(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相の配電系統から負荷への給電経路に設けられ、一次巻線と二次巻線とを有する変圧器と、自己消弧形素子とダイオードとを逆並列接続してなる半導体スイッチ８組をブリッジ結線し、該ブリッジ結線の第１アームの中間接続点はＡＣリアクトルを介して前記配電系統の一端に接続し、該ブリッジ結線の第２アームの中間接続点は前記配電系統の他端に接続し、該ブリッジ結線の第３アームの中間接続点は前記圧器の一次巻線の一端に接続し、該ブリッジ結線の第４アームの中間接続点はＬＣフィルタを介して前記変圧器の一次巻線の他端に接続して形成される調整電圧発生回路と、この調整電圧発生回路から出力する交流電圧を前記配電系統と同一周波数で所望の値に制御する電圧制御回路とで構成され、前記変圧器の二次巻線を直列に介して前記単相配電系統に前記負荷を接続してなる自動電圧調整装置において、
前記電圧制御回路が、前記配電系統の電圧の検出値と、前記調整電圧発生回路の出力電圧の検出値とを加算して求めた電圧を設定電圧と比較して、両者の偏差が零になるように前記調整電圧発生回路を制御することを特徴とする自動電圧調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自動電圧調整装置において、
前記電圧制御回路に、前記負荷の電流に基づいて、前記変圧器の二次巻線の電圧降下分を補償する機能を付加したことを特徴とする自動電圧調整装置。
【請求項３】
請求項１に記載の自動電圧調整装置において、
前記電圧制御回路に、前記調整電圧発生回路から出力する電流に基づいて、前記変圧器の二次巻線の電圧降下分を補償する機能を付加したことを特徴とする自動電圧調整装置。
【請求項４】
請求項１なし請求項３のいずれかに記載の自動電圧調整装置において、
前記調整電圧発生回路から変圧器の一次巻線への経路に挿設されるスイッチ回路と、該スイッチ回路の開閉を制御する直送制御回路とを付加したことを特徴とする自動電圧調整装置。
【請求項５】
請求項４に記載の自動電圧調整装置において、
前記スイッチ回路は半導体交流スイッチと、接点を有する機械式スイッチとの並列接続回路からなり、このスイッチ回路を前記変圧器の一次巻線の両端に接続したことを特徴とする
自動電圧調整装置。
【請求項６】
請求項４に記載の自動電圧調整装置において、
前記スイッチ回路はトランスファ方式の機械式スイッチとし、該機械式スイッチのメーク接点は前記変圧器の一次巻線の両端に接続し、ブレーク接点は前記調整電圧発生回路の一端と該変圧器の一次巻線の一端との間に接続したことを特徴とする自動電圧調整装置。
【請求項７】
請求項４に記載の自動電圧調整装置において、
前記スイッチ回路はコンテニュアス方式の機械式スイッチとし、該機械式スイッチのメーク接点は前記変圧器の一次巻線の両端に接続し、ブレーク接点は前記調整電圧発生回路の一端と該変圧器の一次巻線の一端との間に接続したことを特徴とする自動電圧調整装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の自動電圧調整装置において、
前記変圧器の一次巻線の両端に接続されるバリスタを付加したことを特徴とする自動電圧調整装置。
【請求項９】
請求項４ないし請求項８のいずれかに記載の自動電圧調整装置において、
通常時は、前記直送制御回路により前記スイッチ回路を開路（無励磁）状態にしつつ、前記負荷の電流を監視し、この負荷の電流が所定の値を超えたときには、前記直送制御回路により前記スイッチ回路を閉路（励磁）状態にしつつ、前記電圧制御回路を介して前記調整電圧発生回路の動作を停止させることを特徴とする自動電圧調整装置。
【請求項１０】
請求項４ないし請求項８のいずれかに記載の自動電圧調整装置において、
通常時は、前記直送制御回路により前記スイッチ回路を開路（無励磁）状態にしつつ、前記調整電圧発生回路の出力電流を監視し、この調整電圧発生回路の出力電流が所定の値を超えたときには、前記直送制御回路により前記スイッチ回路を閉路（励磁）状態にしつつ、前記電圧制御回路を介して前記調整電圧発生回路の動作を停止させることを特徴とする自動電圧調整装置。
【請求項１１】
請求項５に記載の自動電圧調整装置において、
通常時は、前記直送制御回路により前記スイッチ回路を開路状態にしつつ、前記半導体交流スイッチの電流を監視し、この半導体交流スイッチの電流が所定の値を超えたときには、前記直送制御回路により前記スイッチ回路を閉路状態にしつつ、前記電圧制御回路を介して前記調整電圧発生回路の動作を停止させることを特徴とする自動電圧調整装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の自動電圧調整装置において、
前記コンテニュアス方式の機械式スイッチが励磁されてメークするまでの期間には、前記電圧制御回路により、前記ブリッジ結線の第３，第４アームそれぞれの上アーム半導体スイッチをオンまたはオフ状態，下アーム半導体スイッチをオフまたはオン状態にすることを特徴とする自動電圧調整装置。
【請求項１３】
請求項７に記載の自動電圧調整装置において、
前記ブリッジ結線した回路の両端に、前記機械式スイッチの動作に伴う過電圧吸収用のコンデンサを接続したことを特徴とする自動電圧調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、単相の配電系統から負荷への給電経路に挿設される自動電圧調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、この種の自動電圧調整装置の従来例を示す回路構成図である。
【０００３】
図１１において、１は単相の配電系統、２は整流回路，インバータなどから形成される交流定電圧装置、３は電磁接触器、４は半導体交流スイッチ４ａ，電磁接触器４ｂなどから形成されるバイパススイッチ回路、５は負荷を示す。
【０００４】
この自動電圧調整装置においては、通常時は電磁接触器３が閉路状態、バイパススイッチ回路４は開路状態にあり、配電系統１の交流電力を交流定電圧装置２により配電系統１と同じ周波数で所望の電圧の交流電力を負荷５に供給し、交流定電圧装置２に不具合が発生したときには、この不具合を検知して電磁接触器３を開路状態にしつつ、バイパススイッチ回路４を閉路状態にする。
【０００５】
このとき、バイパススイッチ回路４の半導体交流スイッチ４ａを速やかに閉路状態にし、その後、電磁接触器４ｂを閉路状態にすることにより、ほぼ無瞬断で負荷５への給電経路を切り換えることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１１に示した従来の自動電圧調整装置において、交流定電圧装置２は負荷５の定格容量に等しい出力容量を有していることから、交流定電圧装置２を構成する整流回路，インバータの変換容量も負荷５の定格容量に見合った値となり、装置全体が大型，高価格になるという問題がある。
【０００７】
また、バイパススイッチ回路４によりほぼ無瞬断で負荷５への給電経路を切り換えるためには、交流定電圧装置２が出力する電圧の位相を、配電系統１の電圧の位相とを同期させる機能を交流定電圧装置２に備えることが望ましく、そのためには、単に配電系統１とほぼ同一周波数で所望の電圧の交流電力を負荷５に供給する交流定電圧装置に比して回路構成が複雑になるという問題もある。
【０００８】
この発明の目的は、上記問題点を解決する自動電圧調整装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この第１の発明は、単相の配電系統から負荷への給電経路に設けられ、一次巻線と二次巻線とを有する変圧器と、自己消弧形素子とダイオードとを逆並列接続してなる半導体スイッチ８組をブリッジ結線し、該ブリッジ結線の第１アームの中間接続点はＡＣリアクトルを介して前記配電系統の一端に接続し、該ブリッジ結線の第２アームの中間接続点は前記配電系統の他端に接続し、該ブリッジ結線の第３アームの中間接続点は前記圧器の一次巻線の一端に接続し、該ブリッジ結線の第４アームの中間接続点はＬＣフィルタを介して前記変圧器の一次巻線の他端に接続して形成される調整電圧発生回路と、この調整電圧発生回路から出力する交流電圧を前記配電系統と同一周波数で所望の値に制御する電圧制御回路とで構成され、前記変圧器の二次巻線を直列に介して前記単相配電系統に前記負荷を接続してなる自動電圧調整装置において、
前記電圧制御回路が、前記配電系統の電圧の検出値と、前記調整電圧発生回路の出力電圧の検出値とを加算して求めた電圧を設定電圧と比較して、両者の偏差が零になるように前記調整電圧発生回路を制御することを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は前記第１の発明の自動電圧調整装置において、前記電圧制御回路には前記負荷の電流に基づいて、前記変圧器の二次巻線の電圧降下分を補償する機能を付加したことを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は前記第１の発明の自動電圧調整装置において、前記電圧制御回路には前記調整電圧発生回路から出力する電流に基づいて、前記変圧器の二次巻線の電圧降下分を補償する機能を付加したことを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は前記第１ないし第３の発明のいずれかの発明の自動電圧調整装置において、前記調整電圧発生回路から変圧器の一次巻線への経路に挿設されるスイッチ回路と、該スイッチ回路の開閉を制御する直送制御回路とを付加したことを特徴とする。
【００１３】
第５の発明は前記第４の発明の自動電圧調整装置において前記スイッチ回路は半導体交流スイッチと、接点を有する機械式スイッチとの並列接続回路からなり、このスイッチ回路を前記変圧器の一次巻線の両端に接続したことを特徴とする。
【００１４】
第６の発明は前記第４の発明の自動電圧調整装置において、前記スイッチ回路はトランスファ方式の機械式スイッチとし、該機械式スイッチのメーク接点は前記変圧器の一次巻線の両端に接続し、ブレーク接点は前記調整電圧発生回路の一端と該変圧器の一次巻線の一端との間に接続したことを特徴とする。
【００１５】
第７の発明は前記第４の発明の自動電圧調整装置において、前記スイッチ回路はコンテニュアス方式の機械式スイッチとし、該機械式スイッチのメーク接点は前記変圧器の一次巻線の両端に接続し、ブレーク接点は前記調整電圧発生回路の一端と該変圧器の一次巻線の一端との間に接続したことを特徴とする。
【００１６】
第８の発明は前記第６又は第７の発明の自動電圧調整装置において、前記変圧器の一次巻線の両端に接続されるバリスタを付加したことを特徴とする。
【００１７】
第９の発明は、前記第４ないし第８のいずれかの発明の自動電圧調整装置において、
通常時は、前記直送制御回路により前記スイッチ回路を開路（無励磁）状態にしつつ、前記負荷の電流を監視し、この負荷の電流が所定の値を超えたときには、前記直送制御回路により前記スイッチ回路を閉路（励磁）状態にしつつ、前記電圧制御回路を介して前記調整電圧発生回路の動作を停止させることを特徴とする。
【００１８】
第１０の発明は前記第４ないし第８のいずれかの発明の自動電圧調整装置において、通常時は、前記直送制御回路により前記スイッチ回路を開路（無励磁）状態にしつつ、前記調整電圧発生回路の出力電流を監視し、この調整電圧発生回路の出力電流が所定の値を超えたときには、前記直送制御回路により前記スイッチ回路を閉路（励磁）状態にしつつ、前記電圧制御回路を介して前記調整電圧発生回路の動作を停止させることを特徴とする。
【００１９】
第１１の発明は前記第５の発明の自動電圧調整装置において、通常時は、前記直送制御回路により前記スイッチ回路を開路状態にしつつ、前記半導体交流スイッチの電流を監視し、この半導体交流スイッチの電流が所定の値を超えたときには、前記直送制御回路により前記スイッチ回路を閉路状態にしつつ、前記電圧制御回路を介して前記調整電圧発生回路の動作を停止させることを特徴とする。
【００２０】
第１２の発明は前記第７の発明の自動電圧調整装置において、前記コンテニュアス方式の機械式スイッチが励磁されてメークするまでの期間には、前記電圧制御回路により、前記ブリッジ結線の第３，第４アームそれぞれの上アーム半導体スイッチをオンまたはオフ状態，下アーム半導体スイッチをオフまたはオン状態にすることを特徴とする。
【００２１】
第１３の発明は前記第８の発明の自動電圧調整装置において、前記ブリッジ結線した回路の両端に、前記機械式スイッチの動作に伴う過電圧吸収用のコンデンサを接続したことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、自動電圧調整装置の主回路を前記変圧器，前記調整電圧発生回路，前記スイッチ回路などで形成することにより、後述の如く、該調整電圧発生回路の出力容量を負荷の定格容量の１０〜２０％程度にすることができ、その結果、装置全体を小型，低価格にすることが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の第１の実施の形態を示す自動電圧調整装置の回路構成図であり、図１１に示した従来例回路と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００２４】
すなわち図１において、１は単相の配電系統、５は負荷、１１はＡＣリアクトル、１２は自己消弧形素子としてのＩＧＢＴ（符号Ｑ1 〜Ｑ8 ）とそれぞれのダイオードとを逆並列接続してなる半導体スイッチ８組をブリッジ結線し、このブリッジ結線回路に図示の如く接続されるスナバとしてのコンデンサ１２ａを備えた調整電圧発生主回路、１３は調整電圧発生主回路１２から出力されるＰＷＭ制御された電圧波形から基本波成分を抽出するＬＣフィルタ、１４はブースタ変圧器と称され、例えば図示の極性で一次巻線と二次巻線とを有する変圧器、１５，１６は負荷５の両端電圧を所望の値にすべく調整電圧発生主回路１２を形成する前記Ｑ1 〜Ｑ8 それぞれをオン・オフ制御する電圧制御回路である。
【００２５】
なお、図１に示したＡＣリアクトル１１と調整電圧発生主回路１２とＬＣフィルタ１３とで形成される調整電圧発生回路１０は直接リンク型電力変換回路と称され、配電系統１から変圧器１４の二次巻線（・印）への電圧に対して、変圧器１４の一次巻線（・印）の電圧を配電系統１と位相が同相で、且つ降圧させる場合には、Ｑ1 （又はＱ4 ）とＱ2 （又はＱ3 ）とは互いに逆位相で、配電系統１の電圧の零点位相に同期させてオン又はオフさせ、例えばＱ5 〜Ｑ8 において、Ｑ5 とＱ6 とを互いに逆位相のＰＷＭ制御で、配電系統１と電圧の零点位相に同期してオン又はオフさせ、Ｑ8 とＱ7 とは互いに逆位相で、配電系統１の電圧の零点位相に同期させてオン又はオフさせる制御を後述の電圧制御回路１５，１６のいずれかで行わせる。
【００２６】
また、配電系統１から変圧器１４の二次巻線（・印）への電圧に対して、変圧器１４の一次巻線（・印）の電圧を配電系統１と位相が逆相で、且つ降圧させる場合には、Ｑ1 （又はＱ4 ）とＱ2 （又はＱ3 ）とは互いに逆位相で、配電系統１の電圧の零点位相に同期させてオン又はオフさせ、例えばＱ5 〜Ｑ8 において、Ｑ6 とＱ5 とを互いに逆位相のＰＷＭ制御で、配電系統１と電圧の零点位相に同期してオン又はオフさせ、Ｑ7 とＱ8 とは互いに逆位相で、配電系統１の電圧の零点位相に同期させてオン又はオフさせる制御を後述の電圧制御回路１５，１６のいずれかで行わせる。
【００２７】
すなわち、変圧器１４の二次巻線（・印）の電圧と一次巻線（・印）の電圧とが互いに同相であれば、負荷５の両端電圧は、配電系統１の電圧に調整電圧発生回路１０から出力される電圧を変圧器１４を介して減算した値となり、また、変圧器１４の二次巻線（・印）の電圧と一次巻線（・印）の電圧とが互いに逆相であれば、負荷５の両端電圧は、配電系統１の電圧に調整電圧発生回路１０から出力される電圧を変圧器１４を介して加算した値となる。
【００２８】
図２は、この発明の第１の実施例を示す図１に示した電圧制御回路１５の詳細回路構成図である。なお、この電圧制御回路１５を動作させるために、図２に示す変圧器（ＰＴ）６，７と、変流器（ＣＴ）８とが図１に示した自動電圧調整装置の回路構成に付加されている。
【００２９】
図２に示した電圧制御回路１５の動作を以下に説明する。
【００３０】
先ず、配電系統１の電圧をＰＴ６で検出し、この検出値を整流器２１で整流し、この整流値に遅れ要素２２を介することで平滑しつつ、ノイズ成分を除去し、一方、調整電圧発生回路１０が出力する電圧をＰＴ７で検出し、この検出値を整流器２３で整流し、この整流値に遅れ要素２４を介することで平滑しつつ、ノイズ成分を除去し、この平滑された値と変圧器１４の変圧比〔Ｋ〕とを乗算器２５で乗算し、加算演算器２６により遅れ要素２２の出力値から乗算器２５の乗算値をその正逆位相に応じて加減算することにより、下記式（１）に示す如く、負荷５の両端電圧が求まる。
【００３１】
負荷５の両端電圧  ≒  配電系統１の電圧
±  調整整電圧発生回路１０の出力電圧×Ｋ    …（１）
ここで、右辺第２項の「±」は、変圧器１４の二次巻線（・印）の電圧と一次巻線（・印）の電圧との位相が逆相ならば「＋」、同相ならば「−」で加算する意味である。
【００３２】
また、上記式（１）の左辺と右辺との間の「≒」は、負荷５の電流による変圧器１４の電圧変動率に基づく二次巻線の電圧降下に起因している。
【００３３】
そこで、前記式（１）の左辺と右辺とをより等しくするために、ＣＴ８に負荷５の電流を検出し、この検出値を整流器２７で整流し、この整流値に遅れ要素２８を介することで平滑しつつ、ノイズ成分を除去した値と、前記電圧変動率「δ」とを乗算器２９で乗算し、加算演算器２６の出力値から乗算器２９の乗算値を乗算演算器３０により減算し、この減算値と負荷電圧設定器３１からの設定値との偏差を零にする比例積分（ＰＩ）演算を電圧調節器３２で行わせている。
【００３４】
従って、電圧調節器３２の出力値とＰＴ６から得られる同期信号とに基づく演算をゲート制御回路３３で行い、この演算結果により調整電圧発生主回路１２を形成する前記Ｑ1 〜Ｑ8 それぞれを前述の如くオン・オフさせることにより、負荷５の両端電圧を負荷電圧設定器３１で設定された値にすることができる。
【００３５】
図３は、この発明の第２の実施例を示す図１に示した電圧制御回路１６の詳細回路構成図であり、図２に示した実施例回路と同一機能を有するものには同一符号を付してその説明を省略する。なお、この電圧制御回路１５を動作させるために、図３に示す変圧器（ＰＴ）６，７と、変流器（ＣＴ）９とが図１に示した自動電圧調整装置の回路構成に付加されている。
【００３６】
すなわち図３に示した電圧制御回路１６には、図２に示した電圧制御回路１６の整流器２７，遅れ要素２８に代えて、整流器３４と遅れ要素３５と乗算器３６とを備え、ＣＴ９で調整電圧発生装置１０の出力電流を検出し、この検出値を整流器３４で整流し、この整流値に遅れ要素３５を介することで平滑しつつ、ノイズ成分を除去した値と、変圧器１４の変圧比「Ｋ」の逆数とを乗算器３６で乗算することにより、この乗算値は、前述の遅れ要素２８で得られた値とほぼ同じにすることができる。
【００３７】
例えば、図１〜図３に示した自動電圧調整装置の回路構成において、配電系統１の定格電圧に対して、調整電圧発生回路１０から変圧器１４を介して変圧器１４の二次巻線に重畳される電圧を高々１０％に設定することにより、調整電圧発生回路１０の出力容量は負荷５の定格容量の１０％程度にすることができる。
【００３８】
図４は、この発明の第２の実施の形態を示す自動電圧調整装置の回路構成図であり、図１に示した第１の実施の形態回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
【００３９】
すなわち図４に示した自動電圧調整装置には、調整電圧発生回路１０，変圧器１４，電圧制御回路１５ａ又は１６ａの他に、サイリスタを逆並列接続した半導体交流スイッチ１７ａと電磁接触器１７ｂとから形成されるスイッチ回路１７と、スイッチ回路１７の開閉を制御する直送制御回路４０〜４２のいずれかとを備えている。
【００４０】
なお、電圧制御回路１５ａ（又は１６ａ）は前述の電圧制御回路１５（又は１６）の機能の他に、後述の直送制御回路４０〜４２のいずれかからの信号により、前述のゲート制御回路３３を介して、調整電圧発生主回路１２を形成する前記Ｑ1 〜Ｑ8 全てをオフさせ、調整電圧発生主回路１２の電力変換動作を停止させる機能が付加されている。
【００４１】
図５は、この発明の第３の実施例を示す図４に示した直送制御回路４０の詳細回路構成図である。なお、この直送制御回路４０を動作させるために、図５に示す変圧器（ＰＴ）６，７と、変流器（ＣＴ）８とが図４に示した自動電圧調整装置の回路構成に付加されている。
【００４２】
図５に示した直送制御回路４０の動作を以下に説明する。
【００４３】
通常時は、直送制御回路４０によりスイッチ回路１７を開路状態にしつつ、調整電圧発生回路１０と変圧器１４と電圧制御回路１５ａとにより、負荷５の両端電圧を所望の値にしている。
【００４４】
このとき、ＰＴ６と整流器５１とで得られた配電系統１の電圧をコンパレータ５２とコンパレータ５３とで監視し、配電系統１の電圧が過電圧「ＶIH」になるとコンパレータ５２が動作してその出力は論理「Ｈ」レベルとなり、配電系統１の電圧が不足電圧「ＶIL」になるとコンパレータ５３が動作してその出力は論理「Ｈ」レベルとなる。また、ＰＴ７と整流器５４とで得られた調整電圧発生回路１０が出力する電圧をコンパレータ５５で監視し、調整電圧発生回路１０の異常動作などにより調整電圧発生回路１０が出力する電圧が過電圧「ＶCH」になるとコンパレータ５５が動作してその出力は論理「Ｈ」レベルとなる。さらに、ＣＴ８と整流器５６とで得られた負荷５の電流をコンパレータ５７で監視し、負荷５の短絡などにより負荷５の電流が過電流「ＩOH」になるとコンパレータ５７が動作してその出力は論理「Ｈ」レベルとなる。
【００４５】
上述のコンパレータ５２，５３，５５，５７のうち、少なくともいずれか１つのコンパレータの出力が論理「Ｈ」レベルになると、オア素子５８の出力が論理「Ｌ」レベルから論理「Ｈ」レベルに変化する。オア素子５８の出力が論理「Ｈ」レベルになると、電圧制御回路１５ａでは前述のゲート制御回路３３を介して調整電圧発生主回路１２を形成する前記Ｑ1 〜Ｑ8 全てをオフさせつつ、駆動回路５９を介してスイッチ回路１７を開路状態から閉路状態にする。
【００４６】
すなわち、オア素子５８の出力が論理「Ｌ」レベルから論理「Ｈ」レベルに変化すると、スイッチ回路１７の半導体交流スイッチ１７ａを速やかに閉路状態にし、動作遅れを有する電磁接触器１７を閉路状態にすることにより、ほぼ無瞬断で配電系統１から変圧器１４の一次巻線が短絡状態の二次巻線を介して負荷５へ給電される。
【００４７】
このとき、スイッチ回路１７が閉路される直前と直後の負荷５への給電電圧の位相変化は僅かであり、また、半導体交流スイッチ１７ａは短時間定格の電流値で選定してもよい。さらに、配電系統１の電圧をコンパレータ５２とコンパレータ５３とで監視することと、負荷５の電流をコンパレータ５７で監視することとにより、調整電圧発生回路１０の損傷を防止することができる。
【００４８】
図６は、この発明の第４の実施例を示す図４に示した直送制御回路４１の詳細回路構成図であり、図５に示した実施例回路と同一機能を有するものには同一符号を付してその説明を省略する。なお、この直送制御回路４１を動作させるために、図６に示す変圧器（ＰＴ）６，７と、変流器（ＣＴ）９とが図４に示した自動電圧調整装置の回路構成に付加されている。
【００４９】
すなわち図６に示した直送制御回路４１には、図５に示した直送制御回路４０の整流器５６，コンパレータ５７に代えて、整流器６０とコンパレータ６１とを備えている。
【００５０】
図６に示した直送制御回路４１の動作を以下に説明する。
【００５１】
通常時は、直送制御回路４１によりスイッチ回路１７を開路状態にしつつ、調整電圧発生回路１０と変圧器１４と電圧制御回路１６ａとにより、負荷５の両端電圧を所望の値にしている。
【００５２】
このとき、ＣＴ９と整流器６０とで得られた調整電圧発生回路１０が出力する電流をコンパレータ６１で監視し、負荷５の短絡などにより調整電圧発生回路１０が出力する電流が過電流「ＩCH」になるとコンパレータ６１が動作してその出力は論理「Ｈ」レベルとなる。
【００５３】
上述のコンパレータ５２，５３，５５，６１のうち、少なくともいずれか１つのコンパレータの出力が論理「Ｈ」レベルになると、オア素子５８の出力が論理「Ｌ」レベルから論理「Ｈ」レベルに変化する。オア素子５８の出力が論理「Ｈ」レベルになると、電圧制御回路１６ａでは前述のゲート制御回路３３を介して調整電圧発生主回路１２を形成する前記Ｑ1 〜Ｑ8 全てをオフさせつつ、駆動回路５９を介してスイッチ回路１７を開路状態から閉路状態にする。
【００５４】
すなわち、オア素子５８の出力が論理「Ｌ」レベルから論理「Ｈ」レベルに変化すると、スイッチ回路１７の半導体交流スイッチ１７ａを速やかに閉路状態にし、動作遅れを有する電磁接触器１７を閉路状態にすることにより、ほぼ無瞬断で配電系統１から変圧器１４の一次巻線が短絡状態の二次巻線を介して負荷５へ給電される。
【００５５】
このとき、スイッチ回路１７が閉路される直前と直後の負荷５への給電電圧の位相変化は僅かであり、また、半導体交流スイッチ１７ａは短時間定格の電流値で選定してもよい。さらに、配電系統１の電圧をコンパレータ５２とコンパレータ５３とで監視することと、調整電圧発生回路１０が出力する電流をコンパレータ６１で監視することとにより、調整電圧発生回路１０の損傷を防止することができる。
【００５６】
図７は、この発明の第５の実施例を示す図４に示した直送制御回路４２の詳細回路構成図であり、図６に示した実施例回路と同一機能を有するものには同一符号を付してその説明を省略する。なお、この直送制御回路４２を動作させるために、図６に示す変圧器（ＰＴ）６，７と、変流器（ＣＴ）９とが図４に示した自動電圧調整装置の回路構成に付加されている。
【００５７】
この回路構成では、ＣＴ９の挿入位置が図６に示した実施例回路と異なり、図示の如く、電磁接触器１７ｂと半導体交流スイッチ１７ａとの並列接続経路間となっている。
【００５８】
図７に示した直送制御回路４２の動作を以下に説明する。
【００５９】
通常時は、直送制御回路４２によりスイッチ回路１７を構成する半導体交流スイッチ１７ａと電磁接触器１７ｂとを開路状態にしつつ、調整電圧発生回路１０と変圧器１４と電圧制御回路１６ａとにより、負荷５の両端電圧を所望の値にしている。
【００６０】
このとき、ＣＴ９と整流器６０とで得られた調整電圧発生回路１０が出力する電流をコンパレータ６２で監視し、半導体交流スイッチ１７ａの誤点弧と短絡故障などと、負荷５の短絡などとにより調整電圧発生回路１０が出力する電流が過電流「ＩSH」になるとコンパレータ６２が動作してその出力は論理「Ｈ」レベルとなる。
【００６１】
上述のコンパレータ５２，５３，５５，６２のうち、少なくともいずれか１つのコンパレータの出力が論理「Ｈ」レベルになると、オア素子５８の出力が論理「Ｌ」レベルから論理「Ｈ」レベルに変化する。オア素子５８の出力が論理「Ｈ」レベルになると、電圧制御回路１６ａでは前述のゲート制御回路３３を介して調整電圧発生主回路１２を形成する前記Ｑ1 〜Ｑ8 全てをオフさせつつ、駆動回路５９を介してスイッチ回路１７を開路状態から閉路状態にする。
【００６２】
すなわち図７に示した回路構成により、前述の図６に示した回路構成の機能に加えて、前述の通常時における半導体交流スイッチ１７ａの誤点弧，短絡故障などによる電流調整電圧発生回路１０の損傷も防止することができる。
【００６３】
図８は、この発明の第３の実施の形態を示す自動電圧調整装置の回路構成図であり、図４に示した第２の実施の形態回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
【００６４】
すなわち図８に示した自動電圧調整装置には、調整電圧発生回路１０，変圧器１４，電圧制御回路１５ｂ又は１６ｂの他に、ブレーク接点が開路し、メーク接点が閉路するまでの期間には双方の接点共に一旦開路状態になる、所謂、トランスファ方式の機械式スイッチから形成されるスイッチ回路１８と、バリスタ１９と、スイッチ回路１８の開閉を制御する直送制御回路４０〜４２のいずれかとを備えている。
【００６５】
なお、電圧制御回路１５ｂ（又は１６ｂ）は前述の電圧制御回路１５（又は１６）の機能の他に、前述の直送制御回路４０〜４２のいずれかからの信号が発せられ前記機械式スイッチがメークした後に、前述のゲート制御回路３３を介して、調整電圧発生主回路１２を形成する前記Ｑ1 〜Ｑ8 全てをオフさせ、調整電圧発生主回路１２の電力変換動作を停止させる機能が付加されている。
【００６６】
また、バリスタ１８は前記機械式スイッチがブレークしてからメークするまでの期間及びメーク直後の接点チャタリング時に変圧器１４の一次巻線に生ずる恐れのある過電圧を吸収するために備えられている。
【００６７】
図９は、この発明の第４の実施の形態を示す自動電圧調整装置の回路構成図であり、図４に示した第２の実施の形態回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
【００６８】
すなわち図９に示した自動電圧調整装置には、調整電圧発生回路１０，変圧器１４，電圧制御回路１５ｃ又は１６ｃの他に、前述のトランスファ方式の機械式スイッチとは異なり、ブレーク接点とメーク接点とが共に一旦開路状態になる期間を無くした、所謂、コンテニュアス方式の機械式スイッチから形成されるスイッチ回路２０と、スイッチ回路２０の開閉を制御する直送制御回路４０〜４２のいずれかとを備えている。
【００６９】
なお、電圧制御回路１５ｃ（又は１６ｃ）は前述の電圧制御回路１５（又は１６）の機能の他に、前述の直送制御回路４０〜４２のいずれかからの信号が発せられ前記機械式スイッチがメークするまでの期間は前述のゲート制御回路３３を介して、調整電圧発生主回路１２を形成する前記Ｑ5 ，Ｑ7 （又はＱ6 ，Ｑ8 ）のみオンさせることにより、変圧器１４の一次巻線に生ずる恐れのある過電圧をこのＱ5 ，Ｑ7 （又はＱ6 ，Ｑ8 ）回路で抑制し、該機械式スイッチがメークした後には調整電圧発生主回路１２を形成する前記Ｑ1 〜Ｑ8 全てをオフさせ、調整電圧発生主回路１２の電力変換動作を停止させる機能が付加されている。
【００７０】
図１０は、この発明の第５の実施の形態を示す自動電圧調整装置の回路構成図であり、図４に示した第２の実施の形態回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
【００７１】
すなわち図１０に示した自動電圧調整装置には、調整電圧発生回路１０，変圧器１４，電圧制御回路１５ｂ又は１６ｂの他に、コンテニュアス方式の機械式スイッチから形成されるスイッチ回路２０と、スイッチ回路２０の開閉を制御する直送制御回路４０〜４２のいずれかとを備えている。
【００７２】
この実施の形態回路と図９に示した実施の形態回路と異なる点は、調整電圧発生主回路１２を構成するスナバとしてのコンデンサ１２ａに代えて、前述の直送制御回路４０〜４２のいずれかからの信号が発せられ前記機械式スイッチがメークするまでの期間に生ずる恐れのある変圧器１４の一次巻線間の過電圧を吸収できる容量のコンデンサ１２ｂを備えていることである。
【００７３】
【発明の効果】
この発明によれば、自動電圧調整装置の主回路を変圧器，調整電圧発生回路，スイッチ回路などで形成することにより、該調整電圧発生回路の出力容量を負荷の定格容量の１０〜２０％程度にすることができ、その結果、装置全体を小型，低価格にすることが可能となる。
【００７４】
さらにスイッチ回路により、調整電圧発生回路の過負荷による損傷も防止でき、その結果、信頼性の高い自動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】
【図１】  この発明の第１の実施の形態を示す自動電圧調整装置の回路構成図
【図２】  この発明の第１の実施例を示す自動電圧調整装置の回路構成図
【図３】  この発明の第２の実施例を示す自動電圧調整装置の回路構成図
【図４】  この発明の第２の実施の形態を示す自動電圧調整装置の回路構成図
【図５】  この発明の第３の実施例を示す自動電圧調整装置の回路構成図
【図６】  この発明の第４の実施例を示す自動電圧調整装置の回路構成図
【図７】  この発明の第５の実施例を示す自動電圧調整装置の回路構成図
【図８】  この発明の第３の実施の形態を示す自動電圧調整装置の回路構成図
【図９】  この発明の第４の実施の形態を示す自動電圧調整装置の回路構成図
【図１０】  この発明の第５の実施の形態を示す自動電圧調整装置の回路構成図
【図１１】  従来例を示す自動電圧調整装置の回路構成図
【符号の説明】
１…配電系統、２…交流定電圧装置、３…電磁接触器、４…バイパススイッチ回路、４ａ…半導体交流スイッチ、４ｂ…電磁接触器、５…負荷、６，７…ＰＴ、８，９…ＣＴ、１０…調整電圧発生回路、１１…ＡＣリアクトル、１２…調整電圧発生主回路、１２ａ…コンデンサ、１３…ＬＣフィルタ、１４…変圧器、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…電圧制御回路、１７，１８，２０…スイッチ回路、１７ａ…半導体交流スイッチ、１７ｂ…電磁接触器、１９…バリスタ、２１，２３，２７，３４…整流器、２２，２４，２８，３５…遅れ要素、２５，２９，３６…乗算器、２６，３０…加算演算器、３１…負荷電圧設定器、３２…電圧調節器、３３…ゲート制御回路、４０〜４２…直送制御回路、５１，５４，５６，６０…整流器、５２，５３，５５，５７，６１，６２…コンパレータ、５８…オア素子、５９…駆動回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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