(57)【要約】【課題】複数のインバータを直列に組み合わせて電圧を出力し系統電圧などの被補償電圧の変動を補償する電圧補償方式および電圧補償装置において、電圧調整の過不足量を少なくする。【解決手段】エネルギー蓄積手段８〜１０に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータ５〜７を、電力系統の電圧である系統電圧Ｖ１と目標出力電圧Ｖｓとの差の電圧Ｖ４の大きさに応じて選択的に起動し、このインバータの選択的起動によって発生した補償電圧Ｖ２を前記系統電圧Ｖ１に加えた出力電圧Ｖ３を出力する電圧補償方式において、前記目標出力電圧Ｖｓと前記出力電圧Ｖ３との実質的な差が小さくなる方向に、前記補償電圧の大きさが変わる時点を調整する。【選択図】図１
2006060923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー蓄積手段に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータを、補償される対象の電圧である系統電圧と目標出力電圧との差の電圧の大きさに応じて選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって発生した補償電圧を前記系統電圧に加えた出力電圧を出力する電圧補償方式において、
前記目標出力電圧と前記出力電圧との実質的な差が小さくなる方向に、前記補償電圧の大きさが変わる時点を調整する
ことを特徴とする電圧補償方式。
【請求項２】
エネルギー蓄積手段に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータを、補償される対象の電圧である系統電圧と目標出力電圧との差の電圧の大きさに応じて選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって発生した補償電圧を前記系統電圧に加えた出力電圧を出力する電圧補償方式において、
前記目標出力電圧と前記出力電圧との実質的な差が小さくなる方向に、前記選択的に起動されるインバータの起動時点および停止時点の少なくとも一方を調整する
ことを特徴とする電圧補償方式。
【請求項３】
エネルギー蓄積手段に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータと、
目標出力電圧を出力する目標出力電圧出力手段とを備え、
補償される対象の電圧である系統電圧と前記目標出力電圧との差の電圧の大きさに応じて前記複数のインバータを選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって発生した補償電圧を前記系統電圧に加えた出力電圧を出力する電圧補償装置において、
前記目標出力電圧と前記系統電圧との差の電圧の大きさに応じて前記起動すべきインバータを選択する基準となる複数の大きさの異なる閾値を設定する閾値設定手段と、
前記閾値を、前記目標出力電圧と前記出力電圧との実質的な差が小さくなる方向に調整する閾値調整手段と
を設けたことを特徴とする電圧補償装置。
【請求項４】
エネルギー蓄積手段に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータと、
目標出力電圧を出力する目標出力電圧出力手段とを備え、
補償される対象の電圧である系統電圧と前記目標出力電圧との差の電圧の大きさに応じて前記複数のインバータを選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって、前記インバ−タの出力電圧に基づいて定める単位電圧を１階調とする所定階調の補償電圧を発生し、この補償電圧により前記系統電圧の変動を補償した出力電圧を出力する電圧補償装置において、
前記目標出力電圧と前記系統電圧との差の電圧の大きさに応じて前記起動すべきインバータを選択する基準となる複数の大きさの異なる閾値を設定する閾値設定手段と、
前記閾値を、前記目標出力電圧と前記出力電圧との実質的な差が小さくなる方向に調整する閾値調整手段と
を設けたことを特徴とする電圧補償装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の電圧補償装置において、
前記閾値調整手段は、
前記インバータ起動後の前記出力電圧が、前記目標出力電圧より実質的に高い場合は、前記閾値を高い値に調整し、
前記インバータ起動後の前記出力電圧が、前記目標出力電圧より実質的に低い場合は、前記閾値を低い値に調整して、
前記出力電圧を、前記目標出力電圧に実質的に近づける
ことを特徴とする電圧補償装置。
【請求項６】
請求項４に記載の電圧補償装置において、
前記目標出力電圧と前記系統電圧との差の電圧が、前記閾値を越えると、１階調高い前記補償電圧を発生するように前記インバータを選択的に起動し、
前記目標出力電圧と前記系統電圧との差の電圧が、前記閾値を下回ると、１階調低い前記補償電圧を発生するように前記インバータを選択的に起動する
ことを特徴とする電圧補償装置。
【請求項７】
請求項４〜請求項６の何れか一に記載の電圧補償装置において、
前記目標出力電圧がゼロになる時点であるゼロクロス点の前後で符号が異なる少なくとも１階調の前記補償電圧を発生するように、前記インバータを選択的に起動する
ことを特徴とする電圧補償装置。
【請求項８】
請求項４〜請求項６の何れか一に記載の電圧補償装置において、
系統電圧が０Ｖに低下したことを検出する０Ｖ時調整手段を設け、
この０Ｖ時調整手段の出力に基づいて、前記目標出力電圧のゼロクロス時点で、少なくとも１階調の前記補償電圧を発生するように、前記インバータを選択的に起動する
ことを特徴とする電圧補償装置。
【請求項９】
請求項３〜請求項８の何れか一に記載の電圧補償装置において、
ゼロクロス点を含む所定期間を除いた残りの期間内で、前記閾値調整を行う
ことを特徴とする電圧補償装置。
【請求項１０】
請求項３〜請求項８の何れか一に記載の電圧補償装置において、
前記閾値の初期値がその前記閾値による階調での補償電圧と１個下の階調での補償電圧との中間の値であり、
前記閾値の初期値が前記差の電圧のピ−ク値より小さい場合は前記閾値が前記ピ−ク値よりも小さくなるようにし、
前記閾値の初期値が前記ピ−ク値より大きい場合は前記閾値が前記ピ−ク値よりも大きくなるようにする
ことを特徴とする電圧補償装置。
【請求項１１】
エネルギー蓄積手段に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータと、
目標出力電圧を出力する目標出力電圧出力手段とを備え、
補償される対象の電圧である系統電圧と前記目標出力電圧との差の電圧の大きさに応じて前記複数のインバータを選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって、前記インバ−タの出力電圧に基づいて定める単位電圧を１階調とする所定階調の補償電圧を発生し、この補償電圧を前記系統電圧に加えた出力電圧を出力する電圧補償装置において、
前記エネルギー蓄積手段のうちの出力電圧が最大のエネルギー蓄積手段の出力電圧を、電圧計測手段で計測して当該最大のエネルギー蓄積手段の出力電圧の不足分を求め、
前記最大のエネルギー蓄積手段を利用する前記インバ−タを起動する階調数において、前記最大のエネルギー蓄積手段の出力電圧の不足分に応じて前記階調数を増加させる
ことを特徴とする電圧補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の直列に接続されたインバータを選択的に起動および停止して系統電圧の変動を補償する電圧補償方式および電圧補償装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば雷などにより電力系統の系統電圧が一時的に低下し、例えば工場などの精密機器などが誤作動や一時停止することにより生産ラインで多大な被害を被る等の弊害が生じることがある。このような被害などを防ぐために、電力系統の一時的電圧低下などの電圧変動を監視して電圧変動を補償する場合などに電圧補償装置が用いられている。
【０００３】
従来の電圧補償装置は、例えば、特開２００２−３００７２５号公報（特許文献１）に示されているように、電力系統の系統電圧（以下、単に「系統電圧」と記す）と電圧補償装置の目標出力電圧（以下、単に「目標出力電圧」と記す）とを比較し、系統電圧と目標出力電圧との差の電圧（以下「差電圧」と記す）の大きさに応じて複数のインバータを選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって発生した補償電圧を前記系統電圧に加えた出力電圧を出力するように構成されている。
【０００４】
前記差電圧の大きさに応じて複数のインバータを選択的に起動する方法は、前記特許文献１においては、それぞれ対応コンデンサの充電電圧によって定まる３つの直列接続のインバ−タの各出力電圧の大きさを、それぞれ１（１階調）：２（２階調）：４（４階調）と設定しておき、前記差電圧の大きさに応じて１階調〜複数階調の補償電圧を発生するように、各インバ−タを選択的に起動するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３００７２５号公報（図３〜５及びその説明）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、系統電圧の変動幅、つまり前記差電圧は、現実には、まちまちであり、丁度１階調の電圧や２階調の電圧とはならない。従って、１階調〜複数階調の電圧を発生して系統電圧の変動を補償する電圧補償方式や電圧補償装置においては、出力電圧の瞬時値に、最大で１階調電圧の約１／２の誤差が生じる場合あるので、系統電圧の変動に対して過不足なく補償することは難しい。従って、直列に接続されたインバータを選択的に起動／停止（ここで停止とは、インバータが０Ｖ相当を出力することを言う）して系統電圧の変動を補償する電圧補償方式や電圧補償装置では、電圧補償の過不足を抑制するようにすることが好ましい。
【０００７】
この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、エネルギー蓄積手段に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータを、補償される対象の電圧である系統電圧と目標出力電圧との差の電圧の大きさに応じて選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって発生した補償電圧により前記系統電圧の変動を補償する電圧補償方式や電圧調整装置において、電圧補償の過不足を抑制することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る電圧調整方式は、エネルギー蓄積手段に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータを、補償される対象の電圧である系統電圧と目標出力電圧との差の電圧の大きさに応じて選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって発生した補償電圧を前記系統電圧に加えた出力電圧を出力する電圧補償方式において、
前記目標出力電圧と前記出力電圧との実質的な差が小さくなる方向に、前記補償電圧の大きさが変わる時点を調整するものである。
【０００９】
また、この発明に係る電圧補償装置は、エネルギー蓄積手段に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータと、目標出力電圧を出力する目標出力電圧出力手段とを備え、補償される対象の電圧である系統電圧と前記目標出力電圧との差の電圧の大きさに応じて前記複数のインバータを選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって発生した補償電圧を前記系統電圧に加えた出力電圧を出力する電圧補償装置において、前記目標出力電圧と前記系統電圧との差の電圧の大きさに応じて前記起動すべきインバータを選択する基準となる複数の大きさの異なる閾値を設定する閾値設定手段と、前記閾値を、前記目標出力電圧と前記出力電圧との実質的な差が小さくなる方向に調整する閾値調整手段とを設けたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、エネルギー蓄積手段に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータを、補償される対象の電圧である系統電圧と目標出力電圧との差の電圧の大きさに応じて選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって発生した補償電圧を前記系統電圧に加えた出力電圧を出力する電圧補償方式において、前記目標出力電圧と前記出力電圧との実質的な差が小さくなる方向に、前記補償電圧の大きさが変わる時点を調整するので、複数の直列に接続されたインバータを、補償される対象の電圧である系統電圧と目標出力電圧との差の電圧の大きさに応じて選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって発生した補償電圧を前記系統電圧に加えた出力電圧を出力する電圧補償方式や電圧補償装置における電圧補償の過不足を抑制することができる効果がある。
【００１１】
また、この発明は、エネルギー蓄積手段に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータと、目標出力電圧を出力する目標出力電圧出力手段とを備え、補償される対象の電圧である系統電圧と前記目標出力電圧との差の電圧の大きさに応じて前記複数のインバータを選択的に起動および停止し、この選択的に起動および停止されたインバータの出力電圧に応じた大きさの補償電圧により前記系統の変動を補償する電圧補償装置において、前記目標出力電圧と前記系統電圧との差の電圧の大きさに応じて前記起動および停止すべきインバータを選択する基準となる複数の大きさの異なる閾値を設定する閾値設定手段と、前記閾値を、前記系統電圧と前記目標出力電圧との差の電圧と前記補償電圧との実質的な差が小さくなる方向に調整する閾値調整手段とを設けたので、電圧補償の過不足を抑制することができる具体的な電圧補償装置を提供できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１を図１〜図５により説明する。図１は電圧補償装置の一例を示すブロック図である。図２は、電圧補償の原理説明図で、電力系統の系統電圧（以下、単に「系統電圧」と記す）と電圧補償装置の目標出力電圧（以下、単に「目標出力電圧」と記す）との差の電圧（以下「差電圧」と記す）と、電圧補償装置が発生する電圧（以下「補償電圧」と記す）との関係を半サイクルの期間について示してあり、（ａ）は補償電圧を調整する前の状態を、（ｂ）は補償電圧を調整した後の状態、をそれぞれ示してある。図３は、前記差電圧と、前記目標出力電圧と、電圧補償装置の出力電圧（前記系統電圧に前記補償電圧を加えた電圧）との関係を、補償電圧を調整する前の状態と補償電圧を調整した後の状態とを比較して１サイクルの期間について示す図である。図４は、図２の場合より前記差電圧が大きい場合の電圧補償の原理説明図で、前記差電圧と、前記補償電圧との関係を半サイクルの期間について示してあり、（ａ）は補償電圧を調整する前の状態を、（ｂ）は補償電圧を調整した後の状態、をそれぞれ示してある。図５は、前記差電圧と、前記目標出力電圧と、電圧補償装置の出力電圧との関係を、補償電圧を調整する前の状態と補償電圧を調整した後の状態とを比較して１サイクルの期間について示す図である。なお、各図中、同一符合は同一部分を示す。
【００１３】
図１において、系統電源１と負荷２との間に直列に接続される電圧補償装置１００は、系統電圧検出手段３と、出力電圧検出手段４と、インバータ５〜７と、エネルギー蓄積手段８〜１０と、電圧計測手段１１〜１３と、閾値設定手段１４と、閾値調整手段１５と、目標出力電圧出力手段１６と、インバータ組合せ設定手段１７とから構成されている。
【００１４】
前記系統電源１は、例えば、電力系統における商用電源、自家発電システムにおける電源、売電サイトの電源、など交流の系統電圧（前記電圧補償装置１００による補償の対象となる系統電圧）Ｖ１を出力する電源である。
【００１５】
前記負荷２は、例えば、工場や、ビル、医療機関、等々、いわゆる交流電力が供給される一般的な負荷である。
【００１６】
前記電圧補償装置１００は、例えば、落雷などにより前記系統電圧が変動した場合、変動幅に応じた大きさの前記補償電圧Ｖ２を発生して、前記系統電圧Ｖ１に前記補償電圧Ｖ２を加えた出力電圧Ｖ３を出力し、前記負荷２の入力電圧ができるだけ変動しないように補償する機能を有している装置である。
【００１７】
前記系統電圧検出手段３は、前記系統電圧Ｖ１を検出する機能を有している手段である。
【００１８】
前記出力電圧検出手段４は、前記電圧補償装置１００の前記出力電圧Ｖ３を検出する機能を有している手段である。
【００１９】
前記インバータ５〜７は、それぞれ出力電圧が異なる直列接続されたインバ−タで、前記インバ−タ５の出力電圧Ｖ５と前記インバ−タ６の出力電圧Ｖ６と前記インバ−タ７の出力電圧Ｖ７との比（Ｖ５：Ｖ６：Ｖ７）は、例えば１：２：４としてある。即ち、前記各インバータ５〜７の出力電圧の高さの関係は、２K（Ｋ＝０，１，２）としてある。
【００２０】
ここでは、出力電圧の最も低いインバ−タの出力電圧を一単位電圧として「１階調」と呼ぶ。前記インバータ５〜７の各出力電圧Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７の比が１：２：４の場合は、前記インバ−タ５は１階調の電圧を出力し、前記インバ−タ６は２階調の電圧を出力し、前記インバ−タ７は４階調の電圧を出力する。従って、前記インバータ５〜７を起動する組み合わせによって、１〜７階調の電圧を出力することができる。つまり、前記インバータ５を起動すれば１階調の電圧を出力し、前記インバータ６を起動すれば２階調の電圧を出力し、前記インバータ５と前記インバータ６とを起動すれば３階調の電圧を出力し、前記インバータ７を起動すれば４階調の電圧を出力し、前記インバータ５と前記インバータ７とを起動すれば５階調の電圧を出力し、前記インバータ６と前記インバータ７とを起動すれば６階調の電圧を出力し、前記インバータ５〜７を全て起動すれば７階調の電圧を出力することができる。例えば、１階調の電圧を４０Ｖとした場合、前記インバータ５〜７を起動する組合わせによって、４０Ｖ，８０Ｖ，１２０Ｖ，１６０Ｖ，２００Ｖ，２４０Ｖ，２８０Ｖの電圧を発生することができる。
【００２１】
前記エネルギー蓄積手段８〜１０は、例えば、コンデンサ、蓄電池などであり、対応する前記インバ−タ５〜７の直流入力端に接続され、対応する前記インバ−タ５〜７の直流電源となるものである。前記インバ−タ５〜７の出力電圧は、対応する前記エネルギー蓄積手段８〜１０の直流出力電圧に依存する。例えば、前記インバータ５〜７の各出力電圧Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７の比を１：２：４とする場合は、前記エネルギー蓄積手段８〜１０の直流出力電圧Ｖ８，Ｖ９，Ｖ１０の比を１：２：４とする。
【００２２】
なお、前記エネルギー蓄積手段８〜１０の内部構成は図示省略してあるが、一例としては前述の特許文献１における図３を参照。
【００２３】
前記電圧計測手段１１〜１３は、対応する前記エネルギー蓄積手段８〜１０の電圧を計測する機能を有する手段である。即ち、前記電圧計測手段１１は、対応する前記エネルギー蓄積手段８の出力電圧を計測し、前記電圧計測手段１２は、対応する前記エネルギー蓄積手段９の出力電圧を計測し、前記電圧計測手段１３は、対応する前記エネルギー蓄積手段１０の出力電圧を計測する。これらの電圧計測手段１１〜１３の出力は、対応エネルギー蓄積手段の出力電圧の監視や各種制御に利用される。
【００２４】
前記閾値設定手段１４は、前記系統電圧検出手段３で検出された系統電圧Ｖ１と、前記目標出力電圧出力手段１６の出力である目標出力電圧Ｖｓとの差の電圧、即ち差電圧Ｖ４（図２及び図４を参照）、の大きさに応じて、前記インバ−タ５〜７の中から起動すべきインバータを選択するインバータ選択基準および選択されたインバータを起動するインバータ起動基準となる複数の大きさの異なる閾値を設定する機能を有する手段である。例えば、前記インバータ５〜７の各出力電圧Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７の比が１：２：４の場合は、前述のように前記インバータ５〜７を起動する組み合わせによって、１〜７階調の電圧を出力することができるので、１〜７階調の電圧の各々に対応して、１階調の電圧に対しては第１の閾値を、２階調の電圧に対しては第２の閾値を、３階調の電圧に対しては第３の閾値を、以下同様に第４〜第７の閾値を設定する。第１〜第７の閾値の大きさの関係は、前記１〜７階調の電圧の大きさの関係と同じく、第１の閾値＜第２の閾値＜第３の閾値＜第４の閾値＜第５の閾値＜第６の閾値＜第７の閾値とする。
例えば、１階調の電圧が４０Ｖの場合、前記閾値設定手段１４には、１階調〜７階調の各電圧に対する各閾値を、初期値として、例えば、２０Ｖ、６０Ｖ、１００Ｖ、１４０Ｖ、１８０Ｖ、２２０Ｖ、２６０Ｖに設定しておく。
【００２５】
前記閾値調整手段１５は、前記出力電圧検出手段４から前記電圧調整装置１００の出力電圧Ｖ３を入力し、入力した当該出力電圧の実効値（以下「出力電圧実効値」と呼ぶ）の、前記目標出力電圧Ｖｓから求めた実効値（以下「目標実効値」と呼ぶ）に対する過多、不足に応じて、前記初期設定の閾値を、増加したり減少したりして調整する機能を有している手段である。具体的には、前記出力電圧実効値が前記目標実効値より小さく不足状態の場合は、その程度に応じた量だけ前記閾値をその前記初期値より小さな値に調整し、前記出力電圧実効値が前記目標実効値より大きく過多の状態の場合は、その程度に応じた量だけ前記閾値をその前記初期値より大きな値に調整する。
【００２６】
前記目標出力電圧出力手段１６は、前記出力電圧Ｖ３の目標となる目標出力電圧Ｖｓを発生する機能を有する手段で、例えば、電圧変動のない定常時の前記系統電圧Ｖ１と同じ電圧波形、同じ周波数の出力を出す。
【００２７】
前記インバータ組合せ設定手段１７は、前記系統電圧Ｖ１が低下した場合に生じる前記差電圧Ｖ４が、前記各閾値を越えた場合の、前記インバータ５〜７のうちの起動すべきインバータの組合せ、前記各閾値を下回った場合の、前記インバータ５〜７のうちの停止すべきインバータの組合せ、をそれぞれ設定する機能を有する手段である。前記差電圧Ｖ４は半サイクルの期間中に時間の経過に伴って大きくなっていきピ−ク後に小さくなっていくので、前記差電圧Ｖ４が大きくなっていく過程で、前記補償電圧Ｖ２が大きくなっていき、前記差電圧Ｖ４が小さくなっていく過程で、前記補償電圧Ｖ２が小さくなっていくように、前記インバータ５〜７が選択的に起動、および選択的に停止されるように、インバータの組合せを設定してある。
【００２８】
つまり、具体的には、前記インバータ組合せ設定手段１７は、前記系統電圧検出手段３から系統電圧Ｖ１を、前記目標出力電圧出力手段１６から目標出力電圧Ｖｓを、前記閾値設定手段１４から前記第１〜第７の閾値（但し、直列接続されたインバ−タが３台で、その出力電圧Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７の比が１：２：４の場合）を、それぞれ得て、前記インバータ組合せ設定に基づき、半サイクルの期間中に、
１．前記差電圧Ｖ４が大きくなっていく過程では、
（１）前記差電圧Ｖ４が前記第１の閾値を越えれば、前記インバータ５を選択して起動し
（以下、選択して起動することを「選択起動」と記す）、
（２）前記差電圧Ｖ４が前記第２の閾値を越えれば、前記インバータ５を選択して停止す
る（以下、選択して停止することを「選択停止」と記す）とともに前記インバータ
６を選択起動し、
（３）前記差電圧Ｖ４が前記第３の閾値を越えれば、前記インバータ５を選択起動すると
ともに前記インバータ６の選択起動の状態を継続し、
（４）前記差電圧Ｖ４が前記第４の閾値を越えれば、前記インバータ７を選択起動して、
前記インバータ５と前記インバータ６とを選択停止し、
（５）前記差電圧Ｖ４が前記第５の閾値を越えれば、前記インバータ５を選択起動すると
ともに前記インバータ７の選択起動の状態を継続し、
（６）前記差電圧Ｖ４が前記第６の閾値を越えれば、前記インバータ５を選択停止して前
記インバータ６を選択起動するとともに前記インバータ７の選択起動の状態を継続
し、
（７）前記差電圧Ｖ４が前記第７の閾値を越えれば、前記インバータ５を選択起動すると
ともに前記インバータ６及び前記インバ−タ７選択起動の状態を継続する。
２．前記差電圧Ｖ４が小さくなっていく過程では、
（１）前記差電圧Ｖ４が前記第７の閾値を越えている状態から前記第７の閾値を下回れば、
前記インバータ５を選択停止して前記インバータ６と前記インバータ７との選択起
動の状態を継続し、
（２）更に前記差電圧Ｖ４が前記第６の閾値を下回れば、前記インバータ６を選択停止し
て前記インバータ５を選択起動するとともに前記インバータ７の選択起動の状態を
継続し、
（３）更に前記差電圧Ｖ４が前記第５の閾値を下回れば、前記インバータ５を選択停止し
て前記インバータ７の選択起動の状態を継続し、
（４）更に前記差電圧Ｖ４が前記第４の閾値を下回れば、前記インバータ７を選択停止し
て前記インバータ５と前記インバータ６とを選択起動し、
（５）更に前記差電圧Ｖ４が前記第３の閾値を下回れば、前記インバータ５を選択停止し
て前記インバータ６の選択起動の状態を継続し、
（６）更に前記差電圧Ｖ４が前記第２の閾値を下回れば、前記インバータ６を選択停止し
て前記インバータ５の選択起動し、
（７）更に前記差電圧Ｖ４が前記第１の閾値を下回れば、前記インバータ５を選択停止す
る。
【００２９】
一方、前記閾値調整手段１５は、前記出力電圧実効値と前記目標実効値とを比較して前記出力電圧実効値の過不足の程度に応じて前記閾値の大きさを調整するので、次のサイクルでは、前記インバータ組合せ設定手段１７による前記各インバ−タ５〜７の選択起動および選択停止のタイミングは、前記初期設定の閾値により選択起動および選択停止していた場合と異なるタイミングとなり、その結果、前記各階調電圧（前述の１〜７階調（複数階調）の各電圧）が発生している時間が調整され前記補償電圧Ｖ２が調整されることになり、前記出力電圧実効値が前記目標実効値に近づいていく。換言すれば、前記出力電圧実効値と前記目標実効値との差は小さくなっていく。更に換言すれば、前述のような閾値調整することなく単に階調数を変えて補償電圧を変える場合における補償電圧の過不足が抑制される。
【００３０】
具体的には、前記出力電圧実効値が、前記目標実効値より小さく不足状態にある場合は、前記閾値はその初期値よりも小さな値に調整されるので、前記インバータ組合せ設定手段１７による前記各階調電圧が発生するタイミングは、閾値が初期値の場合に比べ早くなり、前記各階調電圧が消滅するタイミングは、閾値が初期値の場合に比べ遅くなり、各階調電圧が発生している時間が長くなって、その分、前記補償電圧Ｖ２は大きくなり、前記出力電圧実効値は、前記目標実効値に近づき、前記出力電圧実効値と前記目標実効値との差は小さくなって、補償電圧不足は抑制される。
【００３１】
前記出力電圧実効値が、前記目標実効値より大きく過多状態にある場合は、前記閾値はその初期値よりも大きな値に調整されるので、前記インバータ組合せ設定手段１７による前記各階調電圧が発生するタイミングは、閾値が初期値の場合に比べ遅くなり、前記各階調電圧が消滅するタイミングは、閾値が初期値の場合に比べ早くなり、各階調電圧が発生している時間が短くなって、その分、前記補償電圧Ｖ２は小さくなり、前記出力電圧実効値は、前記目標実効値に近づき、前記出力電圧実効値と前記目標実効値との差は小さくなって、補償電圧過多は抑制される。
【００３２】
つまり、前記閾値を、前述のように調整することにより、閾値を調節しない場合に比べて、出力電圧の実効値精度を高精度化でき（すなわち前記出力電圧実効値と前記目標実効値との差を小さくでき）、補償電圧の過不足を抑制できる。換言すれば、前述のように前記インバ−タ５〜７の起動や停止の時点を調整することにより、起動や停止の時点を調整しない場合に比べて、出力電圧の実効値精度を高精度化でき、補償電圧の過不足を抑制できる。更に換言すれば、前記各階調電圧の発生や消滅の時点を調整することにより、発生や消滅の時点を調整しない場合に比べて、出力電圧の実効値精度を高精度化でき、補償電圧の過不足を抑制できる。また、更に換言すれば、前記差電圧Ｖ４の大きさの変化に伴って補償電圧Ｖ２の大きさが変わる時点を調整することにより、大きさが変わる時点を調整しない場合に比べて、補償電圧Ｖ２の実質的な大きさが変わり、出力電圧の実効値精度を高精度化でき、補償電圧の過不足を抑制できる。
【００３３】
次に、前述のように、閾値の大きさを調整することにより、補償電圧の発生や消滅の時点が調整され、補償電圧Ｖ２の実質的な大きさ（補償の範囲）を調整できる原理を、図２〜図５により説明する。
【００３４】
ここで、前記出力電圧実効値と前記目標実効値とが同じ場合、つまり、出力電圧Ｖ３の２乗の半サイクルでの面積と目標出力電圧Ｖｓの２乗の半サイクルでの面積とが同じ場合は、定性的に、補償電圧Ｖ２の平均値（半サイクルでの面積）と差電圧Ｖ４の平均値（半サイクルでの面積）とが同じであると言えるので、図２〜図５による補償電圧Ｖ２の実質的な大きさ（補償の範囲）を調整できる原理説明は、補償電圧Ｖ２の半サイクルでの面積と差電圧Ｖ４の半サイクルでの面積とを関係付けながら説明する。
【００３５】
図２（ａ）は閾値の初期値を調整する前の前記差電圧Ｖ４と前記補償電圧Ｖ２と前記閾値との関係を示し、図２（ｂ）は閾値の初期値を調整した後の前記差電圧Ｖ４と前記補償電圧Ｖ２と前記閾値との関係を示してある。図２（ａ）および図２（ｂ）において、横軸は時間、縦軸は電圧であり、１階調の電圧が４０Ｖの場合について例示してある。また、図２（ａ）において、前記各閾値の初期値をその上下の階調電圧の中間に設定した場合を例示してあり、図２（ｂ）において、前記閾値調整手段１５による調整後の各閾値が、前記出力電圧実効値の前記目標実効値に対する不足の程度に応じて例えば初期値より５Ｖ低い場合を例示してある。更に、図２（ａ）および図２（ｂ）の何れも、説明を簡明にするために、前記補償電圧Ｖ２が２階調の電圧までの場合を例示してある。
【００３６】
先ず、図２（ａ）において、前記系統電圧Ｖ１（図１参照）の低下に伴って、前記差電圧Ｖ４が、時間軸０の時点から時間の経過と共に徐々に大きくなり、ｔ１で第１の閾値（２０Ｖ）を越えると、１階調の電圧が発生する。この１階調の電圧が発生するのは、前述のように前記インバ−タ５（図１参照）が起動されるからである。
【００３７】
更に時間が経過し、前記差電圧Ｖ４が更に大きくなり、ｔ２で第２の閾値（６０Ｖ）を越えると、２階調の電圧が発生する。この２階調の電圧が発生するのは、前述のように前記インバ−タ５が停止され前記インバ−タ６（図１参照）が起動されるからである。
更に時間が経過すると、前記差電圧Ｖ４は、π／２でピ−クとなり、その後、徐々に小さくなり始め、ｔ３で第２の閾値（６０Ｖ）を下回り、２階調の電圧が消滅し１階調の電圧が発生する。２階調の電圧が消滅し１階調の電圧が発生するのは、前述のように、前記インバ−タ６が停止され前記インバ−タ５が起動されるからである。
【００３８】
また、更に時間が経過しｔ４になれば、前記差電圧Ｖ４は第１の閾値（２０Ｖ）を下回り、１階調の電圧が消滅する。１階調の電圧が消滅するのは、前述のように、前記インバ−タ５が停止されるからである。
【００３９】
前述のｔ１〜ｔ２間の１階調の電圧と、前記ｔ２〜ｔ３間の２階調の電圧と、前記ｔ３〜ｔ４間のｔ１〜ｔ２間の１階調の電圧とが、補償電圧Ｖ２となり、半サイクル（０〜π）における系統電圧Ｖ１の低下分（差電圧分）を補償する。
【００４０】
ここで、補償電圧Ｖ２が差電圧Ｖ４を越えている領域の面積Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の合計Ｓ２（Ｓ２＝Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３＋Ｓ２４）と、差電圧Ｖ４が補償電圧Ｖ２を越えている領域の面積Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５の合計Ｓ４（Ｓ４＝Ｓ４１＋Ｓ４２＋Ｓ４３＋Ｓ４４＋Ｓ４５）とを比較した場合、図２（ａ）からも判明するように、Ｓ２＜Ｓ４であり、補償不足の状態である。この状態の場合における前記電圧補償装置１００の出力電圧Ｖ３（図１参照）は、図３に一点鎖線で示すように、点線で表示の目標出力電圧Ｖｓより全体的に下回った状態であり、このような状態においては前記出力電圧Ｖ３の実効値（出力電圧実効値）は、前記目標出力電圧Ｖｓの実効値（目標実効値）より小さい。
【００４１】
前記出力電圧実効値が前記目標実効値より小さい場合は、前述のように、前記閾値調整手段１５（図１参照）が、前記閾値をその初期値から、前記出力電圧実効値が前記目標実効値に近づく方向に調整する。この閾値調整は、次のサイクルの電圧補償時に反映され、図２（ｂ）に示してあるように、次のサイクルにおける第１の閾値および第２の閾値は、前記出力電圧実効値の前記目標実効値に対する不足の程度に応じて、何れも初期値から同じ量の例えば５Ｖ下げた小さな閾値１５Ｖおよび５５Ｖに調整される。
【００４２】
従って、図２（ｂ）に示してあるように、ｔ１より早い時点ｔ１−ｘ１で、差電圧Ｖ４が第１の閾値１５Ｖを越えて１階調の電圧が発生し、ｔ２より早い時点ｔ２−ｘ２で、差電圧Ｖ４が第２の閾値５５Ｖを越えて２階調の電圧が発生する。また、ｔ３より遅い時点ｔ３＋ｘ３で、差電圧Ｖ４が第２の閾値５５Ｖを下回り、２階調の電圧が消滅して１階調の電圧が発生し、ｔ４より遅い時点ｔ４＋ｘ４で、差電圧Ｖ４が第１の閾値１５Ｖを下回り、１階調の電圧が消滅する。つまり、前記補償電圧Ｖ２が大きくなる（補償電圧不足を抑制する）。この補償電圧Ｖ２が大きくなった分、前記電圧補償装置１００の出力電圧Ｖ３は大きくなり、前記出力電圧実効値も大きくなって前記目標実効値に近づく（前記出力電圧実効値と前記目標実効値との差は小さくなる）。
【００４３】
その結果、閾値調整前の図２（ａ）の場合に比べ、閾値調整後の図２（ｂ）の場合の方が、前記補償電圧Ｖ２が前記差電圧Ｖ４を越えている領域の面積Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４及びそれらの合計の面積Ｓ２が広くなり、一方、差電圧Ｖ４が補償電圧Ｖ２を越えている領域の面積Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４４，Ｓ４５及びそれらの合計の面積Ｓ４が狭くなり、前記合計の面積Ｓ２と前記合計の面積Ｓ４は、図２（ｂ）からも判明するように、ほぼ同じになり、適正な補償の状態になる。この状態の場合は、前記電圧補償装置１００の出力電圧Ｖ３は、図３に実線で示すように、点線で表示の目標出力電圧Ｖｓと実質的に同じであり、前記出力電圧実効値も前記目標実効値と実質的に同じであり、閾値調整前に比べ、出力電圧の実効値精度が高精度になっている。
【００４４】
このように、閾値を調整することにより、閾値を調節しない場合（図２（ａ）の状態）に比べて、出力電圧の実効値精度を高精度化でき、補償電圧による補償不足を抑制できる。観点を変えれば、前記インバ−タ５〜７の起動や停止の時点を、更に観点を変えれば前記各階調電圧の発生や消滅の時点を、調整（ｔ１→ｔ１−ｘ１、ｔ２→ｔ２−ｘ２、ｔ３→ｔ３＋ｘ３、ｔ４→ｔ４＋ｘ４）することにより、当該時点を調整しない場合に比べて、出力電圧の実効値精度を高精度化でき、補償電圧による補償不足を抑制できる。また、更に観点を変えれば、前記差電圧Ｖ４の大きさの変化に伴って補償電圧Ｖ２大きさが変わる時点を調整（ｔ１→ｔ１−ｘ１、ｔ２→ｔ２−ｘ２、ｔ３→ｔ３＋ｘ３、ｔ４→ｔ４＋ｘ４）することにより、大きさが変わる時点を調整しない場合に比べて、補償電圧Ｖ２の実質的な大きさが変わり、出力電圧の実効値精度を高精度化でき、補償電圧による補償不足を抑制できる。
【００４５】
次に、閾値を初期値より大きな値に調整する場合の事例を、図４により説明する。
【００４６】
図４は、差電圧Ｖ４のピ−ク値が、前述の図２より大きく、３階調の電圧が発生している場合を例示してある。
【００４７】
閾値の初期値を調整する前の状態を示す図４（ａ）において、前述の図２（ａ）の場合と同様に、前記系統電圧Ｖ１（図１参照）の低下に伴って、前記差電圧Ｖ４が、時間軸０の時点から時間の経過と共に徐々に大きくなり、ｔ１で第１の閾値（２０Ｖ）を越えて１階調の電圧が発生し、ｔ２で第２の閾値（６０Ｖ）を越えて２階調の電圧が発生し、ｔ３で第３の閾値（１００Ｖ）を越えて３階調の電圧が発生する。
【００４８】
前記差電圧Ｖ４が、ピ−クを過ぎたｔ４で第３の閾値（１００Ｖ）を下回ると、３階調の電圧が消滅して２階調の電圧が発生し、ｔ５で第２の閾値（６０Ｖ）を下回ると、２階調の電圧が消滅して１階調の電圧が発生し、ｔ６で第１の閾値（２０Ｖ）を下回ると、１階調の電圧が消滅する。
【００４９】
ここで、補償電圧Ｖ２が差電圧Ｖ４を越えている領域の面積の合計Ｓ２は、差電圧Ｖ４が補償電圧Ｖ２を越えている領域の面積Ｓ４とを比較した場合、図４（ａ）からも判明するように、Ｓ２＞Ｓ４であり、補償過多の状態である。この状態の場合における前記電圧補償装置１００の出力電圧Ｖ３は、図５に一点鎖線で示すように、点線で表示の目標出力電圧Ｖｓより全体的に上回った状態であり、このような状態においては前記出力電圧Ｖ３の実効値（出力電圧実効値）は、前記目標出力電圧Ｖｓの実効値（目標実効値）より大きい。
【００５０】
前記出力電圧実効値が前記目標実効値より大きい場合は、前述のように、前記閾値調整手段１５（図１参照）が、前記閾値をその初期値から、前記出力電圧実効値が前記目標実効値に近づく方向に調整する。この閾値調整は、次のサイクルの電圧補償時に反映され、図４（ｂ）に示してあるように、次のサイクルにおける第１の閾値、第２の閾値および第３の閾値は、前記出力電圧実効値の前記目標実効値に対する過多の程度に応じて、何れも初期値から同じ量の例えば３Ｖ上げた大きな閾値２３Ｖ、６３Ｖおよび１０３Ｖに調整される。
【００５１】
従って、図４（ｂ）に示してあるように、ｔ１より遅い時点ｔ１＋ｘ１で、差電圧Ｖ４が第１の閾値２３Ｖを越えて１階調の電圧が発生し、ｔ２より遅い時点ｔ２＋ｘ２で、差電圧Ｖ４が第２の閾値６３Ｖを越えて２階調の電圧が発生し、ｔ３より遅い時点ｔ３＋ｘ３で、差電圧Ｖ４が第３の閾値１０３Ｖを越えて３階調の電圧が発生する。また、ｔ４より早い時点ｔ４−ｘ４で、差電圧Ｖ４が第３の閾値１０３Ｖを下回り、３階調の電圧が消滅して２階調の電圧が発生し、ｔ５より早い時点ｔ５-ｘ５で、差電圧Ｖ４が第２の閾値６３Ｖを下回り、２階調の電圧が消滅して１階調の電圧が発生し、ｔ６より早い時点ｔ６-ｘ６で、差電圧Ｖ４が第１の閾値２３Ｖを下回り、１階調の電圧が消滅する。つまり、前記補償電圧Ｖ２が小さくなる（補償電圧過多を抑制する）。この補償電圧Ｖ２が小さくなった分、前記電圧補償装置１００の出力電圧Ｖ３は小さくなり、前記出力電圧実効値も小さくなって前記目標実効値に近づく（前記出力電圧実効値と前記目標実効値との差は小さくなる）。
【００５２】
その結果、閾値調整前の図４（ａ）の場合に比べ、閾値調整後の図４（ｂ）の場合の方が、前記補償電圧Ｖ２が前記差電圧Ｖ４を越えている領域の面積の合計の面積Ｓ２が狭くなり、一方、差電圧Ｖ４が補償電圧Ｖ２を越えている領域の面積の合計の面積Ｓ４が広くなり、前記合計の面積Ｓ２と前記合計の面積Ｓ４は、図４（ｂ）からも判明するように、ほぼ同じになり、適正な補償の状態になる。この状態の場合は、前記電圧補償装置１００の出力電圧Ｖ３は、図５に実線で示すように、点線で表示の目標出力電圧Ｖｓと実質的に同じになり、前記出力電圧実効値も前記目標実効値と実質的に同じであり、閾値調整前に比べ、出力電圧の実効値精度が高精度になっている。
【００５３】
このように、閾値を調整することにより、閾値を調節しない場合（図４（ａ）の状態）に比べて、出力電圧の実効値精度を高精度化でき、補償電圧による補償過多を抑制できる。観点を変えれば、前記インバ−タ５〜７の起動や停止の時点を、更に観点を変えれば前記各階調電圧の発生や消滅の時点を、調整（ｔ１→ｔ１＋ｘ１、ｔ２→ｔ２＋ｘ２、ｔ３→ｔ３＋ｘ３、ｔ４→ｔ４−ｘ４、ｔ５→ｔ５−ｘ５、ｔ６→ｔ６−ｘ６）することにより、当該時点を調整しない場合に比べて、出力電圧の実効値精度を高精度化でき、補償電圧による補償過多を抑制できる。また、更に観点を変えれば、前記差電圧Ｖ４の大きさの変化に伴って補償電圧Ｖ２大きさが変わる時点を調整（ｔ１→ｔ１＋ｘ１、ｔ２→ｔ２＋ｘ２、ｔ３→ｔ３＋ｘ３、ｔ４→ｔ４−ｘ４、ｔ５→ｔ５−ｘ５、ｔ６→ｔ６−ｘ６）することにより、大きさが変わる時点を調整しない場合に比べて、補償電圧Ｖ２の実質的な大きさが変わり、出力電圧の実効値精度を高精度化でき、補償電圧による補償過多を抑制できる。
【００５４】
なお、系統電圧Ｖ１が変動したことにより電圧補償装置１００が初期値の閾値で補償動作し出力電圧実効値が不足した場合は、前記出力電圧検出手段４により出力電圧実効値が目標実効値より一定値以上不足したことを検出し、前記閾値調整手段１５により出力電圧実効値不足分に相当する電圧を各閾値から差し引きすることにより各閾値を下げ、補償電圧を実質的に大きくし、図３に示すように、出力電圧Ｖ３の実効値を目標出力電圧Ｖｓの実効値に近づく方向に増加調整することができる。
【００５５】
また、出力電圧実効値が超過した場合、前記出力電圧検出手段４により出力電圧実効値が目標出力電圧実効値より一定値以上超過したことを検出し、前記閾値調整手段１５により出力電圧実効値超過分に相当する電圧を各閾値に上乗せすることにより各閾値を上げ、補償電圧を実質的に小さくし、図５に示すように、出力電圧Ｖ３の実効値を目標出力電圧Ｖｓの実効値に近づく方向に減少調整することができる。
【００５６】
この発明の実施の形態１は、前述のように、前記エネルギー蓄積手段８〜１０に蓄積された直流電圧を交流に変換して出力する前記インバータ５〜７を複数直列に接続し、前記複数のインバータ５〜７を組み合わせて、その出力電圧の総和で複数の階調電圧を得る電圧補償装置１００において、前記複数の階調電圧に対応する閾値を設定する閾値設定手段１４と、目標とする出力波形を発生する目標出力電圧出力手段１６と、前記目標出力電圧出力手段１６が発生する電圧波形と系統電圧Ｖ１との差の電圧Ｖ４が、前記閾値設定手段１４で設定する閾値を越える時点で、１階調高い電圧の組合せに変更し、前記閾値を下回った時点で、１階調低い電圧の組合せに変更するインバータ組合せ設定手段１７と、出力電圧検出手段４で検出された出力電圧Ｖ３と前記目標出力電圧出力手段１６の目標出力電圧Ｖｓとを比較し前記出力電圧Ｖ３の実効値の方が大きい場合は閾値設定手段１４の設定する閾値をより高く変更設定し出力電圧Ｖ３の実効値の方が小さい場合は閾値設定手段１４の設定する閾値をより低く変更設定する閾値調整手段１５とを備えたものである。
【００５７】
また、観点を変えて換言すれば、前述のように、それぞれ直列に接続されそれぞれエネルギー蓄積手段８〜１０に蓄積された直流電圧を交流に変換して出力する複数のインバータ５〜７と、目標とする交流出力波形を発生する目標出力電圧出力手段１６とを備え、前記目標出力電圧出力発生手段１６の目標出力電圧Ｖｓと系統電圧Ｖ１との差の大きさに応じて前記複数のインバータ５〜７を選択的に起動および停止し、この選択的に起動および停止されたインバータの出力電圧により発生時点の異なる複数の階調電圧を出力して前記系統電圧の変動を補償する電圧補償装置１００において、前記目標出力電圧出力手段の目標出力電圧Ｖｓと系統電圧Ｖ１との差の大きさに応じて前記起動および停止すべきインバータを選択する基準となる複数の大きさの異なる閾値を設定する閾値設定手段１４と、前記閾値設定手段１４に設定されている前記閾値を、前記インバータの選択的起動によって補償された出力電圧Ｖ３と前記目標出力電圧出力手段１６の目標出力電圧Ｖｓとの実効値などの実質的な差に応じて変更する閾値調整手段１５とを設けた電圧補償装置１００であって、前記閾値調整手段１５は、前記閾値設定手段１４で設定されている前記閾値を、前記インバータ起動後の出力電圧が前記目標出力電圧出力手段１６の出力電圧より実効値が高いなど実質的に高い場合は高い値に変更し、前記インバータの選択的起動後の出力電圧Ｖ３が前記目標出力電圧出力手段１６の出力電圧より実効値が低いなど実質的に低い場合は低い値に変更して、前記出力電圧Ｖ３の実効値を前記目標出力電圧Ｖｓの実効値に近づけるなど、前記出力電圧Ｖ３を前記目標出力電圧出力手段の出力電圧Ｖｓに実質的に近づけ、電圧補償の実質的な過不足を抑制し、出力電圧Ｖｓの実効値精度を向上することができるものである。
【００５８】
また、上位概念で換言すれば、前述のように、エネルギー蓄積手段８〜１０に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータ５〜７を、補償される対象の電圧である系統電圧Ｖ１と目標出力電圧Ｖｓとの差の電圧Ｖ４の大きさに応じて選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって発生した補償電圧Ｖ２を前記系統電圧Ｖ１に加えた出力電圧Ｖ３を出力する電圧補償方式において、前記発生時点の異なる複数の階調電圧の出力による補償電圧Ｖ２と前記系統電圧Ｖ１の変動幅Ｖ４との実質的な差が小さくなる方向に前記階調電圧の発生時点を調整するものである。
【００５９】
また、観点を変えて換言すれば、前述のように、エネルギー蓄積手段８〜１０に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータ５〜７を、補償される対象の電圧である系統電圧Ｖ１と目標出力電圧Ｖｓとの差の電圧Ｖ４の大きさに応じて選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって発生した補償電圧Ｖ２を前記系統電圧Ｖ１に加えた出力電圧Ｖ３を出力する電圧補償方式において、前記発生時点の異なる複数の階調電圧の出力による補償電圧Ｖ２と前記系統電圧Ｖ１の変動幅Ｖ４との差が小さくなる方向に、前記選択的に起動されるインバータ５〜７の起動時点および停止時点をそれぞれ調整するものである。
【００６０】
従って、前述のように、複数のインバータ５〜７を直列に組み合わせて電圧を出力し系統電圧Ｖ１の変動を補償する電圧補償方式や電圧補償装置において、電圧補償の過不足を抑制することができる。また、直列接続されるインバータ５〜７の数を増やして高階調化するようなことをしなくても出力電圧Ｖ３の実効値精度を高精度化できる。
【００６１】
もっとも、直列接続されるインバータ５〜７の数を増やして高階調化し、更に、前述のこの発明の実施の形態１を適用すれば、出力電圧Ｖ３の実効値精度を更に高精度化できる。
【００６２】
なお、前述のこの発明の実施の形態１においては、図２および図４に例示してあるように、閾値を、初期値から１回調整するだけで前記出力電圧実効値が前記目標実効値とほぼ同じになる場合について説明したが、系統電圧の変動幅が一定でなく変化する場合、他、により、閾値を、初期値から複数回調整して前記出力電圧実効値が前記目標実効値とほぼ同じになる場合もある。
【００６３】
また、前述のこの発明の実施の形態１においては、前記出力電圧実効値を前記目標実効値とを比較して、前記出力電圧実効値が前記目標実効値より小さい場合および大きい場合に、両実効値の差に応じて当該差が小さくなる方向に閾値調整する事例を説明したが、前記出力電圧実効値と前記目標実効値とが同じ場合、つまり、出力電圧Ｖ３の２乗の半サイクルでの面積出力電圧実効値と目標出力電圧Ｖｓの２乗の半サイクルでの面積とが同じ場合は、定性的に、補償電圧Ｖ２の平均値（半サイクルでの面積）と差電圧Ｖ４の平均値（半サイクルでの面積）とが同じであると言えることから、前記補償電圧Ｖ２の平均値（半サイクルでの面積）と前記差電圧Ｖ４の平均値（半サイクルでの面積）とを比較して、前記補償電圧Ｖ２の平均値が前記差電圧Ｖ４の平均値より小さい場合および大きい場合に、両平均値の差に応じて当該差が小さくなる方向に閾値調整するようにしても、補償電圧の過不足を抑制できる。同様に、前記出力電圧Ｖ３の平均値と前記目標出力電圧Ｖｓの平均値との差に応じて当該差が小さくなる方向に閾値調整するようにしても補償電圧の過不足を抑制できる。また、前記補償電圧Ｖ２の波高値と前記差電圧Ｖ４の波高値との差や、前記出力電圧Ｖ３の波高値と前記目標出力電圧Ｖｓの波高値との差に応じて当該差が小さくなる方向に閾値調整するようにしても補償電圧の過不足を抑制できる。つまり、前記目標出力電圧Ｖｓと前記出力電圧Ｖ３との実質的な差が小さくなる方向に、前記補償電圧の大きさが変わる時点を調整することにより補償電圧の過不足を抑制できる。
【００６４】
実施の形態２．
前述のこの発明の実施の形態１においては、図２及び図４に示すように、各閾値を同時に同じ量調整する場合を例示したが、この発明の実施の形態２では、各閾値を個別に調整する場合を例示するものである。
【００６５】
即ち、図６（ｂ）に示すように、次のサイクルにおいて第２の閾値だけを、初期値（図６（ａ）の第２の閾値を参照）より小さくしてある。
【００６６】
図６は、前述の図２に比べ、系統電圧の変動幅が若干小さく、前記差電圧Ｖ４のピ−ク値が小さい場合を示してある。図６（ａ）においては、補償電圧Ｖ２が差電圧Ｖ４を越えている領域の面積Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の合計Ｓ２（Ｓ２＝Ｓ２１＋Ｓ２２＋Ｓ２３＋Ｓ２４）と、差電圧Ｖ４が補償電圧Ｖ２を越えている領域の面積Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５の合計Ｓ４（Ｓ４＝Ｓ４１＋Ｓ４２＋Ｓ４３＋Ｓ４４＋Ｓ４５）との差が、前述の図２及び図４の場合に比べて小さく、このような場合は、必ずしも関係する閾値の全てを調整しなくても、一つ或は複数の閾値を個別に調整しても、前述のこの発明の実施の形態１と同様な機能を持たせることができる。
【００６７】
なお、図６において、前述の図２および図４と同一または相当部分には同一符号を付してある。また、この発明の実施の形態２の説明においては、この発明の実施の形態２の特徴点を主体的に説明し、前述のこの発明の実施の形態１と同一または相当部分については、その説明を割愛した。
【００６８】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を、図７〜図１３により説明する。図７はゼロクロス点の前と後とで閾値調整量が異なった場合、出力電圧Ｖ３の正の期間と負の期間の間のゼロクロス点が目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点とずれる場合の事例を示す図、図８はピーク値誤差を増大させない考慮をしないで閾値調整する場合における出力電圧Ｖ３のピーク値の誤差の事例を示す図、図９は閾値調整をした場合に出力電圧Ｖ３のピーク値の誤差が大きくなりピーク値精度を保持できなくなる場合の事例を示す図、図１０は閾値調整期間の事例を示す図、図１１は図１０に例示した閾値調整期間を適用した場合の出力電圧Ｖ３の正の期間と負の期間における補償電圧Ｖ２の波形の事例を示す図、図１２はピーク値精度を保持できるようにするための閾値の調整可能な範囲を説明する図、図１３は図１２に例示した閾値の調整可能な範囲を適用することにより出力電圧Ｖ３のピーク値の誤差が大きくならずにピーク値精度を保持できるようになる場合の事例を示す図である。なお、図中、前述の図１〜図６と同一または相当部分には同一符号を付してある。また、この発明の実施の形態３の説明においては、この発明の実施の形態３の特徴点を主体的に説明し、前述のこの発明の実施の形態１及び２と同一または相当部分については、その説明を割愛する。
【００６９】
前述のように、閾値の調整をした場合、出力電圧Ｖ３の正の期間と負の期間の間のゼロクロス点が前記目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点とずれる場合があり得る。また、出力電圧Ｖ３のピーク値の精度を保持できない場合もあり得る。従って、前述のように閾値を調整する方式とした場合、出力電圧Ｖ３のゼロクロス点が前記目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点（本来の正しいゼロクロス点）からずれないようにすることや、出力電圧Ｖ３のピーク値の精度を保持することを考慮しておくことも必要である。以下、出力電圧Ｖ３のゼロクロス点がずれる理由とその対策、及び出力電圧Ｖ３のピーク値の精度を保持できなくなる理由とその対策の一事例を、順に説明する。
【００７０】
１．出力電圧Ｖ３のゼロクロス点がずれる理由とその対策
系統電圧Ｖ１の変動幅は半サイクル単位で増加していったり減少していったりする場合があり、その場合、目標出力電圧Ｖｓと出力電圧Ｖ３との実効値の差は半サイクル毎に異なる場合がある。このような場合、閾値調整量は半サイクル毎に異なることになる。つまり、ゼロクロス点の前と後とで閾値調整量が異なることになり、特に系統電圧Ｖ１の低下幅が大きく系統電圧の波高値が小さい場合で波高値が半サイクル単位で増加していったり減少していったりする場合は、出力電圧Ｖ３のゼロクロス点が、目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点からずれる。つまり、出力電圧Ｖ３のゼロクロス点が、正しいゼロクロス点からずれる。
【００７１】
図７（ａ）は、系統電圧Ｖ１の極性が負の期間からゼロクロス点を経て正の期間へ移行する過程での補償電圧Ｖ２の発生状態を示しており、この図７（ａ）に示すように、負の期間においては、補償電圧Ｖ２が０Ｖである期間内に閾値変更が発生して、第１の閾値は初期値２０Ｖから調整した−２５Ｖ、第２の閾値は初期値６０Ｖから調整した−６５Ｖである。正の期間においては、閾値変更が発生しておらず、第１の閾値は初期値２０Ｖ、第２の閾値は初期値６０Ｖである。従って、負の期間における補償電圧Ｖ２の発生期間は、正の期間における補償電圧Ｖ２の発生期間より短く、負の期間における１階調の電圧の消滅時点と目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点０ｓとの間の期間ｔｍと、正の期間における１階調の電圧の発生時点と目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点０ｓとの間の期間ｔｐとの大小関係はｔｍ＞ｔｐとなっている。
【００７２】
図７（ａ）に示すような負の期間における補償電圧Ｖ２及び正の期間における補償電圧Ｖ２が発生した場合、低下時の系統電圧Ｖ１に補償電圧Ｖ２を加えた出力電圧Ｖ３は、図７（ｂ）のようになる。ここで、図７（ｂ）のように、低下時の系統電圧Ｖ１が補償電圧Ｖ２に比べ実質的にかなり小さい場合は、出力電圧Ｖ３のゼロクロス点０３は、負の期間の出力電圧Ｖ３の消滅時点と正の期間の出力電圧Ｖ３の発生時点との中間点になる。従って、出力電圧Ｖ３のゼロクロス点０３は、目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点０ｓ（本来の正しいゼロクロス点）から負側に、期間ｔｄずれることになる。期間ｔｄずれると、系統電圧の変動を補償しても、系統電圧変動時に出力電圧の周期が変わることになり、前記期間ｔｄのずれが生じないようにすることが好ましい。
【００７３】
そこで、この発明の実施の形態３では、図１０に例示してあるように、目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点０ｓの前後の各所定期間Ｔ１、例えば目標出力電圧Ｖｓがゼロクロス点０ｓから１階調分の電圧に到達するまでの期間、では閾値調整をしない機能を前記閾値設定手段１４（図１参照）に付加してある。従って、負の期間及び正の期間の何れも、目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点０ｓの前後の各所定期間Ｔ１では、閾値が同じ値となる。
【００７４】
負の期間および正の期間の何れにおいても前記所定期間Ｔ１では同じ閾値としてあれば、図１１（ａ）に示すように、負の期間における前記ゼロクロス点０ｓを基準とした前記期間ｔｍと、正の期間におけるゼロクロス点０ｓを基準とした前記期間ｔｐとの大小関係はｔｍ＝ｔｐとなり、図１１（ｂ）に示すように、出力電圧Ｖ３のゼロクロス点０３と目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点０ｓとが同時点となり、図７（ｂ）に図示の前述のような両ゼロクロス点０３，０ｓ間のずれｔｄは無くなる。
【００７５】
２．出力電圧Ｖ３のピーク値の精度を保持できなくなる理由とその対策
前述のように、インバータ５〜７の選択的起動によって、単位電圧を１階調とする１階調〜複数階調の大きさの補償電圧Ｖ２を発生し、この補償電圧Ｖ２により系統電圧Ｖ１の変動を補償した出力電圧Ｖ３を出力する方式とした場合、出力電圧Ｖ３の目標出力電圧Ｖｓに対するピ−ク値の誤差の最大値は、その方式上、１階調の電圧のほぼ１／２となる。ここで、閾値の調整を、目標出力電圧Ｖｓと前のサイクルの出力電圧Ｖ３との実効値差の大きさに応じて行うようにした場合、前記ピ−ク値の誤差が１階調の電圧の１／２を越えてしまい、出力電圧Ｖ３のピーク値の精度を保持できない場合が生じる。
【００７６】
図８（ａ）は各閾値の初期値を調整していない場合の、或る差電圧Ｖ４と補償電圧Ｖ２との関係を示してあり、このような関係にある場合の出力電圧Ｖ３と目標出力電圧Ｖｓとの関係は図８（ｂ）のようになる。前述の出力電圧Ｖ３と目標出力電圧Ｖｓとのピ−ク値の差Ｐｄは、図８（ｂ）に示されているように、１階調の電圧４０Ｖのほぼ１／２に当たる約１８Ｖである。
【００７７】
ここで、前のサイクルにおける出力電圧Ｖ３の実効値が目標出力電圧Ｖｓの実効値より小さかった場合は、前記閾値調整手段１５（図１参照）の機能により出力電圧Ｖ３の実効値を上げるために閾値を下げる方向の制御がかかり、図９（ａ）に示すように、例えば、各閾値が初期値から５Ｖ下がった場合、差電圧Ｖ４がそのピ−ク値近傍で第３の閾値９５Ｖを越えるので、前記インバ−タの選択的起動によって３階調の電圧１２０Ｖが発生する。従って、図９（ｂ）に示すように、出力電圧Ｖ３のピ−ク値は、目標出力電圧Ｖｓのピ−ク値を越え、両ピ−ク値の差Ｐｄは、１階調の電圧の１／２を越え、約２２Ｖとなっている。このように、閾値調整をする方式とすることによって、前記両ピ−ク値の差Ｐｄが、閾値調整をしない方式の場合の最大値を越えてしまい、閾値調整をしない方式の場合のピ−ク値の精度を保持できない場合が生じる。
【００７８】
そこで、この発明の実施の形態３では、図１２に示すように、閾値の調整可能な範囲を考慮するものとする。図１２（ａ）に、出力電圧Ｖ３の実効値が目標出力電圧の実効値に対して小さく、閾値を下げる場合の例を示す。図１２（ｂ）に、出力電圧Ｖ３の実効値が目標出力電圧の実効値に対して大きく、閾値を上げる場合の例を示す。
【００７９】
図１２（ａ）に示すように、差電圧のピ−ク値よりも初期値が大きい閾値（第３の閾値など）は、ピ−ク値よりも小さくならない範囲で調整する。なお、差電圧のピ−ク値よりも初期値が大きい閾値は、初期値のままとして調整の対象外としてもよい。
【００８０】
図１２（ｂ）に示すように、差電圧のピ−ク値よりも初期値が小さい閾値（第１〜第３の閾値）は、ピ−ク値よりも大きくならない範囲で調整する。
【００８１】
図１２は、出力電圧Ｖ３の実効値が目標出力電圧の実効値よりも大きいか小さいかで分けて示したが、常に、差電圧Ｖ４のピ−ク値よりも初期値が大きい閾値はピ−ク値よりも小さくならないようにする必要があり、差電圧Ｖ４のピ−ク値よりも初期値が小さい閾値はピ−ク値よりも大きくならないようにする必要がある。
【００８２】
負の期間および正の期間の何れにおいても前記所定期間Ｔ２では閾値調整をしないようにしてあれば、図１３（ａ）に示すように、前述の図９（ａ）のような３階調の電圧は発生しないので、図１３（ｂ）に示すように、前記ピ−ク値差（Ｐｄ）が１階調の電圧の１／２を越えるようなことがなくなり、出力電圧Ｖ３のピ−ク値の精度を保持できる。
【００８３】
なお、ゼロクロス点を含む所定期間Ｔ１を除いた期間内で閾値調整を行うだけにして、閾値の調整幅に制約を与えないにしてもよい。その場合にも、ゼロクロス点がずれないという効果がある。また、閾値調整を行う期間を制約することなく、差電圧Ｖ４のピ−ク値よりも初期値が大きい閾値はピ−ク値よりも小さくならないようにし、差電圧Ｖ４のピ−ク値よりも初期値が小さい閾値はピ−ク値よりも大きくならないように閾値を調整するようにしてもよい。その場合にも、ピ−ク値の精度を保持できるという効果がある。
【００８４】
また、この発明の実施の形態３においては、前記両所定期間Ｔ１，Ｔ２では閾値調整をしない機能を閾値設定手段１４に付加した場合を例示したが、当該機能は、例えば、前記閾値調整手段１５や前記インバータ組合せ設定手段１７等に持たせてもよい。
【００８５】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を、図１４〜１６により説明する。図１４は電圧補償装置の補償電圧決定方式の事例を示すブロック図、図１５は系統電圧Ｖ１が０Ｖまで低下した場合に出力電圧Ｖ３におけるゼロクロスが目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点とずれる場合の事例を示す図、図１６は系統電圧Ｖ１が０Ｖまで低下した場合でもに出力電圧Ｖ３におけるゼロクロスが目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点とずれないようにする事例を示す図、図１７はこの発明の実施の形態４を適用した場合において系統電圧Ｖ１が０Ｖまで低下した場合の出力電圧Ｖ３の波形の一例を示す図である。なお、図中、前述の図１〜図１３と同一または相当部分には同一符号を付してある。また、この発明の実施の形態４の説明においては、この発明の実施の形態４の特徴点を主体的に説明し、前述のこの発明の実施の形態１〜３と同一または相当部分については、その説明を割愛する。
【００８６】
図１４は、前述の図１に０Ｖ時調整手段１８を追加したものである。この０Ｖ時調整手段１８は、系統電圧Ｖ１が図１７に示すように０Ｖまで低下してしまった場合（つまり、波高値が０の場合）に、０Ｖまで低下してしまったことを検出し、前記閾値を調整する手段である。
【００８７】
図１５（ａ）は、系統電圧Ｖ１が存在する場合の本来の極性が負の期間からゼロクロス点を経て本来の極性が正の期間へ移行する過程、での系統電圧Ｖ１が０Ｖに低下してしまった場合の補償電圧Ｖ２の発生状態を示してある。この図１５（ａ）に示すように、本来の負の期間においては、補償電圧Ｖ２が０Ｖの期間内に、閾値変更が発生して、第１の閾値は初期値−２０Ｖから調整した−２５Ｖ、第２の閾値は初期値−６０Ｖから調整した−６５Ｖである。本来の正の期間においては、補償電圧Ｖ２が０Ｖの期間内に、閾値変更が発生しておらず、第１の閾値は初期値２０Ｖ、第２の閾値は初期値６０Ｖである。
【００８８】
従って、本来の負の期間における補償電圧Ｖ２の発生期間は、本来の正の期間における補償電圧Ｖ２の発生期間より短く、本来の負の期間における１階調の電圧の消滅時点と目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点０ｓとの間の期間ｔｍと、正の期間における１階調の電圧の発生時点と目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点０ｓとの間の期間ｔｐとの大小関係はｔｍ＞ｔｐとなっている。
【００８９】
図１５（ａ）に示すような本来の負の期間における補償電圧Ｖ２及び本来の正の期間における補償電圧Ｖ２が発生した場合、系統電圧Ｖ１は０Ｖのままであるので、出力電圧Ｖ３は、補償電圧Ｖ２と同じであり、図１５（ｂ）のようになる。ここで、図１５（ｂ）のように、系統電圧Ｖ１が０Ｖのままであるので、出力電圧Ｖ３のゼロクロス点０３は、本来の負の期間の出力電圧Ｖ３の消滅時点と本来の正の期間の出力電圧Ｖ３の発生時点との中間点になる。従って、出力電圧Ｖ３のゼロクロス点０３は、目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点０ｓ（本来の正しいゼロクロス点）から負側に、期間ｔｄずれることになる。期間ｔｄずれると、系統電圧の変動を補償しても、系統電圧変動時に出力電圧の周期が変わることになり、前記期間ｔｄのずれが生じないようにすることが好ましい。
【００９０】
そこで、この発明の実施の形態４では、前記０Ｖ時調整手段１８により、目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点０ｓを検出し、図１６（ａ）に示すように、当該ゼロクロス点０ｓを起点にして、本来の負の側および本来の正の側の階調数を０から例えば１に補正すると、当該ゼロクロス点０ｓの所で、負側の１階調の電圧は消滅し、正側の１階調の電圧が発生する。つまり、前記期間ｔｍと前記期間ｔｐは、ｔｍ＝ｔｐ＝０となる。なお、前記階調数の変更は、補償電圧が−４０Ｖの期間に行う。
【００９１】
ｔｍ＝ｔｐ＝０となれば、図１６（ｂ）に示すように、出力電圧Ｖ３のゼロクロス点０３と目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点０ｓとが同時点となり、図１５（ｂ）に図示の前述のような両ゼロクロス点０３，０ｓ間のずれｄｔは無くなる。図１６（ａ）の０Ｖ電圧の期間が出力電圧Ｖ３のゼロクロスのタイミングのみとなり、系統電圧Ｖ１が０Ｖに低下してしまった場合であっても、出力電圧Ｖ３のゼロクロスの精度が向上する。因みに、階調数が７の場合にこの発明の実施の形態４を適用した場合において系統電圧Ｖ１が０Ｖに低下してしまった場合の出力電圧Ｖ３の事例を、図１７に示してある。
【００９２】
なお、図１６は補償階調を０から１（最小階調）に補正した場合を例示してあるが、常に１（最小階調）に特定されるものではなく、１（最小階調）以上に補正すれば、出力電圧波形Ｖ３のゼロクロスの精度は向上する。
【００９３】
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を、図１８により説明する。図１８は電圧補償装置の補償電圧決定方式の事例を示すブロック図である。なお、図１８において、前述の図１及び図１４と同一または相当部分には同一符号を付してある。また、この発明の実施の形態５の説明においては、この発明の実施の形態５の特徴点を主体的に説明し、前述のこの発明の実施の形態１〜４と同一または相当部分については、その説明を割愛する。
【００９４】
図１８は、前述の図１に、最上位電圧不足時調整手段１９と、インバータ２０と、コンデンサや蓄電池などの最上位のエネルギー蓄積手段２１と、電圧計測手段２２と、単位電圧計算手段２３とを追加したものである。
【００９５】
前記最上位電圧不足時調整手段１９は、前記最上位のエネルギー蓄積手段２１の電圧が不足した場合に補正する機能を有している。この機能の詳細内容は後述する。
【００９６】
前記インバータ２０は、前記インバータ５〜７と出力電圧が異なるインバ−タで、前記インバ−タ５の出力電圧Ｖ５と前記インバ−タ６の出力電圧Ｖ６と前記インバ−タ７の出力電圧Ｖ７と前記インバ−タ２０の出力電圧Ｖ２０の比（Ｖ５：Ｖ６：Ｖ７：Ｖ２０）は、例えば１：２：４：８としてある。即ち、前記各インバータ５〜７，２０の出力電圧の高さの関係は、２K（Ｋ＝０，１，２，３）としてある。従って、前記インバ−タ２０は、８階調の電圧を出力する。なお、前記各インバ−タの出力電圧の比、Ｖ５：Ｖ６：Ｖ７：Ｖ２０は、１：３：９：２７（つまり、３K（Ｋ＝０，１，２，３））としてもよいが、便宜上、１：２：４：８の場合を主体に説明してある。以後の説明も、同様に１：２：４：８の場合を主体に説明する。
【００９７】
前記最上位のエネルギー蓄積手段２１は、例えば、コンデンサ、蓄電池などであり、対応する前記インバ−タ２０の直流入力端に接続され、対応する前記インバ−タ２０の直流電源となるものである。前述のこの発明の実施の形態１の場合と同様に、前記インバ−タ５〜７，２０の出力電圧は、対応する前記エネルギー蓄積手段８〜１０，２１の直流出力電圧に依存する。例えば、前記インバータ５〜７，２０の各出力電圧Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ２０の比を１：２：４：８とする場合は、前記エネルギー蓄積手段８〜１０，２１の直流出力電圧Ｖ８，Ｖ９，Ｖ１０，Ｖ２１の比を１：２：４：８とする。
【００９８】
前記電圧計測手段２２は、対応する前記最上位のエネルギー蓄積手段２１の電圧を計測する機能を有する手段である。
【００９９】
前記単位電圧計算手段２３は、前記電圧計測手段１１〜１３の各出力を入力し、当該各出力から１階調に相当する電圧を算出する手段である。
【０１００】
以下、この発明の実施の形態５における特徴部分の作用効果について説明する。
【０１０１】
前述のように、前記最上位のエネルギー蓄積手段２１の電圧と最下位のエネルギー蓄積手段８の電圧との比が例えば８：１のように、前記最上位のエネルギー蓄積手段２１の電圧が前記最下位のエネルギー蓄積手段８の電圧よりかなり大きい場合、充電（前記系統電源１から充電される）が完了するまでの時間は、前記最上位のエネルギー蓄積手段２１の方が、前記最下位のエネルギー蓄積手段８に比べ、時間がかかる。従って、電圧補償装置１００が接続された給電線（前記系統電源１から前記負荷２への給電線）に瞬時停電や落雷による急激な電圧低下が生じた場合、前記最下位のエネルギー蓄積手段８は充電完了となっているが前記最上位のエネルギー蓄積手段２１は充電未完の状態にある場合が生じる。
【０１０２】
このように前記最上位のエネルギー蓄積手段２１が充電未完（充電不足）の状態、つまり直流電源として所定の電圧を出力出来ない状態で、当該エネルギー蓄積手段２１に対応するインバ−タ２０を起動して前記被補償電圧（前記系統電源１から前記負荷２への給電線の電圧）の低下などの変動に対して電圧補償動作をした場合、所期の電圧補償を奏することができない。従って、前記最上位のエネルギー蓄積手段２１が充電未完（充電不足）の状態、つまり直流電源として所定の電圧を出力出来ない状態下で電圧補償する場合は、不足分の電圧を補う機能を付加することが好ましい。
【０１０３】
図１８に例示する構成の補償電圧決定方式では、前記電圧計測手段１１〜１３，２２で対応する各エネルギー蓄積手段８〜１０，２１の蓄積電圧が計測され、前記単位電圧計算手段２３で１階調に相当する電圧を前記電圧計測手段１１〜１３の出力から算出する。前記エネルギー蓄積手段８〜１０は電圧比１：２：４で充電されるため、前記単位電圧計算手段２３では、前記電圧計測手段１１〜１３の合計値を７で除し、その結果を「単位電圧」とする。
【０１０４】
前記単位電圧計算手段２３で得られた前記単位電圧（例えば、前記電圧計測手段１１〜１３の合計値を７で除して得られた１階調の電圧）を元に計算した最上位のエネルギー蓄積手段２１の直流電圧源としての理想電圧値Ｖ2123（（前記電圧計測手段１１〜１３の合計値を７で除して得られた１階調の電圧）×８）と前記電圧計測手段２２で計測した最上位のエネルギー蓄積手段（直流電圧源）２１の電圧計測値（前記最上位のエネルギー蓄積手段２１の実電圧値）Ｖ2122との差Ｖｄ21（以下、このＶｄ21＝Ｖ2122−Ｖ2123を「差分電圧」と記す）を前記最上位電圧不足時調整手段１９によって導出し、この差分電圧の大きさによりインバ−タ２０を使用する場合の前記出力電圧の階調数を調整する。
【０１０５】
前記差分電圧Ｖｄ21が、前記単位電圧（例えば、前記電圧計測手段１１〜１３の合計値を７で除して得られた１階調の電圧）の例えば−５０％〜−１５０％の場合は、起動すべきインバ−タの組合せを、前記インバータ組合せ設定手段１７により例えば出力電圧の階調数を１階調増やす組合せとして、前記最上位のエネルギー蓄積手段２１の出力電圧不足を補い、所期の電圧補償を行うことができるようにする。
【０１０６】
同様に、前記差分電圧Ｖｄ21が前記単位電圧の例えば−１５０％〜−２５０％の場合は、起動すべきインバ−タの組合せを例えば出力電圧の階調数を２階調増やす組合せとし、前記差分電圧Ｖｄ21が前記単位電圧の例えば−２５０％〜−３５０％の場合は、起動すべきインバ−タの組合せを例えば出力電圧の階調数を３階調増やす組合せとし、前記最上位のエネルギー蓄積手段２１の出力電圧不足を補い所期の電圧補償を行うことができるようにする。
【０１０７】
以上のように、前記エネルギー蓄積手段８〜１０，２１の各出力電圧（各コンデンサ電圧等）を計測して前記最上位（最大）のエネルギー蓄積手段２１の電圧と、最上位より下位の残りのエネルギー蓄積手段８〜１０の電圧との関係から、相対的に最上位のエネルギー蓄積手段２１の電圧が低い場合には、その低下量に応じて出力階調数を上げ出力電圧を適正な値に調整する、というように最上位エネルギー蓄積手段２１の電圧値不足分に応じて階調数を増加補正することにより、出力電圧の精度が向上する。
【０１０８】
この発明の実施の形態５は、前述のように、エネルギー蓄積手段に蓄積された直流電力を利用して直流電圧を交流に変換して出力するインバータを複数直列に接続し、これら複数のインバータ５〜７，２０を組合せて、その出力電圧の総和で複数の階調電圧を得る電圧補償装置１００において、前記複数のエネルギー蓄積手段８〜１０，２１の電圧比はそれぞれ概ね公比が２の等比数列（１：２：４：８：・・・）（公比が３の等比数列（１：３：９：２７：・・・）でもよい）であり、前記各エネルギー蓄積手段の出力電圧を計測する電圧計測手段１１〜１３，２２と、前記複数のエネルギー蓄積手段８〜１０，２１の中で最上位エネルギー蓄積手段２１を除く一つまたは複数のエネルギー蓄積手段８〜１０の出力電圧の計測値から単位電圧値を計算する単位電圧計算手段２３と、目標とする出力電圧Ｖ３の電圧波形と同じ波形の電圧を発生する目標出力電圧波形発生手段等の目標出力電圧出力手段１６と、前記目標出力電圧出力手段１６から得られる目標出力電圧と前記単位電圧計算手段２３で得られた単位電圧値とを基に出力電圧階調を設定するインバータ組合せ設定手段１７とを備え、前記単位電圧計算手段２３で得られた単位電圧値を基に計算した最上位エネルギー蓄積手段２１の理想電圧値と前記電圧計測手段２２で計測した最上位エネルギー蓄積手段の実電圧計測値との差の大きさにより、電圧補償装置１００の出力電圧階調数を調整するものである。
【０１０９】
また、この発明の実施の形態５を上位概念で換言すれば、エネルギー蓄積手段８〜１０，２１に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータ５〜７，２０と、目標出力電圧Ｖｓを出力する目標出力電圧出力手段１６とを備え、補償される対象の電圧である系統電圧Ｖ１と前記目標出力電圧Ｖｓとの差の電圧の大きさに応じて前記複数のインバータを選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって、単位電圧を１階調とする１階調〜複数階調の大きさの補償電圧Ｖ２を発生し、この補償電圧Ｖ２を前記系統電圧Ｖ１に加えた出力電圧Ｖ３を出力する電圧補償装置において、前記エネルギー蓄積手段のうちの出力電圧が最大のエネルギー蓄積手段２１の出力電圧を、電圧計測手段２２で計測して当該最大のエネルギー蓄積手段２１の出力電圧の不足分を求め、前記最大のエネルギー蓄積手段２１の出力電圧の不足分に応じて前記階調数を増加させるものである。
【０１１０】
なお、前記各インバ−タ５〜７，２０の出力電圧の比、Ｖ５：Ｖ６：Ｖ７：Ｖ２０、を１：２：４：８とした場合、例えば、３階調の電圧を出力する場合は、Ｖ５＋Ｖ６、即ち比率を使って表現すると１＋２（以下この比率を使って表現する）となる。同様に、５階調の電圧を出力する場合は１＋４、７階調の電圧を出力する場合は１＋２＋４となる。しかし、例えば、３階調の電圧を出力する場合は４−１、５階調の電圧を出力する場合は８−２−１や８−４＋１としてもよく、従って、同じ階調電圧を得るインバ−タの選択起動の組み合わせは数種類ある。
【０１１１】
また、Ｖ２０については充電未完了の場合もあるので、その比は充電の程度によって７，６，５・・・となり、差分電圧Ｖｄ21＝Ｖ2122−Ｖ2123も各種の値となるので、前記インバ−タの選択起動の組み合わせの範囲は広い。
【０１１２】
また、前記各インバ−タ５〜７，２０の出力電圧の比、Ｖ５：Ｖ６：Ｖ７：Ｖ２０、を
１：３：９：２７とした場合、例えば、２階調の電圧を出力する場合は３−１、４階調の電圧を出力する場合は１＋４、５階調の電圧を出力する場合は９−３−１、・・・となり、前記充電未完了の状態は２７，９の場合も生じるので、前記インバ−タの選択起動の組み合わせの範囲は広い。
【０１１３】
なお、前記差分電圧Ｖｄ21は、「（前記最上位のエネルギー蓄積手段２１の電圧値）−（前記エネルギー蓄積手段８〜１０の各電圧値の合計値）」で求めてもよい。
【０１１４】
実施の形態６．
以下、この発明の実施の形態６を、図１９により説明する。図１９は電圧補償装置の補償電圧決定方式の事例を示すブロック図である。なお、図１９において、前述の図１、図１４及び図１８と同一または相当部分には同一符号を付してある。また、この発明の実施の形態６の説明においては、この発明の実施の形態６の特徴点を主体的に説明し、前述のこの発明の実施の形態１〜５と同一または相当部分については、その説明を割愛する。
【０１１５】
図１９は、前述の図１、図１４及び図１８における閾値設定手段１４や閾値調整手段１５に代えてインバ−タ起動時点調整手段２４を設けたものである。
【０１１６】
各インバータ５〜７の出力電圧は、予め定められた大きさである。また、各インバータ５〜７の出力電圧の大きさを左右するエネルギー蓄積手段８〜１０は、充電未完了であっても現時点での各エネルギー蓄積手段８〜１０の出力電圧は各電圧計測手段１１〜１３で検出できる。一方、現在の系統電圧Ｖ１と目標出力電圧Ｖｓとの差である差電圧Ｖ４は、例えば前述の図１０における所定期間Ｔ１における差電圧Ｖ４の変化傾向から、例えば半周期における差電圧Ｖ４の変化、つまり差電圧Ｖ４の波形や波高値は演算により予測できる。従って、予測した差電圧Ｖ４（系統電圧Ｖ１の変動幅）に見合う補償電圧Ｖ２を発生するために、各インバ−タ５〜７の中のどのインバ−タをどの時点で起動すればよいか、演算により求めることができる。例えば、各インバータ５〜７の出力電圧の比を前述のこの発明の実施の形態１〜５と同様に、１：２：４等に設定されている場合は、前述の各インバ−タ５〜７の中の起動すべきインバ−タの選択と同様に行え、選択されたインバ−タの起動時点は、前記差電圧Ｖ４が前記各閾値の初期値を越える時点に相当する時点を演算により求め、当該演算により求めた起動時点に、インバータ組合せ設定手段１７から選択されたインバ−タへの起動信号を出力するようにすればよい。選択されたインバ−タの停止時点も同様にして演算により求めることができる。前記差電圧Ｖ４の予測が実際の差電圧と若干ずれた場合は、出力電圧検出手段４で検出した出力電圧Ｖ３と目標出力電圧Ｖｓとの実効値の差として出てくるので、当該実効値の差の大きさに応じて、前記インバ−タ起動時点調整手段２４によって起動すべきインバ−タの選定やインバ−タの起動時点や停止時点を演算により求めて調整することができる。
【０１１７】
なお、起動および停止すべきインバ−タの選択や起動時点および停止時点を演算により求めれば、前述のこの発明の実施の形態１〜５のように、各インバータ５〜７の出力電圧の比を１：２：４等の等比数列に決めなくても、また、単位電圧を１階調と定めて１階調の倍数としなくても、また、前述のような閾値を設定しなくても、エネルギー蓄積手段に蓄積された直流電力を利用して交流電圧を発生する複数の直列に接続されたインバータを、補償される対象の電圧である系統電圧と目標出力電圧との差の電圧の大きさに応じて選択的に起動および停止し、このインバータの選択的な起動および停止によって発生した補償電圧を前記系統電圧に加えた出力電圧を出力する電圧補償方式において、前記目標出力電圧と前記出力電圧との実質的な差が小さくなる方向に、前記選択的に起動および停止されるインバータの起動時点および停止時点を調整することができる。
【０１１８】
なお、前述のこの発明の実施の形態１〜６において、前記目標出力電圧Ｖｓは、正常時の系統電圧Ｖ１や、出力電圧Ｖ３を、目標出力電圧Ｖｓとして記憶装置に記憶させておき、当該記憶されている目標出力電圧Ｖｓを使用するようにしてもよい。
【０１１９】
なお、前述のこの発明の実施の形態１〜６において、「越え」の用語は、「越える」場合および「以上」の場合の何れの場合も含む用語として使用してある。同様に、「下回る」の用語も、「下回る」場合および「以下」の場合の何れの場合も含む用語として使用してある。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】この発明の実施の形態１を示す図で、電圧補償装置の補償電圧決定方式を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す図で、電圧補償の原理説明図であって、系統電圧と目標出力電圧との差の電圧と、電圧補償装置が発生する補償電圧との関係を半サイクルの期間について示してあり、（ａ）は補償電圧を調整する前の状態を、（ｂ）は補償電圧を調整した後の状態、をそれぞれ示してある。
【図３】この発明の実施の形態１を示す図で、差電圧と、目標出力電圧と、電圧補償装置の出力電圧との関係を、補償電圧を調整する前の状態と補償電圧を調整した後の状態とを比較して１サイクルの期間について示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１を示す図で、図２の場合より前記差電圧が大きい場合の電圧補償の原理説明図であって、前記差電圧と、前記補償電圧との関係を半サイクルの期間について示してあり、（ａ）は補償電圧を調整する前の状態を、（ｂ）は補償電圧を調整した後の状態、をそれぞれ示してある。
【図５】この発明の実施の形態１を示す図で、差電圧と、目標出力電圧と、電圧補償装置の出力電圧との関係を、補償電圧を調整する前の状態と補償電圧を調整した後の状態とを比較して１サイクルの期間について示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２を示す図で、各閾値をまちまちに調整する場合を例示する図で、（ａ）は閾値が初期値の場合の図、（ｂ）は第２の閾値だけを調整した場合の事例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３を示す図で、ゼロクロス点の前と後とで閾値調整量が異なった場合、出力電圧Ｖ３の正の期間と負の期間の間のゼロクロス点が目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点とずれる場合の事例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３を示す図で、ピーク値誤差を増大させない考慮をしないで閾値調整する場合における出力電圧Ｖ３のピーク値の誤差の事例を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態３を示す図で、閾値調整をした場合に出力電圧Ｖ３のピーク値の誤差が大きくなりピーク値精度を保持できなくなる場合の事例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態３を示す図で、閾値調整範囲の事例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３を示す図で、図１０に例示した閾値調整範囲を適用した場合の出力電圧Ｖ３の正の期間と負の期間における補償電圧Ｖ２の波形の事例を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態３を示す図で、ピーク値精度を保持できるようにするための閾値の調整可能な範囲を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態３を示す図で、図１２に例示した閾値の調整可能な範囲を適用することにより出力電圧Ｖ３のピーク値の誤差が大きくならずにピーク値精度を保持できるようになる場合の事例を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態４を示す図で、電圧補償装置の補償電圧決定方式を示すブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態４を示す図で、系統電圧Ｖ１が０Ｖまで低下した場合に出力電圧Ｖ３におけるゼロクロスが目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点とずれる場合の事例を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態４を示す図で、系統電圧Ｖ１が０Ｖまで低下した場合でもに出力電圧Ｖ３におけるゼロクロスが目標出力電圧Ｖｓのゼロクロス点とずれないようにする事例を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態４を示す図で、この発明の実施の形態４を適用した場合において系統電圧Ｖ１が０Ｖまで低下した場合の出力電圧Ｖ３の波形の一例を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態５を示す図で、電圧補償装置の補償電圧決定方式の事例を示すブロック図である
【図１９】この発明の実施の形態６を示す図で、電圧補償装置の補償電圧決定方式の事例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１    系統電圧、
２    負荷、
３    系統電圧検出手段、
４    出力電圧検出手段、
５〜７，２０    インバータ、
８〜１０，２１    エネルギー蓄積手段、
１１〜１３，２２    電圧計測手段、
１４    閾値設定手段、
１５    閾値調整手段、
１６    目標出力電圧波形発生手段、
１７    インバータ組合せ設定手段、
１８    ０Ｖ時調整手段、
１９    最上位電圧不足時調整手段、
２３    単位電圧計算手段、
２４    インバ−タ起動時点調整手段、
Ｖ１    系統電圧、
Ｖ２    補償電圧、
Ｖ３    出力電圧
Ｖ４    差電圧、
Ｖｓ    目標出力電圧。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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