(57)【要約】【課題】電圧不平衡状態において、電圧不平衡電圧を打ち消すような不平衡電圧を出力することで電力系統の電圧不平衡状態を低減することにある。【解決手段】３相系統の３相各相間に接続された３台の調整用変圧器２ａ〜２ｃと、これら各調整用変圧器にそれぞれ接続され該調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換えるタップ切換器２ａ〜２ｃと、３相系統の各相線路にそれぞれ直列に設けられた３台の直列変圧器３ａ〜３ｃとを備え、これら各直列変圧器の２次巻線を該直列変圧器が設けられる相以外の相間に設けられた調整用変圧器側のタップ切換器に接続する構成とし、且つ３相系統入力側の３相各相の電圧を検出して３相ベクトルを生成し、この３相ベクトルを基準ベクトルと比較してその電圧差を求めると共に、その電圧差に応じた各相のタップ切換器のタップ値を求めて前記タップ切換器にタップ切換指令を与えるタップ切換制御器４を備える。【選択図】　　図１
2004088929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相系統の３相各相間に接続され２次巻線に複数のタップを有する３台の調整用変圧器と、これら各調整用変圧器にそれぞれ接続され該調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換えるタップ切換器と、前記３相系統の各相線路にそれぞれ直列に設けられた３台の直列変圧器とを備え、これら各直列変圧器の２次巻線を該直列変圧器が設けられる相以外の相間に設けられた前記調整用変圧器側のタップ切換器に接続する構成とし、
且つ３相系統入力側の３相各相の電圧を検出して３相ベクトルを生成し、この３相ベクトルを基準ベクトルと比較してその電圧差を求めると共に、その電圧差に応じた各相のタップ切換器のタップ値を求めて前記タップ切換器にタップ切換指令を与えるタップ切換制御器を備えたことを特徴とする電圧不平衡低減装置。
【請求項２】
３相系統の３相各相間に接続され２次巻線に複数のタップを有する３台の調整用変圧器と、これら各調整用変圧器にそれぞれ接続され該調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換えるタップ切換器と、前記３相系統の各相線路にそれぞれ直列に設けられた３台の直列変圧器とを備え、１つの直列変圧器の２次巻線を該直列変圧器が設けられる相以外の相間に設けられた前記調整用変圧器に接続された１つのタップ切換器に接続し、残り２つの直列変圧器の２次巻線を該直列変圧器が設置される相が含まれる相間で且つ前記１つのタップ切換器以外のタップ切換器に接続する構成とし、
且つ３相系統の３つの相間電圧を検出する相間電圧検出部、この相間電圧検出部により検出された３つの相間電圧値から正相量と逆相量を算出する正逆相変換部、前記逆相量を異符号に変換する符号変換部、前記正逆相変換器が出力する正相量を基準とした符号変換器が出力する逆相量の位相からタップ切換器のタップ値を算出してタップ切換指令を出力するタップ切換指令部からなるタップ切換制御器を備えたことを特徴とする電圧不平衡低減装置。
【請求項３】
３相系統の２相の線間に接続されそれぞれ複数のタップを有する２つの２次巻線を持つ第１の調整用変圧器と、この第１の調整用変圧器の１次巻線に有する中間タップから残りの１相に接続され２次巻線に複数のタップを有する第２の調整用変圧器と、前記第１の調整用変圧器の２つの２次巻線に有するタップを個別に切換える２つの第１のタップ切換器と、前記第２の調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換える第２のタップ切換器と、前記２相の線路各々に直列に設けられ各々の２次巻線がそれぞれ対応する前記第１のタップ切換器に接続される２つの第１の直列変圧器と、前記残りの１相に直列に設けられ２次巻線が前記第２のタップ切換器に接続される第２の直列変圧器とを設ける構成とし、
且つ３相系統の相電圧を検出する相電圧検出部、この相電圧検出部により検出された３相の電圧値を３相２相変換する３相２相変換部、この３相２相変換部が出力する２相の交流波形の振幅及び位相差から前記第１及び第２のタップ切換器のタップ値を算出してタップ切換指令を出力するタップ切換指令部からなるタップ切換制御器を備えたことを特徴とする電圧不平衡低減装置。
【請求項４】
３相系統の２相の線間に接続され２次巻線に複数のタップを有する第１の調整用変圧器と、この第１の調整用変圧器の１次巻線に有する中間タップから残りの１相に接続され２次巻線に複数のタップを有する第２の調整用変圧器と、前記第１の調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換える第１のタップ切換器と、前記第２の調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換える第２のタップ切換器と、前記残りの１相の線路に直列に設けられ２次巻線が前記第１のタップ切換器に接続された第１の直列変圧器と、前記残りの１相の線路に直列に設けられ２次巻線が前記第２のタップ切換器に接続された第２の直列変圧器とから構成され、
且つ３相系統入力側の３相各相の電圧を検出して３相ベクトルを生成し、この３相ベクトルを基準ベクトルと比較してその電圧差を求めると共に、その電圧差に応じて前記第１の直列変圧器の入力電圧の位相を変化させる前記第１のタップ切換器のタップ値及び前記第２の直列変圧器の入力電圧の大きさを変化させる前記第２のタップ切換器のタップ値をそれぞれ求めて前記第１及び第２のタップ切換器にタップ切換指令を与えるタップ切換制御器を備えたことを特徴とする電圧不平衡低減装置。
【請求項５】
３相系統の２相の線間に接続され２次巻線に複数のタップを有する第１の調整用変圧器と、この第１の調整用変圧器の１次巻線に有する中間タップから残りの１相に接続され２次巻線に複数のタップを有する第２の調整用変圧器と、前記第１の調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換える第１のタップ切換器と、前記第２の調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換える第２のタップ切換器と、前記２相の線路にそれぞれ直列に設けられ各々の２次巻線が前記第１のタップ切換器に接続された２つの第１の直列変圧器と、前記残りの１相の線路に直列に設けられ２次巻線が前記第２のタップ切換器に接続された第２の直列変圧器とから構成され、
且つ３相系統入力側の３相各相の電圧を検出して３相ベクトルを生成し、この３相ベクトルを基準ベクトルと比較してその電圧差を求めると共に、その電圧差に応じて前記第１の調整用変圧器により入力した線間電圧を変化させる第１のタップ切換器のタップ値及び前記第２の調整用変圧器により入力した電圧の大きさを変化させる第２のタップ切換器のタップ値を求めて前記第１及び第２のタップ切換器にタップ切換指令を与えるタップ切換制御器を備えたことを特徴とする電圧不平衡低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の線路に設けられ、３相不平衡電圧を低減し、負荷に対して平衡状態に近い３相電圧を与えることが可能な電圧不平衡低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統から負荷に３相電圧を与える場合、負荷の状態によって３相電圧が不平衡になることがあるため、電力系統と負荷とを結ぶ電路に系統電圧を制御する電圧調整装置が設けられている。
【０００３】
従来、この電圧調整装置としては、タップ切換手段、例えば機械的位置によりタップ切換を行うステップ式自動電圧調整装置ＳＶＲやサイリスタ式自動電圧調整装置ＴＶＲなどがある。
【０００４】
ここではサイリスタ式自動電圧調整装置ＴＶＲを例に従来技術を説明する。
【０００５】
図１４は従来のサイリスタ式自動電圧調整装置ＴＶＲの一例を示す構成図である。
【０００６】
図１４において、Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は３相の電力系統の各相に接続される入力端子で、これら各相の入力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に直列変圧器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃの１次側巻線を介して出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２にそれぞれ接続されている。この出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２には、３相負荷が接続される。
【０００７】
これら直列変圧器５０２Ａの１次巻線及び出力端子Ｕ２を結ぶ電路と直列変圧器５０２Ｂの１次巻線及び出力端子Ｖ２を結ぶ電路との間には、タップ付調整用変圧器５０４Ａの１次巻線が、直列変圧器５０２Ｂの１次巻線及び出力端子Ｖ２を結ぶ電路と直列変圧器５０２Ｃの１次巻線及び出力端子Ｗ２を結ぶ電路との間には、タップ付調整用変圧器５０４Ｂの１次巻線がそれぞれ接続され、その各２次巻線に有する複数のタップ端子はサイリスタスイッチ回路５０３Ａ，５０３Ｂの入力端にそれぞれ接続されている。
【０００８】
また、サイリスタスイッチ回路５０３Ａ，５０３Ｂの出力端は、直列変圧器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃの２次巻線を介して共通に接続されている。この場合、サイリスタスイッチ回路５０３Ａと５０３ＢのＶ相側の出力端が共通に接続されると共に接地されている。
【０００９】
さらに、出力端子Ｕ２，Ｖ２間には、電圧検出器５０９Ａが接続されている。
【００１０】
一方、図１５はサイリスタスイッチ回路５０３Ａ，５０３Ｂの制御装置５３４の構成例を示す回路図で、この制御装置５３４は電圧検出器５０９Ａで検出された端子電圧Ｖｔと電圧設定値Ｖｒｅｆとの差を求める減算器５３１、不感帯回路５３２、タップ切換回路５３３及びドライブ回路５１８から構成されている。
【００１１】
このような構成のサイリスタ式自動電圧調整装置ＴＶＲにおいて、電力系統の特定の相間電圧Ｖｔと相間電圧設定値Ｖｒｅｆとの差分を減算器５３１により求め、その差分が不感帯回路５３２の不感帯の範囲を超えると、タップ切換回路５３３では相間電圧Ｖｔが相間電圧設定値Ｖｒｅｆより小さいとき相間電圧を上げるように、また相間電圧Ｖｔが相間電圧設定値Ｖｒｅｆより大きいとき相間電圧を下げるようなタップ値を出力するサイリスタスイッチ５０３Ａ，５０３Ｂのスイッチパターンが生成される。
【００１２】
このスイッチパターンに応じてドライブ回路５１８はサイリスタスイッチ５０３Ａ，５０３Ｂをオン、オフ制御する。これにより直列変圧器５０２Ａ，５０２Ｂ，５０２Ｃの２次側電圧が制御されることで１次側の誘起電圧が変化し、電圧設定値Ｖｒｅｆに近い電力系統の線間電圧が調整される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなサイリスタ式自動電圧調整装置においては、特定の相間に多くの負荷が偏在した場合や大きな負荷が接続された場合には、３相電圧の振幅が等しく、それぞれの位相差が１２０度である平衡状態が崩れ、不平衡電圧が発生することがある。
【００１４】
しかしながら、不平衡電圧が発生した場合でも、従来の電圧調整装置は、電圧検出器により検出された特定の相間電圧を電圧指令値に近付けようとタップ制御が行なわれる。その結果、電圧調整器により検出された相間電圧が不平衡電圧で電圧指令値より低い場合、３相それぞれのタップ値は同一値に制御され、電圧調整器により検出された相間電圧は電圧指令値に近くなるが、その他の相間電圧は電圧指令値以上に高くなる。
【００１５】
また、逆に電圧調整装置が検出した相間電圧が不平衡電圧で電圧指令値より高い場合、電圧検出器で検出した相間電圧が電圧指令値に近くなるように電圧を下げる３相同一値のタップが選択され、電圧検出器で検出した相間電圧は電圧指令値に近くなるが、その他の相間電圧は指令値以下に低くなる。
【００１６】
このように従来の電圧調整装置は、平衡電圧状態時の電圧調整は可能であるが、電圧不平衡を低減化する電圧調整は困難であった。一方、パワーエレクトロクスニクス技術を用いて無効電力を補償する静止型無効電力補償ＳＶＣによる電圧不平衡低減化が可能であるが、装置構成が複雑でコスト高となる欠点があった。
【００１７】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、電圧不平衡状態において、電圧不平衡電圧を打ち消すような不平衡電圧を出力することで電力系統の電圧不平衡状態を低減可能で、装置構成が簡易な電圧不平衡低減装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により電圧不平衡低減装置を構成する。
【００１９】
請求項１に対応する発明は、３相系統の３相各相間に接続され２次巻線に複数のタップを有する３台の調整用変圧器と、これら各調整用変圧器にそれぞれ接続され該調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換えるタップ切換器と、前記３相系統の各相線路にそれぞれ直列に設けられた３台の直列変圧器とを備え、これら各直列変圧器の２次巻線を該直列変圧器が設けられる相以外の相間に設けられた前記調整用変圧器側のタップ切換器に接続する構成とし、且つ３相系統入力側の３相各相の電圧を検出して３相ベクトルを生成し、この３相ベクトルを基準ベクトルと比較してその電圧差を求めると共に、その電圧差に応じた各相のタップ切換器のタップ値を求めて前記タップ切換器にタップ切換指令を与えるタップ切換制御器を備える。
【００２０】
請求項２に対応する発明は、３相系統の３相各相間に接続され２次巻線に複数のタップを有する３台の調整用変圧器と、これら各調整用変圧器にそれぞれ接続され該調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換えるタップ切換器と、前記３相系統の各相線路にそれぞれ直列に設けられた３台の直列変圧器とを備え、１つの直列変圧器の２次巻線を該直列変圧器が設けられる相以外の相間に設けられた前記調整用変圧器に接続された１つのタップ切換器に接続し、残り２つの直列変圧器の２次巻線を該直列変圧器が設置される相が含まれる相間で且つ前記１つのタップ切換器以外のタップ切換器に接続する構成とし、且つ３相系統の３つの相間電圧を検出する相間電圧検出部、この相間電圧検出部により検出された３つの相間電圧値から正相量と逆相量を算出する正逆相変換部、前記逆相量を異符号に変換する符号変換部、前記正逆相変換器が出力する正相量を基準とした符号変換器が出力する逆相量の位相からタップ切換器のタップ値を算出してタップ切換指令を出力するタップ切換指令部からなるタップ切換制御器を備える。
【００２１】
請求項３に対応する発明は、３相系統の２相の線間に接続されそれぞれ複数のタップを有する２つの２次巻線を持つ第１の調整用変圧器と、この第１の調整用変圧器の１次巻線に有する中間タップから残りの１相に接続され２次巻線に複数のタップを有する第２の調整用変圧器と、前記第１の調整用変圧器の２つの２次巻線に有するタップを個別に切換える２つの第１のタップ切換器と、前記第２の調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換える第２のタップ切換器と、前記２相の線路各々に直列に設けられ各々の２次巻線がそれぞれ対応する前記第１のタップ切換器に接続される２つの第１の直列変圧器と、前記残りの１相に直列に設けられ２次巻線が前記第２のタップ切換器に接続される第２の直列変圧器とを設ける構成とし、且つ３相系統の相電圧を検出する相電圧検出部、この相電圧検出部により検出された３相の電圧値を３相２相変換する３相２相変換部、この３相２相変換部が出力する２相の交流波形の振幅及び位相差から前記第１及び第２のタップ切換器のタップ値を算出してタップ切換指令を出力するタップ切換指令部からなるタップ切換制御器を備える。
【００２２】
請求項４に対応する発明は、３相系統の２相の線間に接続され２次巻線に複数のタップを有する第１の調整用変圧器と、この第１の調整用変圧器の１次巻線に有する中間タップから残りの１相に接続され２次巻線に複数のタップを有する第２の調整用変圧器と、前記第１の調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換える第１のタップ切換器と、前記第２の調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換える第２のタップ切換器と、前記残りの１相の線路に直列に設けられ２次巻線が前記第１のタップ切換器に接続された第１の直列変圧器と、前記残りの１相の線路に直列に設けられ２次巻線が前記第２のタップ切換器に接続された第２の直列変圧器とから構成され、且つ３相系統入力側の３相各相の電圧を検出して３相ベクトルを生成し、この３相ベクトルを基準ベクトルと比較してその電圧差を求めると共に、その電圧差に応じて前記第１の直列変圧器の入力電圧の位相を変化させる前記第１のタップ切換器のタップ値及び前記第２の直列変圧器の入力電圧の大きさを変化させる前記第２のタップ切換器のタップ値をそれぞれ求めて前記第１及び第２のタップ切換器にタップ切換指令を与えるタップ切換制御器を備える。
【００２３】
請求項５に対応する発明は、３相系統の２相の線間に接続され２次巻線に複数のタップを有する第１の調整用変圧器と、この第１の調整用変圧器の１次巻線に有する中間タップから残りの１相に接続され２次巻線に複数のタップを有する第２の調整用変圧器と、前記第１の調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換える第１のタップ切換器と、前記第２の調整用変圧器の２次巻線に有するタップを切換える第２のタップ切換器と、前記２相の線路にそれぞれ直列に設けられ各々の２次巻線が前記第１のタップ切換器に接続された２つの第１の直列変圧器と、前記残りの１相の線路に直列に設けられ２次巻線が前記第２のタップ切換器に接続された第２の直列変圧器とから構成され、
且つ３相系統入力側の３相各相の電圧を検出して３相ベクトルを生成し、この３相ベクトルを基準ベクトルと比較してその電圧差を求めると共に、その電圧差に応じて前記第１の調整用変圧器により入力した線間電圧を変化させる第１のタップ切換器のタップ値及び前記第２の調整用変圧器により入力した電圧の大きさを変化させる第２のタップ切換器のタップ値を求めて前記第１及び第２のタップ切換器にタップ切換指令を与えるタップ切換制御器を備える。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明による電圧不平衡低減装置の第１の実施形態を示す回路構成図である。
【００２６】
図１において、Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は電力系統の３相各相に対応する線路に接続される電圧不平衡低減装置の入力端子、Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は負荷の３相各相に対応する線路に接続される電圧不平衡低減装置の出力端子である。
【００２７】
１ａ，１ｂ，１ｃは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相間ＵＶ、ＶＷ、ＷＵ間に１次側巻線が接続され、相間電圧を取出す調整用変圧器である。２ａ，２ｂ，２ｃは、この調整用変圧器１ａ，１ｂ，１ｃの２次巻線１２ａ，１２ｂ，１２ｃにそれぞれ接続され、該２次巻線より導出されたタップをそれぞれ切換えるタップ切換器である。
【００２８】
この場合、タップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃは、図示の容易さから機械式のタップ切換をイメージした図として示しているが、タップ切換をサイリスタスイッチで行っても作用、効果に変りはない。
【００２９】
このタップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃは、タップ切換制御器４からの指示によりタップ切換を行い、調整用変圧器１ａ，１ｂ，１ｃで取出した電圧の大きさ、極性をタップ値に合わせて変化させた出力を取出す。したがって、タップ点数が多いほど小さな変化分の電圧出力が可能となるが、ここではタップ数については正、０、負の３つ以上のタップがあればよい。
【００３０】
また、３ａ，３ｂ，３ｃは、入出力端子間の３相各相に対応する線路に１次側巻線が直列に接続される直列変圧器であり、相電圧に２次巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃから印加される電圧が重畳される。
【００３１】
上記では直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃから見て電圧不平衡低減装置の出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２側に調整用変圧器１ａ，１ｂ，１ｃを設けたが、直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃから見て電圧不平衡低減装置の入力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１側に調整用変圧器１ａ，１ｂ，１ｃを設けてもよい。
【００３２】
３つの直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃの２次巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、３つのタップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃは１対１の関係で接続されるが、３つの直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃの２次巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、それぞれの直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃが接続される相以外の相間に設けられた調整用変圧器１ｂ，１ｃ，１ａの２次側巻線１２ｂ，１２ｃ，１２ａのタップを切換えるタップ切換器２ｂ，２ｃ，２ａに接続される。
【００３３】
例えば、Ｕ相に設けられた直列変圧器３ａの２次巻線３２ａは、Ｕ相が含まれないＶＷ相間に設けられた調整用変圧器１ｂの２次巻線１２ｂにつながるタップ切換器２ｂと接続される。同様にＶ相の直列変圧器３ｂはＷＵ相間のタップ切換器２ｃと、Ｗ相の直列変圧器３ｃはＵＶ相間のタップ切換器２ａと接続されている。
【００３４】
図２は、上記タップ切換制御器４の構成例を示す機能ブロックである。
【００３５】
このタップ制御器４は、図２に示すように電圧不平衡低減装置の入力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に印加される３相各相の電圧を検出する電圧検出部４１、この電圧検出部４１により検出された３相各相の電圧からベクトルを生成する３相ベクトル生成部４２、この３相ベクトル生成部４２で生成された３相ベクトルと基準ベクトルとを比較するベクトル比較部４３、ベクトル比較部４３で求められた３相各相に対する基準ベクトルと電圧ベクトルとの電圧差ΔＶをそれぞれ算出する第１の演算部４４、この第１の演算部４４により算出された電圧差ΔＶに応じたタップ値を計算する第２の演算部４５およびこの第２の演算部４５で求められたタップ値に基づいて該当するタップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃにタップ切換指令を出力するタップ切換指令部４６から構成されている。
【００３６】
次に上記のように構成された電圧不平衡低減装置の作用を図３に示す電圧ベクトル図を参照しながら説明する。
【００３７】
いま、タップ切換制御器４により３相系統入力側の３相各相の電圧を検出して３相ベクトルを生成し、この３相ベクトルを基準ベクトルと比較してその電圧差を求めると共に、その電圧差に応じた各相のタップ切換器のタップ値を求めてタップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃにタップ切換指令が与えられるものとする。
【００３８】
ＵＶ相に設けられた調整用変圧器１ａによってＵＶ相のＵ２，Ｖ２端子間の相間電圧ＥＵ２Ｖ２を取出し、その電圧は２次巻線１２ａに出力される。
【００３９】
この相間電圧ＥＵ２Ｖ２は、タップ切換制御器４から出力されるタップ切換指令によりタップ切換器１ａがタップ切換制御器４で求められたタップ値にしたがって切換られると、このタップ切換器２ａより相間電圧ＥＵ２Ｖ２の極性とその大きさを変化させたΔＷ電圧として取出され、Ｗ相の直列変圧器３ｃの２次巻線３２ｃに与えられる。
【００４０】
Ｗ相の直列変圧器３ｃでは、Ｗ相の入力端子Ｗ１の相電圧ＥＷ１にΔＷ電圧をベクトル加算し、出力端子Ｗ２の相電圧ＥＷ２はＥＷ１＋ΔＷになる。この場合、ΔＷ電圧は、図３に示すように相間電圧ＥＵ２Ｖ２と比例したものである。
【００４１】
同様にＶＷ相に設けられた調整用変圧器１ｂによって取出された相間電圧ＥＶ２Ｗ２は、タップ切換器２ｂよりＵ相の直列変圧器３ａの２次巻線３２ａにＥＶ２Ｗ２電圧に比例したΔＵ電圧として与えられ、Ｕ相の直列変圧器３ａではＵ相の入力端子Ｕ１の相電圧ＥＵ１にΔＵ電圧を加算し、出力端子Ｕ２の相電圧ＥＵ２はＥＵ２＝ＥＵ１＋ΔＵになる。また、ＷＵ相に設けられた調整用変圧器１ｃによって取出された相間電圧ＥＷ２Ｕ２は、タップ切換器２ｃよりＶ相の直列変圧器３ｂの２次巻線３２ｂに相間電圧ＥＷ２Ｕ２に比例したΔＶ電圧として与えられ、Ｖ相の直列変圧器３ｂではＶ相の入力端子Ｖ１の相電圧ＥＶ１にΔＶ電圧を加算し、出力端子Ｖ２の相電圧ＥＶ２はＥＶ２＝ＥＶ１＋ΔＶとなる。
【００４２】
タップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃは、各相間に３つ設置されているので、それぞれのタップ値は個別に動かすことが可能であり、ΔＵとΔＶとΔＷの大きさは等しくなくても良い。
【００４３】
この動作により電圧不平衡低減装置の出力端子であるＵ２，Ｖ２，Ｗ２の相間電圧は、図３に示すように入力電圧ＥＵ１，ＥＶ１，ＥＷ１の相電圧から各相毎にその大きさと位相を変化させたものが出力される。
【００４４】
図３に示す電圧不平衡低減装置の入力端子の相電圧ＥＵ１，ＥＶ１，ＥＷ１は大きさが不一致であり、また位相差も１２０度ではない電圧不平衡状態であるが、各相電圧にΔＵ，ΔＶ，ΔＷ電圧を加算した出力であるＥＵ２，ＥＶ２，ＥＷ２の電圧は大きさがほぼ等価であり、位相差も１２０度に近く各相電圧の不平衡状態は低減されて平衡状態に近くなっている。
【００４５】
なお、ΔＵ，ΔＶ，ΔＷ電圧は調整用変圧器の２次巻線のタップが多いほど、タップ切換器が出力する１タップ当りの電圧変化は小さな量となり、決めこまやかな調整が可能であることは明白である。
【００４６】
このように本実施形態の電圧不平衡低減装置によれば、３相各相に対応する入力電圧に対し、タップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃのタップ値の設定により、各相個別に電圧の大きさ、位相を変化させることが可能となるので、電力系統の線路において、３相各相の電圧の大きさが不平等になったり、各相間の位相差１２０度が崩れたり、あるいは３相各相の電圧の大きさが不平等で各相間の位相差１２０度が崩れて電圧不平衡状態になった場合でも、その電圧不平衡を打ち消す各相電圧を直列変圧器を通して印加でき、電圧不平衡を低減することが可能となる。
【００４７】
図４は、本発明による電圧不平衡低減装置の第２実施形態を示す回路構成図である。
【００４８】
図４において、Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は電力系統の３相各相に対応する線路に接続される電圧不平衡低減装置の入力端子、Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は負荷の３相各相に対応する線路に接続される電圧不平衡低減装置の出力端子である。
【００４９】
第２の実施形態では、電圧不平衡低減装置を構成する調整用変圧器１ａ，１ｂ，１ｃ、タップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃ、直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃは第１の実施形態と同一なので、その説明を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【００５０】
第２の実施形態において、タップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃと直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃの２次巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃとの接続を次のような構成とするものである。
【００５１】
図４に示すように３相のうち、１相分の直列変圧器３ｂの２次巻線３２ｂはこの直列変圧器が設けられる相以外の相間に設けられた調整用変圧器１ｃと接続された１つのタップ切換器２ｃに接続され、残り２つの直列変圧器３ａ，３ｃの２次巻線３２ａ，３２ｃは、該直列変圧器が設けられる相が含まれる相間で且つ前記１つのタップ切換器２ｃ以外のタップ切換器２ａ，２ｂに接続される。
【００５２】
図４の構成では、Ｖ相に接続された直列変圧器３ｂは、３相の各相間であるＵＶとＶＷとＷＵから唯一Ｖ相を含まない相間ＷＵに設けられた調整用変圧器１ｃの２次巻線１２ｃに接続されるタップ切換器２ｃに接続されている。
【００５３】
残り２つの直列変圧器３ａ，３ｃに該当するＵ相の直列変圧器３ａの２次巻線３２ａは、Ｕ相が含まれる相間ＵＶ，ＷＵのうちＶ相の直列変圧器３ｂと接続していないＵＶ相間の調整用変圧器１ａの２次巻線１２ａとつながれたタップ切換器２ａと接続され、Ｗ相の直列変圧器３ｃの２次巻線３２ｃは、Ｗ相が含まれる相間ＶＷ，ＷＵのうちＶ相及びＵ相の直列変圧器３ａと接続されていないＶＷ相間の調整用変圧器１ｂの２次巻線１２ｂとつながれたタップ切換器２ｂと接続されている。
【００５４】
一方、５はタップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃにタップ切換指令を与えるタップ切換制御器である。
【００５５】
このタップ切換制御器５は、図５に示すように相間電圧検出部５１、正逆相変換部５２、符号変換部５３及びタップ切換指令部５４から構成されている。
【００５６】
上記相間電圧検出部５１は、電圧不平衡低減装置の入力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に接続され電力系統の３相各相間の電圧を検出するものである。正逆相変換部５２は、相間電圧検出部５１より入力される３つの相間電圧から正相量と逆相量を算出するものである。符号変換部５３は、正逆相変換部５２で求められた逆相量が入力され、その符号を反転するものである。タップ切換指令部５４は、正逆相変換部５２より入力される正相量と符号変換部５３より入力される符号反転された逆相量に基づいてタップ値を決定し、タップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃにタップ切換指令を出力するものである。
【００５７】
次に本実施形態の作用を図６に示す電圧ベクトル図を参照しながら説明する。
【００５８】
いま、タップ切換制御器５において、３つの相間電圧値から正相量と逆相量を算出し、正相量を基準として符号変換された逆相量の位相からタップ切換器のタップ値を算出して、各タップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃにタップ切換指令が与えられるものとする。なお、このタップ切換制御器５の詳細な作用については後述する。
【００５９】
ＵＶ相間に設けた調整用変圧器１ａで入力した電圧ＥＵ２Ｖ２は、調整用変圧器１ａの２次巻線１２ａを通してタップ切換器２ａで選択されたタップ値に応じた大きさと極性に変換されてΔＵ電圧となる。このΔＵ電圧はタップ切換器２ａと接続されたＵ相の直列変圧器３ａを通してＵ相の相電圧ＥＵ１とベクトル加算され、Ｕ相の電圧不平衡低減装置の出力電圧はＥＵ２＝ＥＵ１＋ΔＵとなる。
【００６０】
同様にＶＷ相の電圧ＥＶ２Ｗ２は調整用変圧器１ｂで検出され、タップ切換器２ｂでそのタップ値に応じた大きさと極性に変換されてΔＷ電圧となり、Ｗ相の直列変圧器３ｃの２次巻線３２ｃに出力される。Ｗ相の直列変圧器３ｃでは、Ｗ相の相電圧ＥＷ１にΔＷ電圧がベクトル加算され、電圧不平衡低減装置のＷ相出力電圧ＥＷ２はＥＷ２＝ＥＷ１＋ΔＷとなる。
【００６１】
さらに、ＷＵ相の電圧ＥＷ２Ｕ２は調整用変圧器１ｃで検出され、調整用変圧器１ｃに接続されるタップ切換器２ｃでそのタップ値に応じた大きさと極性に変換されてΔＶ電圧となる。このΔＶ電圧は、直列変圧器３ｂの２次巻線３２ｂによりＶ相の相電圧ＥＷ１にベクトル加算され、調整用変圧器１ｂのＶ相出力端子の相電圧ＥＶ２はＥＶ１＋ΔＶとなる。
【００６２】
図６は電圧不平衡低減装置の入力端子と出力端子の相電圧ＥＵ１とＥＶ１とＥＷ１及びＥＵ２とＥＶ２とＥＷ２のベクトル関係を表すものである。
【００６３】
図４を用いて説明した作用と図６から相電圧ΔＵが相間電圧ＥＵ２Ｖ２に比例し、相電圧ΔＶが相間電圧ＥＵ２Ｖ２に比例し、また相電圧ΔＷが相間電圧ＥＵ２Ｖ２に比例していることが確認できる。
【００６４】
図６により本実施形態の具体的に説明する。
【００６５】
図６に示すように、電圧不平衡低減装置の入力端子側の相電圧ＥＵ１，ＥＶ１，ＥＷ１は各大きさが不一致であったり、位相関係が１２０度でなかったり、あるいは大きさが不一致で且つ位相関係が１２０度でない電圧不平衡状態にある。
【００６６】
このとき、３相の各相間電圧の位相順はＵＶ相から１２０度遅れてＶＷ相、ＶＷ相から１２０度遅れてＷＵ相である。
【００６７】
３相不平衡電圧は、零相電圧と正相電圧と逆相電圧で構成され、３相平衡電圧は正相電圧のみから構成される。
【００６８】
一般に電力系統の不平衡電圧のうち問題となるのは逆相電圧である。３相不平衡電圧の場合には、ＵＶ相の正相電圧を基準とすると、ＵＶ相の逆相電圧は同位相、ＶＷ相の逆相電圧は２４０度遅れ、ＷＵ相の逆相電圧は１２０度遅れである。
【００６９】
よって、３相の各相間電圧から逆相分電圧を低減するには、ＵＶ相から同位相の成分、ＶＷ相からＷＵ相と同位相成分、ＷＵ相からＶＷ相と同位相成分を打ち消す電圧を注入すると良い。
【００７０】
図６に示した第２の実施形態によるベクトル図では、Ｕ相からＵＶ相と同位相のΔＵ電圧、Ｖ相からＷＵ相と同電位のΔＶ電圧、Ｗ相からＶＷ相と同位相のΔＷ電圧をベクトル加算しているので、電力系統の電圧不平衡の要因である逆相電圧を打ち消す電圧を電圧不平衡低減装置でベクトル加算していることになるので、逆相電圧を低減することにより電圧不平衡を低減することが可能となる。
【００７１】
ここで、図５に示すタップ切換制御器５の作用を詳細に図４及び図６を用いて説明する。
【００７２】
電圧不平衡低減装置の入力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の３相から入力される相間電圧を相間電圧検出部５１により検出する。相間電圧検出の検出方法としては、公知の方法で良い。
【００７３】
次に相間電圧検出部５１で検出した３相の相間電圧ＥＵ１Ｖ１，ＥＶ１Ｗ１，ＥＷ１Ｕ１は、正逆相変換部５２で相間電圧ＥＵ１Ｖ１，ＥＶ１Ｗ１，ＥＷ１Ｕ１値から正相量と逆相量を算出して出力する。ここで正相量Ｅ１と逆相量Ｅ２は次式により算出される。
【００７４】
Ｅ１＝（ＥＵ１Ｖ１＋ａ×ＥＶ１Ｗ１＋ａ×ａ×ＥＷ１Ｕ１）
Ｅ２＝（ＥＵ１Ｖ１＋ａ×ａ×ＥＶ１Ｗ１＋ａ×ＥＷ１Ｕ１）
但し、ａ＝ｅｘｐ（ｊ２×π／３）
上式で算出した正相量Ｅ１は正逆相変換部５２からタップ切換指令部５４に加えられ、また逆相量Ｅ２は正逆相変換部５２から符号変換部５３に加えられる。符号変換部５３では入力された逆相量Ｅ２の符号を反転してＥ２２＝−Ｅ２とし、この符号を反転した電圧Ｅ２２をタップ切換指令器５４に入力する。
【００７５】
このタップ切換指令器５４では、正逆相変換部５２が出力する正相量Ｅ１と、符号変換部５３の出力電圧Ｅ２２を入力して正相量Ｅ１を位相基準とし、Ｅ１の位相が各相で０度又は１２０度若しくは２４０度と固定した位相となった時のＥ２２電圧の大きさの電圧を、その位相と固定した該当相で出力可能なタップ値を決定する。
【００７６】
このタップ切換指令部５４で決定した各相のタップ値を各タップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃに切換指令として与えることにより、入力した正相量Ｅ１を位相基準として、各相で固定した位相に応じたＥ２２電圧に近い大きさを持つ電圧が出力される。
【００７７】
上式のＥ１の式から正相電圧Ｅ１の位相基準はＥＵ１Ｖ１であるので、正相電圧Ｅ１の位相が０度時のＥ２２電圧の大きさをＵＶ相で発生できるタップ値を、正相電圧Ｅ１の位相が１２０度時のＥ２２電圧の大きさをＶＷ相で発生できるタップ値を、正相電圧Ｅ１の位相が２４０度時のＥ２２電圧の大きさをＷＵ相で発生できるタップ値をそれぞれ算出して、ＵＶ相に関するタップ値はタップ切換器２ａへ、ＶＷ相に関するタップ値はタップ切換器２ｂへ、ＷＵ相に関するタップ値はタップ切換器２ｃへそれぞれ出力する。
【００７８】
このようにすれば、それぞれのタップ値に応じてΔＵ，ΔＷ，ΔＶ電圧が出力され、前述したように図６の電圧ベクトル図に示すように電圧不平衡低減装置の出力端子の相電圧は、ＥＵ２，ＥＶ２，ＥＷ２となる。
【００７９】
したがって、ΔＵ電圧は正相電圧Ｅ１の位相が０度時のＥ２２電圧に近い大きさ、ΔＷ電圧は正相電圧Ｅ１の位相が１２０度時のＥ２２電圧に近い大きさ、ΔＶ電圧は正相電圧Ｅ１の位相が２４０度時のＥ２２電圧に近い大きさである。ここで、近いという表現は、タップ値が離散点であるため全く同一の大きさの電圧を出せない場合があるため、このような表現とした。
【００８０】
このように本実施形態によれば、逆相低減タップ切換制御器５の相間電圧検出部５１で検出した相間電圧をもとに正相逆相変換部５２により正相電圧と逆相電圧を算出し、タップ切換指令部５４により正相電圧を基準とした位相で逆相電圧を打消すに必要な各相に注入すべき電圧が発生可能なタップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃのタップ値を算出して各相のタップ切換器にタップ切換指令を送出するようにしたので、電力系統の不平衡電圧により発生する逆相電圧に対して逆極性で大きさの近い電圧をタップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃよりそのタップ値に応じて発生させることが可能となり、電力系統に発生する逆相分を打ち消して微小化することで不平衡電圧を低減することができる。
【００８１】
図７は本発明による電圧不平衡低減装置の第３の実施形態を示す回路構成図で、図１と同一構成部品には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【００８２】
第３の実施形態では、２つの２次巻線を持つ調整用変圧器１０を３相のうちある１つの相間、図７ではＵＶ相間の出力端子Ｕ２，Ｖ２間に設ける。この調整用変圧器１０は、その１次巻線１０１の中間からタップを引出し、このタップはＷ相に設けられる他の調整用変圧器１の１次巻線１１と結線が可能である。
【００８３】
また、調整用変圧器１０の２次巻線１０２ａ，１０２ｂは、同一の２次電圧が出力できるように構成されている。そして、調整用変圧器１０の１次巻線１０１の中間タップから引出した線は、３相のうち調整用変圧器１０とつながらない相、図７では残りのＷ相の出力端子Ｗ２に調整用変圧器１の１次巻線１１を介して接続される。
【００８４】
さらに、調整用変圧器１０の２次巻線１０２ａ，１０２ｂには、それぞれ２次巻線のタップを切換えるタップ切換器２ａ，２ｂが接続され、これらのタップ切換器２ａ，２ｂは調整用変圧器１０の１次巻線１０１が接続される相に設けられた直列変圧器３ａ，３ｂの２次巻線３２ａ，３２ｂにそれぞれ接続される。
【００８５】
図７では調整用変圧器１０がＵ，Ｖ相に設けられているので、２次巻線１０２ａ，１０２ｂに接続されるタップ切換器２ａ，２ｂはそれぞれＵ相の直列変圧器３ａとＶ相の直列変圧器３ｂに接続される。
【００８６】
また、調整用変圧器１の２次巻線１２に対しては、該２次巻線１２のタップを切換えるタップ切換器２ｃが接続され、このタップ切換器２ｃの出力端子は残りの相のＷ相に設けられた直列変圧器３ｃの２次巻線３２ｃと接続されている。
【００８７】
なお、図７ではＵＶ相に調整用変圧器１０を、もう１つの調整用変圧器１を残りのＷ相に設けたが、ＶＷ相に調整用変圧器１０を設け、Ｕ相に調整用変圧器１を設けたり、ＷＵ相に調整用変圧器１０を設けてＶ相に調整用変圧器１を設けるようにしてもよい。
【００８８】
さらに、直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃから見て、出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２側に調整用変圧器１０，１を設けたが、直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃから見て、入力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１側に調整用変圧器１０，１を設けるようにしても良い。
【００８９】
一方、６は上記タップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃにタップ切換指令を与えてそのタップ値を設定するタップ切換制御器である。
【００９０】
このタップ切換制御器６は、図８に示すように電圧不平衡低減装置の入力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に入力される３相交流の各相電圧を検出する相電圧検出器６１、この相電圧検出器６１により検出された各相電圧値から演算式に基づき３相２相変換する３相２相変換器６２、この３相２相変換器６２で変換された２相の交流波形の振幅と位相差から電圧不平衡状態を低減するに効果的なタップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃのタップ値を算出し、各タップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃに該当するタップ値を設定すべくタップ切換指令を送出するタップ切換指令器６３から構成されている。
【００９１】
次に本実施形態の作用を図９に示す電圧ベクトル図を参照しながら説明する。
【００９２】
いま、タップ切換制御器６において、各相電圧値が３相２相変換された２相の交流波形の振幅と位相差から電圧不平衡状態を低減するに効果的なタップ切換器のタップ値を算出し、各タップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃにタップ切換指令が与えられるものとする。なお、このタップ切換制御器６の作用の詳細は後述する。
【００９３】
ＵＶ相間に設けられた調整用変圧器１０は、ＵＶ相間電圧が１次巻線１０１に印加され、２つの２次巻線１０２ａ，１０２ｂに１次巻線と２次巻線の巻数比に応じた電圧が誘起される。この２次巻線１０２ａ，１０２ｂは、それぞれ個別にタップ切換器２ａ，２ｂにより外部で設定されるタップ値に応じて２次巻線１０２ａ，１０２ｂの電圧の大きさや極性を変化させて出力する。ここでは、これらタップ切換器２ａ，２ｂの出力電圧のうち、Ｕ相の直列変圧器３ａの２次巻線３２ａに出力される電圧をΔＵと表記し、Ｖ相の直列変圧器３ｂの２次巻線３２ｂに出力される電圧をΔＶとする。
【００９４】
すなわち、ΔＵ，ΔＶともＵ２，Ｖ２端子間の相間電圧であるＥＵ２Ｖ２に関してベクトル方向は同じかまたは逆位相であり、その大きさはそれぞれのタップ切換器２ａ，２ｂのタップ値で決まる。
【００９５】
また、調整用変圧器１の１次巻線１１の一端がＷ相につながり、他端が２つの２次巻線を持つ調整用変圧器１０の１次巻線１０１の中間点に接続されているので、図９に示すベクトル図のＥＵ２Ｖ２の中間点ＯからＷ相電圧であるＥＷ２を結ぶベクトルで表される電圧を検出し、２次巻線１２に電圧を誘起する。
【００９６】
この電圧はタップ切換器２ｃで設定されるタップ値に応じた電圧ΔＷに変化し、直列変圧器３ｃの２次巻線３２ｃに与えられる。ΔＷ電圧は、Ｗ相と同位相または逆位相であり、大きさはタップ切換器２ｃのタップ値により決められる。
【００９７】
３つの直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃでＵ相の出力端子電圧はＥＵ２＝ＥＵ１＋ΔＵ、Ｖ相の出力端子電圧はＥＶ２＝ＥＶ１＋ΔＶ、Ｗ相の出力端子電圧はＥＷ＝ＥＷ１＋ΔＷとなり、図９のベクトル図にように、相電圧ＥＵ１，ＥＶ１，ＥＷ１はそれぞれ電圧ＥＵ２，ＥＶ２，ＥＷ２に変化する。
【００９８】
図９のベクトル図では、不平衡電圧である３相電圧ＥＵ１，ＥＶ１，ＥＷ１の不平衡状態が低減され、対称に近い３相電圧ＥＵ２，ＥＶ２，ＥＷ２となる。
【００９９】
ここで、図８に示すタップ切換制御器６の作用を図７及び図９を用いて説明する。
【０１００】
いま、相電圧検出装置６１により電圧不平衡低減装置の入力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の相電圧が検出される。この場合、相電圧の検出は一般に相間電圧の検出に比較して困難さが伴うので、線間電圧を検出して相電圧に変換して出力するようにしてもよい。これらの相電圧の検出や相間電圧から相電圧の変換は公知の技術なので、ここではその説明を省略する。
【０１０１】
相電圧検出器６１で検出された相電圧は３相２相変換器６２に入力されると、この３相２相変換器６２では３相電圧値をＡ，Ｂ，Ｃ、出力する２相量をα，βとすると以下の式により変換する。
【０１０２】
α＝Ａ
β＝（Ｂ−Ｃ）／√３
上式からα，β値は、Ａ，Ｂ，Ｃと基本周波数が同一の交流波である。
【０１０３】
相電圧検出装置６１より出力するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相電圧ＥＵ１，ＥＶ１，ＥＷ１と上記Ａ，Ｂ，Ｃの関係は、Ａには電圧不平衡低減装置で電圧の大きさを変化させる相に対応する電圧とし、ＢはＡに割り付けた相から１２０度遅れた相、ＣはＢに割り付けた相からさらに１２０度遅れた相とする。即ち、図７の構成の場合には、Ａには電圧の大きさを変化させられるＷ相、ＢにはＷ相から１２０度遅れたＵ相、Ｃには残りのＶ相の相電圧を割り付けることになる。
【０１０４】
このようにＡ，Ｂ，Ｃに３相各相を割り付けるとαとβは交流波となり、αに一致する交流波はβの交流波に対して進み波形となる。さらに、３相電圧が平衡である場合には、β波形はα波形に対して９０度遅れ、αとβの振幅は同一値となる。
【０１０５】
次に３相２相変換器６２より出力した２相量α、βはタップ切換指令器６３に取込まれ、α、βの２相量から図７のタップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃへのタップ値を計算し、タップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃへタップ切換指令を出力する。タップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃでは、入力した２相交流量α、βの位相差と振幅比との下記の関係を利用してタップ変更の指針とする。
【０１０６】
（１）Ａ相に割り付けた相の電圧位相が平衡状態から遅れの場合、αとβの振幅は同じでβはαに対して９０度以上遅れ位相である。
【０１０７】
（２）Ａ相に割り付けた相の電圧位相が平衡状態から進みの場合、αとβの振幅は同じでβはαに対して９０度より進み位相である。
【０１０８】
（３）Ｂ相に割り付けた相の電圧位相が平衡状態から遅れの場合、βの振幅はαの振幅より小さくβはαに対して９０度以上遅れ位相である。
【０１０９】
（４）Ｂ相に割り付けた相の電圧位相が平衡状態から進みの場合、βの振幅はαの振幅より大きくβはαに対して９０度より進み位相である。
【０１１０】
（５）Ｃ相に割り付けた相の電圧位相が平衡状態から遅れの場合、βの振幅はαの振幅より大きくβはαに対して９０度以上遅れ位相である。
【０１１１】
（４）Ｃ相に割り付けた相の電圧位相が平衡状態から進みの場合、βの振幅はαの振幅より小さくβはαに対して９０度より進み位相である。
【０１１２】
これらの関係からα、βの２相量のそれぞれの振幅比と位相差から不平衡電圧の原因となる１相を唯一特定できる。なお、図７の電圧不平衡低減装置は、１相の大きさと２相の位相を変えることが可能であり、前述したようにＡ相は電圧の大きさを、Ｂ相とＣ相は電圧の位相を変化させることができるので、ＢまたはＣ相の進み、または遅れ位相の場合は、Ｂ相またはＣ相の進み遅れを打ち消すことができる。
【０１１３】
現状より進み位相または遅れ位相となるタップ値へ移動させる。その後、Ａ相の大きさをαとβが同一振幅値に近くなるようなタップ値へ変更することで不平衡状態が低減される。
【０１１４】
なお、Ａ相は大きさのみ可変であるので、Ａ相の位相が進みまたは遅れとなった場合には、Ｂ相とＣ相をＡ相の位相ずれと逆位相方向でＢ，Ｃ相を同一位相で同時に移相させることで結果的にＡ相の位相を調整することになる。
【０１１５】
このように現状のタップ値に対してタップ値を移動すべき方向が判定されるので、タップ値上げまたは下げるというタップ値変更の指令をタップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃに与えることができる。
【０１１６】
図７の構成に対応させて説明すると、Ａ相の大きさを変える場合にはタップ切換器２ｃへ、Ｂ相の位相を変える場合にはタップ切換器２ａへ、Ｃ相の位相を変える場合にはタップ切換器２ｂへタップ変更指令を出すことになる。
【０１１７】
このように本実施形態の電圧不平衡低減装置によれば、タップ切換制御器６の相電圧検出部６１で検出した３相の相電圧を３相２相変換部６２により２相交流量に変換し、タップ切換指令器６３により２相交流量の振幅及び位相から不平衡電圧の原因となる相電圧を特定した上で、その特定した相電圧を改善するようにタップ切換器２ａ，２ｂ，２ｃへタップ値変更の指令を与えることが可能となるので、３相中のある１相の電圧についてはその位相は変えずに大きさのみを可変し、残りの２相が構成する線間電圧にそれぞれ独立に同位相または逆位相の大きさを可変とした電圧を印加することができる。
【０１１８】
従って、電力系統に不平衡電圧が発生した場合に、３相中の１相の大きさを変化させ、残り２相の位相を個別に変化させることにより不平衡電圧を打ち消す電圧を与えることが可能となり、不平衡電圧を効果的に低減することができる。
【０１１９】
図１０は本発明による電圧不平衡低減装置の第４の実施形態を示す回路構成図で、図１と同一構成部品には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【０１２０】
第４の実施形態では、１次巻線に中間タップを持つ調整用変圧器２０、調整用変圧器１、２つのタップ切換器２ａ，２ｂ及び２つの直列変圧器３ａ，３ｂから電圧不平衡低減装置を構成し、これらは次のように接続されている。
【０１２１】
図１０において、調整用変圧器２０は３相中の２相間、例えばＵＶ相間に設けられ、その１次巻線２０１の一端がＵ相線路に、他端がＶ相線路に接続される。また、もう一つの調整用変圧器１の１次巻線１１の一端がＷ相線路に接続され、その他端と調整用変圧器２０の１次巻線２０１に有する中間タップとが接続される。
【０１２２】
また、調整用変圧器２０の２次巻線２０２にタップ切換器２ａが、調整用変圧器１の２次巻線１２にタップ切換器２ｂがそれぞれ接続されている。
【０１２３】
さらに、直列変圧器３ａ，３ｂは３相のうち調整用変圧器２０が設けられている相間以外の相、ここではＷ相に１次巻線を直列に接続して設けられ、直列変圧器３ａの２次巻線３２ａにタップ切換器２ａの出力端子が接続され、また直列変圧器３ｂの２次巻線３２ｂにタップ切換器２ｂの出力端子が接続されている。
【０１２４】
上記タップ切換器２ａ，２ｂは、図２と同様に構成されたタップ切換制御器４より出されるタップ切換指令に基づいて調整用変圧器２０，１の２次巻線２０２，１２より導出されたタップが切換選択される。
【０１２５】
なお、上記では調整用変圧器２０，１を直列変圧器３ａ，３ｂからみて装置の出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２側に設けたが、これら調整用変圧器２０，１を直列変圧器３ａ，３ｂからみて装置の入力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１側に設けても良い。
【０１２６】
次にこのように構成された電圧不平衡低減装置の作用を図１１に示す電圧ベクトル図を参照しながら説明する。
【０１２７】
いま、タップ切換制御器４において、３相系統入力側の３相各相の電圧を検出して３相ベクトルを生成し、この３相ベクトルを基準ベクトルと比較してその電圧差を求めると共に、その電圧差に応じて直列変圧器３ａの入力電圧の位相を変化させるタップ切換器２ａのタップ値及び直列変圧器３ｂの入力電圧の大きさを変化させるタップ切換器２ｂのタップ値をそれぞれ求めてタップ切換器２ａ，２ｂにタップ切換指令を与えるものとする。
【０１２８】
入力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１より入力された各相電圧ＥＵ１，ＥＶ１は、調整用変圧器２０の１次巻線２０１に、ＵＶ相間の電圧ＥＵ１Ｖ１＝ＥＵ２Ｖ２として入力される。また、調整用変圧器１の１次巻線１１には、調整用変圧器２０の１次巻線２０１に入力された電圧ＥＵ１Ｖ１の中間電圧である図１１のＯ点に対するＷ相電圧ＥＷ２が入力される。
【０１２９】
調整用変圧器２０で検出された電圧ＥＵ２Ｖ２により２次巻線２０２が誘起され、タップ切換器２ａにより切換選択されたタップよりタップ切換制御器４で設定された大きさ及び極性の電圧ΔＷ２が直列変圧器３ａの２次巻線３２ａに与えられる。
【０１３０】
同様に調整用変圧器１の１次巻線１１に入力した電圧ＥＷ２により２次巻線１２が誘起され、タップ切換器２ｂにより切換選択されたタップよりタップ切換制御器４で設定された大きさ及び極性の電圧ΔＷ１が直列変圧器３ｂの２次巻線３２ｂに与えられる。
【０１３１】
一方、入力端子Ｗ１から入力された電圧ＥＷ１は、直列変圧器３ａで電圧ΔＷ２がベクトル加算され、さらに直列変圧器３ｂで電圧ΔＷ１がベクトル加算されてＷ相の出力端子Ｗ２に出力される。
【０１３２】
したがって、Ｗ相の出力端子Ｗ２から出力される相電圧ＥＷ２は、図１１に示すようにＥＷ１にΔＷ２とΔＷ１を加算した電圧となる。ここで、電圧ΔＷ２は調整用変圧器２０より入力した電圧ＥＵ２Ｖ２に比例し、電圧ΔＷ１は調整用変圧器１より入力したＷ相電圧ＥＷ２に比例している。
【０１３３】
図１１に示すようにＷ相の入力端子Ｗ１に入力される電圧ＥＷ１に電圧ΔＷ１とΔＷ２を加算することで、Ｗ相の出力端子Ｗ２の電圧は大きさと位相が改善された電圧ＥＷ２となり、不平衡電圧である入力電圧ＥＵ１，ＥＶ１，ＥＷ１は平衡電圧に近い出力電圧ＥＵ２，ＥＶ２，ＥＷ２に改善される。
【０１３４】
このように本実施形態の電圧不平衡低減装置によれば、調整用変圧器２０より入力した線間電圧の大きさをタップ切換器２ａを通して変化させ、この調整用変圧器２０が設置された線間のＵＶ相以外のＷ相の相電圧に直列変圧器３ａにより印加して該相電圧の位相を変化させると共に、調整変圧器１より入力した電圧の大きさをタップ切換器２ｂを通して変化させ、前記Ｗ相の相電圧に直列変圧器３ｂにより印加して、３相中の１相の相電圧の大きさと位相を変化させることにより、簡易な構成で電力系統に発生する電圧不平衡を打消す不平衡電圧を発生させることができる。
【０１３５】
図１２は本発明による電圧不平衡低減装置の第５の実施形態を示す回路構成図で、図１と同一構成部品には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【０１３６】
第５の実施形態では、１次巻線に中間タップを持つ調整用変圧器２０、調整用変圧器１、２つのタップ切換器２ａ，２ｂ及び３つの直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃから電圧不平衡低減装置を構成し、これらは次のように接続されている。
【０１３７】
図１２において、調整用変圧器２０は３相中の２相間、例えばＵＶ相間に設けられ、その１次巻線２０１の一端がＵ相線路に、他端がＶ相線路に接続される。また、もう一つの調整用変圧器１の１次巻線１１の一端がＷ相線路に接続され、その他端と調整用変圧器２０の１次巻線２０１に有する中間タップとが接続される。
【０１３８】
また、調整用変圧器２０の２次巻線２０２にタップ切換器２ａが、調整用変圧器１の２次巻線１２にタップ切換器２ｂがそれぞれ接続されている。
【０１３９】
さらに、直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃは、３相各相に対応する線路に１次巻線３１ａ，３１ｂ，３１ｃをそれぞれ接続して設けられ、直列変圧器３ａ，３ｂの２次巻線３２ａ，３２ｂを直列接続してタップ切換器２ａの出力端子が接続され、また直列変圧器３ｃの２次巻線３２ｃにタップ切換器２ｂの出力端子が接続されている。
【０１４０】
上記タップ切換器２ａ，２ｂは、図２と同様に構成されたタップ切換制御器４より出されるタップ切換指令に基づいて調整用変圧器２０，１の２次巻線２０２，１２より導出されたタップが切換選択される。
【０１４１】
なお、上記では調整用変圧器２０，１を直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃからみて装置の出力端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２側に設けたが、これら調整用変圧器２０，１を直列変圧器３ａ，３ｂ，３ｃからみて装置の入力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１側に設けても良い。
【０１４２】
次にこのように構成された電圧不平衡低減装置の作用を図１３に示す電圧ベクトル図を参照しながら説明する。
【０１４３】
いま、タップ切換制御器４において、３相系統入力側の３相各相の電圧を検出して３相ベクトルを生成し、この３相ベクトルを基準ベクトルと比較してその電圧差を求めると共に、その電圧差に応じて調整用変圧器２０により入力した線間電圧を変化させるタップ切換器２ａのタップ値及び調整用変圧器２ｂにより入力した電圧の大きさを変化させるタップ切換器２ｂのタップ値を求めてタップ切換器２ａ，２ｂにタップ切換指令を与えるものとする。
【０１４４】
入力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１より各相電圧ＥＵ１，ＥＶ１，ＥＷ１が入力されているものとすると、調整用変圧器２０の１次巻線２０１にＵＶ相間の電圧ＥＵ２Ｖ２が与えられ、２次巻線２０２に電圧が誘起される。この２次巻線２０２の誘起電圧は、タップ切換器２ａにより切換選択されたタップよりタップ切換制御器４で設定された大きさ及び極性の電圧として直列変圧器３ａ，３ｂの２次巻線３２ａ，３２ｂに与えられる。この場合、直列変圧器３ａ，３ｂの２次巻線３２ａ，３２ｂは直列接続され、１次巻線３１ａ，３１ｂには同一位相で同一の大きさの電圧が出力されるように２次巻線３２ａ，３２Ｂの極性が設定されている。
【０１４５】
したがって、図１３のベクトル図のように、Ｕ相、Ｖ相の出力端子の電圧ＥＵ２，ＥＶ２は、直列変圧器３ａ，３ｂによりそれぞれ調整用変圧器２０より入力した電圧ＥＵ２Ｖ２に比例した電圧ΔＵＶを同位相、同一大きさでＵ相、Ｖ相の入力電圧ＥＵ１，ＥＶ１に加算されたものとなる。
【０１４６】
また、調整用変圧器１の１次巻線１１に入力された電圧ＥＷ２は、２次巻線１２に出力され、この２次巻線１２につながるタップ切換器２ｂにより切換選択されたタップよりタップ切換制御器４で設定された大きさ及び極性の電圧ΔＷを直列変圧器１の２次巻線３２ｃに出力する。
【０１４７】
Ｗ相の入力端子Ｗ１に入力された電圧ＥＷ１に直列変圧器３ｃで電圧ΔＷがベクトル加算された電圧ＥＷ２が出力端子Ｗ２から出力される。したがって、出力端子Ｗ２から出力される相電圧ＥＷ２は、図１３に示すようにＥＷ１にΔＷを加算したものであり、すなわち相電圧の大きさのみを可変した電圧となる。
【０１４８】
このように本実施形態の電圧不平衡低減装置によれば、調整用変圧器２０により入力したＵＶ相の線間電圧の大きさをタップ切換器２ａを通して変化させ、調整用変圧器２０を設置した線間のＵ相、Ｖ相に設置された２つの直列変圧器３ａ，３ｂを通して相電圧を印加し、また調整用変圧器１により入力した電圧の大きさをタップ切換器２ｂを通して変化させ、上記２相以外の残りのＷ相に設置した直列変圧器３ｃを通して相電圧に印加して、３相中の２相の相電圧を同位相分変化させると共に、残り１相の相電圧の大きさを変化させることが可能となるので、簡易な構成にして電力系統で発生する電圧不平衡を打ち消す不平衡電圧を発生させることができる。したがって、３相中の１相の電圧が不平衡電圧を打ち消すように相電圧の大きさと位相を変化させることと等価になるので、不平衡電圧を低減できる。
【０１４９】
また、図１２に示すように３相線路に１つずつ直列変圧器が設置され、そのインピーダンスは等しいので、入力端子Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１から平衡電圧が入力された場合に各相に設けられた直列変圧器のインピーダンス値の相違による不平衡状態が発生しにくいという効果もある。
【０１５０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、電圧不平衡状態において、電圧不平衡電圧を打ち消すような不平衡電圧を出力することで電力系統の電圧不平衡状態を低減可能で、装置構成が簡易な電圧不平衡低減装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電圧不平衡低減装置の第１の実施形態を示す回路構成図。
【図２】同実施形態におけるタップ切換制御器を示すブロック回路図。
【図３】同実施形態における作用を説明するための電圧ベクトル図。
【図４】本発明による電圧不平衡低減装置の第２の実施形態を示す回路構成図。
【図５】同実施形態におけるタップ切換制御器を示すブロック回路図。
【図６】同実施形態における作用を説明するための電圧ベクトル図。
【図７】本発明による電圧不平衡低減装置の第３の実施形態を示す回路構成図。
【図８】同実施形態におけるタップ切換制御器を示すブロック回路図。
【図９】同実施形態における作用を説明するための電圧ベクトル図。
【図１０】本発明による電圧不平衡低減装置の第４の実施形態を示す回路構成図。
【図１１】同実施形態における作用を説明するための電圧ベクトル図。
【図１２】本発明による電圧不平衡低減装置の第５の実施形態を示す回路構成図。
【図１３】同実施形態における作用を説明するための電圧ベクトル図。
【図１４】従来の電圧不平衡低減装置を示す回路構成図。
【図１５】同電圧不平衡低減装置のタップ切換制御器を示すブロック回路図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ…調整用変圧器
２ａ，２ｂ，２ｃ…タップ切換器
３ａ，３ｂ，３ｃ…直列変圧器
４，５，６，…タップ切換制御器
１１…調整用変圧器の１次巻線
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…調整用変圧器の２次巻線
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…直列変圧器の１次巻線
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…直列変圧器の２次巻線
１０…２つの２次巻線を持つ調整用変圧器
１０１…２つの２次巻線を持つ調整用変圧器の１次巻線
１０２ａ，１０２ｂ…２つの２次巻線を持つ調整用変圧器の２次巻線
２０…１次巻線に中間タップを持つ調整用変圧器
２０１…１次巻線に中間タップを持つ調整用変圧器の１次巻線
４１…３相電圧検出部
４２…３相ベクトル生成部
４３…ベクトル比較部
４４…第１の演算部
４５…第２の演算部
４６…タップ切換指令部
５１…相間電圧検出部
５２…正逆相変換部
５３…逆相量反転部
５４…タップ切換指令部
６１…相電圧検出部
６２…３相２相変換部
６３…タップ切換指令部
【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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