(57)【要約】  多数の位相の各々について、導線、中性線、および接地線を介して電源によって供給される公称周波数の電力を調整するための多相電力調整回路は、導線、中性線、および接地線のそれぞれと、各位相の出力線とに連結された、第１、第２、および第３のインピーダンスを含む。各インピーダンスは、公称周波数より高い周波数の電力が出力線に達するのを阻止する。
2009533012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相システムにおいて導線を介して電源によって供給される電力を調整するための電力調整回路であって、
第１および第２の位相入力線と、
前記第１および前記第２の位相入力線と第１および第２の位相出力線との間で直列に接続される第１および第２のインダクタであって、前記第１および前記第２の位相入力線と前記第１および前記第２の位相出力線との間を流れる電力が全て、前記第１のインダクタおよび前記第２のインダクタを流れる、前記第１および前記第２のインダクタと、
を備える、電力調整回路。
【請求項２】
前記第１の位相入力線と接地線とを横切るように介して接続される金属酸化物バリスタを備える、請求項１に記載の電力調整回路。
【請求項３】
前記第１の位相出力線と前記接地線とを横切るように介して接続される金属酸化物バリスタを備える、請求項１に記載の電力調整回路。
【請求項４】
中性入力線と中性出力線との間で接続される第３のインダクタを備える、請求項１に記載の電力調整回路。
【請求項５】
前記第１のインダクタおよび第２のインダクタのインダクタンス値が等しい、請求項１に記載の電力調整回路。
【請求項６】
多相システムにおいて導線を介して電源によって供給される電力を調整するための電力調整回路であって、
前記電源の第１、第２、および第３の位相導線とそれぞれに対応する第１、第２、および第３の出力導線との間で直列に連結される第１、第２、および第３のインダクタであって、前記電源と前記第１、前記第２、および前記第３の出力線との間を流れる電力が全て、前記第１、前記第２、および前記第３のインダクタを流れ、前記第１、前記第２、および前記第３のインダクタの各々は、公称周波数より高い周波数の電力がこれらのインダクタを通過することを阻止する、前記第１、前記第２、および前記第３のインダクタと、
前記電源の中性線および接地線のそれぞれと中性出力線および接地出力線のそれぞれとの間で直列に連結される第４および第５のインダクタであって、前記電源と前記中性出力線および前記接地出力線との間を流れる電力が全て、前記第４と前記第５のインダクタとを流れ、各前記第４および前記第５のインダクタは、公称周波数より高い周波数の電力がこれらのインダクタを通過することを阻止する、前記第４および前記第５のインダクタと、
を備える、電力調整回路。
【請求項７】
前記電源の第１および第２の更なる中性線と、第１および第２の更なる中性出力線と、の間で直列に連結される第６および第７のインダクタを更に備え、前記電源の前記第１および前記第２の更なる中性出力線と、前記第１および前記第２の更なる中性出力線と、の間を流れる電力が全て、前記第６および前記第７のインダクタを流れ、各前記第６および第７のインダクタは、公称周波数より高い周波数の電力がこれらのインダクタを通過することを阻止する、
請求項６に記載の電力調整回路。
【請求項８】
前記電源の第１および第２の更なる接地線と、第１および第２の更なる接地出力線と、の間で直列に連結される第８および第９のインダクタを更に備え、前記電源の前記第１および前記第２の更なる接地線と、前記第１および前記第２の更なる接地出力線と、の間を流れる電力が全て、前記第８および前記第９のインダクタを流れ、各前記第８および前記第９のインダクタは、公称周波数より高い周波数の電力がこれらのインダクタを通過することを阻止する、
請求項６に記載の電力調整回路。
【請求項９】
前記インダクタが異なるインダクタンス値を有する、請求項６に記載の電力調整回路。
【請求項１０】
前記インダクタが０．２ｍＨ〜２．０ｍＨの範囲のインダクタンス値を有する、請求項６に記載の電力調整回路。
【請求項１１】
各位相の導線、中性線、および接地線を経由する電圧を制限する手段を更に備える、請求項６に記載の電力調整回路。
【請求項１０】
前記制限手段が、並列に連結されたシリコン・アバランシェ・ダイオードと金属酸化物バリスタとを含む、請求項１１に記載の電力調整回路。
【請求項１２】
前記インダクタと前記出力線との間の地点に、前記中性線および前記接地線を経由する電圧を制限するための更なる手段を更に備える、請求項６に記載の電力調整回路。
【請求項１３】
前記更なる制限手段が逆並列に接続された、二つのシリコン制御整流素子（ＳＣＲ）を含む、請求項１２に記載の電力調整回路。
【請求項１４】
前記更なる制限手段が逆並列に接続された、二つのツェナーダイオードを含む、請求項１２に記載の電力調整回路。
【請求項１５】
前記更なる制限手段が金属酸化物バリスタを含む、請求項１２に記載の電力調整回路。
【請求項１６】
前記更なる制限手段がシリコン・アバランシェ・ダイオードを含む、請求項１２に記載の電力調整回路。
【請求項１７】
前記更なる制限手段が二重巻きインダクタを含む、請求項１２に記載の電力調整回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に、電力調整回路および電力調整方法に関し、より詳細には、落雷または他の電力妨害等によって生じる電圧および過電流から付帯多相負荷設備を守る電力調整回路および電力調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力調整回路は、長い間、落雷、ノイズおよび他の電力供給妨害によって生じる過渡電圧から高感度の負荷設備を守るために使用されてきた。従来、不要な電力周波数を負荷からトラップ（捕捉）および／または短絡させるフィルタ素子が、導線および中性線において使用されてきた。参考文献としては、スピート（Ｓｐｅｅｔ）らの特許文献１およびテイラー（Ｔａｙｌｏｒ）らの特許文献２が挙げられる。
【０００３】
ミューレマン（Ｍｕｅｌｌｅｍａｎ）の特許文献３は、一次側と二次側を有する絶縁トランスと、安全接地の絶縁トランスの二次側とアース接地との間で接続される接地インピーダンスと、を含む電力調整装置およびその方法を開示している。ミューレマンの装置は、過渡的な接地電流をニュートラル（中性）電流に転換して、接地電流ループを阻止することができるが、電流制限またはノイズの抑制については解決していない。
【０００４】
本出願の譲受人に所有されており、その内容が本明細書中に参照することによって組み込まれている、レッドバーン（Ｒｅｄｂｕｒｎ）ら特許文献４は、導線（ライン）、中性線、および接地線を介して、電源によって供給される公称周波数の単相電力を調整するための電力調整回路を開示している。電力調整回路は、導線、中性線、および接地線のそれぞれと、出力線と、に連結された第１〜第３のインピーダンスを含み、各インピーダンスは、公称周波数より高い周波数の電力が出力線へ達するのを阻止する。好ましくは、第１〜第３のインピーダンスは、電源と出力線との間で、導線、中性線、および接地線のそれぞれに直列に連結された第１〜第３のインダクタを含む。導線、中性線、および接地線を介して電圧を制限するための手段が提供されてもよい。この制限手段は、少なくとも一つの金属酸化物バリスタまたは少なくとも一つのツェナーダイオードを含んでいてもよい。電力調整回路は、設計が容易で、しかもダメージを生じる過渡電圧を制限するためにも効果的である。
【特許文献１】米国特許第４，８１４，９４１号
【特許文献２】米国特許第５，４９０，０３０号
【特許文献３】米国特許第５，４４８，４４３号
【特許文献４】米国特許第６，１６６，４５８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多数の位相の各々において、導線、中性線および接地線を経由して、多相電源によって供給される、公称周波数の電力を調整するための多相電力調整回路は、各位相の導線、中性線および接地線のそれぞれと各位相の出力線に連結された第１、第２および第３のインピーダンスを含む。各インピーダンスは、公称周波数より高い周波数の電力が出力線へ到達することを阻止する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電力調整回路は、複数の位相各々の導線、中性線、および接地線の間の不要な周波数をトラップし、および／またはそのような周波数成分を短絡し、このような周波数を高感度の負荷設備からそらして、高感度の負荷設備にダメージを与えないようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図面および明細書において、同様の構成要素に同様の参照番号を付与していることに注意されたい。
【０００８】
図１を参照すると、電力調整回路２０は、多相の導線２２Ａ〜２２Ｃ、中性線２４Ａ〜２４Ｃ、および接地線２６Ａ〜２６Ｃと、出力線２８Ａ〜２８Ｃ、３０Ａ〜３０Ｃ、および３２Ａ〜３２Ｃと、の間で接続されている。導線２２Ａ〜２２Ｃ、中性線２４Ａ〜２４Ｃ、および接地線２６Ａ〜２６Ｃは、商用電源３３または他の電源に接続されていてもよい。出力線２８Ａ〜２８Ｃ、３０Ａ〜３０Ｃ、および３２Ａ〜３２Ｃは、一つ以上の多相負荷３４に、デルタ形またはＹ字形（スター）のいずれかの構成で接続されていてもよい。
【０００９】
電源３３および負荷（複数可）３４が三相として示されているが、電源および負荷（複数可）は一より多い任意数の位相を有してよいことが理解されよう。
【００１０】
電力調整回路２０は、位相毎に、第１のインダクタＬ１、第２のインダクタＬ２、および第３のインダクタＬ３を更に含み、第１のインダクタＬ１、第２のインダクタＬ２、および第３のインダクタＬ３は、導線２２、中性線２４、および接地線２６と、その位相の出力線２８、３０および３２との間で直列に接続されている。より詳細には、第１のインダクタＬ１Ａは、導線２２Ａと出力線２８Ａとの間で直列に接続されているが、インダクタＬ１ＢおよびインダクタＬ１Ｃは、中性線２４Ａと出力線３０Ａとの間、および接地線２６Ａと出力線３２Ａとの間で、直列に接続されている。インダクタＬ２Ａ、Ｌ２Ｂ、およびＬ２Ｃは、導線２２Ｂと出力線２８Ｂとの間、中性導体２４Ｂと出力線３０Ｂとの間、および接地導体２６Ｂと出力線３２Ｂとの間で、それぞれ、直列に接続されている。同様に、インダクタＬ３Ａ、Ｌ３Ｂ、およびＬ３Ｃは、導線２２Ｃと出力線２８Ｃとの間、中性線２４Ｃと出力線３０Ｃとの間、および接地線２６Ｃと出力線３２Ｃとの間で、それぞれ、直列に接続されている。
【００１１】
第１〜第３の金属酸化物バリスタＭＯＶ１、ＭＯＶ２、およびＭＯＶ３は、好ましくは、位相毎に、それぞれ、導線２２および中性線２４、導線２２および接地線２６、および中性線２４および接地線２６を横切るように介して接続されている。従って、例えば、金属酸化物バリスタＭＯＶ１−１、ＭＯＶ１−２、およびＭＯＶ１−３は、それぞれ、位相Ａの導線２２Ａ、中性線２４Ａ、および接地線２６Ａを横切るように介して接続されている。同様に、金属酸化物バリスタＭＯＶ２−１、ＭＯＶ２−２、およびＭＯＶ２−３は、それぞれ、位相Ｂの導線２２Ｂ、中性線２４Ｂ、および接地線２６Ｂを横切るように介して接続されており、一方、金属酸化物バリスタＭＯＶ３−１、ＭＯＶ３−２、およびＭＯＶ３−３は、それぞれ、位相Ｃの導線２２Ｃ、中性線２４Ｃ、および接地線２６Ｃを横切るように介して接続されている。
【００１２】
また、クローバ回路４０Ａ〜４０Ｃは、中性出力線３０Ａと接地出力線３２Ａとの間、中性出力線３０Ｂと接地出力線３２Ｂとの間、および中性出力線３０Ｃと接地出力線３２Ｃとの間のそれぞれにおいて、連結され得る。クローバ回路４０Ａ〜４０Ｃは互いに同一のものであってもよく、従って、ここでは、クローバ回路４０Ａのみについて詳細に説明する。位相Ｂおよび位相Ｃの参照番号と表記は、各素子の語尾「Ｂ」または「Ｃ」を使用していることだけが異なっていることが理解されよう。クローバ回路４０Ａは、一対の交差接続されたＳＣＲ（シリコン制御整流素子）、二方向三極サイリスタ（ｔｒｉａｃｓ）、または、中性出力線３０Ａおよび接地出力線３２Ａを横切るように介して連結される他の制御可能なスイッチＱ１ＡおよびＱ２Ａと、スイッチＱ１ＡおよびＱ２Ａのそれぞれに付随するバイアス回路４２Ａおよび４４Ａと、を含む。バイアス回路４２Ａは、ツェナーダイオードＤ１Ａと抵抗器Ｒ１Ａとを含むが、バイアス回路４４Ａは、直列に接続されたツェナーダイオードＤ２Ａと抵抗器Ｒ２Ａとを含む。
【００１３】
所望があれば、コンデンサおよび／またはシリコン・アバランシェ・ダイオードは、電源側および／または負荷側の導線間で連結されてもよい。これらの素子（または他の更なる回路素子）は、上記の回路素子のいずれかと置き換えられるか、またはこれらに併せて使用され得る。例えば、金属酸化物バリスタＭＯＶ１−４、１−５、１−６、２−４、２−５、２−６、３−４、３−５、および３−６は、図１Ａに示されるように、出力線２８Ａ〜２８Ｃ、３０Ａ〜３０Ｃ、および３２Ａ〜３２Ｃを横切るように介して連結され得る。あるいは、所望されれば、図１Ａに示されるように、同数のシリコン・アバランシェ・ダイオードが、出力線２８、３０、および３２を横切るように介して連結され得る。
【００１４】
必ずしもそうとは限らないが、インダクタＬ１〜Ｌ３の全てのインダクタンス値が等しいことが好ましい。さらに、金属酸化物バリスタＭＯＶ１およびＭＯＶ２は全て、例えば、落雷によって生じる大きなスパイク電圧を消散させるのに十分な大きさにその寸法が決定される必要があり、例えば、通常は、約３３０〜４００Ｖオーダの制限電圧を有するべきである（但し、実質的には、より低い制限定格電圧が用いられる場合もある）。
【００１５】
動作上、供給される電力の公称周波数（通常、６０Ｈｚ）を超過している一つ以上の周波数成分を有する、位相Ａ、Ｂ、またはＣのいずれかの導線２２、中性線２４、および接地線２６のいずれかに発生する過渡電圧は、周波数に応じて増加するインピーダンスを有するインダクタＬ１〜Ｌ３によって減衰される。更に、金属酸化物バリスタＭＯＶ１〜ＭＯＶ３は、位相毎に、導線２２、中性線２４、および接地線２６を経由して生じる電圧の大きさを制限する。
【００１６】
インダクタＬ１〜Ｌ３についての実際のインダクタンス値は、出力線２８〜３２上で所望のフィルタ特性を得るように選択され得る。
【００１７】
次に、図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、使用する構成要素がより少ない他の回路が開示されている。図２Ａの実施形態において、所望されれば、この回路はデルタ接続負荷に使用されてもよいが、この実施形態は、Ｙ字形（スター）の多相接続負荷に特に有用である（前者の場合、中性負荷線、そして恐らくは接地負荷線には接続されない）。図２Ｂの実施形態は、デルタ接続負荷に有用である。まず、図２Ａを参照すると、多相電力調整回路５８は、位相Ａの入力線６０Ａ、位相Ｂの入力線６０Ｂ、および位相Ｃの入力線６０Ｃと、出力線６２Ａ、６２Ｂ、および６２Ｃのそれぞれとの間で直列に接続される、インダクタＬ４〜Ｌ６を含む。インダクタＬ７およびＬ８は、中性入力線６６および接地入力線６８と、中性出力線７０および接地出力線７２のそれぞれとの間で直列に接続される。一対の金属酸化物バリスタＭＯＶ４およびＭＯＶ５は、位相Ａの入力線と位相Ｂの入力線との間で接続され、金属酸化物バリスタＭＯＶ６は、位相Ｃの入力線６０Ｃと中性入力線６６との間で接続され、金属酸化物バリスタＭＯＶ７は、中性入力線６６と接地入力線６８との間で接続される。
【００１８】
次に、図２Ｂを参照すると、多相電力調整回路８０は、中性入力線６６を設けていないことと、ＭＯＶ６およびインダクタＬ７が省かれていること以外は、図２Ａの回路５８と同一である。また、ＭＯＶ７は、位相Ｃの入力線６０Ｃと接地入力線６８との間で接続されている。
【００１９】
必要があれば、または、所望されれば、上記の図１のクローバ回路４０Ａ〜４０Ｃと同様または同一のクローバ回路が、図２Ａおよび図２Ｂの回路のいずれかの出力線６２Ａ〜６２Ｃ、７０および／または７２のいずれか、または全ての間で接続されてもよい。
【００２０】
図１、図２Ａおよび／または図２Ｂの回路が、これらの回路から一つ以上の素子を省略および／または置き換えることによって変更可能であることに更に注目されたい。従って、クローバ回路４０Ａ〜４０Ｃの一つ以上が省略可能であるように、例えば、一つ以上の位相の、一つ以上のバリスタＭＯＶ１〜ＭＯＶ７が省略可能である。替わりとして、または追加として、米国特許第６，１６６，４５８号の図（複数可）に示されている回路素子のいずれかまたは全てが、所望されるように、電源と負荷（複数可）との間の一つ以上の位相相互接続に使用されてもよい。
【００２１】
各実施形態において、導線妨害によって生じる過渡電圧に対する保護が、単純かつ廉価な方法で提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】多相電力調整回路の第１の実施形態の概略図である。
【図１Ａ】多相電力調整回路の第２の実施形態の概略図である。
【図２Ａ】多相電力調整回路の他の実施形態の概略図である。
【図２Ｂ】多相電力調整回路の他の実施形態の概略図である。
【図１】
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【図１Ａ】
2009533012.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年12月1日(2008.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相システムにおいて導線を介して電源によって供給される電力を調整するための電力調整回路であって、
第１および第２の位相入力線と、
前記第１および前記第２の位相入力線と第１および第２の位相出力線との間で直列に接続される第１および第２のインダクタであって、前記第１および前記第２の位相入力線と前記第１および前記第２の位相出力線との間を流れる電力が全て、前記第１のインダクタおよび前記第２のインダクタを流れる、前記第１および前記第２のインダクタと、
を備える、電力調整回路。
【請求項２】
前記第１の位相入力線と接地線とを横切るように介して接続される金属酸化物バリスタを備える、請求項１に記載の電力調整回路。
【請求項３】
前記第１の位相出力線と前記接地線とを横切るように介して接続される金属酸化物バリスタを備える、請求項１に記載の電力調整回路。
【請求項４】
中性入力線と中性出力線との間で接続される第３のインダクタを備える、請求項１に記載の電力調整回路。
【請求項５】
前記第１のインダクタおよび第２のインダクタのインダクタンス値が等しい、請求項１に記載の電力調整回路。
【請求項６】
多相システムにおいて導線を介して電源によって供給される電力を調整するための電力調整回路であって、
前記電源の第１、第２、および第３の位相導線とそれぞれに対応する第１、第２、および第３の出力導線との間で直列に連結される第１、第２、および第３のインダクタであって、前記電源と前記第１、前記第２、および前記第３の出力線との間を流れる電力が全て、前記第１、前記第２、および前記第３のインダクタを流れ、前記第１、前記第２、および前記第３のインダクタの各々は、公称周波数より高い周波数の電力がこれらのインダクタを通過することを阻止する、前記第１、前記第２、および前記第３のインダクタと、
前記電源の中性線および接地線のそれぞれと中性出力線および接地出力線のそれぞれとの間で直列に連結される第４および第５のインダクタであって、前記電源と前記中性出力線および前記接地出力線との間を流れる電力が全て、前記第４と前記第５のインダクタとを流れ、各前記第４および前記第５のインダクタは、公称周波数より高い周波数の電力がこれらのインダクタを通過することを阻止する、前記第４および前記第５のインダクタと、
を備える、電力調整回路。
【請求項７】
前記電源の第１および第２の更なる中性線と、第１および第２の更なる中性出力線と、の間で直列に連結される第６および第７のインダクタを更に備え、前記電源の前記第１および前記第２の更なる中性出力線と、前記第１および前記第２の更なる中性出力線と、の間を流れる電力が全て、前記第６および前記第７のインダクタを流れ、各前記第６および第７のインダクタは、公称周波数より高い周波数の電力がこれらのインダクタを通過することを阻止する、
請求項６に記載の電力調整回路。
【請求項８】
前記電源の第１および第２の更なる接地線と、第１および第２の更なる接地出力線と、の間で直列に連結される第８および第９のインダクタを更に備え、前記電源の前記第１および前記第２の更なる接地線と、前記第１および前記第２の更なる接地出力線と、の間を流れる電力が全て、前記第８および前記第９のインダクタを流れ、各前記第８および前記第９のインダクタは、公称周波数より高い周波数の電力がこれらのインダクタを通過することを阻止する、
請求項６に記載の電力調整回路。
【請求項９】
前記インダクタが異なるインダクタンス値を有する、請求項６に記載の電力調整回路。
【請求項１０】
前記インダクタが０．２ｍＨ〜２．０ｍＨの範囲のインダクタンス値を有する、請求項６に記載の電力調整回路。
【請求項１１】
各位相の導線、中性線、および接地線を経由する電圧を制限する手段を更に備える、請求項６に記載の電力調整回路。
【請求項１２】
前記制限手段が、並列に連結されたシリコン・アバランシェ・ダイオードと金属酸化物バリスタとを含む、請求項１１に記載の電力調整回路。
【請求項１３】
前記インダクタと前記出力線との間の地点に、前記中性線および前記接地線を経由する電圧を制限するための更なる手段を更に備える、請求項６に記載の電力調整回路。
【請求項１４】
前記更なる制限手段が逆並列に接続された、二つのシリコン制御整流素子（ＳＣＲ）を含む、請求項１３に記載の電力調整回路。
【請求項１５】
前記更なる制限手段が逆並列に接続された、二つのツェナーダイオードを含む、請求項１３に記載の電力調整回路。
【請求項１６】
前記更なる制限手段が金属酸化物バリスタを含む、請求項１３に記載の電力調整回路。
【請求項１７】
前記更なる制限手段がシリコン・アバランシェ・ダイオードを含む、請求項１３に記載の電力調整回路。
【請求項１８】
前記更なる制限手段が二重巻きインダクタを含む、請求項１３に記載の電力調整回路。
【国際調査報告】
2009533012.tif 000007