特開 2024-30508 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】P2024030508

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】電圧調整装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/12 20060101AFI20240229BHJP

   H01F 29/04 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

H02J3/12

H01F29/04 502K

H01F29/04 502Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022133443

(22)【出願日】2022-08-24

(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）】

5G066AE09

5G066AE14

5G066DA01

(57)【要約】

【課題】予め整定された基準電圧に近接するように効率的に目標タップ位置を決定することが可能な電圧調整装置を提供する。
【解決手段】電圧調整装置は、交流を電源から負荷に配電する配電線に２次巻線が直列に接続される直列変圧器と、前記配電線に１次巻線が並列に接続された調整変圧器と、前記調整変圧器の１又は複数の巻線が有するタップを切り換えて選択するための切換スイッチを備え、前記巻線について選択されたタップを結線して交流を出力する負荷時タップ切換器とを含む電圧調整装置であって、前記負荷時タップ切換器は、前記切換スイッチをオン又はオフして前記タップを切り換える制御を行う制御部を備え、前記制御部は、前記電源側の電圧を示す１次側電圧値、又は前記負荷側の電圧を示す２次側電圧値を取得し、前記取得した１次側電圧値又は２次側電圧値と、予め定められている基準電圧値に基づき、目標タップ位置を決定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流を電源から負荷に配電する配電線に２次巻線が直列に接続される直列変圧器と、
前記配電線に１次巻線が並列に接続された調整変圧器と、
前記調整変圧器の１又は複数の巻線が有するタップを切り換えて選択するための切換スイッチを備え、前記巻線について選択されたタップを結線して交流を出力する負荷時タップ切換器と
を含む電圧調整装置であって、
前記負荷時タップ切換器は、前記切換スイッチをオン又はオフして前記タップを切り換える制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、
前記電源側の電圧を示す１次側電圧値、又は前記負荷側の電圧を示す２次側電圧値を取得し、
前記取得した１次側電圧値又は２次側電圧値と、予め定められている基準電圧値に基づき、目標タップ位置を決定する
電圧調整装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記基準電圧値と、前記取得した１次側電圧値又は２次側電圧値との基準電圧比率を算出し、
前記タップの切り換えにて決定されるタップ位置に対応する前記調整変圧器の巻数比による偏差を含む伝達関数を用いて、前記目標タップ位置を決定し、
決定した前記目標タップ位置に応じて、前記調整変圧器のタップを切り換える
請求項１に記載の電圧調整装置。

【請求項3】

前記伝達関数は、前記直列変圧器の個数、及び前記直列変圧器の巻数比を含む
請求項２に記載の電圧調整装置。

【請求項4】

前記伝達関数は、前記タップ位置の個数に応じた複数の定数として定義され、
前記制御部は、算出した前記基準電圧比率に最も近接する定数のタップ位置を、前記目標タップ位置として決定する
請求項３に記載の電圧調整装置。

【請求項5】

順送電状態において、前記基準電圧値は、前記負荷側の基準電圧を示す２次側基準電圧値であり、
前記制御部は、前記取得した１次側電圧値と、前記２次側基準電圧値とによる基準電圧比率を算出する
請求項４に記載の電圧調整装置。

【請求項6】

前記伝達関数は、１／（１－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ））にて示される
請求項５に記載の電圧調整装置。
但し、
Ｋ：直列変圧器の個数
Ｎｓ：直列変圧器の巻数比
Ｎｔ（ｎ）：調整変圧器における素通しに対する偏差
ｎ：タップ位置

【請求項7】

逆送電状態において、前記基準電圧値は、前記電源側の基準電圧を示す１次側基準電圧値であり、
前記制御部は、前記取得した２次側電圧値と、前記１次側基準電圧値とによる基準電圧比率を算出する
請求項４に記載の電圧調整装置。

【請求項8】

前記伝達関数は、１－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ）にて示される
請求項７に記載の電圧調整装置。
但し、
Ｋ：直列変圧器の個数
Ｎｓ：直列変圧器の巻数比
Ｎｔ（ｎ）：調整変圧器における素通しに対する偏差
ｎ：タップ位置

【請求項9】

前記調整変圧器は、１つの巻線を有する単巻変圧器、又は複数の巻線を有する複巻変圧器である
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電圧調整装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電圧調整装置に関する。

【背景技術】

【0002】

いわゆる間接切換方式による電圧調整装置は、２次巻線が配電線に直列に接続される直列変圧器と、１次巻線が配電線に並列に接続され、２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１次巻線に接続するタップ切換器とを備えている。

【0003】

タップ切換器は、直列変圧器の１次巻線に接続するタップを切り換えるための切換スイッチと、タップ切換を行う過程でタップ間に流れる矯絡電流を制限する限流抵抗器等の限流素子と、該限流素子のタップ間への接続及び切り離しを行う矯絡用スイッチとを有する。限流抵抗器及び矯絡用スイッチは直列に接続されている。タップ切換器は、切換スイッチ及び矯絡用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１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。

【0004】

限流抵抗器及び矯絡用スイッチの直列回路には、機械接点を有する電磁接触器等の開閉器が並列に接続されている（特許文献１参照）。この開閉器は、切換スイッチが制御不能になった場合及び配電線における短絡事故等の原因によってタップ切換器に大電流が流れた場合に閉路されるようになっている。この場合の機械接点としては、電源喪失の場合に閉路されるようにｂ接点（常閉接点）が用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１－３１２６１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に開示された開閉器は、出力電圧が、予め整定された基準電圧に近接するように効率的に目標タップ位置を決定する観点について考慮されていない。

【0007】

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、予め整定された基準電圧に近接するように効率的に目標タップ位置を決定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】

【0008】

本開示の一態様に係る電圧調整装置は、交流を電源から負荷に配電する配電線に２次巻線が直列に接続される直列変圧器と、前記配電線に１次巻線が並列に接続された調整変圧器と、前記調整変圧器の１又は複数の巻線が有するタップを切り換えて選択するための切換スイッチを備え、前記巻線について選択されたタップを結線して交流を出力する負荷時タップ切換器とを含む電圧調整装置であって、前記負荷時タップ切換器は、前記切換スイッチをオン又はオフして前記タップを切り換える制御を行う制御部を備え、前記制御部は、前記電源側の電圧を示す１次側電圧値、又は前記負荷側の電圧を示す２次側電圧値を取得し、前記取得した１次側電圧値又は２次側電圧値と、予め定められている基準電圧値に基づき、目標タップ位置を決定する。

【0009】

本態様にあたっては、電圧調整装置は、直列変圧器、調整変圧器、及び負荷時タップ切換器を含み、負荷時タップ切換器は、調整変圧器のタップを切り換えて選択するための切換スイッチと、切換スイッチをオン又はオフして前記タップを切り換える制御を行う制御部を備える。これにより、負荷時タップ切換器の制御部が、調整変圧器のタップを切り換えることにより、配電線の電圧を調整することができる。制御部は、電圧調整装置に接続される電源の側における電圧を示す１次側電圧値と、電圧調整装置に接続される負荷の側における電圧を示す２次側電圧値の少なくとも一方を、入力側の計測電圧値として取得する。例えば、電源が単相電源である場合、配電線は、ｕ相の配電線と、ｖ相の配電線とを含み、これら配電線の間には、計測用変圧器が設けられているものであってもよい。計測用変圧器は、配電線における電源側、又は負荷側のいずれか一方、又は双方に設けられているものであってもよい。制御部は、電圧調整装置が送電状態に応じて、計測用変圧器から出力される１次側電圧値又は２次側電圧値を、入力側電圧値として取得する。制御部が有するＲＯＭ等の記憶部に記憶されている基準電圧値を取得する。当該基準電圧値は、電圧調整装置の装置特性又は仕様に応じて、予め整定されている。当該基準電圧値は、出力側の基準電圧値に相当する。記憶部には、更に、タップの切り替えにより定まるタップ位置と、当該タップ位置における調整変圧器の巻数比に関する値とが関連付けられ、例えばテーブル形式（タップ位置テーブル）にて記憶されているものであってもよい。制御部は、１次側電圧値又は２次側電圧値（入力側の計測電圧値）と、基準電圧値（出力側の基準電圧値）とに基づき、当該タップ位置テーブルを参照することにより、目標タップ位置を決定するため、効率的に目標タップ位置を決定（タップ制御）することができる。

【0010】

本開示の一態様に係る電圧調整装置においては、前記制御部は、前記基準電圧値と、前記取得した１次側電圧値又は２次側電圧値との基準電圧比率を算出し、前記タップの切り換えにて決定されるタップ位置に対応する前記調整変圧器の巻数比による偏差を含む伝達関数を用いて、前記目標タップ位置を決定し、決定した前記目標タップ位置に応じて、前記調整変圧器のタップを切り換える。

【0011】

本態様にあたっては、直列変圧器、調整変圧器及び負荷時タップ切換器を含む電圧調整装置は、間接切換方式を用いるものであり、例えば順送電状態の電圧調整装置における電源側の１次側電圧値（入力側電圧値）と、負荷側の２次側電圧値（出力側電圧値）との比率は、伝達関数により示される。伝達関数は、タップを切り替えることにより決定されるタップ位置にて特定される調整変圧器（タップ付変圧器）の巻数比を用いた偏差を含むため、当該伝達関数によって算出される値は、巻数比に応じて異なるものとなる。当該偏差は、負荷時タップ切換器が出力する電圧が０となる素通しとなるタップ位置（素通しタップ）を０とし、当該０に対する偏差であってもよい。制御部は、電圧調整装置を可動するにあたり予め定められている基準電圧値と、例えば計測用変圧器による計測結果である１次側電圧値又は２次側電圧値を取得し、当該基準電圧値に対する１次側電圧値又は２次側電圧値の比率となる基準電圧比率を算出する。制御部は、伝達関数の値が、算出した基準電圧比率に最も近接するとなるように、当該伝達関数の変数として含まれる巻数比を用いた偏差を導出し、当該偏差に対応するタップ位置を目標タップ位置として決定する。制御部は、当該目標タップ位置を決定するにあたり、記憶部に記憶されているタップ位置テーブルを参照するものであってもよい。間接切換方式による電圧調整装置においては、１次側と２次側の電圧比には一定の法則性があるため、電源側電圧（１次側電圧）が変動するとタップ毎の負荷側電圧（２次側電圧）は変動し、タップ位置を１タップ毎に切り換えた際の電圧（１タップ電圧）は、一様にならないことが想定される。従って、例えば１タップ電圧を１００Ｖ又は６７Ｖ等と正規化した上での計算によっては、最適な目標タップ位置に到達することが困難となることが懸念される。これに対し、１次側電圧値と２次側電圧値との比率を示し、かつタップ位置にて特定される調整変圧器（タップ付変圧器）の巻数比を用いた偏差を含む変数として含む多項式から成る伝達関数を用いることにより、効率的に目標タップ位置を決定することができる。すなわち、間接切換方式の電圧調整装置を当該伝達関数によって制御モデル化し、基準電圧に対する、電源側電圧（１次側電圧）又は負荷側電圧（２次側電圧）の比率に最も近くなる伝達関数となるタップ位置を目標タップ位置として導出することにより、当該目標タップ位置において、調整変圧器のタップを適切に切り換えることができる。

【0012】

本開示の一態様に係る電圧調整装置においては、前記伝達関数は、前記直列変圧器の個数、及び前記直列変圧器の巻数比を含む。

【0013】

本態様にあたっては、伝達関数は、タップを切り替えることにより決定されるタップ位置にて特定される調整変圧器（タップ付変圧器）の巻数比を用いた偏差に加え、更に直列変圧器の個数、及び直列変圧器の巻数比を含む。伝達関数は、これら調整変圧器の巻数比を用いた偏差、直列変圧器の個数、及び直列変圧器の巻数比を、負荷側電圧（２次側電圧）に対する係数として含む多項式にて定義されるものであってもよい。このように定義された伝達関数を用いることにより、直列変圧器及び調整変圧器を含む間接切換方式の電圧調整装置において、目標タップ位置の導出精度を向上されることができる。

【0014】

本開示の一態様に係る電圧調整装置においては、前記伝達関数は、前記タップ位置の個数に応じた複数の定数として定義され、前記制御部は、算出した前記基準電圧比率に最も近接する定数のタップ位置を、前記目標タップ位置として決定する。

【0015】

本態様にあたっては、間接切換方式による電圧調整装置においては、タップ位置それぞれに応じて、調整変圧器の巻数比を用いた偏差それぞれが、決定される。例えば、タップ位置の個数（タップ数）が７つ（７タップ）である場合、当該巻数比を用いた偏差の個数（パターン）も７つとなり、従って、伝達関数は７通りの定数（伝達関数それぞれにおける算出値）として定義される。これら定数それぞれは、例えば、タップ位置それぞれと関連付けられて、タップ位置テーブルに格納されることにより、記憶部に記憶されるものであってもよい。制御部は、基準電圧比率に最も近接する定数を特定し、特定した定数における伝達関数にて用いられる偏差（巻数比を用いた偏差）に基づき、当該偏差に対応するタップ位置を、目標タップ位置として決定する。従って、比較的に簡易な演算処理にて目標タップ位置を決定（導出）することができ、制御部による計算負荷を低減させ、目標タップ位置の導出に要する処理時間を短縮することができる。

【0016】

本開示の一態様に係る電圧調整装置においては、順送電状態において、前記基準電圧値は、前記負荷側の基準電圧を示す２次側基準電圧値であり、前記制御部は、前記取得した１次側電圧値と、前記２次側基準電圧値とによる基準電圧比率を算出する。

【0017】

本態様にあたっては、出力側の基準電圧値は、負荷側の基準電圧を示す２次側基準電圧値であり、すなわち電圧調整装置は、順送電状態である。制御部は、取得した１次側電圧値と２次側基準電圧値とによる基準電圧比率を算出するため、電圧調整装置が順送電状態である際の目標タップ位置を、効率的に導出することができる。

【0018】

本開示の一態様に係る電圧調整装置においては、前記伝達関数は、１／（１－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ））にて示される。但し、
Ｋ：直列変圧器の個数
Ｎｓ：直列変圧器の巻数比
Ｎｔ（ｎ）：調整変圧器における素通しに対する偏差
ｎ：タップ位置

【0019】

本態様にあたっては、順送電状態において、伝達関数（Ｇ（ｎ））は、１／（１－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ）にて示される。この際、Ｋは、直列変圧器の個数を示し、例えば、直列変圧器がｕ相の配電線と、ｖ相の配電線とのそれぞれに１つ設けられている場合、Ｋは２となる。Ｎｓは、直列変圧器の巻数比（Ｎｓ２：２次巻線の巻数／Ｎｓ１：１次巻線の巻数）を示す。Ｎｔ（ｎ）は、調整変圧器における素通しに対する偏差を示す。より具体的には、素通しを０とした場合、当該０に対する偏差を示すものであり、偏差は、調整変圧器のタップ位置（ｎ）それぞれに対応する巻数比（Ｎｔ（ｎ））を用いて示される。当該伝達関数{Ｇ（ｎ）＝１／（１－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ）}を用いることにより、電圧調整装置が順送電状態である際の目標タップ位置を、効率的に導出することができる。

【0020】

本開示の一態様に係る電圧調整装置においては、逆送電状態において、前記基準電圧値は、前記電源側の基準電圧を示す１次側基準電圧値であり、前記制御部は、前記取得した２次側電圧値と、前記１次側基準電圧値とによる基準電圧比率を算出する。

【0021】

本態様にあたっては、出力側の基準電圧値は、電源側の基準電圧を示す１次側基準電圧値であり、すなわち電圧調整装置は、逆送電状態である。制御部は、取得した２次側電圧値と１次側基準電圧値とによる基準電圧比率を算出するため、電圧調整装置が逆送電状態である際の目標タップ位置を、効率的に導出することができる。

【0022】

本開示の一態様に係る電圧調整装置においては、前記伝達関数は、１－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ）にて示される。但し、
Ｋ：直列変圧器の個数
Ｎｓ：直列変圧器の巻数比
Ｎｔ（ｎ）：調整変圧器における素通しに対する偏差
ｎ：タップ位置

【0023】

本態様にあたっては、逆送電状態において、伝達関数（Ｇ’（ｎ））は、１－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ）にて示される。すなわち、逆送電状態の伝達関数（Ｇ’（ｎ））は、順送電状態の伝達関数（Ｇ（ｎ））の逆数（１／Ｇ（ｎ））として示される。この際、Ｋは、直列変圧器の個数を示し、例えば、直列変圧器がｕ相の配電線と、ｖ相の配電線とのそれぞれに１つ設けられている場合、Ｋは２となる。Ｎｓは、直列変圧器の巻数比（Ｎｓ２：２次巻線の巻数／Ｎｓ１：１次巻線の巻数）を示す。Ｎｔ（ｎ）は、調整変圧器における素通しに対する偏差を示す。より具体的には、素通しを０とした場合、当該０に対する偏差を示すものであり、偏差は、調整変圧器のタップ位置（ｎ）それぞれに対応する巻数比（Ｎｔ（ｎ））を用いて示される。当該伝達関数｛Ｇ’（ｎ）＝１－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ）｝を用いることにより、電圧調整装置が逆送電状態である際の目標タップ位置を、効率的に導出することができる。

【0024】

本開示の一態様に係る電圧調整装置においては、前記調整変圧器は、前記調整変圧器は、１つの巻線を有する単巻変圧器、又は複数の巻線を有する複巻変圧器である。

【0025】

本態様にあたっては、調整変圧器は、１次巻線と２次巻線の一部を共有している変圧器である単巻変圧器、又は１次巻線と２次巻線とが別個の巻線である複巻変圧器にて構成される。単巻変圧器にて構成される場合、調整変圧器は、直列巻線（Ｎｔ１）と分路巻線（Ｎｔ２）とを含み、直列巻線（Ｎｔ１）と分路巻線（Ｎｔ２）とは、中間のタップによって区分けされている。これら分路巻線（Ｎｔ２）と直列巻線（Ｎｔ１）との巻数の関係において、分路巻線（Ｎｔ２）の巻数は、直列巻線（Ｎｔ１）の巻数よりも大きい（Ｎｔ２＞Ｎｔ１）ものであってもよい。この場合、１次巻線の巻き数は、直列巻線（Ｎｔ１）と分路巻線（Ｎｔ２）との合計値（Ｎｔ１＋Ｎｔ２）となる。２次巻線の巻き数は、タップ位置に応じて、異なる値となる。調整変圧器（タップ付変圧器）は、単巻変圧器であるため、構成を簡略化しつつ、複巻変圧器を用いた場合と同様のタップ切換の制御を行うことができる。

【発明の効果】

【0026】

予め整定された基準電圧に近接するように効率的に目標タップ位置を決定する電圧調整装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【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】切換スイッチの構成例を示す回路図である。

【図3】タップ位置とオンにする切換スイッチ等との関係を定義するタップ位置テーブルの説明図である。

【図4】順送電状態における制御ブロック線図である。

【図5】制御部の処理手順（順送電状態）を示すフローチャートである。

【図6】実施形態２に係る逆送電状態における制御ブロック線図である。

【図7】制御部の処理手順（逆送電状態）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】

【0028】

（実施形態１）
以下、実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、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。電圧調整装置（SVR＝Step Voltage Regulator）１００は、順送電状態において、紙面左側の電源側から供給される単相交流の電圧を調整し、紙面右側の負荷側へ、配電線１ｕ，１ｖを介して単相交流を配電する。電圧調整装置１００は、逆送電状態において、紙面右側の負荷側から供給される単相交流の電圧を調整し、紙面左側の電源側へ、配電線１ｕ，１ｖを介して単相交流を配電する。

【0029】

電圧調整装置１００は、配電線１ｕ，１ｖそれぞれに２次巻線１１２，１２２が直列に接続される直列変圧器１１，１２と、配電線１ｕ，１ｖに巻線２０が並列に接続される調整変圧器２（タップ付変圧器）とを備える。直列変圧器１１の２次巻線１１２は配電線１ｕに設けられ、直列変圧器１２の２次巻線１２２は配電線１ｖに設けられており、すなわち、電圧調整装置１００は２つの直列変圧器１１，１２を備える。電圧調整装置１００は、更に、調整変圧器２の巻線２０及び直列変圧器１１，１２それぞれの１次巻線１１１，１２１それぞれの間に設けられた負荷時タップ切換器３を備える。負荷時タップ切換器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。

【0030】

直列変圧器１１，１２は、２次巻線１１２，１２２それぞれに１次巻線１１１，１２１が対応している。１次巻線１１１，１２１は、それぞれ２次巻線１１２，１２２に互いに逆位相の電圧が誘起するように並列に接続されている。２次巻線１１２，１２２それぞれの上記負荷側の端子に対応する１次巻線１１１，１２１の端子をｕ１，ｖ１とする。また、２次巻線１１２，１２２それぞれの上記電源側の端子に対応する１次巻線１１１，１２１の端子をｕ２，ｖ２とする。

【0031】

調整変圧器２は、単巻変圧器であり、１次巻線と２次巻線の一部を共有している変圧器である。調整変圧器２は、巻線２０が配電線１ｕ，１ｖ間に接続されている。単巻変圧器である調整変圧器２の巻線２０は、直列巻線２０ａ（Ｎｔ１）と、分路巻線２０ｂ（Ｎｔ２）とを含み、直列巻線２０ａ（Ｎｔ１）と分路巻線２０ｂ（Ｎｔ２）とは、中間のタップｔ２によって区分けされている。これら分路巻線２０ｂ（Ｎｔ２）と直列巻線２０ａ（Ｎｔ１）との巻数において、分路巻線２０ｂ（Ｎｔ２）の巻数は、直列巻線２０ａ（Ｎｔ１）の巻数よりも大きい（Ｎｔ２＞Ｎｔ１）ものであってもよい。この場合、１次巻線の巻き数は、直列巻線２０ａ（Ｎｔ１）と分路巻線２０ｂ（Ｎｔ２）との合計値（Ｎｔ１＋Ｎｔ２）となる。２次巻線の巻き数は、タップ位置に応じて、異なる値となる。

【0032】

巻線２０は、一端及び他端から引き出されたタップｔ１及びｔ３と、一端及び他端の間に位置し、当該巻線２０を直列巻線２０ａ（Ｎｔ１）と分路巻線２０ｂ（Ｎｔ２）に区分けする中間のタップｔ２とを有する。巻線２０は、タップｔ１からｔ３のいずれか１つが負荷時タップ切換器３を介して直列変圧器１ａの１次側の端子ｕ２，ｖ１に接続され、当該１つと同一又は異なる他の１つが負荷時タップ切換器３を介して直列変圧器１ａの１次側の端子ｕ１，ｖ２に接続される。同一のタップが直列変圧器１ａの１次側の各端子に接続されるのは、後述する素通しタップの場合である。

【0033】

本実施形態において、調整変圧器２は単巻変圧器であるとしてがこれに限定されず、調整変圧器２は、複巻変圧器であってもよい。調整変圧器２が複巻変圧器である場合、１次巻線２１が配電線１ｕ，１ｖ間に接続されている。１次巻線２１に対応する２次巻線２２は、一端及び他端から引き出されたタップｔ１及びｔ３と，一端及び他端の間から引き出された中間のタップｔ２とを有し、調整変圧器２が単巻変圧器である場合と同様にタップ制御が行われる。

【0034】

調整変圧器２の巻線２０に印加される電圧を計測するために、配電線１ｕ，１ｖ間には計測用変圧器ＰＴ２の１次巻線が接続されているものであってもよい。計測用変圧器ＰＴ２により、負荷側の電圧を示す２次側電圧値（Ｖ２ｍ）を計測することができる。更に、直列変圧器よりも電源側の配電線１ｕ，１ｖ間には計測用変圧器ＰＴ１の１次巻線が接続されているものであってもよい。計測用変圧器ＰＴ１により、電源側の電圧を示す１次側電圧値（Ｖ１ｍ）を計測することができる。計測用変圧器ＰＴ１、計測用変圧器ＰＴ２に代えて、例えば抵抗分圧等の手段を用いて配電線１ｕ，１ｖ間の電圧を検出してもよい。

【0035】

負荷時タップ切換器３は、調整変圧器２の巻線２０のタップｔ１～ｔ３を切り換えるための６つの切換スイッチＴｈＡ，ＴｈＢ，ＴｈＣ，Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３を有する。タップ切換器の構成は図１に示すものに限定されず、例えば、直列変圧器１ａ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。

【0036】

負荷時タップ切換器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、計測用変圧器ＰＴ２の２次巻線、及び後述する変流器ＣＴ１（電流検出部に相当）の２次巻線が接続されている。制御部３１と、計測用変圧器ＰＴ１、計測用変圧器ＰＴ２及び変流器ＣＴ１との接続、並びに駆動部３２と各切換スイッチとの接続は、図示を省略する。

【0037】

制御部３１は、例えばマイコン等により構成され、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit ）及び、ＲＯＭ又はＲＡＭ等の記憶部３１１を有する。ＲＯＭ等の記憶部３１１に予め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に記憶されるものであってもよい。記憶部３１１は、後述するタップ位置テーブル、及び基準電圧値（Ｖ２ｒｅｆ：２次側基準電圧値、Ｖ１ｒｅｆ：１次側基準電圧値）が記憶されている。制御部３１は、経過時間を計測するためのタイマカウンタを有する。

【0038】

巻線２０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及びＴｈ１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及びＴｈ２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及びＴｈ３の一端に接続されている。切換スイッチＴｈＡ，ＴｈＢ，ＴｈＣの他端同士は、接続線３ｕを介して直列変圧器１ａの１次側の端子ｕ１及びｖ２に接続されている。切換スイッチＴｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３＿Ｕの他端同士は、接続線３ｖを介して直列変圧器１ａの１次側の端子ｕ２及びｖ１に接続されている。

【0039】

接続線３ｕ及び３ｖ間には、限流抵抗器ＲＳ及び矯絡用スイッチＴｈＳの直列回路と、トライアックＴｒ１（半導体スイッチ）の両端とが接続されている。トライアックＴｒ１の両端には点弧回路Ｔｇ１が接続されており、点弧回路Ｔｇ１にはトライアックＴｒ１の両端電圧が供給されている。点弧回路Ｔｇ１の出力はトライアックＴｒ１のゲートに接続されている。

【0040】

接続線３ｕにおけるトライアックＴｒ１及び上記直列回路との接続点よりも出力側には、負荷時タップ切換器３が出力する単相交流の線電流を計測するために、変流器ＣＴ１の１次巻線が結合しているものであってもよい。ＣＴ１の１次巻線を接続線３ｖに結合させて、単相交流の線電流を計測するようにしてもよい。

【0041】

矯絡用スイッチＴｈＳは、タップｔ１～ｔ３を切り換える過程で、限流抵抗器ＲＳ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ＲＳの接続及び切り離しを行うためのものである。トライアックＴｒ１は、過電流が検出されて各切換スイッチが保護される場合、又は負荷時タップ切換器３の運用が停止される場合に点弧される。この場合、直列変圧器１ａの１次側の端子ｕ１，ｕ２間及び端子ｖ１，ｖ２間が矯絡されるため、直列変圧器１ａの１次側が開放状態になることが防止される。

【0042】

変流器ＣＴ１を上述の位置に設けることにより、切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳに流れる電流を計測することができる。トライアックＴｒ１が点弧した場合は、変流器ＣＴ１により、直列変圧器１ａの１次巻線１１１，１２１からトライアックＴｒ１に流れる電流を計測することができる。このため、例えば配電線１ｕ，１ｖにおける短絡事故発生時に、配電線１ｕ，１ｖに流れる最大電流を算出することができる。トライアックＴｒ１に流れる電流を検出する必要がない場合は、変流器ＣＴ１を設ける位置は上述の位置に限定されず、接続線３ｕにおけるトライアックＴｒ１との接続点よりも巻線２０に近い位置であってもよい。本実施形態においは、トライアックＴｒ１にて説明したがこれに限定されず、トライアックＴｒ１に替えて、２つのサイリスタを逆並列に接続した回路を用いるものであってもよい。

【0043】

図２は、切換スイッチＴｈＡの構成例を示す回路図である。各スイッチの構成を、切換スイッチＴｈＡを例として説明する。他の切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳについても同様である。切換スイッチＴｈＡは、アノードからカソードへ一方向に導通するサイリスタＴｈＡａ及びＴｈＡｂを逆並列に接続してなる。サイリスタＴｈＡａのアノード及びサイリスタＴｈＡｂのカソードは、接続線３ｕに接続されている。サイリスタＴｈＡａのカソード及びサイリスタＴｈＡｂのアノードは、調整変圧器２の巻線２０のタップｔ１に接続されている。サイリスタＴｈＡａ及びＴｈＡｂのゲートは、駆動部３２に接続されている。駆動部３２からトリガ信号が各サイリスタのゲートに印加された場合、切換スイッチＴｈＡは双方向に導通する。切換スイッチＴｈＡを１つのトライアックで構成してもよい。

【0044】

図３は、タップ位置とオンにする切換スイッチ等との関係を定義するタップ位置テーブルの説明図である。当該タップ位置テーブルを用いて、オンにする切換スイッチの組み合わせについて説明する。切換スイッチの組み合わせは７通りあり、これらの組み合わせをタップ１からタップ７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ＴｈＣ及びＴｈ１がオンする。これにより、タップｔ１が接続線３ｖに接続され、タップｔ３が接続線３ｕに接続される。この場合、タップｔ１及びｔ３間の巻数が２次巻線２２の巻数に等しくなり、負荷時タップ切換器３が出力する電圧の大きさが最大となる。

【0045】

タップ２からタップ３までについては、タップ間の巻数が段階的に少なくなるようなタップの組み合わせに応じて、２つのタップを接続線３ｕ及び３ｖ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３にした場合、切換スイッチＴｈＣ及びＴｈ２がオンする。これにより、タップｔ２が接続線３ｖに接続され、タップｔ３が接続線３ｕに接続される。この場合、タップｔ２及びｔ３間の巻数が０を除いて最小となり、負荷時タップ切換器３が出力する電圧の大きさが０を除いて最小となる。

【0046】

タップ位置をタップ４にした場合、切換スイッチＴｈＡ及びＴｈ１がオンする。これにより、タップｔ１が接続線３ｕ及び３ｖに接続される。この場合、負荷時タップ切換器３が出力する電圧が０となる。これが、いわゆる素通しタップである。なお、素通しタップにするための切換スイッチは、切換スイッチＴｈＡ及びＴｈ１に限定されず、切換スイッチＴｈＢ及びＴｈ２でもよいし、切換スイッチＴｈＣ及びＴｈ３でもよい。

【0047】

タップ５からタップ７までについては、タップ間の巻数が段階的に多くなるようなタップの組み合わせに応じて、２つのタップを接続線３ｕ及び３ｖ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７にした場合、切換スイッチＴｈＡ及びＴｈ３がオンする。これにより、タップｔ１が接続線３ｕに接続され、タップｔ３が接続線３ｖに接続される。この場合、タップｔ１及びｔ３間の巻数が２次巻線２２の巻数に等しくなり、負荷時タップ切換器３が出力する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、出力される電圧の位相が反転する。

【0048】

前述のとおり、タップ切換によって接続線３ｕ及び３ｖ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３ｖ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１次巻線２１の巻数の比（巻数比）である。

【0049】

当該巻数比は、素通しタップを０とした際の偏差を定義する際に用いられる。上述のとおり、タップ位置が４（ｎ：４）である場合、当該偏差は、０となる。タップ位置が７（ｎ：７）である場合、偏差は、（Ｎｔ１＋Ｎｔ２）／（Ｎｔ１＋Ｎｔ２）となり、すなわち１となる。タップ位置が６（ｎ：６）である場合、偏差は、Ｎｔ２／（Ｎｔ１＋Ｎｔ２）となる。タップ位置が５（ｎ：５）である場合、偏差は、Ｎｔ１／（Ｎｔ１＋Ｎｔ２）となる。タップ位置が３（ｎ：３）である場合、偏差は、－Ｎｔ１／（Ｎｔ１＋Ｎｔ２）となる。タップ位置が２（ｎ：２）である場合、偏差は、－Ｎｔ２／（Ｎｔ１＋Ｎｔ２）となる。タップ位置が１（ｎ：１）である場合、偏差は、－（Ｎｔ１＋Ｎｔ２）／（Ｎｔ１＋Ｎｔ２）となり、すなわち－１となる。ここで、Ｎｔ１は直列巻線２０ａの巻き数を示し、Ｎｔ２は分路巻線２０ｂの巻き数を示す。Ｎｔ１とＮｔ２とを加算した値を分母とし、Ｎｔ１、Ｎｔ２、又はＮｔ１とＮｔ２とを加算した値を分子とする分数にて、調整変圧器２における巻数比が定義される。

【0050】

タップ位置テーブルは、マイコン等にて構成される制御部３１の記憶部３１１（ＲＯＭ）に予め記憶されている。すなわち、記憶部３１１には、タップの切り替えにより定まるタップ位置と、当該タップ位置における調整変圧器の巻数比に関する値（巻数比を用いた偏差）とが関連付けられ、タップ位置テーブル（テーブル形式）として記憶されている。タップ位置を上げ下げする毎にタップ位置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と巻数比と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。

【0051】

タップ位置テーブルは、管理項目（フィールド）として、例えば、タップ位置、切換スイッチ、素通しタップを０とした際の偏差、順送電状態でのＧ（ｎ）による定数、及び逆送電状態でのＧ'（ｎ）の定数を含む。タップ位置のフィールドには、切換スイッチの状態に応じたタップ位置の番号が格納される。本実施形態においては、タップ位置は、１から７までの値をとり、タップ位置の個数（タップ数）は７つ（７タップ）となる。

【0052】

切換スイッチのフィールドには、選択する交流スイッチ素子（切換スイッチ）の組み合わせが格納される。すなわち、対応するタップ位置において、オンとなる切換スイッチの番号が格納される。

【0053】

素通しタップを０とした際の偏差のフィールドには、対応するタップ位置における１次巻線と２次巻線の巻数比を用いた偏差が、格納される。当該偏差は、素通しタップを０とした際の偏差を意味し、更に、点弧回路の両端電圧となるＯＬＴＣ電圧（Ｖｏ）を、負荷側の電圧を示す２次側電圧値（Ｖ２）にて除算した値（Ｖｏ／Ｖ２）に相当する

【0054】

順送電状態でのＧ（ｎ）による定数のフィールドには、電圧調整装置が順送電状態において、対応するタップ位置における偏差を用いて導電関数（Ｇ（ｎ））により算出される定数が格納される。逆送電状態でのＧ'（ｎ）の定数のフィールドには、電圧調整装置が逆送電状態において、対応するタップ位置における偏差を用いて導電関数（Ｇ’（ｎ））により算出される定数が格納される。導電関数の詳細については、後述する。

【0055】

次に、電源側から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。タップ位置がタップ１からタップ３までのいずれかである場合と、タップ位置がタップ５からタップ７までのいずれかである場合とでは、負荷時タップ切換器３が出力する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４からタップ７までの間にある場合について説明する。

【0056】

タップ位置がタップ４からタップ７までの間にある場合、接続線３ｖに対する接続線３ｕの電圧は、配電線１ｖに対する配電線１ｕの電圧と同相になる。即ち、直列変圧器１ａの１次巻線１１１の端子ｕ２に対する端子ｕ１の電圧は、配電線１ｖに対する配電線１ｕの電圧と同相になる。また、１次巻線１２１の端子ｖ２に対する端子ｖ１の電圧は、配電線１ｖに対する配電線１ｕの電圧と逆相になる。従って、接続線３ｕ及び３ｖ間の電圧が直列変圧器１ａの１次巻線１１１，１２１に印加されることにより、２次巻線１１２，１２２から配電線１ｕ，１ｖに配電される電圧が昇圧されて負荷側に配電される。

【0057】

以上のことから、タップ位置をタップ１からタップ７まで切り換えることにより、電源側からの単相交流を降圧した電圧から昇圧した電圧まで段階的に調整して負荷側に配電することができる。詳細は、後述するが、制御部３１は、計測用変圧器ＰＴ１又は計測用変圧器ＰＴ２により、配電線１ｕ，１ｖ間の電圧を検出し、検出した電圧が、例えば不感帯を逸脱した場合に、伝達関数を用いて目標タップ位置を決定する。制御部３１は、目標タップ位置に基づき、タップ位置を上げ下げすることによって、配電線１ｕ，１ｖ間電圧が基準電圧に近づくように調整する。

【0058】

図４は、順送電状態における制御ブロック線図である。電圧調整装置１００が順送電状態である場合、電圧調整装置１００の入力電圧（Ｖ１：電源側の電圧を示す１次側電圧値）と、出力電圧（Ｖ２：負荷側の電圧を示す２次側電圧値）とは、比例フィードバックにより本制御ブロック線図によって示される。この場合、当該比例フィードバックは、以下の（１）式にて示される。
Ｖ２＝Ｖ１＋Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ）・Ｖ２ （１）
但し、
Ｋ：直列変圧器１１，１２の個数（本実施形態では、２）
Ｎｓ：直列変圧器１１，１２の巻数比（Ｎｓ２／Ｎｓ１）
Ｎｔ（ｎ）：調整変圧器２における素通しに対する偏差
ｎ：タップ位置
本実施形態のように直列変圧器１１，１２の個数（Ｋ）が２つである場合、Ｖ２＝Ｖ１＋２・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ）・Ｖ２となる。

【0059】

順送電状態の伝達関数（Ｇ（ｎ））は、以下の（２）式にて示される。
Ｇ（ｎ）＝Ｖ２／Ｖ１＝１／（１－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ）） （２）
本実施形態のように直列変圧器１１，１２の個数（Ｋ）が２つである場合、Ｇ（ｎ）＝Ｖ２／Ｖ１＝１／（１－２・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ））となる。伝達関数（Ｇ（ｎ））は、Ｎｔ（ｎ）を含む関数であり、当該Ｎｔ（ｎ）は、タップ位置テーブルにて示すとおり、タップ位置（ｎ）応じて決定される値となる。すなわち、伝達関数（Ｇ（ｎ））は、タップ数分（タップ位置（ｎ）の個数分）の定数として、定義される。

【0060】

例えば、タップ位置が６（ｎ＝６）の場合、Ｎｔ（６）は、Ｎｔ２／（Ｎｔ１＋Ｎｔ２）となる。従って、伝達関数にＮｔ（６）の値が代入されることにより、Ｇ（６）＝１／（１－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ（６））＝１／（１－Ｋ・Ｎｓ・｛Ｎｔ２／（Ｎｔ１＋Ｎｔ２）｝）となる。このように、伝達関数（Ｇ（ｎ））は、タップ位置に応じて（本実施形態では、ｎ：１から７）において、タップ数分（本実施形態では、７個）の定数として、定義される。これら定数それぞれは、タップ位置テーブルにて、タップ位置それぞれと関連付けて、保存（記憶）されているものであってもよい。

【0061】

電圧調整装置１００が順送電状態である場合、出力電圧（Ｖ２：負荷側の電圧を示す２次側電圧値）の基準電圧を示す２次側基準電圧値（Ｖ２ｒｅｆ）は、制御部３１を構成するマイコンの記憶部３１１に予め記憶されている。制御部３１は、例えば、電源側の電圧を示す１次側電圧値（Ｖ１ｍ）を計測する計測用変圧器ＰＴ１から、１次側電圧値（Ｖ１ｍ）を取得する。当該１次側電圧値（Ｖ１ｍ）は、例えば、直近１サイクルの実行値、一定時間の実行値平均、フィルタ計算した値等、出力電圧（Ｖ２）の制御目標値（Ｖ２ｒｅｆ）を計算するための１次側電圧データに基づくものであれば、いかなるデータであっても適用することができる。

【0062】

制御部３１は、以下の（３）式にて、２次側電圧値（Ｖ２）が、２次側基準電圧値（Ｖ２ｒｅｆ）となる場合のＧｒｅｆ（Ｖ２／Ｖ１）を算出する。
Ｖ２ｒｅｆ／Ｖ１ｍ＝Ｇｒｅｆ≒Ｇ（ｎ） （３）
すなわち、制御部３１は、２次側基準電圧値（Ｖ２ｒｅｆ）を、取得した１次側電圧値（Ｖ１ｍ）にて除算した値（Ｇｒｅｆ）に対し、最も近接する定数（タップ位置にて決定する伝達関数の値）を、例えばタップ位置テーブルを参照することにより、特定する。

【0063】

制御部３１は、更に、特定した定数に対応するタップ位置をタップ位置テーブルに基づき導出する。タップ位置テーブルは、定数（タップ位置にて決定する伝達関数の値）と、タップ位置とが関連付けられた格納されているため、特定した定数に対応するタップ位置（目標タップ位置）を効率的に導出することができる。当該値（Ｇｒｅｆ）に最も近接する定数が、２つ存在する場合、すなわち、値（Ｇｒｅｆ）が、隣接する２つの定数の中間値（Ｇｒｅｆ＝｛Ｇ（ｎ）＋Ｇ（ｎ＋１）｝／２）となる場合、これら２つ定数（Ｇ（ｎ）、Ｇ（ｎ＋１））により、２つのタップ位置（ｎ、ｎ＋１）が特定される。この際、制御部３１は、現時点におけるタップ位置に最も近接するタップ位置、すなわち現時点のタップ位置からの切り換え量が最小のタップ位置を、目標タップ位置として導出するものであってもよい。

【0064】

図５は、制御部３１の処理手順（順送電状態）を示すフローチャートである。制御部３１は、ＲＯＭ等の記憶部３１１に予め格納されている制御プログラム（プログラム製品）に従って、負荷時タップ切換器３の運用中に、例えば６０Ｈｚの１周期より短い周期で本処理を実行する。又は、制御部３１は、検出した電圧が不感帯を逸脱した場合に本処理を実行するものであってもよい。

【0065】

制御部３１は、電源側の電圧を示す１次側電圧値を取得する（Ｓ１０１）。制御部３１は、例えば、電源側の電圧を示す１次側電圧値（Ｖ１ｍ）を計測する計測用変圧器ＰＴ１から、１次側電圧値（Ｖ１ｍ）を取得する。当該１次側電圧値（Ｖ１ｍ）は、例えば、直近１サイクルの実行値、一定時間の実行値平均、フィルタ計算した値等、出力電圧（Ｖ２）の制御目標値（Ｖ２ｒｅｆ）を計算するための１次側電圧データに基づくものであればよい。

【0066】

制御部３１は、負荷側の基準電圧を示す２次側基準電圧値を取得する（Ｓ１０２）。制御部３１は、記憶部３１１を参照し、当該記憶部３１１に予め記憶されている２次側基準電圧値（Ｖ２ｒｅｆ）を取得する。

【0067】

制御部３１は、２次側基準電圧値と１次側電圧値との基準電圧比率を算出する（Ｓ１０３）。制御部３１は、例えば、２次側基準電圧値（Ｖ２ｒｅｆ）を、１次側電圧値（Ｖ１ｍ）にて除算（Ｖ２ｒｅｆ／Ｖ１ｍ）することにより、２次側基準電圧値と１次側電圧値との基準電圧比率（Ｇｒｅｆ＝Ｖ２ｒｅｆ／Ｖ１ｍ）を算出する。

【0068】

制御部３１は、基準電圧比率に最も近接する定数（Ｇ（ｎ））を特定する（Ｓ１０４）。制御部３１は、例えば記憶部３１１に予め記憶されているタップ位置テーブルを参照し、算出した基準電圧比率（Ｇｒｅｆ）に最も近接する定数（Ｇ（ｎ））を特定する。

【0069】

制御部３１は、特定した定数に対応する目標タップ位置を決定する（Ｓ１０５）。制御部３１は、例えば記憶部３１１に予め記憶されているタップ位置テーブルを参照し、特定した定数（Ｇ（ｎ））に対応する目標タップ位置（ｎ）を決定する。

【0070】

制御部３１は、決定した目標タップ位置に応じてタップｔ１，ｔ２，ｔ３を切り換える、（Ｓ１０６）。制御部３１は、決定した目標タップ位置（ｎ）に応じて、駆動部３２に対し駆動信号を出力し、各切換スイッチを切り換える。これにより、切換スイッチは、タップ位置テーブルの選択する交流スイッチ素子にて定義されているように、目標タップ位置（ｎ）に応じて選択（オン）される。

【0071】

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る逆送電状態における制御ブロック線図である。電圧調整装置１００が逆送電状態である場合、負荷側の電圧（Ｖ２）が入力電圧となり、電源側の電圧（Ｖ１）が出力電圧となる。従って、電圧調整装置１００の入力電圧（Ｖ２：負荷側の電圧を示す２次側電圧値）と、出力電圧（Ｖ１：電源側の電圧を示す１次側電圧値）とは、比例フィードバックにより本制御ブロック線図によって示される。

【0072】

この場合、当該比例フィードバックは、以下の（４）式にて示される。
Ｖ１＝Ｖ２－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ）・Ｖ２ （４）
但し、
Ｋ：直列変圧器１１，１２の個数（本実施形態では、２）
Ｎｓ：直列変圧器１１，１２の巻数比（Ｎｓ２／Ｎｓ１）
Ｎｔ（ｎ）：調整変圧器２における素通しに対する偏差
ｎ：タップ位置
本実施形態のように直列変圧器１１，１２の個数（Ｋ）が２つである場合、Ｖ１＝Ｖ２－２・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ）・Ｖ２となる。

【0073】

逆送電状態の伝達関数（Ｇ'（ｎ））は、以下の（５）式にて示される。
Ｇ'（ｎ）＝Ｖ１／Ｖ２＝１－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ）＝１／Ｇ（ｎ） （５）
本実施形態のように直列変圧器１１，１２の個数（Ｋ）が２つである場合、Ｇ'（ｎ）＝１－２・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ）となる。従って、順送電と逆送電とでは、伝達関数が逆数（１／Ｇ（ｎ）＝Ｇ'（ｎ））の関係となり、入出力の可逆性が確認でき、すなわちこれら伝達関数は可逆性を有するものとなる。

【0074】

逆送電状態での制御においては、（６）式にて、出力電圧（Ｖ１）の基準電圧を示す１次側基準電圧値（Ｖ１ｒｅｆ）となる場合の値（Ｇｒｅｆ：Ｖ２／Ｖ１比）が算出され、この値（Ｇｒｅｆ）に最も近接するＧ（ｎ）となるタップ位置が目標タップ位置として導出される。
Ｖ２ｍ／Ｖ１ｒｅｆ＝Ｇｒｅｆ≒Ｇ（ｎ） （６）
なお、（６）式に替えて、以下の式（６）’にて示されるものであってもよい。
Ｖ１ｒｅｆ／Ｖ２ｍ＝Ｇ’ｒｅｆ≒Ｇ’（ｎ） （６）’
（６）’式は、（６）式の逆数として展開したものであり、同義であることは、言うまでもない。これら定数（Ｇ（ｎ）、Ｇ’（ｎ））それぞれは、タップ位置テーブルにて、タップ位置それぞれと関連付けて、保存（記憶）されているものであってもよい。

【0075】

制御部３１は、例えば、負荷側の電圧を示す２次側電圧値（Ｖ２ｍ）を計測する計測用変圧器ＰＴ２から、２次側電圧値（Ｖ２ｍ）を取得する。当該２次側電圧値（Ｖ２ｍ）は、例えば、直近１サイクルの実行値、一定時間の実行値平均、フィルタ計算した値等、出力電圧（Ｖ１）の制御目標値（Ｖ１ｒｅｆ）を計算するための２次側電圧データに基づくものであれば、いかなるデータであっても適用することができる。

【0076】

制御部３１は、実施形態１における順送電状態と同様に、（６）式又は（６）’式を用いて、Ｇｒｅｆ又はＧ’ｒｅｆを算出する。制御部３１は、算出したＧｒｅｆ又はＧ’ｒｅｆに対し、最も近接する定数（タップ位置にて決定する伝達関数の値）を、例えばタップ位置テーブルを参照することにより、特定する。制御部３１は、更に、特定した定数に対応するタップ位置をタップ位置テーブルに基づき導出する。

【0077】

図７は、制御部３１の処理手順（逆送電状態）を示すフローチャートである。制御部３１は、ＲＯＭ等の記憶部３１１に予め格納されている制御プログラム（プログラム製品）に従って、負荷時タップ切換器３の運用中に、例えば６０Ｈｚの１周期より短い周期で本処理を実行する。又は、制御部３１は、検出した電圧が不感帯を逸脱した場合に本処理を実行するものであってもよい。当該制御プログラム（プログラム製品）は、制御部３１が読み込み可能な記憶媒体に記憶されているものであってもよい。又は、制御部３１は、通信可能に接続される外部サーバから、制御プログラム（プログラム製品）を取得するものであってもよい。

【0078】

制御部３１は、負荷側の電圧を示す２次側電圧値を取得する（Ｓ２０１）。制御部３１は、例えば、負荷側の電圧を示す２次側電圧値（Ｖ２ｍ）を計測する計測用変圧器ＰＴ２から、２次側電圧値（Ｖ２ｍ）を取得する。当該２次側電圧値（Ｖ２ｍ）は、例えば、直近１サイクルの実行値、一定時間の実行値平均、フィルタ計算した値等、出力電圧（Ｖ１）の制御目標値（Ｖ１ｒｅｆ）を計算するための２次側電圧データに基づくものであればよい。

【0079】

制御部３１は、電源側の基準電圧を示す１次側基準電圧値を取得する（Ｓ２０２）。制御部３１は、記憶部３１１を参照し、当該記憶部３１１に予め記憶されている１次側基準電圧値（Ｖ１ｒｅｆ）を取得する。

【0080】

制御部３１は、１次側基準電圧値と２次側電圧値との基準電圧比率を算出する（Ｓ２０３）。制御部３１は、例えば、２次側電圧値（Ｖ２ｍ）を、１次側基準電圧値（Ｖ１ｒｅｆ）にて除算（Ｖ２ｍ／Ｖ１ｒｅｆ）することにより、１次側基準電圧値と２次側電圧値との基準電圧比率（Ｇｒｅｆ＝Ｖ２ｍ／Ｖ１ｒｅｆ）を算出する。又は、制御部３１は、１次側基準電圧値（Ｖ１ｒｅｆ）を、２次側電圧値（Ｖ２ｍ）にて除算（Ｖ１ｒｅｆ／Ｖ２ｍ）することにより、１次側基準電圧値と２次側電圧値との基準電圧比率（Ｇ’ｒｅｆ＝Ｖ１ｒｅｆ／Ｖ２ｍ）を算出するものであってもよい。

【0081】

制御部３１は、基準電圧比率に最も近接する定数（Ｇ（ｎ））を特定する（Ｓ２０４）。制御部３１は、実施形態１のＳ１０４と同様に、例えば記憶部３１１に予め記憶されているタップ位置テーブルを参照し、算出した基準電圧比率（Ｇｒｅｆ＝Ｖ２ｍ／Ｖ１ｒｅｆ）に最も近接する定数（Ｇ（ｎ））を特定する。制御部３１は、Ｇ’ｒｅｆを用いて、最も近接する定数（Ｇ’（ｎ））を特定するものであってもよい。

【0082】

制御部３１は、特定した定数に対応する目標タップ位置を決定する（Ｓ２０５）。制御部３１は、実施形態１のＳ１０５と同様に、例えば記憶部３１１に予め記憶されているタップ位置テーブルを参照し、特定した定数（Ｇ（ｎ））に対応する目標タップ位置（ｎ）を決定する。

【0083】

制御部３１は、決定した目標タップ位置に応じてタップｔ１，ｔ２，ｔ３を切り換える、（Ｓ２０６）。制御部３１は、実施形態１のＳ１０６と同様に、決定した目標タップ位置（ｎ）に応じて、駆動部３２に対し駆動信号を出力し、各切換スイッチＴｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３，ＴｈＡ，ＴｈＢ，ＴｈＣを切り換える。これにより、切換スイッチは、タップ位置テーブルの選択する交流スイッチ素子にて定義されているように、目標タップ位置（ｎ）に応じて選択（オン）される。制御部３１は、例えば、１次側、２次側の電圧、電流変化量に基づき、順送電状態であるか、又は逆送電状態であるかを判定し、判定結果に応じて、実施形態１（順送電状態）のタップ制御、又は実施形態２（逆送電状態）のタップ制御を行うものであってもよい。

【0084】

今回開示された実施形態はすべ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すべての変更が含まれることが意図される。

【0085】

特許請求の範囲に記載されている複数の請求項に関して、引用形式に関わらず、相互に組み合わせることが可能である。特許請求の範囲では、複数の請求項に従属する多項従属請求項が記載されている。特許請求の範囲では、多項従属請求項に従属する多項従属請求項は記載されていないが、多項従属請求項に従属する多項従属請求項を記載してもよい。

【符号の説明】

【0086】

１ｕ，１ｖ 配電線、 １００ 電圧調整装置、 １１，１２ 直列変圧器、 １１１，１２１ １次巻線、 １１２，１２２ ２次巻線、 ｕ１，ｕ２，ｖ１，ｖ２ 端子 ２００ 負荷時タップ切換変圧器、 ２ 調整変圧器、 ２０ 巻線、 ２０ａ 直列巻線、 ２０ｂ 分路巻線、 ２１ １次巻線、 ２２ ２次巻線、 ｔ１，ｔ２，ｔ３ タップ、 ３ 負荷時タップ切換器、 ３１ 制御部（マイコン）、 ３１１ 記憶部、 ３２ 駆動部、 Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３，ＴｈＡ，ＴｈＢ，ＴｈＣ 切換スイッチ、 ＴｈＡａ，ＴｈＡｂ サイリスタ、 ３ｕ，３ｖ 接続線、 ＴｈＳ 矯絡用スイッチ、 ＲＳ 限流抵抗器、 ＰＴ１，ＰＴ２ 計測用変圧器、 ＣＴ１ 変流器、 Ｔｒ１ トライアック、 Ｔｇ１ 点弧回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】