特許 7393965 電圧調整装置

(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】

(24)【登録日】2023-11-29

(45)【発行日】2023-12-07

(54)【発明の名称】電圧調整装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/12 20060101AFI20231130BHJP

   H02M 5/12 20060101ALI20231130BHJP

   G05F 1/14 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

H02J3/12

H02M5/12 B

G05F1/14 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020022680

(22)【出願日】2020-02-13

(65)【公開番号】P2021129411

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2022-10-07

(73)【特許権者】

【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

【審査官】北村 智彦

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５３－０７６３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３３５６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０３３３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１１７４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２９９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８６５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４２２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０８２６６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／１２

Ｈ０２Ｍ ５／１２

Ｇ０５Ｆ １／１４

(57)【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前記直列変圧器の一次巻線に接続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直列変圧器の接続位置の一方側の電圧を計測する第１計測用変圧器から計測電圧を取得する第１取得部と、
前記負荷時タップ切換変圧器によって前記直列変圧器の一次巻線に印加される電圧を計測する第２計測用変圧器から計測電圧を取得する第２取得部と、
前記第１取得部が取得した計測電圧及び前記第２取得部が取得した計測電圧に基づいて前記配電線における前記接続位置の他方側の電圧を算出する算出部と
を備え、
前記算出部は、前記第１取得部が取得した計測電圧に前記第１計測用変圧器の巻数比を乗算した電圧と、前記第２取得部が取得した計測電圧に前記第２計測用変圧器の巻数比及び前記直列変圧器の巻数比の逆数を乗算した電圧とに基づいて前記他方側の電圧を算出するようにしてある
電圧調整装置。

【請求項2】

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前記直列変圧器の一次巻線に接続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直列変圧器の接続位置の一方側の電圧を計測する第１計測用変圧器から計測電圧を取得する第１取得部と、
前記負荷時タップ切換変圧器によって前記直列変圧器の一次巻線に印加される電圧を計測する第２計測用変圧器から計測電圧を取得する第２取得部と、
前記第１取得部が取得した計測電圧及び前記第２取得部が取得した計測電圧に基づいて前記配電線における前記接続位置の他方側の電圧を算出する算出部と
を備え、
前記第２取得部は、前記負荷時タップ切換変圧器における３つ接続線の線間それぞれに接続されている
電圧調整装置。

【請求項3】

前記第２計測用変圧器の巻数比の値は、前記第１計測用変圧器の巻数比に前記直列変圧器の巻数比を乗算した値であり、
前記算出部は、前記第１取得部が取得した計測電圧及び前記第２取得部が取得した計測電圧のそれぞれに前記第１計測用変圧器の巻数比を乗算した電圧に基づいて前記他方側の電圧を算出するようにしてある
請求項１又は請求項２に記載の電圧調整装置。

【請求項4】

前記算出部は、
前記第１取得部が取得した計測電圧から前記一方側の一の二相の線間電圧を算出し、
前記第２取得部が取得した、前記一の二相それぞれにおける計測電圧から、前記一の二相それぞれの二次巻線に誘起する電圧の差分を算出し、
算出した線間電圧及び算出した差分に基づいて、前記他方側の前記二相の線間電圧を算出するようにしてある
請求項２又は請求項３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、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】

この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。

【0005】

切換スイッチをオンオフする制御を行う制御部は、配電線における電源側である一次側の電圧と、負荷側である二次側の電圧とを計測し、計測結果に基づいて、二次側の電圧が基準電圧に近づくように制御する。このような一次側及び二次側の電圧の計測は、特に系統切替による逆送時の電圧調整を考慮した場合に欠かすことができない。

【0006】

例えば、特許文献１には、複数のタップを有する変圧器と、タップ切換器と、変圧器の一次側および二次側の電圧を検出する計器用変圧器とを備え、計器用変圧器の検出電圧に基づいて二次側の電圧を一定の電圧範囲に調整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】

【0007】

【文献】特開２０１６－２０８６４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、一次側及び二次側の電圧の計測に用いられる高圧用の計測用変圧器は、高価であるという問題があった。

【0009】

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、一次側及び二次側の何れか一方の電圧を算出することが可能な間接切換式の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】

【0010】

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前記直列変圧器の一次巻線に接続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直列変圧器の接続位置の一方側の電圧を計測する第１計測用変圧器から計測電圧を取得する第１取得部と、前記負荷時タップ切換変圧器によって前記直列変圧器の一次巻線に印加される電圧を計測する第２計測用変圧器から計測電圧を取得する第２取得部と、前記第１取得部が取得した計測電圧及び前記第２取得部が取得した計測電圧に基づいて前記配電線における前記接続位置の他方側の電圧を算出する算出部とを備える。

【0011】

本態様にあっては、配電線に二次巻線が直列に接続された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た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。配電線における直列変圧器の接続位置の一方側の電圧の計測結果と、直列変圧器の一次巻線に印加される電圧の計測結果とに基づいて、上記接続位置の他方側の電圧を算出するため、他方側の電圧を計測する計測用変圧器が不要となる。

【0012】

本発明の一態様に係る電圧調整装置は、前記算出部は、前記第１取得部が取得した計測電圧に前記第１計測用変圧器の巻数比を乗算した電圧と、前記第２取得部が取得した計測電圧に前記第２計測用変圧器の巻数比及び前記直列変圧器の巻数比の逆数を乗算した電圧とに基づいて前記他方側の電圧を算出するようにしてある。

【0013】

本態様にあっては、上記一方側の電圧の計測結果に該電圧を計測する計測用変圧器の巻数比を乗算した電圧と、直列変圧器の一次巻線の電圧の計測結果に該電圧を計測する計測用変圧器の巻数比及び直列変圧器の巻数比の逆数を乗算した電圧とに基づいて、上記接続位置の他方側の電圧を算出するため、各計測結果及び各変圧器の巻数比に基づいて上記他方側の電圧を容易に算出することができる。

【0014】

本発明の一態様に係る電圧調整装置は、前記第２計測用変圧器の巻数比の値は、前記第１計測用変圧器の巻数比に前記直列変圧器の巻数比を乗算した値であり、
前記算出部は、前記第１取得部が取得した計測電圧及び前記第２取得部が取得した計測電圧のそれぞれに前記第１計測用変圧器の巻数比を乗算した電圧に基づいて前記他方側の電圧を算出するようにしてある。

【0015】

本態様にあっては、直列変圧器の一次巻線の電圧を計測する計測用変圧器の巻数比の値を、上記一方側の電圧を計測する計測用変圧器の巻数比に直列変圧器の巻数比の逆数を乗算した値にしておくことにより、各計測結果及び一の計測用変圧器の巻数比に基づいて上記他方側の電圧を容易に算出することができる。

【0016】

前記算出部は、前記第１取得部が取得した計測電圧から前記一方側の一の二相の線間電圧を算出し、前記第２取得部が取得した前記二相それぞれの計測電圧から該二相それぞれの二次巻線に誘起する電圧の差分を算出し、算出した線間電圧及び算出した差分に基づいて、前記他方側の前記二相の線間電圧を算出するようにしてある。

【0017】

本態様にあっては、上記一方側の電圧の計測結果から算出した一の二相の線間電圧と、該二相について直列変圧器の一次巻線に印加される電圧の計測結果から算出した直列変圧器の二次巻線に誘起する電圧の差分とに基づいて、上記他方側の線間電圧を容易に算出することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、一次側及び二次側の何れか一方の電圧を算出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【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】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4】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5】計測用変圧器によって検出される電圧と配電線における電圧との関係を示す説明図である。

【図6】電源側の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7】実施形態２に係る電圧調整装置の構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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。電圧調整装置（SVR＝Step Voltage Regulator）１００は、紙面左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、紙面右側の負荷へ、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗを介してｕ相，ｖ相，ｗ相の交流電圧を配電する。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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には計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２（第１計測用変圧器に相当）がＶ結線されている。即ち、配電線１ｕ，１ｖ、１ｗにおける直列変圧器１の接続位置よりも負荷側にて、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做し、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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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，ＰＴ５（第２計測用変圧器に相当）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。

【0029】

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 ）を有し、計測用変圧器ＰＴ１～ＰＴ５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。

【0030】

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Ｕ相に対応する交流電圧を出力するものであり、その位相をＯＵと表す。

【0031】

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Ｖ相に対応する交流電圧を出力するものであり、その位相をＯＶと表す。

【0032】

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Ｗ相に対応する交流電圧を出力するものであり、その位相をＯＷと表す。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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の線間には計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５が接続されている。即ち、接続線３ｕ,３ｖ間には、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間には、計測用変圧器ＰＴ４の一次巻線が接続されており、接続線３ｗ,３ｕ間には、計測用変圧器ＰＴ５の一次巻線が接続されている。計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５の二次巻線は、Ｙ結線されて制御部３１に接続されている。制御部３１が計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５の二次巻線からＯＵ，ＯＶ，ＯＷ三相分の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の電圧が検出される。

【0036】

次に、各スイッチの構成を、切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ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についても同様である。図２は、切換スイッチＴｈＡ＿Ｕの構成例を示す回路図である。切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ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＿Ｕ及びＴｈＡｂ＿Ｕを逆並列に接続してなる。サイリスタＴｈＡａ＿Ｕのアノード及びサイリスタＴｈＡｂ＿Ｕのカソードは、中性点Ｎに接続されている。サイリスタＴｈＡａ＿Ｕのカソード及びサイリスタＴｈＡｂ＿Ｕのアノードは、調整変圧器２の二次巻線２１２のタップｔ１に接続されている。サイリスタＴｈＡａ＿Ｕ及びＴｈＡｂ＿Ｕ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＿Ｕは双方向に導通する。切換スイッチＴｈＡ＿Ｕを１つのトライアックで構成してもよい。

【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３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段階に少なくな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段階に多くな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。そこで、図３に示すように、タップ１からタップ１３までのタップ位置と、ＮＴ＿Ｕ１からＮＴ＿Ｕ１３までの巻数比とを対応付けておく。但し、タップ位置がタップ７の場合、上記の定義による巻数比の算出は不能となるから、タップ位置と巻数比との対応付けは行わない。ＮＴ＿Ｕ１からＮＴ＿Ｕ１３までの総称をＮＴ＿Ｕとする。

【0044】

本実施形態１にあっては、図３に示すタップ位置と、オンにする切換スイッチ及び巻数比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。

【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４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４Ａ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４Ｂ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４Ａ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。電源から供給されるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧ベクトルを太い実線の矢印で示す場合、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗそれぞれにおける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Ｖ＿ｕｖ，Ｖ＿ｖｗ，Ｖ＿ｗｕ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Ｖ＿ｕｖ，Ｖ＿ｖｗ，Ｖ＿ｗｕ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３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４Ａにて細い実線の矢印で示すように、電圧Ｖ＿ｕｖ，Ｖ＿ｖｗ，Ｖ＿ｗｕ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ＶＯ＿ＵＶが印加される。以下では、特に指定がない限り、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ＶＯ＿ＵＶが印加される。この場合、電圧ＶＯ＿ＵＶに対応して二次巻線１２２に誘起する電圧も、電圧ＶＯ＿ＵＶと同相の電圧となる。従って、電源側からのＶ相の交流電圧に対して電圧ＶＯ＿ＵＶに比例する電圧が加算されて負荷側に供給される。

【0050】

一方、図４Ａに一点鎖線の矢印で示す電圧ＶＯ＿ＵＶ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ＶＯ＿ＵＶ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、電源側からのＶ相の交流電圧が降圧されて、負荷側にｖ相の交流電圧が供給される。

【0051】

次に、図４Ｂ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ＯＵ＿１からＯＵ＿１３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ＯＶ＿１からＯＶ＿１３で表す。電圧ＯＵ＿１から電圧ＯＵ＿６までの位相は、図４Ａに示すＯＵ相と同相である。電圧ＯＵ＿８から電圧ＯＵ＿１３までの位相は、図４Ａに示すＯＵ相と逆相である。なお、図４Ｂ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ＶＯ＿ＵＶの電圧ベクトルは、図４Ａ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ＶＯ＿ＵＶ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４Ｂにてこれらの加算を視覚的に示すために、図４Ｂにおける電圧ＯＶ＿１から電圧ＯＶ＿６の電圧ベクトル向きを図４ＡのＯＶ相の電圧とは逆にする。電圧ＯＶ＿８から電圧ＯＶ＿１３の電圧ベクトル向きは、図４Ａ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ＯＵ＿３と電圧ＯＶ＿３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ことが確認された。

【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４Ｂから明らかである。この場合は、電源側からの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、電源側からのＶ相の交流電圧が順次昇圧されて負荷側に供給されるようになる。

【0055】

実際には、二次巻線２１２，２２２，２３２のタップ位置が異なる組み合わせがあり得るため、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の終点は、図４Ｂに丸印で示す１６９のポイントの何れかとなる（電圧の大きさが０の場合を含む）。このため、例えば図４Ａに示すｖ相の電圧は、Ｖ相の電圧に対して必ずしも同相のまま昇圧又は降圧されるとは限らず、一般的には多少の位相差が生じる。

【0056】

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、電源側からのＵ相，Ｖ相，Ｗ相の交流電圧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、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が、それぞれのタップ位置を独立して切り換えることにより、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の交流電圧の不平衡を改善することもできる。

【0057】

制御部３１は、タップ位置の切り換えに際し、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗにおける電源側の線間電圧である電圧Ｖ＿ＵＶ，Ｖ＿ＶＷ，Ｖ＿ＷＵを算出し、算出した電圧Ｖ＿ＵＶ，Ｖ＿ＶＷ，Ｖ＿ＷＵと、負荷側の線間電圧である電圧Ｖ＿ｕｖ，Ｖ＿ｖｗ，Ｖ＿ｗｕとの差分に基づいて目標のタップ位置を決定する。電圧Ｖ＿ｕｖ，Ｖ＿ｖｗ，Ｖ＿ｗｕは、計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２の計測結果を取得することによって検出される。以下では、電圧Ｖ＿ＵＶ，Ｖ＿ＶＷ，Ｖ＿ＷＵの算出について、電圧Ｖ＿ＵＶの算出を例にして説明する。

【0058】

図５は、計測用変圧器ＰＴ１からＰＴ５によって検出される電圧と配電線１ｕ，１ｖ，１ｗにおける電圧との関係を示す説明図である。本図を用いて電圧Ｖ＿ＵＶを算出する方法を説明する。電圧Ｖ＿ＶＷ，Ｖ＿ＷＵについても同様に算出される。破線の矢印は、検出又は算出される電圧を示す。実線の矢印は、各計測用変圧器から取得される電圧を示す。紙面右側と紙面左側との対応を実線及び一点鎖線で示す。紙面の横方向に延びる実線は１対１に対応していることを示す。紙面の横方向に延びる一点鎖線は間に直列変圧器１が介在することを示す。

【0059】

先ず、以下の記号を定義する。電圧Ｖ＿ＶＷ，Ｖ＿ＷＵの算出に用いる記号についても同様に定義される。
Ｖ＿Ｕ，Ｖ＿Ｖ：配電線１ｕ，１ｖにおける電源側の相電圧
Ｖ＿ＵＶ：配電線１ｕ，１ｖにおける電源側の線間電圧
Ｖ＿ｕ，Ｖ＿ｖ：配電線１ｕ，１ｖにおける負荷側の相電圧
Ｖ＿ｕｖ：配電線１ｕ，１ｖにおける負荷側の線間電圧
Ｖ＿１ｕ：直列変圧器１の一次巻線１１１の端子ｕ１からｕ２に対して印加される電圧
Ｖ＿１ｖ：直列変圧器１の一次巻線１２１の端子ｖ１からｖ２に対して印加される電圧
Ｖ＿２ｕ：直列変圧器１の二次巻線１１２にＶ＿１ｕと同相に誘起する電圧
Ｖ＿２ｖ：直列変圧器１の二次巻線１２２にＶ＿１ｖと同相に誘起する電圧
ｎ１：直列変圧器１の巻数比
Ｖ＿ｕｖ’：計測用変圧器ＰＴ１による電圧Ｖ＿ｕｖの計測結果
ｎ２：計測用変圧器ＰＴ１の巻数比
ＶＯ＿ＵＶ：接続線３ｕ，３ｖにおける線間電圧（＝－Ｖ＿１ｖ）
ＶＯ＿ＷＵ：接続線３ｗ，３ｕにおける線間電圧（＝－Ｖ＿１ｕ）
ＶＯ＿ＵＶ’：計測用変圧器ＰＴ３による電圧ＶＯ＿ＵＶの計測結果
ＶＯ＿ＷＵ’：計測用変圧器ＰＴ５による電圧ＶＯ＿ＷＵの計測結果
ｎ３：計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ５の巻数比

【0060】

計測用変圧器ＰＴ１は、一次巻線が配電線１ｕ，１ｖの線間に接続されているから、計測用変圧器ＰＴ１の計測結果である電圧Ｖ＿ｕｖ’を用いて電圧Ｖ＿ｕｖが検出される。同様に、計測用変圧器ＰＴ２は、一次巻線が配電線１ｖ，１ｗの線間に接続されているから、計測用変圧器ＰＴ２の計測結果である電圧Ｖ＿ｖｗ’を用いて電圧Ｖ＿ｖｗが検出される。ここで、配電線１ｗ，１ｕの線間に接続される仮想的な計測用変圧器の計測結果を電圧Ｖ＿ｗｕ’とすると、電圧Ｖ＿ｕｖ’，Ｖ＿ｖｗ’，Ｖ＿ｗｕ’それぞれの電圧ベクトルの和が０になることから、電圧Ｖ＿ｗｕ’は電圧Ｖ＿ｕｖ’及びＶ＿ｖｗ’ に基づいて算出され、電圧Ｖ＿ｗｕ’を用いて電圧Ｖ＿ｗｕが算出される。

【0061】

計測用変圧器ＰＴ３は、図１より接続線３ｕ，３ｖの線間に接続されているから、計測用変圧器ＰＴ３の計測結果である電圧ＶＯ＿ＵＶ’を用いて電圧ＶＯ＿ＵＶが検出される。この電圧ＶＯ＿ＵＶは、直列変圧器１の一次巻線１２１の端子ｖ２からｖ１に対して印加される電圧であり、端子ｖ１からｖ２に対して印加される電圧Ｖ＿１ｖの極性を反転したものに等しい。また、電圧Ｖ＿１ｖを直列変圧器１の巻数比ｎ１で除算することにより、二次巻線１２２に誘起する電圧Ｖ＿２ｖが算出される。

【0062】

換言すれば、計測用変圧器ＰＴ３の計測結果である電圧ＶＯ＿ＵＶ’を用いて検出される電圧ＶＯ＿ＵＶを（－ｎ１）で除算することにより、電圧Ｖ＿２ｖが算出される。同様に、計測用変圧器ＰＴ４の計測結果である電圧ＶＯ＿ＶＷ’を用いて検出される電圧ＶＯ＿ＶＷを（－ｎ１）で除算することにより、電圧Ｖ＿２ｗが算出される。更に、計測用変圧器ＰＴ５の計測結果である電圧ＶＯ＿ＷＵ’を用いて検出される電圧ＶＯ＿ＷＵを（－ｎ１）で除算することにより、電圧Ｖ＿２ｕが算出される。

【0063】

電源側の線間電圧であるＶ＿ＵＶは電圧Ｖ＿Ｕ，Ｖ＿Ｖによって以下の式（１）で表され、電圧Ｖ＿Ｕ，Ｖ＿Ｖそれぞれは以下の式（２），（３）によって表される。
Ｖ＿ＵＶ＝Ｖ＿Ｕ－Ｖ＿Ｖ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
Ｖ＿Ｕ＝Ｖ＿ｕ＋Ｖ＿２ｕ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
Ｖ＿Ｖ＝Ｖ＿ｖ＋Ｖ＿２ｖ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）

【0064】

式（１）～（３）より、電圧Ｖ＿ＵＶは以下の式（４）のとおり変形される。この式（４）は、図５に示す各電圧のベクトルの関係と対応している。
Ｖ＿ＵＶ＝（Ｖ＿ｕ－Ｖ＿ｖ）＋（Ｖ－２ｕ－Ｖ＿２ｖ）
＝Ｖ＿ｕｖ＋（Ｖ－２ｕ－Ｖ＿２ｖ）・・・・・・・・・・・・（４）

【0065】

電圧Ｖ＿ｕｖは、計測用変圧器ＰＴ１による計測結果である電圧Ｖ＿ｕｖ’と計測用変圧器ＰＴ１の巻数比とを用いて表され、電圧Ｖ－２ｕ，Ｖ＿２ｖそれぞれは、電圧Ｖ－１ｕ，Ｖ＿１ｖと直列変圧器１の巻数比ｎ１とを用いて表されるから、式（４）は以下の式（５）のとおり変形される。
Ｖ＿ＵＶ＝Ｖ＿ｕｖ’×ｎ２＋（Ｖ－１ｕ－Ｖ＿１ｖ）／ｎ１・・・・・（５）

【0066】

式（５）における電圧Ｖ－１ｕ，Ｖ＿１ｖそれぞれは、上述のとおり電圧ＶＯ＿ＷＵ，ＶＯ＿ＵＶの符号を反転したものであるから、式（５）は以下の式（６）のとおり変形される。
Ｖ＿ＵＶ＝Ｖ＿ｕｖ’×ｎ２＋（ＶＯ＿ＵＶ－ＶＯ＿ＷＵ）／ｎ１・・・（６）

【0067】

電圧ＶＯ＿ＵＶ，ＶＯ＿ＷＵそれぞれは、計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ５による計測結果であるＶＯ＿ＵＶ’,ＶＯ＿ＷＵ，と計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ５の巻数比とを用いて表されるから、式（６）は以下の式（７）のとおり変形される。
Ｖ＿ＵＶ＝Ｖ＿ｕｖ’×ｎ２＋（ＶＯ＿ＵＶ’－ＶＯ＿ＷＵ’）×ｎ３／ｎ１・・（７）

【0068】

式（７）は、計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ３，ＰＴ５の計測結果を用いて、電源側の線間電圧である電圧Ｖ＿ＵＶが算出されることを示している。更に、式（７）にてｎ２＝ｎ３／ｎ１となるように、即ち計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ５の巻数比ｎ３が、ｎ３＝ｎ１×ｎ２となるように構成した場合は、式（７）が以下の式（８）のとおり変形されて、電圧Ｖ＿ＵＶの算出が簡略化される。
Ｖ＿ＵＶ＝（Ｖ＿ｕｖ’＋ＶＯ＿ＵＶ’－ＶＯ＿ＷＵ’）×ｎ２・・・・（８）

【0069】

同様にして、電圧Ｖ＿ＶＷ，Ｖ＿ＷＵそれぞれが以下の式（９），（１０）のとおりに表される。そして、巻数比の関係がｎ３＝ｎ１×ｎ２となる場合は、電圧Ｖ＿ＶＷ，Ｖ＿ＷＵそれぞれが以下の式（１１），（１２）のとおりに表される。
Ｖ＿ＶＷ＝Ｖ＿ｖｗ’×ｎ２＋（ＶＯ＿ＶＷ’－ＶＯ＿ＵＶ’）×ｎ３／ｎ１・・（９）
Ｖ＿ＷＵ＝Ｖ＿ｗｕ’×ｎ２＋（ＶＯ＿ＷＵ’－ＶＯ＿ＶＷ’）×ｎ３／ｎ１
・・・・・（１０）
Ｖ＿ＶＷ＝（Ｖ＿ｖｗ’＋ＶＯ＿ＶＷ’－ＶＯ＿ＵＶ’）×ｎ２・・・・（１１）
Ｖ＿ＷＵ＝（Ｖ＿ｗｕ’＋ＶＯ＿ＷＵ’－ＶＯ＿ＶＷ’）×ｎ２・・・・（１２）

【0070】

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６は、電源側の電圧Ｖ＿ＵＶ，Ｖ＿ＶＷ，Ｖ＿ＷＵ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。この処理手順は、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの電圧を監視する周期で起動され、制御部３１に含まれるＦＰＧＡにより実行される。図６の処理をＣＰＵが実行するようにしてもよい。

【0071】

図６の処理が起動された場合、ＦＰＧＡは、計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２から計測結果として電圧Ｖ＿ｕｖ’，Ｖ＿ｖｗ’を取得する（Ｓ１１：第１取得部に相当）。次いで、ＦＰＧＡは、取得した電圧Ｖ＿ｕｖ’，Ｖ＿ｖｗ’に基づき、仮想的な計測結果として電圧Ｖ＿ｗｕ’を算出する（Ｓ１２）。

【0072】

その後、ＦＰＧＡは、計測用変圧器ＰＴ３～ＰＴ５から計測結果として電圧ＶＯ＿ＵＶ’，ＶＯ＿ＶＷ’，ＶＯ＿ＷＵ’を取得する（Ｓ１３：第２取得部に相当）。次いで、ＦＰＧＡは、式（７）又は（８）の右辺に、取得した電圧Ｖ＿ｕｖ’及び電圧ＶＯ＿ＵＶ’，ＶＯ＿ＷＵ’を代入することにより、電源側の電圧Ｖ＿ＵＶを算出する（Ｓ１４：算出部に相当）。

【0073】

その後、ＦＰＧＡは、式（９）又は（１１）の右辺に、取得した電圧Ｖ＿ｖｗ’及び電圧ＶＯ＿ＶＷ’，ＶＯ＿ＵＶ’を代入することにより、電源側の電圧Ｖ＿ＶＷを算出する（Ｓ１５：算出部に相当）。更に、ＦＰＧＡは、式（１０）又は（１２）の右辺に、算出した電圧Ｖ＿ｗｕ’及び取得した電圧ＶＯ＿ＷＵ’，ＶＯ＿ＶＷ’を代入することにより、電源側の電圧Ｖ＿ＷＵを算出し（Ｓ１６：算出部に相当）、図６の処理を終了する。

【0074】

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が直列に接続された直列変圧器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が並列に接続された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。配電線１ｕ，１ｖ，１ｗにおける直列変圧器１の接続位置よりも負荷側の電圧の計測結果と、直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１，１３１に印加される電圧の計測結果とに基づいて、上記接続位置よりも電源側の電圧を算出することが可能となるため、電源側の電圧を計測する計測用変圧器が不要となる。

【0075】

また、実施形態１によれば、例えば負荷側の電圧Ｖ＿ｕｖの計測結果である電圧Ｖ＿ｕｖ’に該電圧を計測する計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２の巻数比ｎ２を乗算した電圧と、直列変圧器１の一次巻線１２１，１１１それぞれに印加される電圧Ｖ＿１ｖ，Ｖ＿１ｕを反転した電圧の計測結果である電圧ＶＯ＿ＵＶ’，ＶＯ＿ＷＵ’に該電圧を計測する計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ５の巻数比ｎ３及び直列変圧器１の巻数比ｎ１の逆数を乗算した電圧とに基づいて、上記接続位置よりも電源側の電圧を算出する（式（７）参照）ため、各計測結果及び各変圧器の巻数比に基づいて電源側の電圧を容易に算出することができる。

【0076】

更に、実施形態１によれば、例えば直列変圧器１の一次巻線１２１，１１１それぞれに印加される電圧Ｖ＿１ｖ，Ｖ＿１ｕを反転した電圧を計測する計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ５の巻数比ｎ３の値を、負荷側の電圧を計測する計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２の巻数比ｎ２に直列変圧器１の巻数比ｎ１の逆数を乗算した値にしておくことにより、各計測結果及び計測用変圧器ＰＴ１の巻数比ｎ２に基づいて電源側の電圧を容易に算出する（式（８）参照）ことができる。

【0077】

更に、実施形態１によれば、例えば負荷側の電圧Ｖ＿ｕｖの計測結果である電圧Ｖ＿ｕｖ’から算出したｕ相，ｖ相の線間の電圧Ｖ＿ｕｖと、直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１それぞれに印加される電圧Ｖ＿１ｕ，Ｖ＿１ｖを反転した電圧の計測結果である電圧ＶＯ＿ＷＵ’，ＶＯ＿ＵＶ’から算出した直列変圧器１の二次巻線１１２，１２２に誘起する電圧Ｖ＿２ｕ，Ｖ＿２ｖの差分とに基づいて電源側の線間電圧を容易に算出する（式（４）～（８）参照）ことができる。

【0078】

なお、本実施形態１にあっては、負荷側の線間電圧を検出して電源側の線間電圧を算出したが、負荷側の相電圧を検出若しくは算出して電源側の相電圧を算出することも可能である。例えば、負荷側のｕ相の電圧Ｖ＿ｕと、直列変圧器１の二次巻線１１２に誘起する電圧Ｖ＿２ｕとを用いて以下の式（１３）により、電源側のＵ相の電圧Ｖ＿Ｕを算出することができる。Ｖ＿２ｕは、式（４）～（６）を参照して、－（ＶＯ＿ＷＵ）／ｎ１から算出される。
Ｖ＿Ｕ＝Ｖ＿ｕ＋Ｖ＿２ｕ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１３）

【0079】

また、本実施形態１にあっては、電圧調整装置１００は、調整変圧器２がΔ－Ｙ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結線されている場合であっても、計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５をＹ結線することにより、全く同様に電源側の電圧を算出することができる。具体的には、例えば計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ４それぞれによるＯＵ相，ＯＶ相の計測結果を電圧ＶＯ＿Ｕ’，ＶＯ＿Ｖ’とすれば、式（７）を変形した以下の式（１４）により、電圧Ｖ＿ＵＶが算出される。
Ｖ＿ＵＶ＝Ｖ＿ｕｖ’×ｎ２＋（ＶＯ＿Ｕ’－ＶＯ＿Ｖ’）×ｎ３／ｎ１・・（１４）

【0080】

（実施形態２）
実施形態１は、負荷側の電圧を検出して電源側の電圧を算出する形態であるのに対し、実施形態２は、電源側の電圧を検出して負荷側の電圧を算出する形態である。図７は、実施形態２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。本実施形態２にあっては、電圧調整装置１００が計測結果を取得する計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２の接続箇所が実施形態１と異なっている。

【0081】

具体的には、配電線１ｕ，１ｖ、１ｗにおける直列変圧器１の接続位置よりも電源側にて、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。その他、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。

【0082】

負荷側の線間電圧であるＶ＿ｕｖは電圧Ｖ＿ｕ，Ｖ＿ｖによって以下の式（１５）で表され、電圧Ｖ＿ｕ，Ｖ＿ｖそれぞれは以下の式（１６），（１７）によって表される。
Ｖ＿ｕｖ＝Ｖ＿ｕ－Ｖ＿ｖ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１５）
Ｖ＿ｕ＝Ｖ＿Ｕ－Ｖ＿２ｕ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１６）
Ｖ＿ｖ＝Ｖ＿Ｖ－Ｖ＿２ｖ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１７）

【0083】

式（１５）～（１７）より、電圧Ｖ＿ｕｖは以下の式（１８）のとおり変形される。
Ｖ＿ｕｖ＝（Ｖ＿Ｕ－Ｖ＿Ｖ）－（Ｖ－２ｕ－Ｖ＿２ｖ）
＝Ｖ＿ＵＶ－（Ｖ－２ｕ－Ｖ＿２ｖ）・・・・・・・・・・・・（１８）

【0084】

電圧Ｖ＿ＵＶは、計測用変圧器ＰＴ１による計測結果である電圧Ｖ＿ＵＶ’と計測用変圧器ＰＴ１の巻数比とを用いて表され、電圧Ｖ－２ｕ，Ｖ＿２ｖそれぞれは、電圧Ｖ－１ｕ，Ｖ＿１ｖと直列変圧器１の巻数比ｎ１とを用いて表されるから、実施形態１と同様に、式（１８）は以下の式（１９）のとおり変形される。
Ｖ＿ｕｖ＝Ｖ＿ＵＶ’×ｎ２－（Ｖ－１ｕ－Ｖ＿１ｖ）／ｎ１
＝Ｖ＿ＵＶ’×ｎ２－（ＶＯ＿ＵＶ－ＶＯ＿ＷＵ）／ｎ１・・・（１９）

【0085】

電圧ＶＯ＿ＵＶ，ＶＯ＿ＷＵそれぞれは、計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ５による計測結果であるＶＯ＿ＵＶ’,ＶＯ＿ＷＵ，と計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ５の巻数比とを用いて表されるから、式（１９）は以下の式（２０）のとおり変形される。
Ｖ＿ｕｖ＝Ｖ＿ＵＶ’×ｎ２－（ＶＯ＿ＵＶ’－ＶＯ＿ＷＵ’）×ｎ３／ｎ１
・・・・・（２０）

【0086】

式（２０）は、計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ３，ＰＴ５の計測結果を用いて、負荷側の線間電圧である電圧Ｖ＿ｕｖが算出されることを示している。更に、式（２０）にてｎ２＝ｎ３／ｎ１となるように、即ち計測用変圧器ＰＴ３，ＰＴ５の巻数比ｎ３が、ｎ３＝ｎ１×ｎ２となるように構成した場合は、式（２０）が以下の式（２１）のとおり変形されて、電圧Ｖ＿ｕｖの算出が簡略化される。
Ｖ＿ｕｖ＝（Ｖ＿ＵＶ’－ＶＯ＿ＵＶ’＋ＶＯ＿ＷＵ’）×ｎ２・・・・（２１）

【0087】

同様にして、電圧Ｖ＿ｖｗ，Ｖ＿ｗｕそれぞれが以下の式（２２），（２３）のとおりに表される。そして、巻数比がｎ３＝ｎ１×ｎ２の関係にある場合は、電圧Ｖ＿ｖｗ，Ｖ＿ｗｕそれぞれが以下の式（２４），（２５）のとおりに表される。
Ｖ＿ｖｗ＝Ｖ＿ＶＷ’×ｎ２－（ＶＯ＿ＶＷ’－ＶＯ＿ＵＶ’）×ｎ３／ｎ１
・・・・・（２２）
Ｖ＿ｗｕ＝Ｖ＿ＷＵ’×ｎ２－（ＶＯ＿ＷＵ’－ＶＯ＿ＶＷ’）×ｎ３／ｎ１
・・・・・（２３）
Ｖ＿ｖｗ＝（Ｖ＿ＶＷ’－ＶＯ＿ＶＷ’＋ＶＯ＿ＵＶ’）×ｎ２・・・・（２４）
Ｖ＿ｗｕ＝（Ｖ＿ＷＵ’－ＶＯ＿ＷＵ’＋ＶＯ＿ＶＷ’）×ｎ２・・・・（２５）

【0088】

以上のように本実施形態２によれば、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗにおける直列変圧器１の接続位置よりも電源側の電圧の計測結果と、直列変圧器１の一次巻線１１１，１２１，１３１に印加される電圧の計測結果とに基づいて、上記接続位置よりも負荷側の電圧を算出することが可能となるため、負荷側の電圧を計測する計測用変圧器が不要となる。

【0089】

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】

【0090】

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，ＰＴ５ 計測用変圧器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】