列接続する電感応コイルになり、瞬間的に変圧器の二次側巻線をリアクタンスコイルに変更させ、直列変換二次巻線の電圧を調節することにより、トランジェントインピーダンス変圧器のリアクタンスの圧力損失を予定されている水平に近づくように高速で調節する。原理からいうとシステムのリアクタンスの圧力損失を１００％に近づけることができ、変圧器のリアクタンスの圧力損失を制御することにより、システムが突発情況に会った場合リアクタンスを予定されている水平に近づけることができ、二次電圧をゼロに近づけるがゼロではないようにさせ（有段調圧によりゼロ電圧の一つ上の段に達した場合、無段調圧を採用でき、電圧をゼロに近づけるがゼロではない）、短路電流を制御するが、遮断ではなく、二次システムの任意の突発情況での安定を保持し、普通の変圧器さらに低インピーダンス変圧器を瞬間的にリアクタンスの値を調整可能なリアクトルに変更させるが、これは多くの電力設備の安全を保護するのに非常に重要であり、高圧電力網、電気炉製錬などがある。

【0088】

高速調節の時間標準は、国際標準の規定による、突発短路とその他の突発情況が発生した場合、当該電圧等級と容量の変圧器とその他の電力設備及び構成の全てのシステムが受けることができる一番短い時間の以内である。

【0089】

トランジェントインピーダンス変圧器の課題を解決するための手段は以下の通りである。本発明のトランジェントインピーダンス変圧器の技術的特徴は、一般的に交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器（変圧器スイッチがあってもよい）により構成される。高圧・特別高圧電力網または低圧大電流システムまたはその他の瞬時調節が必要なリアクタンスと高速調圧、定電圧が必要な抵抗性、感応抵抗性、容量抵抗性の負荷システムに適用する場合、本発明のトランジェントインピーダンス技術を利用して変圧器のリアクタンスの圧力損失を予定されているまたは合理な水平に近づくように高速で調節でき、変圧器は高インピーダンス変圧器に高速で転換でき、即ち、正常の情況でインピーダンス、損失などの各方面のデータから変圧器を見ると、ただの一台の普通の変圧器、さらに低インピーダンス変圧器であるが、突発の短路またはその他の極端の情況が発生した場合、この普通の変圧器は瞬間的に高インピーダンス変圧器にまたは超高インピーダンス変圧器に変更して、システムの短路電流が定格電流または任意の水平を維持するように保証する。突発情況が除去された場合、また瞬間的に一台の普通の変圧器に回復できる。この変圧器をトランジェントインピーダンス変圧器と呼ぶ。適用分野の不同によりトランジェントインピーダンス電力変圧器、トランジェントインピーダンス特殊変圧器、トランジェントインピーダンス調圧器、トランジェントインピーダンス電源変圧器などに派生できる。各種類のシステムの安全防護に適用できる。

【0090】

高圧遮断器の課題を解決するための手段は以下の通りである。トランジェントインピーダンス変圧器の三次側スイッチング技術の利点は、低電圧の三次側スイッチング部分で一次側スイッチングを置換えて、価額が安くて、寿命が高い低圧遮断器の部分で高圧遮断器を置換えることができる。原理は、主変圧器にもう一つの基本巻線を増やし、調圧巻線と直列接続で連結され、基本巻線と直列変換の一次巻線の間に負荷遮断器を設置し、二次側に短路スイッチを設置する。負荷電流を切断しようとする時、三次側の遮断器を遮断するとともに、二次側の短路スイッチを閉成する。二次側が短路されているため、主変換の低圧電圧は完全に直列変換の低圧巻線に加えられ、直列変換の高圧巻線が開放されているため、直列変換は低圧巻線から電圧を供給する無負荷での運行状態になる。低圧巻線には無負荷電流のみ流れる。明らかに主変換も無負荷状態になり、この場合の二次負荷は完全に無電流、電圧状態になり、結線の原理は図１２を参照する。

【0091】

トランジェントインピーダンス電力変圧器の課題を解決するための手段は以下の通りである。前述したトランジェントインピーダンス電力変圧器の技術的特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器により構成されている。交流調圧電子スイッチは直列変換調圧変圧器の三次側に連結され、直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線は第一電力網に接続し、直列変換調圧変圧器の主変換と直列変換により構成された二次巻線は第二電力網またはその他の電力負荷に接続し、トランジェントインピーダンス電力変圧器は、分割式トランジェントインピーダンス電力変圧器、トランジェントインピーダンス昇圧単巻電力変圧器、分割式トランジェントインピーダンス昇圧単巻電力変圧器、高速調圧降圧単巻電力変圧器、分割式高速調圧降圧単巻電力変圧器を派生する。

【0092】

主に高圧・特別高圧電力網の送電及び電力網の無効電力制御と高速調圧、安全防護、二次側の無効電力補償、及び変圧器によりシステムに対して知的化制御が必要な、定電圧の制御が必要な、各相の負荷の不平衡を高速制御する、変圧器のメンテナンスが不要な、変圧器の容量調整が必要な所に適用する。

【0093】

前述した分割式トランジェントインピーダンス電力変圧器の技術的特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器により構成されている。第一種類の分割式トランジェントインピーダンス電力変圧器は直列変換調圧変圧器の主直列変換の二次巻線を二つの二次巻線に分割し、第二種類の分割式トランジェントインピーダンス電力変圧器は直列変換を二台に分け、それぞれ二次巻線（一）と二次巻線（二）と呼び、第一電力網、第二電力網（電力負荷）、第三電力網（電力負荷）を連結する必要がある場合、直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線は第一電力網に接続し、二次巻線（一）は第二電力網（電力負荷）に接続し、二次巻線（二）は第三電力網（電力負荷）に接続する。第二電力網（電力負荷）と第三電力網（電力負荷）をそれぞれ調圧する必要がある場合、第二種類の分割式手段を採用して、直列変換を二台に分けて、調圧巻線を二つに分割し、この場合二つの交流調圧電子スイッチを使用する必要があり、それぞれ直列変換調圧変圧器の二つの調圧巻線に連結し、主変換の二つの調圧巻線によりそれぞれ二台の直列変換の一次巻線に電力を供給し、異なるスイッチを調節することにより第二電力網（電力負荷）と第三電力網（電力負荷）に対してそれぞれ調圧する。この場合のトランジェントインピーダンス変圧器を分割式トランジェントインピーダンス電力変圧器と呼ぶ。直列変換調圧変圧器の直列変換の二次巻線が二つの二次巻線に分割されているため、直列変換を二台分けた場合、二つの二次巻線に対してそれぞれトランジェントインピーダンス技術を採用できるため、一つの電力網（電力負荷）で事故が発生した場合、もう一つの電力網（もう一つの電力負荷）に対した影響が小さい。

【0094】

前述したトランジェントインピーダンス昇圧単巻電力変圧器の技術的特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器により構成される。主変換の二次巻線を取り消し、交流調圧電子スイッチを直列接続調圧変圧器の三次側に連結し、第一電力網（電圧が低い）と第二電力網を連結して電圧の昇圧を行う場合、直列変換調圧変圧器の主変換の一次側の巻線を第一電力網に接続し、直列変換調圧変圧器の二次巻線により第一電力網と第二電力網の間で連結して、第二電力網に対して電圧の調整を行う。

【0095】

前述した分割式トランジェントインピーダンス昇圧単巻電力変圧器の技術的特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器により構成される。主変圧器の二次巻線を取り消し、直列変換の二次巻線を二つの二次巻線に分割、または直列変換を二台に分けて、この場合の直列変換の二次巻線をそれぞれ二次巻線（一）と二次巻線（二）と呼び、第一電力網（電圧が低い）、第二電力網、第三電力網を連結する必要がある場合、直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線は第一電力網に接続し、二次巻線（一）は第一電力網と第二電力網の間に直列接続し、二次巻線（二）は第一電力網と第三電力網の間に直列接続する。第二電力網と第三電力網に対してそれぞれ調圧する必要がある場合、第二種類の分割式手段を採用して、直列変換を二台に分け、調圧巻線を二つに分割し、この場合二つの交流調圧電子スイッチを使用する必要があり、それぞれ直列変換調圧変圧器の二つの調圧巻線に連結し、主変換の二つの調圧巻線によりそれぞれ二台の直列変換の一次巻線に電力を供給し、異なるスイッチを調節することにより第二電力網と第三電力網に対してそれぞれ調圧できる。この場合のトランジェントインピーダンス変圧器を分割式トランジェントインピーダンス昇圧単巻変圧器と呼ぶ。直列変換調圧変圧器の直列変換の二次巻線を二つの二次巻線に分割しているため、直列変換を二台に分けた場合、二つの二次巻線に対してそれぞれトランジェントインピーダンス技術を採用できるため、一つの電力網で事故が発生した場合、もう一つの電力網に対した影響が小さく、この手段は電圧が低い電力網を主変換の二次巻線とする。

【0096】

前述した高速調圧降圧単巻電力変圧器の技術的特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器により構成される。主変圧器の二次巻線を取り消し、交流調圧電子スイッチを直列接続調圧変圧器の三次側に連結し、第一電力網（電圧が高い）と第二電力網（電力負荷）を連結して電圧の降圧を行う場合、直列変換調圧変圧器の主変換の一次側の巻線を第一電力網に接続し、直列変換調圧変圧器の二次巻線により第一電力網と第二電力網（電力負荷）を直列接続して、第一電力網を直列接続調圧変圧器の主変換の二次巻線とし、第二電力網（電力負荷）に対して電圧の調整を行う。

【0097】

前述した分割式高速調圧降圧単巻電力変圧器の技術的特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器により構成される。直列変換調圧変圧器の主変換の二次巻線を取り消し、直列変換調圧変圧器の直列変換の二次巻線を二つの二次巻線に分割、または直列変換を二台に分けて、それぞれ二次巻線（一）と二次巻線（二）と呼び、第一電力網（電圧が高い）、第二電力網（電力負荷）、第三電力網（電力負荷）を連結する必要がある場合、直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線は第一電力網に接続し、二次巻線（一）は第二電力網（電力負荷）と第一電力網の間に直列接続し、二次巻線（二）は第三電力網（電力負荷）と第一電力網の間に直列接続する。第二電力網（電力負荷）と第三電力網（電力負荷）の間でそれぞれ調圧する必要がある場合、直列変換を二台に分け、調圧巻線を二つに分割し、この場合二つの交流調圧電子スイッチを使用する必要があり、それぞれ直列変換調圧変圧器の二つの調圧巻線に連結し、主変換の二つの調圧巻線によりそれぞれ二台の直列変換の一次巻線に電力を供給し、異なるスイッチを調節することにより第二電力網（電力負荷）と第三電力網（電力負荷）に対してそれぞれ調圧できる。この場合のトランジェントインピーダンス変圧器を分割式高速調圧降圧単巻電力変圧器と呼ぶ。

【0098】

トランジェントインピーダンス特殊変圧器の課題を解決するための手段は以下の通りである。前述したトランジェントインピーダンス特殊変圧器の特徴は、一般的に交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器（変圧器スイッチを有することができる）により構成され、交流調圧電子スイッチは直列接続調圧変圧器の三次側に連結され、直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線は電力網または電源に接続し、直列変換調圧変圧器の主変換と直列変換により構成された二次巻線は電力負荷に接続する。トランジェントインピーダンス特殊変圧器は、高速調圧単巻特殊変圧器を派生し、また、トランジェントインピーダンス変流変圧器、高速調圧単巻変流変圧器、トランジェントインピーダンス電気炉変圧器、高速調圧単巻電気炉変圧器、トランジェントインピーダンス牽引変圧器などの一連の特殊変圧器を派生する。

【0099】

前述した高速調圧単巻特殊変圧器の特徴は、一般的に交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器（変圧器スイッチを有することができる）により構成され（図１３を参照）、交流調圧電子スイッチは直列接続調圧変圧器の三次側に連結される。主変圧器の二次巻線を取り消し、電力網に接続して電力負荷に対して電圧の昇降を行う必要がある場合、直列変換調圧変圧器の主変換の一次側の巻線で電力網に接続し、直列変換の二次巻線により電力網と電力負荷を接続して、電力網を直列変換調圧変圧器の主変換の二次巻線として、電力負荷に対して電圧の昇降を行う。

【0100】

トランジェントインピーダンス変流変圧器の課題を解決するための手段は以下の通りである。前述したトランジェントインピーダンス変流変圧器の技術的特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器（変圧器スイッチを有することができる）により構成される。交流調圧電子スイッチは直列接続調圧変圧器の三次側に連結され、直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線は電力網または電源に接続し、直列変換調圧変圧器の主変換と直列変換により構成された二次巻線は電力負荷に接続し、分割巻線または複数脈波変流変圧器を採用する手段に関してはここでは述べない。

【0101】

前述した高速調圧降圧単巻変流変圧器の特徴は、一般的に交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器（変圧器スイッチを有することができる）により構成される。交流調圧電子スイッチは直列接続調圧変圧器の三次側に連結される。主変圧器の二次巻線を取り消し、電力網に連結して電力負荷に対して電圧の昇降を行う必要がある場合、直列変換調圧変圧器の主変換の一次側巻線で電力網に接続し、直列変換の二次巻線により電力網と電力負荷を接続し、電力網を直列変換調圧変圧器の主変換の二次巻線として、電力負荷に対して電圧の昇降を行い、分割巻線を採用した複数脈波変流変圧器に関してはここでは述べない。

【0102】

トランジェントインピーダンス電気炉変圧器の課題を解決するための手段は以下の通りである。前述したトランジェントインピーダンス電気炉変圧器の技術的特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器（変圧器スイッチを有することができる）により構成される。交流調圧電子スイッチは直列接続調圧変圧器の三次側に連結され、直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線は電力網または電源に接続し、直列変換調圧変圧器の主変換と直列変換により構成された二次巻線は電力負荷に接続する。

【0103】

前述した高速調圧単巻電気炉変圧器の特徴は、一般的に交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器（変圧器スイッチを有することができる）により構成される。交流調圧電子スイッチは直列接続調圧変圧器の三次側に連結される。主変圧器の二次巻線を取り消し、電力網に連結して電力負荷に対して電圧の昇降を行う必要がある場合、直列変換調圧変圧器の主変換の一次側巻線で電力網に接続し、直列変換の二次巻線により電力網と電力負荷を接続して、電力網を直列変換調圧変圧器の主変換の二次巻線として、電力負荷に対して電圧の昇降を行う。

【0104】

トランジェントインピーダンス牽引変圧器の課題を解決するための手段は以下の通りである。前述したトランジェントインピーダンス牽引変圧器の技術的特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器により構成される。交流調圧電子スイッチは直列接続調圧変圧器の三次側に連結され、高速で負荷状態で無段有段調圧を行い、ＹＮ、ｄ１１結線方法を例にすると、直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線は高圧電力網に接続し、直列変換調圧変圧器の主変換と直列変換により構成された二次巻線はｄ１１構成に連結され、牽引変換ＹＮ、ｄ１１結線方法の構成により鉄道牽引線路に接続する。

【0105】

牽引変圧器の結線方法がその他の構成、例えばＹＮ、ｄ１１、ｄ５結線方法、二台の単相変圧器結線のＶ、ＶＯ構成、LEBLANC結線の変圧器、ウッドブリッジ結線の変圧器構成、変形ウッドブリッジ結線の変圧器構成、変形ＹＮ、ｄ１１結線の変圧器、変形ＹＮ、ｄ１１、ｄ５結線の変圧器などの構成の場合もこの方式により変更すればいい。

【0106】

トランジェントインピーダンス調圧器の課題を解決するための手段は以下の通りである。前述したトランジェントインピーダンス調圧器の技術的特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器（変圧器スイッチを有することができる）により構成され、交流調圧電子スイッチは三次側で高速で負荷状態で無段有段調圧を行い、直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線は電力網に接続し、直列変換調圧変圧器の主変換と直列変換により構成された二次巻線は抵抗性、感応抵抗性、容量抵抗性負荷に接続する。トランジェントインピーダンス調圧器はトランジェントインピーダンス昇圧単巻調圧器、高速調圧降圧単巻調圧器を派生する。交流調圧電子スイッチは高速無段調圧も高速有段調圧もできる機能を有し、組み合わせて使用する時に出力する電圧波形は正弦波に限りなく近づくことができる。無段調圧システムに適用する変圧器を調圧器と呼ぶ。

【0107】

前述したトランジェントインピーダンス昇圧単巻調圧器の技術的な特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器により構成され、直列変換調圧変圧器の主変換の一次側巻線で電力網に接続し、主変圧器の二次巻線を取り消し、交流調圧電子スイッチを使用して三次側で高速で負荷状態で無段有段調圧を行い、直列変換の二次巻線により電力網（または電源）と負荷を接続し、電力網（または電源）を直列変換調圧変圧器の主変換の二次巻線とし、抵抗性、感応抵抗性、容量抵抗性の電力負荷に対して電圧制御を行う。

【0108】

前述した高速調圧降圧単巻調圧器の技術的な特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器（変圧器スイッチを有することができる）により構成され、直列変換調圧変圧器の主変換の一次側巻線で電力網に接続し、主変圧器の二次巻線を取り消し、交流調圧電子スイッチを使用して三次側で高速で負荷状態で無段有段調圧を行い、直列変換の二次巻線により電力網（または電源）と負荷を接続し、電力網（または電源）を直列変換調圧変圧器の主変換の二次巻線とし、抵抗性、感応抵抗性、容量抵抗性の電力負荷に対して電圧制御を行う。

【0109】

トランジェントインピーダンス電源変圧器の課題を解決するための手段は以下の通りである。前述したトランジェントインピーダンス電源変圧器の技術的特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器（変圧器スイッチを有することができる）により構成され、交流調圧電子スイッチは三次側で高速で負荷状態で有段調圧を行い、直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線は電源に接続し、直列変換調圧変圧器の主変換と直列変換により構成された二次巻線は抵抗性、感応抵抗性、容量抵抗性負荷に接続し、トランジェントインピーダンス電源変圧器は高速調圧単巻電源変圧器を派生する。

【0110】

前述したトランジェントインピーダンス昇圧単巻電源変圧器の技術的な特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器（変圧器スイッチを有することができる）により構成され、直列変換調圧変圧器の主変換の一次側巻線で電源に接続し、主変圧器の二次巻線を取り消し、交流調圧電子スイッチを使用して三次側で高速で負荷状態で無段有段調圧を行い、直列変換の二次巻線により電源と電力負荷を接続し、電源を直列変換調圧変圧器の主変換の二次巻線とし、抵抗性、感応抵抗性、容量抵抗性負荷に対して電圧の昇降を行う。

【0111】

前述した高速調圧降圧単巻電源変圧器、高速調圧降圧単巻調圧器の技術的な特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器（変圧器スイッチを有することができる）により構成され、直列変換調圧変圧器の主変換の一次側巻線で電源（または電力網）に接続し、主変圧器の二次巻線を取り消し、交流調圧電子スイッチを使用して三次側で高速で負荷状態で無段有段調圧を行い、直列変換の二次巻線により電力負荷に電力を供給し、抵抗性、感応抵抗性、容量抵抗性負荷に対して電圧の昇降を行う。

【0112】

高速調圧変圧器の課題を解決するための手段は以下の通りである。前述した高速調圧変圧器は交流調圧電子スイッチ、任意形式の変圧器により構成され、交流調圧スイッチは変圧器の一次側に対して作用し、変圧器は交流調圧電子スイッチを有載調圧スイッチとして使用し、当該変圧器を高速調圧変圧器と呼ぶ。でも現時点では半導体素子の性能が原因で、低電圧、小容量の変圧器でのみ使用できる。

【0113】

トランジェントインピーダンス変圧器の電力網連結技術の課題を解決するための手段は以下の通りである。前述したトランジェントインピーダンス変圧器型の電力網連結方式の技術的特徴は、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器により構成されたトランジェントインピーダンス変圧器と電力網連結技術、交流調圧電子スイッチが直列接続調圧変圧器の三次側に連結され、直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線は第一電力網に接続し、直列変換調圧変圧器の主変換と直列変換により構成された二次巻線は第二電力網に接続する。トランジェントインピーダンス電力変圧器型の電力網連結方式は分割式トランジェントインピーダンス電力変圧器の電力網連結方式、トランジェントインピーダンス単巻昇圧変圧器型の電力網連結方式、トランジェントインピーダンス昇圧単巻変圧器型の電力網連結方式などを派生する。

【0114】

前述した分割式トランジェントインピーダンス電力変圧器型の電力網連結方式の技術的特徴は、直列変換調圧変圧器の主直列変換の二次巻線を二つの二次巻線（第一種類の分割式トランジェントインピーダンス電力変圧器）に分割、または、直列変換を二台（第二種類の分割式トランジェントインピーダンス電力変圧器）に分けて、それぞれ二次巻線（一）、二次巻線（二）と呼び、第一電力網、第二電力網、第三電力網に対して連結する必要がある場合、直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線は第一電力網に接続し、二次巻線（一）は第二電力網に接続し、二次巻線（二）は第三電力網に接続する。第二電力網と第三電力網に対してそれぞれ調圧する必要がある場合、直列変換を二台に分けて、調圧巻線を二つに分割できるが、二つの交流調圧電子スイッチを使用する必要があり、それぞれ直列変換調圧変圧器の二つの調圧巻線に連結し、主変換の二つの調圧巻線によりそれぞれ直列変換の一次巻線に電力を供給し、異なるスイッチを調節することにより第二電力網と第三電力網に対してそれぞれ調圧できる。この場合のトランジェントインピーダンス変圧器を分割式トランジェントインピーダンス電力変圧器と呼ぶ。直列変換調圧変圧器の直列変換の二次巻線が二つの二次巻線に分割されるため、直列変換を二台に分ける場合、二つの二次巻線に対してそれぞれトランジェントインピーダンス技術を採用できるため、一つの電力網で事故が発生した場合、もう一つの電力網に対した影響が小さい。

【0115】

前述したトランジェントインピーダンス昇圧単巻変圧器型の電力網連結方式の技術的特徴は、昇圧電力網システムに使用し、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器により構成される（図１４）。主変圧器の二次巻線を取り消し、交流調圧電子スイッチを直列接続調圧変圧器の三次側に連結し、第一電力網（電圧が低い）と第二電力網を連結して電圧を昇圧させる必要がある場合、直列変換調圧変圧器の主変換の一次側巻線を第一電力網に接続し、直列変換の二次巻線により第一電力網と第二電力網を連結し、第一電力網を直列接続調圧変圧器の主変換の二次巻線として、第二電力網に対して電圧の調整を行う。

【0116】

前述した分割式トランジェントインピーダンス昇圧単巻変圧器型の電力網連結方式の技術的特徴は、昇圧電力網システムに使用し、交流調圧電子スイッチ、直列変換調圧変圧器により構成される。直列変換調圧変圧器の主変換の二次巻線を取り消し、直列変換調圧変圧器の直列変換の二次巻線を二つの二次巻線に分割、または直列変換を二台に分けて、それぞれ二次巻線（一）、二次巻線（二）と呼び、第一電力網（電圧が低い）、第二電力網、第三電力網に対して連結する必要がある場合、直列変換調圧変圧器の主変換の一次巻線は第一電力網に接続し、第二巻線（一）は第二電力網と第一電力網の間に接続し、二次巻線（二）は第三電力網と第一電力網の間に接続する。第二電力網と第三電力網に対してそれぞれ調圧する必要がある場合、直列変換を二台に分けて、調圧巻線を二つに分割できるが、二つの交流調圧電子スイッチを使用する必要があり、それぞれ直列変換調圧変圧器の二つの調圧巻線に連結し、主変換の二つの調圧巻線によりそれぞれ直列変換の一次巻線に電力を供給し、異なるスイッチを調節することにより第二電力網と第三電力網に対してそれぞれ調圧できる。この場合のトランジェントインピーダンス変圧器を分割式トランジェントインピーダンス昇圧単巻電力変圧器と呼ぶ。調圧巻線と直列変換調圧変圧器の直列変換の二次巻線が二つの二次巻線に分割されるため、直列変換を二台に分けた場合、二つの二次巻線に対してそれぞれトランジェントインピーダンス技術を採用できるため、一つの電力網で事故が発生した場合、もう一つの電力網に対した影響が小さい。

【0117】

前述した高速調圧降圧単巻変圧器型の電力網連結方式の技術的特徴は、構成がトランジェントインピーダンス昇圧単巻変圧器型の電力網連結方式と同じであるが、電力網降圧連結システムで使用する。

【0118】

前述した分割式高速調圧降圧単巻変圧器型の電力網連結方式の技術的特徴は、構成が分割式トランジェントインピーダンス昇圧単巻変圧器型の電力網連結方式と同じであるが、電力網降圧連結システムで使用する。

【0119】

無効電力補償装置の連結技術に関する課題を解決するための手段は以下の通りである。前述した直列変換調圧変圧器の主変換の二次側（定電圧端）のポートに無効電力補償装置を直並列接続するにあたり、本発明が、定電圧が必要なシステム、調圧システム、高圧電力網システムに適用される場合、無効電力補償装置を直並列接続して無効電力補償を行う時、無効電力補償装置が直列変換調圧変圧器の主変圧器の二次出力線のポートに直並列接続できる、ことを特徴とする（位置については図１２を参照）。

【0120】

前述した直列変換調圧変圧器の主変換の三次側または三次側がスイッチング時の基本巻線に無効電力補償装置を直並列接続するにあたり、本発明が、定電圧が必要なシステム、調圧システム、高圧電力網システムに適用される場合、無効電力補償装置を直並列接続して無効電力補償を行う時、無効電力補償装置が直列変換調圧変圧器の主変換の三次側または三次側がスイッチング時の基本巻線に直並列接続できる、ことを特徴とする（位置については図１２を参照）。

【0121】

無効電力補償装置の特徴は、コンデンサ（または分路リアクトル）により単相、三相の構成を作成でき、機械またはサイリスタを採用して開閉機能を制御する。なお、静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）であってもよい。補償のその他の方式に関してここでは列記しない。

【発明の効果】

【0122】

新型交流調圧器の有益な効果は以下のようである。新型交流調圧器は交流調圧電子スイッチの基礎であり、一番簡単な交流調圧電子スイッチである。その出力波形を従来の交流調圧器に比べると、本発明の出力波形がもっと正弦波に近づいているため、設備に対する影響を最小限にでき、抵抗性、感応抵抗性、容量抵抗性の交流負荷システムに適用でき、電圧の平滑無段高速調節を実現でき、調圧範囲は０〜１００％の範囲内で連続的に調節できる。設備の自動化を実現しやすく、力率が高く、損失が少なく、高調波が小さく、電圧に中断される区間がなく、電流が連続である特征がある。また、高電圧等級、大容量で使用でき、無段調圧も有段調圧もできるが、必ず一台以上の調圧変圧器（または調圧電源）に一台以上の調圧変圧器（電力網、または電源）を連結した直列接続回路で使用しなければならない。新型交流調圧器に関する適応は従来の交流調圧器に関する適応での電圧等級と容量に対する制限を大きく突破し、適用範囲は高圧と特別高圧システムにまで展開している。

【0123】

交流調圧電子スイッチの有益な効果は以下のようである。従来の接点を持つスイッチが電弧を発生しやすい問題、無段調圧不可の問題、高速応答不可の問題、維持するためのコストが高い問題、体積が鈍重な問題、構成が複雑な問題、事故率が高い問題、分相調圧時のコストが高い問題を解決している。交流調圧電子スイッチ（調圧回路の電流がゼロクロス点を通る時、調圧により電溶の放電現象を除去することが望ましい）は正逆切換機能、リニア調整機能、粗・微調整機能を有し、無段調整でき、有段調整でき、有段調整と無段調整の間で任意で高速転換でき、低圧の大電流システムで使用でき、高速応答でき、知的化制御ができ、弧がなく、耐腐蝕で、コストが低く、乾式変圧器においてスイッチに弧無、ノイズ無、高速、耐腐蝕の特征を適用することに対して重要な意味を持っている。交流調圧電子スイッチは中小型変圧器だけではなく、超大型変圧器と特別高圧変圧器でも使用できる特征がある。

【0124】

直列変換調圧変圧器の有益な効果は以下のようである。交流調圧電子スイッチは直列変換容量のみ制御すればすべての直列変換調圧変圧器の総容量を制御でき、直列変換の電圧のみ変更すれば、すべての直列変換調圧変圧器の総容量の出力電圧を変更できる。調圧範囲が１００％であっても、直列変換容量は変圧器の総容量の半分であり、調圧巻線電圧、電流は原理から見ると任意に組み合わせでき、交流調圧器の電圧、電流の組み合わせは任意に選択でき、安全係数が高く、コストが低い交流変圧器を選択しやすい。次に、直列変換調圧変圧器は主変換と直列変換により構成されるため、高圧、特に特別高圧システムで変圧器を二部分の容量に分け、一部分は特別高圧変圧器、一部分は相対的な低圧変圧器であり、低圧変圧器部分の電圧等級が大きき低下し、製造コストを節約する。また、直列変換部分は磁束変化の調圧であり、変圧器の容量を調整できる。

【0125】

トランジェントインピーダンス技術の有益な効果は以下のようである。交流調圧電子スイッチを採用して直列変換調圧変圧器の二次電圧を高速で昇降させ、さらに、二つの同相の二次巻線の極性を相対させて、二つの極性が対向して直列接続する電感応コイルになり、瞬間的に変圧器の二次側巻線をリアクタンスコイルに変更させ、直列変換の二次巻線の電圧を調節することにより、トランジェントインピーダンス変圧器のリアクタンスの圧力損失を予定されている水平に近づくように高速で調節する。原理からいうとシステムのリアクタンスの圧力損失を１００％に近づけることができ、変圧器のリアクタンスの圧力損失を制御することにより、システムが突発情況に会った場合リアクタンスを予定されている水平に近づけることができ、二次電圧をゼロに近づけるがゼロではないようにさせ（有段調圧によりゼロ電圧の一つ上の段に達した場合、無段調圧を採用でき、電圧をゼロに近づけるがゼロではない）、短路電流を制御するが、遮断ではなく、二次システムの任意の突発情況での安定を保持する。

【0126】

トランジェントインピーダンス変圧器の有益な効果は以下のようである。本発明のトランジェントインピーダンス技術と高速調圧技術は、高圧・特別高圧電力網の送電及び電力網無効電力制御と高速調圧、安全防護、交直流製錬システムの省エネ及び安全防護、直流電解システムの省エネ及び安全防護、電力機関車牽引及び安全防護、二次側または三次側の無効電力補償に適用でき、変圧器を通じてシステムに対して知的化制御ができ、定電圧制御ができ、各相負荷の不平衡を高速制御でき、高速で平滑で無段調圧でき、高速で有段調圧も高速で無段もでき、変圧器が擁護を避けることができ、変圧器に対して容量調整でき、環境の防火の需要に使用できる。トランジェントインピーダンス変圧器の最大な優勢は高圧・特別高圧電力網において三次スイッチング機能部分で従来の技術の一次側スイッチングを置換することである。

【0127】

トランジェントインピーダンス電力変圧器の高圧・特別高圧電力網での有益な効果は以下のようである。本発明のトランジェントインピーダンス技術と高速調圧技術の電力網での適用は、電力網の安全のために重要な保証を提供し、電力システムの任意の突発情況での安定を保持するとともに、低インピーダンス変圧器の電力網での運行はシステムの無効電力を大幅に減少させ、交流電力網の伝送容量と伝送距離を増大させる。電気エネルギー伝送の経済性、省エネと損耗の低減を向上させる。線路廊下と変電所の敷地面積を節約する。高圧電力網の事故の連続反応の問題を予防できる。網への接続に有利であり、ネットワーク構成を簡易化し、三次側スイッチの部分で一次側のスイッチングを置換する。高圧、特別高圧送電システムの安定性と確実性の問題を解決できる。アルミニウムで銅を置換し、変圧器のコストを節約する。変圧器の高速調整を通じて電力網に対して安全で、高効率で、同期の知的化制御を行う。二つの二次巻線に対してそれぞれトランジェントインピーダンス技術を採用することができ、一つの電力網（電力負荷）で事故が発生した場合、もう一つの電力網（もう一つの電力負荷）に対した影響が小さい。三次側で無効電力補償を行うことができ、コストを大幅に減少している。「潮流反転」を高速で実現し、電力システムの潮流制御に対した正確性、快速性及び頻繁調節の要求を満たしている。

【0128】

トランジェントインピーダンス変流変圧器を高圧直流送電システムで適用する有益な効果は以下のようである。線路の製造費用が低い。年間の電気エネルギーの損失が小さく、省エネと損耗の低減ができる。本発明のトランジェントインピーダンス技術と高速調圧技術の電力網での適用により、システムの安定性の問題と高速調節の問題を解決し、電力網の非同期の相互接続を実現できる。転流変圧器を採用し短路電流を制限する。変圧器に対する高速調整を通じて電力網に対して安全で高効率で同期の知的化制御を行うことができ、高速で調節でき、運行が確実である。電溶の充電電流がない。線路廊下を節約する。転流装置は価額が低く、高調波の影響が小さく、濾過器の容量が低下する。転流装置の位相制御機能、高速調圧機能を転流変圧器に渡し、転流装置は半制御型を使用でき、さらに二極管でサイリスタを代えて、電容器と発電機の過熱を小さくし、転流器の制御の不安定が通信システムに発生させる干渉を小さくする。無効電力の消費が少なく、転流変圧器の二次側または三次側で無効電力補償できる（補償の手段は後述する）。直流高圧遮断器の部分の機能を転流変圧器に渡して完成する。電力システムの次同期発振などを制御する。直流送電の保護はブリッジに対した制御から変圧器に対する制御に変更する。多端電力供給体制において分相調圧と分路調圧ができ、それぞれ複数のシステムに対して高速の調圧、高速の定電圧容量の調整ができ、分割直列変換台数を採用する手段により、ある電力供給端に対して突発の短路及びその他の突発情況を制御する時、その他の電力供給端に対した影響が小さい。三次側で無効電力補償を行うことができ、コストを大幅に減少させる。本発明のトランジェントインピーダンス技術と高速調圧技術の電力網での適用は、電力網の安全のために重要な保証を提供し、電力システムの任意の突発情況での安定性を保持する。

【0129】

トランジェントインピーダンス変流変圧器を整流システムで適用する有益な効果は以下のようである。本発明のトランジェントインピーダンス技術と高速調圧技術、高速無段調整技術のシステムでの適用により、定電流制を採用して従来の平均電流制を置換し、リアクトルを置換して微調整でき、変圧器の各相、各ユニットに対して電圧の微調整を行う。よって、各並列接続の整流ユニットの間、三相の間の電流は平衡する。有載スイッチの高速調圧の問題を解決し、従来の有載スイッチが高周波数で調圧できない問題を解決し、調圧範囲が大きくても、スイッチの高速応答は電解電流変化の時間と同期できる。整流装置は価額が低く、高調波の影響が小さく、転流装置の位相制御機能、高速調圧機能を転流変圧器に渡し、転流装置は半制御型を使用でき、さらに二極管でサイリスタを代える。調圧の速度が速く、分相調圧ができる。三相が短路時、また快速で反応でき、高速で変圧器のインピーダンスを増大させて、システムの安定性を保持する。省エネと損耗の低減ができる。整流変圧器を通じてシステムに対して高速で高効率で知的化に制御できる。本発明のトランジェントインピーダンス技術と高速調圧技術の電力網での適用は、システム安全のために重要な保証を提供し、システムの任意の突発情況での安定性を保持する。

【0130】

トランジェントインピーダンス電気炉変圧器を交直流電気炉製錬システムで適用する有益な効果は以下のようである。本発明のトランジェントインピーダンス技術と高速調圧技術、高速無段調整技術のシステムでの適用は、すべての電弧炉、埋弧炉システムで採用でき、電極に対して昇降を行わなくても炉内の調圧、定電流に達成できる。三相が短路時にはまた快速で反応でき、高速でシステムのインピーダンスを増大させ、システムの安定を保持する。応答時間が早い。省エネと損耗の低減ができる。分相調圧は三相電力の不平衡を解決できる。容量を調整できる。高調波の影響が小さい。二次側または三次側の無効電力補償濾過装置で高調波を小さくすることができる。電気炉変圧器を通じてシステムに対して安全で高効率で知的化に制御できる。三相システム電圧（電極電圧）は対称に達成でき、三次高調波を減らし、電力を安定的に溶解でき、無効電流の電極の間での流動を除去し、炉内の消費電力を低下する。本発明のトランジェントインピーダンス技術と高速調圧技術の電力網での適用は、システムの安全のために重要な保証を提供し、システムの任意の突発情況での安定性を保持する。

【0131】

本発明を直流牽引、交流牽引、または交直交牽引システムで適用する有益な効果は以下のようである。本発明のトランジェントインピーダンス技術と高速調圧技術のシステムでの適用は、変圧器の各相、各ユニットの電圧に対してそれぞれ微調整を行うことにより、各並列接続の整流ユニットの間、三相の間の電流は平衡することができる。特に分相調整時、直列変換の構成にのみ係り主変換と関係ない。牽引変換の調圧範囲が小さく、直列変換の容量も大きくなく、電圧等級が２７．５ＫＶであるため、コストに対して影響が小さい。交流調圧電子スイッチの高速応答は負荷電流の変化の時間と同期で調節できる。整流装置は価額が低く、高調波の影響が小さい。転流装置の位相制御機能、高速調圧機能を転流変圧器に渡し、転流装置は半制御型を使用でき、さらに二極管でサイリスタを代える。一定した範囲内で高速で容量調整、容量増加でき、高速で電圧を安定できる。三相が短路時、また快速に反応でき、高速で変圧器のインピーダンスを増大させて、システムの安定を保持する。省エネと損耗の低減ができる。牽引変圧器を通じてシステムに対する高速で高効率の知的化制御を行うことができる。

【0132】

発明を無段調圧を必要とするシステムで適用する有益な効果は以下のようである。本発明のトランジェントインピーダンス技術と高速調圧技術と高速無段調圧技術のシステムでの適用は、調圧器の調圧範囲を０〜１００％の間にし、容量と電圧等級は現行の変圧器と同じにすることができる。無段調圧技術は容量、電圧等級、波形のひずみ率などの方面で重大な突破があり、無段調圧設備に対して大量の需要がある産業、例えば、真空炉、科学試験などの業界に重大な影響を与えている。

【0133】

本発明を電源システムで適用する有益な効果は、高級で、正確で、洗練された負荷の場合、安全、高速、同期、知的化の制御を行うことができる。

【0134】

本発明を無効電力補償システムで適用する有益な効果は以下のようである。低圧、または三次側直接並列接続の無効電力補償装置の補償手段の省エネと損耗低減の効果が全ての手段において一番いい。二次電圧が変化するシステムにおいて低圧並列接続の無効電力補償装置を適応することは市場の急務となる技術である。高圧・特別高圧システムにおいて三次側で補償する時、低圧の無効電力補償装置で高圧の無効電力補償装置を置換することができ、無効電力補償装置のコストが大きく低下し、確実性が大きく向上する。

【図面の簡単な説明】

【0135】

【図1】新型交流調圧器の調圧の原理を示す図。

【図2】リニア調整の交流調圧電子スイッチの原理を示す図。

【図3】正逆切換の交流調圧電子スイッチの原理を示す図。

【図4】粗・微調整の交流調圧電子スイッチの原理を示す図。

【図5】中間部調整の交流調圧電子スイッチの原理を示す図。

【図6】中間部調整の交流調圧電子スイッチの原理を示す図。

【図7】端部調整の交流調圧電子スイッチの原理を示す図。

【図8】中性点調圧の交流調圧電子スイッチの原理を示す図。

【図9】測定制御装置の原理を示す図。

【図10】８の字型コイルの構成の原理を示す図。

【図11】単相の直列変換調圧変圧器の調圧の原理を示す図（これはその中の一種類であり、その他については述べない）。

【図12】三次側のスイッチングの原理を示す構成図（二種類の補償手段を含む無効電力補償位置の原理を示す図であり、補償を行う時は一種類の補償のみでよい）。

【図13】高速調圧単巻特殊変圧器の結線の原理を示す図。

【図14】トランジェントインピーダンス昇圧単巻変圧器型の電力網連結方式の原理を示す図。

【図15】直列変換調圧変圧器の一つの交流調圧器による位相制御される原理を示す図。

【図16】トランジェントインピーダンス電気炉変圧器の調圧の原理を示す図。

【図17】補償前の電流を示すベクトル図。

【図18】補償後の電流を示すベクトル図。

【発明を実施するための形態】

【0136】

（実施例１）
本実施例では、交流調圧電子スイッチを採用せず、新型交流調圧器を採用し、主に極端の情況での交流調圧器の調圧能力を表現することを目的とする。一台の電気炉と感応抵抗性負荷があり、電極と電気炉の料面距離を確定してから、直列変換調圧変圧器の最高の出力電圧は１に、最低出力電圧は０．７にする必要がある。

【0137】

電気炉変圧器は一台で、三相で、直列変換調圧変圧器で、調圧範囲が３０％で、正調圧可能で、主変換も直列変換もＹｄ１１結線方法である。主変圧器の低圧出力の定電圧はＵ１＝０．７で、直列変換の低圧の最高の出力電圧はＵ２＝０．３である。直列変換の高圧電圧、電流は自由に組み合わせできるが、直列変換の容量と同じにする必要がある。

【0138】

一台の交流調圧器は三相の交流調圧器でＹ連結され、半導体素子の電圧は三次側のシステムの相電圧に明細書に規定されている関連した係数を掛けて取得し、電流の有効値は直列変換調圧変圧器の三次側電流の２倍または３倍である（総インピーダンスにより決める）。サイリスタの位相制御遅角はαで、サイリスタの導通角はθで、システムのインピーダンス角度はδである。触発は幅パルスまたはパルス列を採用する。単相の電気配線原理は図１５（当該例には正逆切換スイッチがない）を参照し、三相配線図はＹ、ｄ１１により組み合わせているが、原理に関する図はここでは提出しない。

【0139】

システムが最高電圧を必要とする場合、サイリスタの制御角α≦δにより、変圧器の低圧出力電圧はＵ＝Ｕ１＋Ｕ２＝０．７＋０．３＝１になる。システムが最低電圧を必要とする場合、サイリスタの制御角α＝１８０°により、Ｕ２＝０になる。よって変圧器の低圧出力電圧はＵ＝Ｕ１＝０．７になる。システムがその他の電圧を必要とする場合、サイリスタの制御角α＝０で、δ≦θ≦１８０°で、変圧器の低圧出力電圧はＵ＝０．７〜１になる。

【0140】

（実施例２）
電気炉変圧器は一台で、調圧範囲が４０％で、正逆調圧可能で、Ｙｄ１１結線方法で、直列変換調圧変圧器である。主変換の二次巻線はコンデンサ組に並列接続し力率の調整を行い、補償前はcosφ＝０．８で、補償後はcosφ＝０．９５である。電気の接線原理は、低圧巻線と無効電力補償装置の組み合わせ形式を示す図１６を参照する。Ｕ２１、Ｕ２２はそれぞれ主変換、直列変換の二次電圧であり、変圧器の漏れリアクタンスは無視する。図１７は、補償前の電流のベクトル図である。補償前に力率をcosφ＝０．８、sinφ＝０．６に設定するとともに、電気炉の作業電流をＩＬ＝１に設定する。この場合、作業電流の有効分はＩＲ＝０．８である。作業電流の無効分はＩＱ＝０．６である。主変換と直列変換の二次巻線において流れる電流は電気炉の作業電流ＩＬである。図１８は、補償後の電流のベクトル図である。補償（電溶）電流が主変換の二次巻線でのみ流れるため、補償後の主変換の二次巻線における電流の大きさと電圧Ｕ２１との間のベクトル角度に変化が発生する。

【0141】

補償後の電気炉での作業電流は相変わらずＩＬ＝１、補償後の主変換の二次巻線の力率は０．９５に設定する。

【0142】

主変換の二次巻線の電流はＩ２１＝０．８４２に変わる。補償コンデンサにおける電流はＩＣ＝０．３３７４である。補償後の主変換二次容量はＳＮ２１＝０．８４２（主変換の二次電圧をＵ２１＝１とする）である。補償後の主変換の二次容量の下降値は△ＳＮ２１＝０．１５８である。この場合必要となる補償コンデンサの容量はＳＣ＝０．３３７４である。

【0143】

こうなると補償後の主変換の二次に必要な電磁容量は補償前の８４．２％前後であり、よって、主変換の一次の容量もともに下降することができる。調圧範囲が４０％で、正逆切換形式であるため、補償前の変圧器の容量はＳＮ１である。

【0144】

ＳＮ１は変圧器の補償前の容量である。ＳＮ１１は主変圧器の補償前の容量で、０．８ＳＮ１である。ＳＮ１２は直列変圧器の補償前の容量で、０．２ＳＮ１である。ＳＮ１＝ＳＮ１１＋ＳＮ１２＝０．８ＳＮ１＋０．２ＳＮ１である。補償後の変圧器の容量に関しては、ＳＮ２は変圧器の補償後の容量である。ＳＮ２１は主変圧器の補償後の容量である。ＳＮ２２は直列変圧器の補償後の容量である。

【0145】

ＳＮ２=ＳＮ２１＋ＳＮ２２＝０．８ＳＮ１×０．８４２＋０．２ＳＮ１＝０．８７３６ＳＮ１。

【0146】

上記によると、補償後の一連の装置を加えた容量は１２．５％ぐらい向上され、即ち、有効電力が向上される。

【0147】

（実施例３）
電気炉変圧器は一台で、調圧範囲が４０％で、正逆調圧可能であり、Ｙｄ１結線方法で、直列変換調圧変圧器である。主変換の低圧電圧＝０．８で、直列変換の低圧電圧は０〜０．２で、主変換と直列変換の合成電圧＝０．８±（０〜０．２）で、２１段調圧で、各段毎の電圧は０．０２で、主変圧器の容量は０．４〜１で、主変圧器の、各段毎の容量誤差が０．０３である。変換比率を１に設定し、で、低圧の主と直列両方の巻線の電気抵抗は同じである。補償後の電気炉での作業電流は相変わらずI L ＝１に設定し、主変換の二次巻線の電流はＩ２１＝０．８４２に変わり、無負荷損失が負荷損失の１５％を占める。

【0148】

実施例２によると、変圧器の損失Ｐｋは、
Ｐｋ＝（０．８４２I L）２×０．８×Ｒ＋（I L）２×０．２×Ｒ＝０．７６７（I L）２×Ｒ、
即ち、変圧器の負荷は省エネにより損耗の低減が２３％前後になる。

【0149】

無負荷損失が負荷損失の１５％を占めるため、力率の調整前後の変圧器の総損失比率は、
（０．７６７I_Ｌ）^２Ｒ＋０．１５（I_Ｌ）^２Ｒ）/１．１５（I_Ｌ）^２Ｒ＝０．７９７（I_Ｌ）^２Ｒである。即ち、変圧器の総の省エネと損耗の低減は２０％前後である。

【産業上の利用可能性】

【0150】

本発明のトランジェントインピーダンス技術と高速調圧技術、高速無段調圧技術の高圧・特別高圧の交直流送電システムと、交直流電気炉製錬システムと、電気化学電解業界システムと、電力機関車牽引システムと、無効電力補償システムと、大電力無段調圧システムとでの応用は、関連したシステムに対して安全の防護と高効率の同期知的化制御を行うことができる。

【0151】

本発明は、安定した制御が必要な、または、変圧器の容量調整が必要な、または、各相の負荷の不平衡に対して高速な制御が必要な、などの特征の抵抗性、感応抵抗性、容量抵抗性負荷システムで適用する場合、トランジェントインピーダンス変圧器によりその特征に対して高速で調整制御を行うことができる。

【0152】

本発明は、高圧・特別高圧電力システムの安定性と確実性を増加でき、システムの短路容量を低減し、設備への投資を低減し、電圧波動とフリッカを低減し、三次側のスイッチング機能部分で高圧遮断器を置換でき、変圧器はシステムのインピーダンスを高速で調整でき、システム自身の力率の向上に著しい効果がある。

【0153】

無段調圧技術は容量、電圧等級、波形のひずみ率などの方面で重大な突破があり、無段調圧設備に対して大量の需要がある産業、例えば、真空炉、科学試験などの業界に重大な影響を与えている。

【0154】

適用範囲は工業・農業生産、科学実験、交通運輸、電信転出、国防軍工、医療衛生、電力伝送などであり、トランジェントインピーダンス変圧器は国民経済の各分野で役割を果たしている。

【0155】

以上、基本的には単相を示した図であるが、三相の場合も同じである。原則として、交流調圧器のその他の連接手段と連接位置は、変圧器の連接手段と任意に組み合わせできるが、ここでは描かない。

【符号の説明】

【0156】

１ 定電圧電源（正弦波電源）
２ 交流調圧器
３ 新型交流調圧器の一次コイル
４ 新型交流調圧器の二次コイル
５ 基本コイル
６ 調圧コイル
７ 交流調圧電子スイッチ
８ 正逆切換の交流調圧電子スイッチ
９ 粗調整の交流調圧電子スイッチ
１０ 微調整の交流調圧電子スイッチ
１１ ８の字型コイルの直列変換調圧変圧器の主変換二次コイルの構成
１２ ８の字型コイルの直列変換調圧変圧器の直列変換二次コイルの構成
１３ 直列変換調圧変圧器の調圧コイル
１４ 直列変換調圧変圧器の主変換一次コイル
１５ 直列変換調圧変圧器の主変換二次コイル
１６ コイルの図示しない部分
１７ 直列変換調圧変圧器の直列変換一次コイル
１８ 直列変換調圧変圧器の直列変換二次コイル
１９ 電力網
２０ 負荷
２１ 電力網
２２ 無効電力補償位置の概略
２３ 三次側のスイッチング用の基本巻線
２４ 短路スイッチ
２５ 三次側の負荷遮断器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】