(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次巻線と二次巻線のうち少なくとも一つの巻線がデルタ結線とされた三相変圧器に対し、そのデルタ結線とされた一つの巻線の端子をＵ、Ｖ、Ｗとした場合、端子Ｕ、Ｖ間の巻線が巻回された鉄心脚および端子Ｖ、Ｗ間の巻線が巻回された鉄心脚にそれぞれ端子ａ、ｂを持つ第３の巻線および端子ｂ、ｃを持つ第３の巻線をＶ結線となるように巻回してなる変圧器を備え、
前記端子Ｕ、Ｖ間と前記端子ａ、ｂ間の少なくとも一方に容量性インピーダンス回路を接続し、前記端子Ｖ、Ｗ間と前記端子ｂ、ｃ間の少なくとも一方に誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、
前記一次巻線と二次巻線の少なくとも一方に相順がＵＶＷである三相回路を接続し、前記端子ａ、ｃ間に単相回路を接続するように構成したことを特徴とする変圧装置。
【請求項２】
前記変圧器の一次巻線と二次巻線がともにデルタ結線とされ、それぞれの巻線の端子をＵ１、Ｖ１、Ｗ１およびＵ２、Ｖ２、Ｗ２とした場合、前記端子Ｕ１、Ｖ１間、前記端子Ｕ２、Ｖ２間および前記端子ａ、ｂ間の少なくとも一つに容量性インピーダンス回路を接続し、前記端子Ｖ１、Ｗ１間、前記端子Ｖ２、Ｗ２間および前記端子ｂ、ｃ間の少なくとも一つに誘導性インピーダンス回路を接続したことを特徴とする請求項１記載の変圧装置。
【請求項３】
一次巻線と二次巻線のうち少なくとも一つの巻線がデルタ結線とされた三相変圧器に対し、そのデルタ結線とされた一つの巻線の端子をＵ、Ｖ、Ｗとした場合、端子Ｕ、Ｖ間の巻線が巻回された鉄心脚および端子Ｖ、Ｗ間の巻線が巻回された鉄心脚にそれぞれ端子ａ、ｎを持つ第３の巻線および端子ｂ、ｎを持つ第３の巻線を逆Ｖ結線となるように巻回してなる変圧器を備え、
前記端子Ｕ、Ｖ間と前記端子ａ、ｎ間の少なくとも一方に誘導性インピーダンス回路を接続し、前記端子Ｖ、Ｗ間と前記端子ｂ、ｎ間の少なくとも一方に容量性インピーダンス回路を接続するとともに、
前記一次巻線と二次巻線の少なくとも一方に相順がＵＶＷである三相回路を接続し、前記端子ａ、ｂ間に単相回路を接続するように構成したことを特徴とする変圧装置。
【請求項４】
前記変圧器の一次巻線と二次巻線がともにデルタ結線とされ、それぞれの巻線の端子をＵ１、Ｖ１、Ｗ１およびＵ２、Ｖ２、Ｗ２とした場合、前記端子Ｕ１、Ｖ１間、前記端子Ｕ２、Ｖ２間および前記端子ａ、ｎ間の少なくとも一つに誘導性インピーダンス回路を接続し、前記端子Ｖ１、Ｗ１間、前記端子Ｖ２、Ｗ２間および前記端子ｂ、ｎ間の少なくとも一つに容量性インピーダンス回路を接続したことを特徴とする請求項３記載の変圧装置。
【請求項５】
一次巻線と二次巻線のうち少なくとも一つの巻線がデルタ結線とされた三相変圧器に対し、そのデルタ結線とされた一つの巻線の端子をＵ、Ｖ、Ｗとした場合、端子Ｗ、Ｕ間の巻線が巻回された鉄心脚に端子ａ、ｂを持つ第３の巻線を巻回してなる変圧器を備え、
前記端子Ｕ、Ｖ間に容量性インピーダンス回路を接続し、前記端子Ｖ、Ｗ間に誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、
前記一次巻線と二次巻線の少なくとも一方に相順がＵＶＷである三相回路を接続し、前記端子ａ、ｂ間に単相回路を接続するように構成したことを特徴とする変圧装置。
【請求項６】
前記変圧器の一次巻線と二次巻線がともにデルタ結線とされ、それぞれの巻線の端子をＵ１、Ｖ１、Ｗ１およびＵ２、Ｖ２、Ｗ２とした場合、前記端子Ｕ１、Ｖ１間と前記端子Ｕ２、Ｖ２間の少なくとも一方に容量性インピーダンス回路を接続し、前記端子Ｖ１、Ｗ１間と前記端子Ｖ２、Ｗ２間の少なくとも一方に誘導性インピーダンス回路を接続したことを特徴とする請求項５記載の変圧装置。
【請求項７】
一次巻線、二次巻線、三次巻線がともにＶ結線とされ、端子Ｕ１、Ｖ１間の一次巻線、端子Ｕ２、Ｖ２間の二次巻線、端子Ｕ３、Ｖ３間の三次巻線が同一脚に巻回され、端子Ｖ１、Ｗ１間の一次巻線、端子Ｖ２、Ｗ２間の二次巻線、端子Ｖ３、Ｗ３間の三次巻線が同一脚に巻回されたＶ結線変圧器を備え、
前記端子Ｕ１、Ｖ１間、前記端子Ｕ２、Ｖ２間および前記端子Ｕ３、Ｖ３間の少なくとも一つに容量性インピーダンス回路を接続し、前記端子Ｖ１、Ｗ１間、前記端子Ｖ２、Ｗ２間、前記端子Ｖ３、Ｗ３間の少なくとも一つに誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、
前記端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１と前記端子Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の少なくとも一方に相順がＵＶＷである三相回路を接続し、前記端子Ｗ３、Ｕ３間に単相回路を接続するように構成したことを特徴とする変圧装置。
【請求項８】
一次巻線と二次巻線がＶ結線、三次巻線が逆Ｖ結線とされ、端子Ｕ１、Ｖ１間の一次巻線、端子Ｕ２、Ｖ２間の二次巻線、端子ａ、ｎ間の三次巻線が同一脚に巻回され、端子Ｖ１、Ｗ１間の一次巻線、端子Ｖ２、Ｗ２間の二次巻線、端子ｂ、ｎ間の三次巻線が同一脚に巻回された逆Ｖ結線変圧器を備え、
前記端子Ｕ１、Ｖ１間、前記端子Ｕ２、Ｖ２間および前記端子ａ、ｎ間の少なくとも一つに誘導性インピーダンス回路を接続し、前記端子Ｖ１、Ｗ１間、前記端子Ｖ２、Ｗ２間および前記端子ｂ、ｎ間の少なくとも一つに容量性インピーダンス回路を接続するとともに、
前記端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１と前記端子Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の少なくとも一方に相順がＵＶＷである三相回路を接続し、前記端子ａ、ｂ間に単相回路を接続するように構成したことを特徴とする変圧装置。
【請求項９】
一次巻線と二次巻線の何れか一方がデルタ結線、他方がＶ結線とされ、デルタ結線とされた巻線の端子をＵ、Ｖ、Ｗ、Ｖ結線とされた巻線の端子をｕ、ｖ、ｗとした場合、端子Ｕ、Ｖ間の巻線と端子ｕ、ｖ間の巻線が第１の鉄心脚に巻回され、端子Ｖ、Ｗ間の巻線と端子ｖ、ｗ間の巻線が第２の鉄心脚に巻回され、前記Ｗ、Ｕ間の巻線と端子ａ、ｂを持つ第３の巻線が第３の鉄心脚に巻回された変圧器を備え、
前記端子Ｕ、Ｖ間と前記端子ｕ、ｖ間の少なくとも一方に容量性インピーダンス回路を接続し、前記端子Ｖ、Ｗ間と前記端子ｖ、ｗ間の少なくとも一方に誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、
前記端子Ｕ、Ｖ、Ｗと前記端子ｕ、ｖ、ｗの少なくとも一方に相順がＵＶＷまたはｕｖｗである三相回路を接続し、前記端子ａ、ｂ間に単相回路を接続するように構成したことを特徴とする変圧装置。
【請求項１０】
前記変圧器は前記三次巻線または前記第３の巻線を２組備え、この２組の巻線を接続するとともに、その接続回路の両側端子および共通接続端子に単相三線式回路を接続するように構成したことを特徴とする請求項１ないし９の何れかに記載の変圧装置。
【請求項１１】
端子Ｕ１、Ｖ１間の一次巻線と端子Ｕ２、Ｖ２間の二次巻線が第１の鉄心脚に巻回され、端子Ｖ１、Ｗ１間の一次巻線と端子Ｖ２、Ｗ２間の二次巻線が第２の鉄心脚に巻回されたＶ結線変圧器に対し、前記第１の鉄心脚に端子ｄ、ｅを持つ第３の巻線を巻回し、前記第２の鉄心脚に端子ｆ、ｇを持つ第４の巻線を巻回した変圧器を備え、
前記端子ｄ、ｅ間に容量性インピーダンス回路を接続し、前記端子ｆ、ｇ間に誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、
前記端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に相順がＵＶＷである三相回路を接続し、前記端子Ｗ２、Ｕ２間に単相回路を接続するように構成したことを特徴とする変圧装置。
【請求項１２】
端子Ｕ、Ｖ間の一次巻線と端子ｕ、ｎ間の二次巻線が第１の鉄心脚に巻回され、端子Ｖ、Ｗ間の一次巻線と端子ｖ、ｎ間の二次巻線が第２の鉄心脚に巻回されたＶ結線変圧器に対し、前記第１の鉄心脚に端子ｄ、ｅを持つ第３の巻線を巻回し、前記第２の鉄心脚に端子ｆ、ｇを持つ第４の巻線を巻回した変圧器を備え、
前記端子ｄ、ｅ間に容量性インピーダンス回路を接続し、前記端子ｆ、ｇ間に誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、
前記端子Ｕ、Ｖ、Ｗに相順がＵＶＷである三相回路を接続し、前記端子ｕ、ｖ間に単相回路を接続するように構成したことを特徴とする変圧装置。
【請求項１３】
前記変圧器は２組の二次巻線を備え、その２組の二次巻線を接続するとともに、その接続回路の両側端子および共通接続端子に単相三線式回路を接続するように構成したことを特徴とする請求項１１または１２記載の変圧装置。
【請求項１４】
三脚鉄心に端子Ｕ、Ｖ、Ｗを持つデルタ結線された第１の巻線を巻回し、端子Ｗ、Ｕ間の巻線が巻回された第３の鉄心脚に端子ｗ、ｕを持つ第２の巻線を巻回し、端子Ｕ、Ｖ間の巻線が巻回された第１の鉄心脚に端子ｄ、ｅを持つ第３の巻線を巻回し、端子Ｖ、Ｗ間の巻線が巻回された第２の鉄心脚に端子ｆ、ｇを持つ第４の巻線を巻回した変圧器を備え、
前記端子ｄ、ｅ間に容量性インピーダンス回路を接続し、前記端子ｆ、ｇ間に誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、
前記端子Ｕ、Ｖ、Ｗに相順がＵＶＷである三相回路を接続し、前記端子ｗ、ｕ間に単相回路を接続するように構成したことを特徴とする変圧装置。
【請求項１５】
前記変圧器は第２の巻線を２組備え、その２組の巻線を接続するとともに、その接続回路の両側端子および共通接続端子に単相三線式回路を接続するように構成したことを特徴とする請求項１４記載の変圧装置。
【請求項１６】
前記誘導性インピーダンス回路と前記容量性インピーダンス回路の少なくとも一方に直列に開閉手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし１５の何れかに記載の変圧装置。
【請求項１７】
前記単相回路に供給される電力を検出し、その検出電力に基づいて前記開閉手段を開閉制御する開閉制御手段を設けたことを特徴とする請求項１６記載の変圧装置。
【請求項１８】
前記容量性インピーダンス回路は、容量性受動回路と電流制御手段とから構成され、前記誘導性インピーダンス回路は、誘導性受動回路と電流制御手段とから構成されていることを特徴とする請求項１ないし１７の何れかに記載の変圧装置。
【請求項１９】
前記容量性インピーダンス回路および前記誘導性インピーダンス回路は、それぞれ電流制御手段から構成されていることを特徴とする請求項１ないし１７の何れかに記載の変圧装置。
【請求項２０】
２つの単相変圧器について、各一次巻線をそれぞれ端子Ｕ、Ｖ間の巻線および端子Ｖ、Ｗ間の巻線となるようにＶ結線し、各二次巻線にそれぞれ容量性インピーダンス回路および誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、
前記端子Ｕ、Ｖ、Ｗに相順がＵＶＷである三相回路を接続し、前記端子Ｗ、Ｕ間に単相回路を接続するように構成したことを特徴とする電気回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三相回路と単相回路とを連結する変圧装置および電気回路に関し、特に三相回路に流れる電流の不平衡を改善可能な変圧装置および電気回路に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
近年、エネルギーコストの低減およびエネルギー利用の高効率化・省エネルギー化が求められており、工場を持つ事業所などにおいては、高圧受電を行う一方で所内にマイクロガスタービン発電機や燃料電池などの低圧で比較的低容量な分散型電源を設置するケースが増加している。この場合、分散型電源の低圧三相電力系統を電力会社の高圧三相電力系統に連系するとともに、その低圧三相電力系統に照明負荷などの単相負荷を接続するために、少なくとも２つの変圧器が必要となっている。しかし、変圧器の設置台数が増えると無負荷損が増大するため効率化を図る上で不利であり、また設置に要するコストや設置場所の確保などの面でも不利となる。
【０００３】
また、三相電力系統と単相電力系統を接続するには、三相変圧器の各端子間に単相負荷が分散して接続されるように単相系統を分けて施設する必要があり施設作業に手間を要する。また、一旦施設した後に所内設備が変更されたような場合には、三相電力が不平衡となったり、単相系統の再分散化作業が必要となったりする。
【０００４】
三相電力系統から平衡した状態で単相電力を得る方法としては、例えば商用周波数単相交流方式を採用する交流電気鉄道において用いられるスコット結線変圧器がある。しかし、スコット結線変圧器は、本質的に三相−二相変換用の変圧器であるため、そのＭ座変圧器およびＴ座変圧器の二次電圧は互いに９０°の位相差を有しており、これらＭ座、Ｔ座変圧器の二次巻線を直列接続しても単相三線方式として利用することができない。また、Ｍ座、Ｔ座両変圧器の各二次側にそれぞれ負荷容量と力率とが同一である単相負荷を接続した場合にのみ三相側の電流が平衡する。このため、一般の事業所では採用し辛いという事情がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、三相回路と単相回路とを三相回路に流れる電流が平衡するように連結可能な変圧装置および電気回路を提供することであり、第２の目的は、１つの変圧器を用いて高圧三相電力系統と低圧三相電力系統と単相電力系統とを平衡させた状態で接続可能な変圧装置を提供することであり、第３の目的は、単相負荷への接続形態として単相三線配電方式を採用可能な変圧装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の変圧装置は、一次巻線と二次巻線のうち少なくとも一つの巻線がデルタ結線とされた三相変圧器に対し、そのデルタ結線とされた一つの巻線の端子をＵ、Ｖ、Ｗとした場合、端子Ｕ、Ｖ間の巻線が巻回された鉄心脚および端子Ｖ、Ｗ間の巻線が巻回された鉄心脚にそれぞれ端子ａ、ｂを持つ第３の巻線および端子ｂ、ｃを持つ第３の巻線をＶ結線となるように巻回してなる変圧器を備え、前記端子Ｕ、Ｖ間と前記端子ａ、ｂ間の少なくとも一方に容量性インピーダンス回路を接続し、前記端子Ｖ、Ｗ間と前記端子ｂ、ｃ間の少なくとも一方に誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、前記一次巻線と二次巻線の少なくとも一方に相順がＵＶＷである三相回路を接続し、前記端子ａ、ｃ間に単相回路を接続するように構成したことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、単相回路に流れる電流に対応して一次巻線および二次巻線に接続された三相回路に流れる電流は、容量性インピーダンス回路に流れる電流と誘導性インピーダンス回路に流れる電流とにより平衡化される。これにより、一次巻線（第１の巻線）に接続された三相回路と二次巻線（第２の巻線）に接続された三相回路の何れが電源となる場合であっても、これら三相回路と第３の巻線に接続された単相回路を、三相回路における不平衡を低減しつつ連結することができる。また、変圧器の変圧比を適宜設定することにより、高圧三相電力系統、低圧三相電力系統および単相電力系統を１つの変圧器で接続することができ、複数の変圧器を用いる構成に比べて無負荷損を低減することができる。
【０００８】
例えば、端子ａ、ｃ間に単相回路として抵抗が接続される場合、容量性インピーダンスを純容量性リアクタンス、誘導性インピーダンスを純誘導性リアクタンスとし、容量性インピーダンス回路および誘導性インピーダンス回路に流れる電流値を前記抵抗に流れる電流値（一次側または二次側換算）の１／３１／２となるように設定することにより、三相回路の力率が１となり、且つ完全な平衡三相電流とすることができる。
【０００９】
また、端子ａ、ｃ間のみが単相回路に接続されるので、スコット結線変圧器とは異なり、単相負荷を２つに分割して接続する必要がなく、単相三線配電方式への適用（後述する請求項１０記載の発明）が可能となる。
【００１０】
さらに、容量性インピーダンス回路を端子Ｕ、Ｖ間に接続した状態と端子ａ、ｂ間に接続した状態とは電気的に等価となり、同様に誘導性インピーダンス回路を端子Ｖ、Ｗ間に接続した状態と端子ｂ、ｃ間に接続した状態とは電気的に等価となる。このため、容量性インピーダンス回路と誘導性インピーダンス回路を、それぞれに適した電圧を持つ巻線端子に接続することができる。
【００１１】
請求項２記載の変圧装置は、上記請求項１記載の発明において変圧器の一次巻線と二次巻線がともにデルタ結線とされたもので、一次巻線、二次巻線、第３の巻線の少なくとも一つに容量性インピーダンス回路を接続し、少なくとも一つに誘導性インピーダンス回路を接続することにより、請求項１記載の変圧装置と同様の作用、効果を得ることができる。
【００１２】
請求項３、４に記載の変圧装置は、請求項１、２に記載の変圧装置に対し第３の巻線を逆Ｖ結線とし、それに伴って巻線に対する容量性インピーダンス回路と誘導性インピーダンス回路の接続形態を逆にしたものである。本変圧装置によっても、請求項１、２記載の変圧装置と同様の作用、効果を得ることができる。単相回路として抵抗が接続され、容量性インピーダンスを純容量性リアクタンス、誘導性インピーダンスを純誘導性リアクタンスとした場合、容量性インピーダンス回路および誘導性インピーダンス回路に流れる電流値を抵抗に流れる電流値（一次側または二次側換算）と等しくなるように設定することにより、三相回路の力率が１となり、且つ完全な平衡三相電流とすることができる。
【００１３】
請求項５、６に記載の変圧装置は、一次巻線と二次巻線のうち少なくとも一つの巻線がデルタ結線とされた三相変圧器に対し、そのデルタ結線とされた巻線のうち端子Ｗ、Ｕ間の巻線が巻回された鉄心脚に、端子ａ、ｂを持つ第３の巻線が巻回された変圧器を備えたものである。本変圧装置によっても、請求項１、２記載の変圧装置と同様の作用、効果を得ることができる。
【００１４】
請求項７記載の変圧装置は、一次巻線、二次巻線、三次巻線がともにＶ結線されたＶ結線変圧器を備え、各巻線に係る端子Ｕ、Ｖ間の少なくとも一つに容量性インピーダンス回路を接続し、各巻線に係る端子Ｖ、Ｗ間の少なくとも一つに誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、一次巻線と二次巻線の少なくとも一方に相順がＵＶＷである三相回路を接続し、三次巻線の端子Ｗ３、Ｕ３間に単相回路を接続するように構成したことを特徴とする。この構成によっても、請求項１記載の変圧装置と同様の作用、効果を得ることができる。
【００１５】
請求項８記載の変圧装置は、上記請求項７記載の発明におけるＶ結線変圧器を逆Ｖ結線変圧器に替え、それに伴って巻線に対する容量性インピーダンス回路と誘導性インピーダンス回路の接続形態を逆にし、逆Ｖ結線の三次巻線に単相回路を接続するものである。この構成によっても、請求項１記載の変圧装置と同様の作用、効果を得ることができる。
【００１６】
請求項９記載の変圧装置は、一次巻線と二次巻線の何れか一方がデルタ結線、他方がＶ結線とされ、Ｖ結線の巻線が巻回されていない鉄心脚に第３の巻線を巻回し、その第３の巻線に単相回路を接続した構成となっている。この構成によっても、請求項１記載の変圧装置と同様の作用、効果を得ることができる。なお、第３の巻線と同一脚に巻回されたデルタ結線の巻線の容量は、第３の巻線の容量と同じだけあれば良い。
【００１７】
請求項１０記載の変圧装置は、上述した各変圧装置において、変圧器が三次巻線または第３の巻線を２組備えることにより、単相三線配電方式への適用が可能となっている。
【００１８】
請求項１１記載の変圧装置は、Ｖ結線変圧器の巻線が巻回された第１の鉄心脚および第２の鉄心脚に、それぞれ互いに分離した第３の巻線および第４の巻線を巻回し、これら第３の巻線および第４の巻線に容量性インピーダンス回路および誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、一次巻線に三相回路を接続し、二次巻線に単相回路を接続するように構成されている。
【００１９】
この構成によれば、請求項１記載の変圧装置と同様の作用、効果を得ることができる。さらに、第３の巻線と第４の巻線は互いに分離独立した巻線であるため、各巻線の変圧比を任意に選定することにより、第３および第４の巻線の電圧を、それぞれ容量性インピーダンス回路および誘導性インピーダンス回路にとって都合の良い電圧例えば製作し易い電圧に設定することができる。
【００２０】
請求項１２記載の変圧装置は、請求項１１記載の発明におけるＶ結線変圧器を逆Ｖ結線変圧器に替え、それに伴って第３の巻線および第４の巻線にそれぞれ誘導性インピーダンス回路および容量性インピーダンス回路を接続したものである。この構成によっても、請求項１１記載の変圧装置と同様の作用、効果を得ることができる。
【００２１】
また、請求項１３記載の変圧装置は、請求項１１または１２に記載した変圧装置において変圧器が二次巻線を２組備えることにより、単相三線配電方式への適用が可能となっている。
【００２２】
請求項１４記載の変圧装置は、三脚鉄心にデルタ結線された第１の巻線を巻回し、第１、第２、第３の各鉄心脚にそれぞれ分離独立した第３の巻線、第４の巻線、第２の巻線を巻回した変圧器を備え、第３の巻線および第４の巻線に容量性インピーダンス回路および誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、第１の巻線に三相回路を接続し、第２の巻線に単相回路を接続するように構成されている。
【００２３】
この構成によれば、単相回路に流れる電流に対応して第１の巻線に接続された三相回路に流れる電流は、容量性インピーダンス回路に流れる電流と誘導性インピーダンス回路に流れる電流とにより平衡化される。これにより、三相回路と単相回路を、三相回路における不平衡を低減しつつ連結することができる。さらに、第１の巻線と第２、第３、第４の巻線との変圧比をそれぞれ任意に選定することにより、単相回路の電圧を任意に設定できるとともに、第３および第４の巻線の電圧を、それぞれ容量性インピーダンス回路および誘導性インピーダンス回路にとって都合の良い電圧例えば製作し易い電圧に設定することができる。
【００２４】
請求項１５記載の変圧装置は、請求項１４に記載した変圧装置において変圧器が第２の巻線を２組備えることにより、単相三線配電方式への適用が可能となっている。
【００２５】
請求項１６記載の変圧装置は、誘導性インピーダンス回路と容量性インピーダンス回路の少なくとも一方に直列に開閉手段を設けられているので、開閉手段を開くことにより当該開閉手段と直列の誘導性インピーダンス回路または容量性インピーダンス回路の損失を除くことができる。また、単相回路に電源が存在し、三相回路に電源が存在しない時に開閉手段を開くことにより、容量性インピーダンス回路と誘導性インピーダンス回路との直列共振を防止することができる。
【００２６】
この場合、単相回路に供給される電力を検出し、その検出電力に基づいて開閉手段を開閉制御する開閉制御手段を設けると良い（請求項１７）。これにより、供給電力が小さい場合には、開閉手段を開くことにより電力損失を低減でき、供給電力が大きい場合には、開閉手段を閉じることにより三相回路を平衡させて単相回路により大きな電力を供給することができる。
【００２７】
容量性インピーダンス回路および誘導性インピーダンス回路の一部または全体を、インバータ回路などの電流制御手段を用いて構成することにより、所定電力供給時に限らず常に三相回路の出力電流を平衡させることができる（請求項１８、１９）。
【００２８】
請求項２０記載の変圧装置は、２つの単相変圧器について、各一次巻線をそれぞれ端子Ｕ、Ｖ間の巻線および端子Ｖ、Ｗ間の巻線となるようにＶ結線し、各二次巻線にそれぞれ容量性インピーダンス回路および誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、前記端子Ｕ、Ｖ、Ｗに相順がＵＶＷである三相回路を接続し、前記端子Ｗ、Ｕ間に単相回路を接続するように構成したことを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、単相回路には三相回路の電圧がそのまま印加されるが、三相回路に流れる電流は、容量性インピーダンス回路に流れる電流と誘導性インピーダンス回路に流れる電流とにより平衡化され、請求項１４記載の変圧装置と同様の作用、効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１実施例（請求項１、２に対応）について図１ないし図３を参照しながら説明する。図１は、変圧装置の電気的構成を示している。この変圧装置１は、風力発電機、マイクロガスタービン発電機、燃料電池などの分散型電源２が設置された工場などにおいて用いられ、電力会社の高圧三相電力系統（三相電源３により示す）と分散型電源２の低圧三相電力系統とを連系する機能を備えている。また、変圧装置１は、工場内の動力負荷（図示せず）に三相電力を供給するとともに、事業所内の照明装置などの単相負荷（単相回路に相当）に単相電力を供給するようになっている。三相電源３と分散型電源２は本発明でいう三相回路に相当し、抵抗４は本発明でいう単相回路に相当する。なお、単相負荷は、純抵抗のみならずリアクタンス分を有するものであっても良い。
【００３１】
図２は、変圧装置１に用いられる変圧器５の巻線構成を示している。図１および図２において、端子Ｕ、Ｖ、ＷはＵＶＷの相順を持つ高圧の三相電源３が接続される一次側の端子で、端子ｕ、ｖ、ｗはｕｖｗの相順を持つ低圧の分散型電源２が接続される二次側の端子である。また、端子ａ、ｃは、単相負荷である抵抗４が接続される端子である。
【００３２】
図２において、端子Ｕ、Ｖ間の一次巻線７ｐと端子ｕ、ｖ間の二次巻線７ｓは三脚鉄心６の脚６ａに巻回され、端子Ｖ、Ｗ間の一次巻線８ｐと端子ｖ、ｗ間の二次巻線８ｓは脚６ｂに巻回され、端子Ｗ、Ｕ間の一次巻線９ｐと端子ｗ、ｕ間の二次巻線９ｓは脚６ｃに巻回されている。すなわち、一次巻線７ｐ、８ｐ、９ｐ（第１の巻線）と二次巻線７ｓ、８ｓ、９ｓ（第２の巻線）はそれぞれデルタ結線となっており、これら一次側と二次側だけに着目すれば、変圧器５は三相変圧器と同様の構成となっている。さらに、脚６ａには端子ａ、ｂを持つ巻線７ｔが巻回され、脚６ｂには端子ｂ、ｃを持つ巻線８ｔが巻回され、これら巻線７ｔと８ｔ（第３の巻線に相当）はＶ結線となっている。
【００３３】
図１および図２に示すように、端子ｕ、ｖ間には二次巻線７ｓと並列にコンデンサ１０（容量性インピーダンス回路に相当）が接続され、端子ｖ、ｗ間には二次巻線８ｓと並列にリアクトル１１（誘導性インピーダンス回路に相当）が接続されている。
【００３４】
次に、本実施例の作用について、二次側のベクトル図である図３も参照しながら説明する。
二次巻線７ｓ、８ｓ、９ｓには三相の動力負荷が接続されており、一次側と二次側にはその動力負荷に応じた電流が流れる。この電流は、三相電源３と分散型電源２と動力負荷が平衡していれば自ずと平衡電流となるため、ここでは端子ｃ、ａ間に抵抗４を接続したことにより流れる電流について説明する。
【００３５】
以下の説明および図１、図３において用いる主なベクトルの記号は以下の通りであり、その正方向（基準方向）は図１に示す通りである。各電流は、上述したように抵抗４を接続したことにより流れる電流である（動力負荷による電流は除かれている）。また、以下の説明においては、便宜上、各記号をベクトルのみならずスカラー量（すなわち電圧値、電流値）を示すためにも用いている。
【００３６】
Ｅu …分散型電源２のｕ相の相電圧ベクトル
Ｅv …分散型電源２のｖ相の相電圧ベクトル
Ｅw …分散型電源２のｗ相の相電圧ベクトル
Ｅuv…二次側のｕ相、ｖ相間の線間電圧ベクトル
Ｅvw…二次側のｖ相、ｗ相間の線間電圧ベクトル
Ｅwu…二次側のｗ相、ｕ相間の線間電圧ベクトル
Ｅab…単相側の端子ａ、ｂ間の電圧ベクトル
Ｅbc…単相側の端子ｂ、ｃ間の電圧ベクトル
Ｅca…単相側の端子ｃ、ａ間の電圧ベクトル
Ｉu …分散型電源２のｕ相の電流ベクトル
Ｉv …分散型電源２のｖ相の電流ベクトル
Ｉw …分散型電源２のｗ相の電流ベクトル
ＩR1…変圧器５の二次巻線７ｓ、８ｓの電流ベクトル
ＩR2…抵抗４の電流ベクトル
ＩC …コンデンサ１０の電流ベクトル
ＩL …リアクトル１１の電流ベクトル
【００３７】
巻線７ｔ、８ｔには、変圧器５の変圧比（巻数比）に従って変圧された電圧が生成され、抵抗４および巻線７ｔ、８ｔには、電圧Ｅcaに比例した単相の電流ＩR2が流れる。そして、電流ＩR2が流れると、変圧器５の二次巻線７ｓ、８ｓには、電流ＩR2と上記変圧比とによって決まる電流ＩR1が流れる。これら電流ベクトルＩR1、ＩR2は、図３に示すように電圧ベクトルＥwu（＝Ｅw −Ｅu ）と同じ向きを持っている。
【００３８】
さらに、端子ｕ、ｖ間に接続されたコンデンサ１０の電流ベクトルＩC は、電圧ベクトルＥuv（＝Ｅu −Ｅv ）に対して９０°進んだベクトルとなり、端子ｖ、ｗ間に接続されたリアクトル１１の電流ベクトルＩL は、電圧ベクトルＥvw（＝Ｅv −Ｅw ）に対して９０°遅れたベクトルとなる。ここで、電流ＩR1、ＩC 、ＩL （電流値）の間に以下の（１）式で示す関係が成立するように、抵抗４の抵抗値に対し、電源周波数におけるコンデンサ１０のインピーダンス（リアクタンス）およびリアクトル１１のインピーダンス（リアクタンス）が決定されている。
ＩC ＝ＩL ＝ＩR1×１／３１／２                        …（１）
【００３９】
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各電流ベクトルＩu 、Ｉv 、Ｉw は、それぞれ以下の（２）式、（３）式、（４）式により定まる。
Ｉu ＝ＩC −ＩR1                                      …（２）
Ｉv ＝ＩL −ＩC                                       …（３）
Ｉw ＝ＩR1−ＩL                                       …（４）
【００４０】
その結果、図３に示すように、電流ベクトルＩu 、Ｉv 、Ｉw の大きさ（電流値）は全て等しくなり、向きはそれぞれ相電圧ベクトルＥu 、Ｅv 、Ｅw の向きと一致する。つまり、抵抗４を接続したことにより流れる電流については、分散型電源２と三相電源３の力率は１となり、且つ分散型電源２と三相電源３の電流は完全な平衡三相電流となる。
【００４１】
以上述べたように、三相電源３または分散型電源２からなる三相回路と抵抗４からなる単相回路とを変圧装置１を介して接続すると、抵抗４に流れる単相の電流ＩR2に応じて分散型電源２および三相電源３に流れる三相の電流は、コンデンサ１０に流れる電流ＩC とリアクトル１１に流れる電流ＩL との補償作用によって平衡化される。
【００４２】
つまり、高圧三相電力系統、低圧三相電力系統および単相電力系統を１つの変圧器５を用いて平衡状態を保ちつつ接続することができ、複数の変圧器を用いる構成に比べて無負荷損が低減し、電力変換効率を高めることができる。この変圧装置１は、スコット結線変圧器などとは異なり本質的に三相−単相の電力変換装置であるため、後の第７実施例に示すように単相三線配電方式への適用も可能となる。また、三相回路と単相回路は絶縁されるとともに、変圧比に応じて三相回路と単相回路の電圧を互いに独立して設定することができる。
【００４３】
さらに、本実施例では、抵抗４の抵抗値に対しコンデンサ１０のインピーダンスおよびリアクトル１１のインピーダンスが上記（１）式の関係を満たすように設定されているので、抵抗４を接続したことにより流れる電流について、分散型電源２と三相電源３の力率は１となり且つ完全な平衡三相電流が流れる。力率が１となることにより、分散型電源２の容量や配電系統における損失などを低減することができる。
【００４４】
本実施例では、コンデンサ１０とリアクトル１１をともに二次側に接続したが、一次側または単相回路側に接続しても電気的に等価となる。すなわち、コンデンサ１０は、一次巻線７ｐ、二次巻線７ｓ、巻線７ｔの少なくとも１つの巻線に並列接続すれば良く、リアクトル１１は、一次巻線８ｐ、二次巻線８ｓ、巻線８ｔの少なくとも１つの巻線に並列接続すれば良い。これにより、例えば製作性やコストの面で低圧の方が有利なコンデンサ１０は二次側または単相回路側に接続し、高圧の方が有利なリアクトル１１は一次側に接続するといった任意の構成態様とすることが可能となる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２実施例（請求項３、４に対応）について図４ないし図６を参照しながら説明する。図４は、変圧装置１２の電気的構成を示しており、図５は、その変圧装置１２に用いられる変圧器１３の巻線構成を示している。この変圧装置１２は、第１実施例で説明した変圧装置１に対し、変圧器１３の第３の巻線７ｔ、８ｔが逆Ｖ結線である点、およびコンデンサ１０とリアクトル１１の接続位置が逆になっている点が異なっている。
【００４６】
すなわち、図５において、三脚鉄心６の脚６ａ、６ｂ、６ｃには一次巻線７ｐ、８ｐ、９ｐと二次巻線７ｓ、８ｓ、９ｓがそれぞれデルタ結線となるように巻回され、さらに脚６ａには端子ａ、ｎを持つ巻線７ｔが巻回され、脚６ｂには端子ｎ、ｂを持つ巻線８ｔが巻回されている。これら巻線７ｔと８ｔは逆Ｖ結線とされており、端子ａ、ｂ間には単相負荷である抵抗４が接続されるようになっている。図４および図５に示すように、端子ｕ、ｖ間には二次巻線７ｓと並列にリアクトル１１が接続され、端子ｖ、ｗ間には二次巻線８ｓと並列にコンデンサ１０が接続されている。
【００４７】
上記構成において、端子ａ、ｎ間には二次側の端子ｕ、ｖ間の電圧Ｅuvに応じた電圧が生成され、端子ｂ、ｎ間には二次側の端子ｖ、ｗ間の電圧Ｅvwに対応した電圧が生成される。その結果、端子ａ、ｂ間の電圧ベクトルは（Ｅuv−Ｅvw）に応じたベクトルとなり、抵抗４および巻線７ｔ、８ｔにはこの電圧に比例した単相の電流ＩR2が流れる。そして、電流ＩR2が流れると、変圧器１３の二次巻線７ｓ、８ｓには電流ＩR2と変圧比とによって決まる電流ＩR1が流れる。この電流ベクトルＩR1は、図６に示すように電圧ベクトル（Ｅuv−Ｅvw）と同じ向きを持つ。
【００４８】
さらに、端子ｕ、ｖ間に接続されたリアクトル１１の電流ベクトルＩL は、電圧ベクトルＥuvに対して９０°遅れたベクトルとなり、端子ｖ、ｗ間に接続されたコンデンサ１０の電流ベクトルＩC は、電圧ベクトルＥvwに対して９０°進んだベクトルとなる。ここで、電流ＩR1、ＩC 、ＩL （電流値）の間に以下の（５）式で示す関係が成立するように、抵抗４の抵抗値に対し、コンデンサ１０のインピーダンスおよびリアクトル１１のインピーダンスが決定されている。
ＩC ＝ＩL ＝ＩR1                                      …（５）
【００４９】
ｕ相、ｖ相、ｗ相の各電流ベクトルＩu 、Ｉv 、Ｉw は、それぞれ以下の（６）式、（７）式、（８）式により定まる。
Ｉu ＝ＩR1＋ＩL                                       …（６）
Ｉv ＝−２・ＩR1−ＩL ＋ＩC                           …（７）
Ｉw ＝ＩR1−ＩC                                       …（８）
【００５０】
その結果、図６に示すように、抵抗４を接続したことにより流れる電流について、分散型電源２と三相電源３の力率は１となり且つ完全な平衡三相電流が流れる。従って、本実施例によっても第１実施例と同様の効果を得ることができる。また、巻線７ｔ、８ｔを逆Ｖ結線とすることにより、変圧器１３の利用率を高めることができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３実施例（請求項５、６に対応）に対応について図７および図８を参照しながら説明する。図７は、変圧装置１４の電気的構成を示しており、図８は、その変圧装置１４に用いられる変圧器１５の巻線構成を示している。この変圧装置１４は、第１実施例で説明した変圧装置１に対し、変圧器１５の第３の巻線が１つの巻線９ｔから構成されている点が異なっている。
【００５２】
すなわち、図８において、三脚鉄心６の脚６ａ、６ｂ、６ｃには一次巻線７ｐ、８ｐ、９ｐと二次巻線７ｓ、８ｓ、９ｓがそれぞれデルタ結線となるように巻回され、さらに脚６ｃには端子ａ、ｂを持つ巻線９ｔが巻回されている。端子ａ、ｂ間には単相負荷である抵抗４が接続されるようになっている。また、端子ｕ、ｖ間には二次巻線７ｓと並列にコンデンサ１０が接続され、端子ｖ、ｗ間には二次巻線８ｓと並列にリアクトル１１が接続されている。
【００５３】
上記構成において、端子ａ、ｂ間には二次側の端子ｗ、ｕ間の電圧Ｅwuに応じた電圧が生成され、抵抗４および巻線９ｔにはこの電圧に比例した単相の電流ＩR2が流れる。そして、電流ＩR2が流れると、変圧器１５の二次巻線９ｓには電流ＩR2と変圧比とによって決まる電流ＩR1が流れる。この場合、電流ＩR1、ＩC 、ＩL （電流値）の間には第１実施例で述べた（２）式、（３）式、（４）式がそのまま成立し、さらに（１）式が成立する場合の二次側のベクトル図は図３に示したようになる。従って、本実施例によっても第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４実施例（請求項７に対応）について図９および図１０を参照しながら説明する。図９は、変圧装置１６の電気的構成を示しており、図１０は、その変圧装置１６に用いられるＶ結線変圧器１７の巻線構成を示している。この変圧装置１４は、第１実施例で説明した変圧装置１に対し、変圧器５に替えてＶ結線変圧器１７を用いている点が異なっている。
【００５５】
すなわち、図１０において、三脚鉄心６の脚６ａ、６ｃには一次巻線７ｐ、８ｐと二次巻線７ｓ、８ｓと三次巻線７ｔ、８ｔがそれぞれＶ結線となるように巻回されている。端子ａ、ｃ間には単相負荷である抵抗４が接続されるようになっている。端子ｕ、ｖ間には二次巻線７ｓと並列にコンデンサ１０が接続され、端子ｖ、ｗ間には二次巻線８ｓと並列にリアクトル１１が接続されている。
【００５６】
上記構成において、端子ａ、ｃ間には二次側の端子ｗ、ｕ間の電圧Ｅwuに応じた電圧が生成され、抵抗４および巻線７ｔ、８ｔにはこの電圧に比例した単相の電流ＩR2が流れる。そして、電流ＩR2が流れると、Ｖ結線変圧器１７の二次巻線７ｓ、８ｓには電流ＩR2と変圧比とによって決まる電流ＩR1が流れる。この場合、電流ＩR1、ＩC 、ＩL （電流値）の間には第１実施例で述べた（２）式、（３）式、（４）式がそのまま成立し、さらに（１）式が成立する場合の二次側のベクトル図は図３に示したようになる。従って、本実施例によっても第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５実施例（請求項８に対応）について図１１および図１２を参照しながら説明する。図１１は、変圧装置１８の電気的構成を示しており、図１２は、その変圧装置１８に用いられる逆Ｖ結線変圧器１９の巻線構成を示している。この変圧装置１８は、第２実施例で説明した変圧装置１２に対し、変圧器１３に替えて逆Ｖ結線変圧器１９を用いている点が異なっている。
【００５８】
すなわち、図１２において、三脚鉄心６の脚６ａ、６ｃには一次巻線７ｐ、８ｐと二次巻線７ｓ、８ｓがそれぞれＶ結線となるように巻回され、さらに脚６ａには端子ａ、ｎを持つ巻線７ｔが巻回され、脚６ｃには端子ｎ、ｂを持つ巻線８ｔが巻回されている。これら巻線７ｔと８ｔは逆Ｖ結線とされており、端子ａ、ｂ間には単相負荷である抵抗４が接続されるようになっている。また、端子ｕ、ｖ間には二次巻線７ｓと並列にリアクトル１１が接続され、端子ｖ、ｗ間には二次巻線８ｓと並列にコンデンサ１０が接続されている。
【００５９】
上記構成において、端子ａ、ｎ間には二次側の端子ｕ、ｖ間の電圧Ｅuvに応じた電圧が生成され、端子ｂ、ｎ間には二次側の端子ｖ、ｗ間の電圧Ｅvwに対応した電圧が生成され、抵抗４および巻線７ｔ、８ｔには電圧（Ｅuv−Ｅvw）に比例した単相の電流ＩR2が流れる。そして、電流ＩR2が流れると、Ｖ結線変圧器１７の二次巻線７ｓ、８ｓには電流ＩR2と変圧比とによって決まる電流ＩR1が流れる。この場合、電流ＩR1、ＩC 、ＩL （電流値）の間には第２実施例で述べた（６）式、（７）式、（８）式がそのまま成立し、さらに（５）式が成立する場合の二次側のベクトル図は図６に示したようになる。従って、本実施例によっても第２実施例と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６実施例（請求項９に対応）について図１３および図１４を参照しながら説明する。図１３は、変圧装置２０の電気的構成を示しており、図１４は、その変圧装置２０に用いられる変圧器２１の巻線構成を示している。この変圧装置２０は、第３実施例で説明した変圧装置１４に対し、変圧器２１の脚６ｃに一次巻線９ｐが巻回されておらず一次巻線７ｐ、８ｐがＶ結線とされている点が異なっている。二次側に接続された三相の動力負荷が平衡している場合、二次巻線９ｓには抵抗４に流れる電流ＩR2に対応した電流のみが流れるので、二次巻線９ｓの電流容量は他の二次巻線７ｓ、８ｓの電流容量よりも小さくしても良い。本実施例によっても第３実施例と同様の作用および効果を得ることができる。
【００６１】
（第７の実施形態）
次に、第１実施例に示した変圧装置１に基づいて単相三線配電方式を実現した第７実施例（請求項１０に対応）について、その変圧装置２２の電気的構成を示す図１５を参照しながら説明する。この図１５において、変圧器２３の脚６ａ（図２参照）には一次巻線７ｐと二次巻線７ｓと巻線７t1、７t2とが巻回され、脚６ｃには一次巻線８ｐと二次巻線８ｓと巻線８t1、８t2とが巻回されている。巻線８t1と７t1および８t2と７t2（第３の巻線に相当）は、それぞれ端子ｂ、ｏ間および端子ｏ、ａ間においてＶ結線されており、これら２つのＶ結線は直列に接続されてＷ字形接続の回路形態となっている。端子ｂ、ｏ間と端子ｏ、ａ間には、それぞれ単相回路である抵抗４ａ、４ｂが接続されている。
【００６２】
この変圧装置２２は、スコット結線変圧器や変形ウッドブリッジ回路とは異なり、三相回路から単相三線式回路への変圧装置となる。従って、三相回路と単相回路との間に変圧装置２２を介在させることにより、工場などで用いられる複数の単相負荷に対して、三相の分散型電源２などにより生成された電力を平衡した状態で且つ効率良く供給することが可能となる。
【００６３】
（第８の実施形態）
図１６は、本発明の第８実施例（請求項１０に対応）を示す変圧装置２４の電気的構成図である。この変圧装置２４は、第２実施例に示した変圧装置１２に基づいて単相三線配電方式を実現したものである。この図１６において、変圧器２５の脚６ａ（図５参照）には一次巻線７ｐと二次巻線７ｓと巻線７t1、７t2とが巻回され、脚６ｂには一次巻線７ｐと二次巻線８ｓと巻線８t1、８t2とが巻回されている。巻線７t1と８t1および７t2と８t2は、それぞれ端子ａ、ｏ間および端子ｏ、ｂ間において逆Ｖ結線されており、これら２つのＶ結線は直列に接続されてＷ字形接続の回路形態となっている。端子ａ、ｏ間と端子ｏ、ｂ間には、それぞれ抵抗４ａ、４ｂが接続されている。
【００６４】
この変圧装置２４を用いて三相回路と単相回路とを接続することにより、上述した第７実施例と同様に三相電源３または分散型電源２の電力を平衡した状態で且つ効率良く抵抗４ａ、４ｂに供給することができ、しかも変圧器２５の利用率を高められる。
【００６５】
（第９の実施形態）
図１７は、本発明の第９実施例（請求項１０に対応）を示す変圧装置２６の電気的構成図である。この変圧装置２６は、第３実施例に示した変圧装置１４に基づいて単相三線配電方式を実現したものである。この図１７において、変圧器２７の脚６ｃ（図８参照）には一次巻線９ｐと二次巻線９ｓと巻線９t1、９t2（第３の巻線に相当）が巻回されている。巻線９t1および９t2は、それぞれ端子ｏを共通とする端子ａ、ｏおよび端子ｏ、ｂを有しており、端子ａ、ｏ間と端子ｏ、ｂ間には、それぞれ抵抗４ａ、４ｂが接続されている。この変圧装置２６を用いて三相回路と単相回路とを接続することにより、上述の第７実施例と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
（第１０の実施形態）
次に、本発明の第１０実施例（請求項１１に対応）について図１８および図１９を参照しながら説明する。図１８は、変圧装置２８の電気的構成を示しており、図１９は、その変圧装置２８に用いられる変圧器２９の巻線構成を示している。この変圧装置２８は、第４実施例で説明した変圧装置１６に対し、変圧器２９に分離独立した第３の巻線７ｈと第４の巻線８ｈを設けた点が異なっている。
【００６７】
すなわち、図１９において、三脚鉄心６の脚６ａには、一次巻線７ｐと二次巻線７ｓと第３の巻線７ｈが巻回されており、脚６ｃには、一次巻線８ｐと二次巻線８ｓと第４の巻線８ｈが巻回されている。一次巻線７ｐ、８ｐと二次巻線７ｓ、８ｓはそれぞれＶ結線されており、一次側の端子Ｕ、Ｖ、ＷにはＵＶＷの相順を持つ低圧の分散型電源２が接続され、二次側の端子ｕ、ｗ間には単相負荷である抵抗４が接続されるようになっている。また、巻線７ｈと巻線８ｈはそれぞれ独立した端子ｄ、ｅと端子ｆ、ｇを有しており、端子ｄ、ｅ間には巻線７ｈと並列にコンデンサ１０が接続され、端子ｆ、ｇ間には巻線８ｈと並列にリアクトル１１が接続されている。
【００６８】
本構成によれば、一次側に換算して上記（１）式が成立するときの一次側のベクトル図は図３に示したようになり、第１実施例（第４実施例）と同様の作用、効果を得ることができる。また、巻線７ｈと８ｈは互いに分離独立した巻線であるため、各巻線７ｈ、８ｈの電圧をそれぞれコンデンサ１０およびリアクトル１１にとって都合の良い電圧に設定することができる。その結果、例えば端子ｄ、ｅ間の電圧を低く設定し、端子ｆ、ｇ間の電圧を高く設定することにより、コンデンサ１０とリアクトル１１の製作性を高めて低コスト化を図ることができる。
【００６９】
（第１１の実施形態）
次に、本発明の第１１実施例（請求項１２に対応）について図２０および図２１を参照しながら説明する。図２０は、変圧装置３０の電気的構成を示しており、図２１は、その変圧装置３０に用いられる変圧器３１の巻線構成を示している。この変圧装置３０は、第５実施例で説明した変圧装置１８に対し、変圧器３１に分離独立した第３の巻線７ｈと第４の巻線８ｈを設けた点が異なっている。変圧器３１の巻線構成は、二次巻線７ｓ、８ｓが逆Ｖ結線されている点を除き第１０実施例の変圧器２９と同じである。端子ｄ、ｅ間には巻線７ｈと並列にリアクトル１１が接続され、端子ｆ、ｇ間には巻線８ｈと並列にコンデンサ１０が接続されている。
【００７０】
本構成によれば、一次側に換算して上記（５）式が成立するときの一次側のベクトル図は図６に示したようになり、第２実施例（第５実施例）と同様の作用、効果を得ることができる。また、巻線７ｈと８ｈは互いに分離独立した巻線であるため、第１０実施例と同様に、端子ｄ、ｅ間の電圧および端子ｆ、ｇ間の電圧をそれぞれコンデンサ１０およびリアクトル１１にとって都合の良い電圧に設定することができる。
【００７１】
（第１２の実施形態）
図２２は、本発明の第１２実施例（請求項１３に対応）を示す変圧装置３２の電気的構成図である。この変圧装置３２は、第１０実施例に示した変圧装置２８に基づいて単相三線配電方式を実現したものである。図２２において、変圧器３３の脚６ａ（図１９参照）には一次巻線７ｐと二次巻線７s1、７s2と巻線７ｈとが巻回され、脚６ｃには一次巻線８ｐと二次巻線８s1、８s2と巻線８ｈとが巻回されている。二次巻線８s1と７s1および８s2と７s2は、それぞれ端子ｗ、ｏ間および端子ｏ、ｕ間においてＶ結線されており、これら２つのＶ結線は直列に接続されてＷ字形接続の回路形態となっている。端子ｗ、ｏ間と端子ｏ、ｕ間には、それぞれ単相回路である抵抗４ａ、４ｂが接続されている。この変圧装置３２によれば、第７実施例および第１０実施例と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
（第１３の実施形態）
図２３は、本発明の第１３実施例（請求項１３に対応）を示す変圧装置３４の電気的構成図である。この変圧装置３４は、第１１実施例に示した変圧装置３０に基づいて単相三線配電方式を実現したものである。図２３において、変圧器３５の脚６ａ（図２１参照）には一次巻線７ｐと二次巻線７s1、７s2と巻線７ｈとが巻回され、脚６ｃには一次巻線８ｐと二次巻線８s1、８s2と巻線８ｈとが巻回されている。二次巻線７s1と８s1および７s2と８s2は、それぞれ端子ｕ、ｏ間および端子ｏ、ｖ間において逆Ｖ結線されており、これら２つのＶ結線は直列に接続されてＷ字形接続の回路形態となっている。端子ｕ、ｏ間と端子ｏ、ｖ間には、それぞれ抵抗４ａ、４ｂが接続されている。この変圧装置３４によれば、第８実施例および第１１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
（第１４の実施形態）
次に、本発明の第１４実施例（請求項１４に対応）について図２４および図２５を参照しながら説明する。図２４は、変圧装置３６の電気的構成を示しており、図２５は、その変圧装置３６に用いられる変圧器３７の巻線構成を示している。この変圧装置３６は、第６実施例で説明した変圧装置２０に対し、変圧器３７に分離独立した第３の巻線７ｈと第４の巻線８ｈを設けた点が異なっている。
【００７４】
すなわち、三脚鉄心６の脚６ａには一次巻線７ｐと第３の巻線７ｈが巻回され、脚６ｂには一次巻線８ｐと第４の巻線８ｈが巻回され、脚６ｃには一次巻線９ｐと二次巻線９ｓが巻回されている。一次巻線７ｐ、８ｐ、９ｐはデルタ結線されており、一次側の端子Ｕ、Ｖ、ＷにはＵＶＷの相順を持つ低圧の分散型電源２が接続され、二次側の端子ｕ、ｗ間には単相負荷である抵抗４が接続されるようになっている。また、端子ｄ、ｅ間には巻線７ｈと並列にコンデンサ１０が接続され、端子ｆ、ｇ間には巻線８ｈと並列にリアクトル１１が接続されている。
【００７５】
本構成によれば、一次側に換算して上記（１）式が成立するときの一次側のベクトル図は図３に示したようになり、第１実施例と同様の作用、効果を得ることができる。また、巻線７ｈと８ｈは互いに分離独立した巻線であるため、第１０実施例と同様に、端子ｄ、ｅ間の電圧および端子ｆ、ｇ間の電圧をそれぞれコンデンサ１０およびリアクトル１１にとって都合の良い電圧に設定することができる。
【００７６】
（第１５の実施形態）
図２６は、本発明の第１５実施例（請求項１５に対応）を示す変圧装置３８の電気的構成図である。この変圧装置３８は、第１４実施例に示した変圧装置３６に基づいて単相三線配電方式を実現したものである。変圧器３９の脚６ｃ（図２５参照）には二次巻線９s1、９s2が巻回されている。二次巻線９s1および９s2は、それぞれ端子ｏを共通とする端子ｗ、ｏおよび端子ｏ、ｕを有しており、端子ｗ、ｏ間と端子ｏ、ｕ間にはそれぞれ抵抗４ａ、４ｂが接続されている。この変圧装置３８を用いて三相回路と単相回路とを接続することにより、第９実施例および第１４実施例と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
（第１６の実施形態）
次に、本発明の第１６実施例（請求項１６、１７に対応）について、変圧装置の電気的構成を示す図２７および電流ベクトルを示す図２８を参照しながら説明する。
この図２７に示す変圧装置４０は、端子ａ、ｃ間に接続される単相負荷４１（単相回路に相当）が照明装置などの抵抗負荷である場合はもとより、単相負荷４１がモータを具備している場合、あるいは変圧器５の端子ａ、ｃ間が系統連系されている場合などに好適となるものである。
【００７８】
この変圧装置４０は、図１に示す変圧装置１に対し以下の点が異なっている。すなわち、端子ｕとコンデンサ１０との間および端子ｗとリアクトル１１との間に、それぞれ開閉器４２および４３（開閉手段に相当）が接続されている。また、三相電源３と変圧装置４０の端子Ｕ、Ｖ、Ｗとの間には、互いに連動して開閉動作する開閉器４４、４５、４６が接続されており、分散型電源２と変圧装置４０の端子ｕ、ｖ、ｗとの間には、互いに連動して開閉動作する開閉器４７、４８、４９が接続されている。制御回路５０（開閉制御手段に相当）は、単相負荷４１に供給される電力を検出可能に構成されており、この検出した単相電力と開閉器４４ないし４９の開閉状態とに基づいて開閉器４２と４３を開閉制御するようになっている。なお、コンデンサ１０とリアクトル１１の各インピーダンスは、第１実施例と同様に設定されている。
【００７９】
上記開閉器４２、４３は、制御回路５０によって以下に示す２つの場合に開放状態とされる。
（１）開閉器４４ないし４９が開放状態とされる場合
単相負荷４１が速度起電力を持っている場合または端子ｃ、ａ間に系統の電圧が印加されている場合において開閉器４４ないし４９が開放されると、上記系統電圧が変圧器５の二次側の端子ｗ、ｕ間に現れ、コンデンサ１０とリアクトル１１との間で直列共振が発生する。従って、端子ｃ、ａ間に電圧が印加される虞のある回路形態においては、制御回路５０は、開閉器４４ないし４９を開放するのに先立って開閉器４２および４３を開放し、コンデンサ１０およびリアクトル１１をそれぞれ端子ｕ、ｖ間および端子ｖ、ｗ間から切り離す。これにより、直列共振による過大電流の発生を防止することができる。
【００８０】
（２）分散型電源２または三相電源３から単相負荷４１への供給電力が所定値以下の場合
コンデンサ１０およびリアクトル１１がそれぞれ端子ｕ、ｖ間および端子ｖ、ｗ間に接続されている場合、単相負荷４１への供給電力（以下、単相負荷容量と称す）が小さくなっても、コンデンサ１０とリアクトル１１とに一定の無効電流が流れることにより、分散型電源２または三相電源３から無効電流が流れる。その結果、コンデンサ１０、リアクトル１１、分散型電源２内のインバータ回路などにおいて無効電流に起因する誘電損失、励磁損失、銅損などが発生し、変圧装置４０の効率が低下する。
【００８１】
一方、分散型電源２から単相負荷４１に電力を供給している場合、分散型電源２のインバータ回路の出力電流が定格電流を超えないように保護制御した状態の下で上記インバータ回路が出力できる電力は、分散型電源２が出力可能な定格三相電力（以下、三相電源容量と称す）の１／３１／２である。
【００８２】
そこで、制御回路５０は、単相負荷容量が三相電源容量の１／３１／２以下である場合には、開閉器４２および４３を開放し、コンデンサ１０およびリアクトル１１をそれぞれ端子ｕ、ｖ間および端子ｖ、ｗ間から切り離すように制御する。この開放状態では、コンデンサ１０とリアクトル１１での損失が零となるので、変圧装置４０全体としての電力損失を低減でき効率を高めることができる。
【００８３】
また、単相負荷容量が三相電源容量の１／３１／２を超えた場合には、開閉器４２および４３を閉じることにより分散型電源２から単相負荷４１に対し三相電源容量に相当する電力を供給可能となる。図２８は、単相負荷４１が照明装置などの抵抗負荷であって且つ単相負荷容量が三相電源容量の１／３１／２（５７．７％負荷）である場合に開閉器４２、４３を閉じた時の二次側の電流ベクトルを示している。この時、電流ＩC 、ＩL 、ＩR1（電流値）の間に以下の（９）式で示す関係が成立する。
ＩC ＝ＩL ＝ＩR1＝Ｉv                                 …（９）
【００８４】
以上説明したように、本実施例によれば開閉器４２、４３の開閉制御を実行することにより、開閉器４４ないし４９を開放して分散型電源２と三相電源３を切り離した状態での直列共振の発生を防止でき、変圧装置４０全体としての効率を高めることができ、さらに分散型電源２から単相負荷４１に対し最大で三相電源容量に等しい電力を供給可能となる。
【００８５】
（第１７の実施形態）
次に、本発明の第１７実施例について、変圧装置の電気的構成を示す図２９および電流ベクトルを示す図３０を参照しながら説明する。
この図２９に示す変圧装置５１は、第１６実施例で説明した変圧装置４０と同様に、図４に示す変圧装置１２に対し開閉器４２ないし４９を設けた構成となっている。コンデンサ１０とリアクトル１１の各インピーダンスは、変圧装置１２と同様に設定されている。
【００８６】
開閉器４２、４３が開放状態とされる条件は第１６実施例で説明した（１）および（２）と同様である。ただし、分散型電源２のインバータ回路の出力電流が定格電流を超えないように保護制御した状態の下で、上記インバータ回路が出力できる電力は、分散型電源２が出力可能な定格三相電力（三相電源容量）の１／２である。従って、上述した（２）において、単相負荷容量が三相電源容量の１／２以下である場合に開閉器４２および４３を開放し、コンデンサ１０およびリアクトル１１をそれぞれ端子ｖ、ｗ間および端子ｕ、ｖ間から切り離すように制御する。
【００８７】
そして、単相負荷容量が三相電源容量の１／２を超えた場合には、開閉器４２および４３を閉じることにより分散型電源２から単相負荷４１に対し三相電源容量に相当する電力を供給可能となる。図３０は、単相負荷４１が照明装置などの抵抗負荷であって且つ単相負荷容量が三相電源容量の１／２（５０％負荷）である場合に開閉器４２、４３を閉じた時の電流ベクトルを示している。この時、電流ＩC 、ＩL 、ＩR1（電流値）の間に以下の（10）式、（11）式で示す関係が成立する。
Ｉu ＝Ｉw ＝３１／２・ＩR1＝３１／２／２・ＩL         …（10）
Ｉv ＝０                                              …（11）
本実施例によっても、開閉器４２、４３の開閉制御を実行することにより、第１６実施例と同様の作用および効果を得ることができる。
【００８８】
（第１８の実施形態）
次に、第２実施例を変形した第１８実施例について、変圧装置の電気的構成を示す図３１を参照しながら説明する。
この図３１に示す変圧装置５２は、端子ｕとリアクトル１１（誘導性受動回路に相当）との間および端子ｗとコンデンサ１０（容量性受動回路に相当）との間にそれぞれ自励式のインバータ回路５３および５４（電流制御手段に相当）を接続した構成となっている。このインバータ回路５３および５４は、それぞれリアクトル１１およびコンデンサ１０に流れる電流を制御するようになっている。
【００８９】
端子ａ、ｂ間に接続された単相負荷４１が照明装置などの抵抗負荷である場合、電流ＩC 、ＩL 、ＩR1（電流値）の間に常に上述した（５）式で示す関係が成立するように、リアクトル１１とインバータ回路５３との直列回路５５（誘導性インピーダンス回路に相当）の等価インピーダンス（等価リアクタンス）と、コンデンサ１０とインバータ回路５４との直列回路５６（容量性インピーダンス回路に相当）の等価インピーダンス（等価リアクタンス）とが制御されている。この場合、インバータ回路５３は誘導性の状態で運転され、インバータ回路５４は容量性の状態で運転される。これにより、単相負荷４１の大きさにかかわらず、分散型電源２と三相電源３の電流を常に平衡させることが可能となる。
【００９０】
また、単相負荷４１の力率が１でない場合であっても、その力率に応じて上記直列回路５５、５６の等価インピーダンスを容量性または誘導性に制御することにより、分散型電源２と三相電源３の電流を常に平衡させることが可能となる。このように、本実施例の変圧装置５２は不平衡電流を流すことができない分散型電源２や三相電源３に対しても適用可能となる。
【００９１】
（第１９の実施形態）
次に、本発明の第１９実施例について、変圧装置の電気的構成を示す図３２を参照しながら説明する。
この図３２に示す変圧装置５７の端子ｕ、ｖ間、端子ｖ、ｗ間には、それぞれ自励式のインバータ回路５８（誘導性インピーダンス回路、電流制御手段に相当）、自励式のインバータ回路５９（容量性インピーダンス回路、電流制御手段に相当）が接続されている。変圧器１３の一次側の端子Ｕ、Ｖ、Ｗには相順がＵＶＷの三相電源３が接続され、二次側の端子ｕ、ｖ、ｗには相順がｕｖｗの分散型電源２が接続され、端子ａ、ｂ間には単相負荷４１が接続されている。
【００９２】
単相負荷４１が照明装置などの抵抗負荷である場合、インバータ回路５８は分散型電源２の電圧Ｅuvに対し遅れ電流を供給するように誘導性の状態で運転され、インバータ回路５９は分散型電源２の電圧Ｅvwに対し進み電流を供給するように容量性の状態で運転される。さらに、インバータ回路５８、５９に流れる電流をそれぞれ図３２に示す向きを基準方向としてＩL 、ＩC とすれば、電流ＩL 、ＩC 、ＩR1（電流値）の間に常に上述した（５）式で示す関係が成立するようにインバータ回路５８、５９が制御される。これにより、単相負荷４１の大きさにかかわらず、分散型電源２と三相電源３の電流を常に平衡させることが可能となる。
【００９３】
また、単相負荷４１の力率が１でない場合であっても、インバータ回５８が出力する誘導性電流の位相およびインバータ回路５９が出力する容量性電流の位相を単相負荷４１の力率角に応じてそれぞれ９０°遅れおよび９０°進みの状態から変化させることにより、分散型電源２と三相電源３の電流を常に平衡させることが可能となる。
【００９４】
（第２０の実施形態）
以下、本発明の第２０実施例について、図３３および図３４を参照しながら説明する。図３３は、三相回路に単相回路を接続する際に用いられる変換回路の電気的構成を示している。この変換回路６０（電気回路に相当）は、分散型電源２（三相回路に相当）により生成された三相電力を単相電力に変換し、それを照明装置（例えば１００Ｖ系）などの単相負荷４１（単相回路に相当）に供給するものである。風力発電機、マイクロガスタービン発電機、燃料電池などの分散型電源２は、三相電圧（例えば４００Ｖ系）を出力するインバータ回路（図示せず）を備えている。このインバータ回路は、正相分電流のみならず逆相分電流も出力できるようになっている。
【００９５】
変換回路６０の端子Ｕ、Ｖ間、端子Ｖ、Ｗ間には、それぞれ単相変圧器６１の一次巻線６１ｐ、単相変圧器６２の一次巻線６２ｐが接続されている。これら単相変圧器６１、６２の二次巻線６１ｓ、６２ｓには、それぞれコンデンサ１０（容量性インピーダンス回路に相当）、リアクトル１１（誘導性インピーダンス回路に相当）が接続されている。端子Ｕ、Ｖ、Ｗには、相順がＵＶＷの三相電圧を出力する上記分散型電源２が接続され、端子Ｗ、Ｕ間には上記単相負荷４１が接続されている。
【００９６】
次に、本実施例の作用について図３４も参照しながら説明する。
図３４（ａ）は電圧ベクトル、（ｂ）は１００％負荷時の電流ベクトル、（ｃ）は５０％負荷時の電流ベクトル、（ｄ）は無負荷時の電流ベクトルを示している。以下の説明および図３３、図３４において用いる主なベクトルの記号は第１実施例と同様に定義されており、その正方向（基準方向）は図３３に示す通りである。電流ＩC とＩL は、一次側に換算した電流を示している。
【００９７】
図３４（ｂ）〜（ｄ）に示すように、コンデンサ１０の電流ベクトルＩC （一次側換算）は、電圧ベクトルＥUVに対して９０°進んだベクトルとなり、リアクトル１１の電流ベクトルＩL （一次側換算）は、電圧ベクトルＥVWに対して９０°遅れたベクトルとなる。また、単相負荷４１が照明装置などの抵抗負荷の場合、その電流ベクトルＩ1 は電圧ベクトルＥWUと同相のベクトルとなる。
【００９８】
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各電流ベクトルＩU 、ＩV 、ＩW は、それぞれ第１実施例で示した（２）式、（３）式、（４）式と同様に定まる。ここで、分散型電源２が単相負荷４１に定格電力を供給している１００％負荷の状態（つまり図３４（ｂ）の状態）において、電流ＩC 、ＩL 、Ｉ1 （電流値）の間に第１実施例で示した（１）式と同様の関係が成立するように、電源周波数におけるコンデンサ１０のインピーダンス（リアクタンス）およびリアクトル１１のインピーダンス（リアクタンス）が決定されている。
【００９９】
各インピーダンスをこのように決定すると、図３４（ｂ）に示す１００％負荷の状態において、電流ベクトルＩU 、ＩV 、ＩW の大きさ（電流値）は全て等しくなり、その向きはそれぞれ相電圧ベクトルＥU 、ＥV 、ＥW の向きと一致する。つまり、分散型電源２の力率は１となり、且つ分散型電源２の電流は完全な平衡三相電流となる。
【０１００】
これに対し、図３４（ｃ）、（ｄ）に示すように負荷が軽くなると、電流ベクトルＩU とＩW の大きさと向きとが変化する。すなわち、図３４（ｃ）に示す５０％負荷時にあっては、電流ベクトルＩU とＩW とは同一ベクトルとなり、その向きは電流ベクトルＩV と１８０°の位相差を持ち、その大きさは電流ベクトルＩV の１／２となる。この時、分散型電源２には等しい大きさの正相分電流と逆相分電流とからなる不平衡電流が流れる。また、図３４（ｄ）に示す無負荷時にあっては、電流ベクトルＩU 、ＩV 、ＩW の大きさ（電流値）は全て等しくなり、その向きはそれぞれ相電圧ベクトルＥW 、ＥV 、ＥU の向きと一致する。この時、分散型電源２には逆相分電流のみが流れる。
【０１０１】
分散型電源２はインバータ回路により三相電圧を出力しており、逆相分電流も流し出すことができるので、負荷が軽くなって不平衡電流が流れても支障なく運転し続けることができる。また、図３４（ｃ）、（ｄ）から明らかなように、負荷が軽くなっても、電流ＩU 、ＩV 、ＩW の大きさは１００％負荷時における大きさ（原点Ｏを中心とする二点鎖線の円で示す）を超えることがないため、インバータ回路に過大な電流が流れることもない。
【０１０２】
以上述べたように、変換回路６０は、スコット結線変圧器などとは異なり三相から単相への変換回路である。このため、単相負荷４１を２つに分割して（振り分けて）接続する必要がなく、単一の単相負荷４１が接続された状態で分散型電源２に三相電流を流すことができる。
【０１０３】
単相負荷４１が抵抗負荷である場合に、１００％負荷時において分散型電源２の力率が１となり且つ分散型電源２の電流が完全な平衡三相電流となるようにコンデンサ１０とリアクトル１１のインピーダンスが決定されているので、分散型電源２の定格容量（例えば、分散型電源に用いられる図示しない三相インバータ回路の定格容量）を低減することができる。また、本実施例では分散型電源２がインバータ回路を具備しているので、軽負荷状態または無負荷状態において不平衡電流が増大しても運転を継続することができる。
【０１０４】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施例に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
第１実施例、第２実施例および第３実施例では一次巻線７ｐ、８ｐ、９ｐと二次巻線７ｓ、８ｓ、９ｓをともにデルタ結線としたが、一次巻線と二次巻線のうち一方の巻線のみをデルタ結線とし他方の巻線をスター結線とした変圧器を用いても良い。この場合には、デルタ結線された巻線または巻線７ｔ、８ｔに対しコンデンサ１０とリアクトル１１を接続すれば良い。
【０１０５】
第１実施例で説明した理由と同様の理由により、第２実施例および第５実施例において、リアクトル１１は、一次巻線７ｐ、二次巻線７ｓ、巻線７ｔの少なくとも１つの巻線に並列接続すれば良く、コンデンサ１０は、一次巻線８ｐ、二次巻線８ｓ、巻線８ｔの少なくとも１つの巻線に並列接続すれば良い。
【０１０６】
同様に、第３実施例、第６実施例および第９実施例において、コンデンサ１０は、一次巻線７ｐと二次巻線７ｓの少なくとも一方の巻線に並列接続すれば良く、リアクトル１１は、一次巻線８ｐと二次巻線８ｓの少なくとも一方の巻線に並列接続すれば良い。
【０１０７】
同様に、第４実施例において、コンデンサ１０は、一次巻線７ｐ、二次巻線７ｓ、三次巻線７ｔの少なくとも一つの巻線に並列接続すれば良く、リアクトル１１は、一次巻線８ｐ、二次巻線８ｓ、三次巻線８ｔの少なくとも一つの巻線に並列接続すれば良い。
【０１０８】
同様に、第７実施例において、コンデンサ１０は、一次巻線７ｐ、二次巻線７ｓ、巻線７t1、７t2の少なくとも一つの巻線に並列接続すれば良く、リアクトル１１は、一次巻線８ｐ、二次巻線８ｓ、巻線８t1、８t2の少なくとも一つの巻線に並列接続すれば良い。
【０１０９】
同様に、第８実施例において、リアクトル１１は、一次巻線７ｐ、二次巻線７ｓ、巻線７t1、７t2の少なくとも一つの巻線に並列接続すれば良く、コンデンサ１０は、一次巻線８ｐ、二次巻線８ｓ、巻線８t1、８t2の少なくとも一つの巻線に並列接続すれば良い。
【０１１０】
第３ないし第１５の各実施例および第２０実施例においても、コンデンサ１０およびリアクトル１１にそれぞれ直列に開閉器４２および４３を接続し、第１６、第１７実施例で説明した開閉制御（１）および（２）を実行するようにしても良い。
【０１１１】
第１６、第１７実施例で説明した開放条件（１）において、開閉器４４ないし４９を開放するのに先立って開閉器４２と４３の何れか一方のみを開放すれば直列共振の発生を防止できる。
開閉器４２と４３の何れか一方のみを設けても直列共振の発生を防止できる。また、損失を低減する上では開閉器４２と４３をともに設けることが好ましいが、何れか一方の開閉器のみを設けても損失低減効果がある。
【０１１２】
第１ないし第１５の各実施例および第２０実施例において、単相回路が抵抗４ではなく速度起電力を持つ単相負荷や系統である場合、単相回路と直列に開閉器を設け、変圧装置と分散型電源２との間および変圧装置と三相電源３との間をともに開路する時に上記開閉器を開路するように構成すると良い。これにより直列共振の発生を防止することができる。
【０１１３】
電流制御手段はインバータ回路に限られず、無効電力補償が可能な回路例えばＴＣＲ（Thyristor Controlled Reactor）やＴＳＲ（Thyristor Switched Capacitor）などを用いても良い。
【０１１４】
上述した各実施例において、コンデンサ１０に替えて、電源周波数でのインピーダンスが容量性となるようなコンデンサとリアクトルとの直列回路を用いても良い。これにより、電源投入時にコンデンサに流れる突入電流を抑制することができる。また、リアクトル１１に替えて、電源周波数でのインピーダンスが誘導性となるようなリアクトルとコンデンサとの直列回路を用いても良い。
【０１１５】
第１ないし第１５の各実施例において単相回路は抵抗４に限られない。また、単相負荷４１は照明装置に限られず、その他の抵抗負荷、誘導性負荷、容量性負荷、例えば商用周波数単相交流方式を採用する交流電気鉄道などであっても良い。さらに、抵抗４や単相負荷４１に替えて単相で系統連系するように構成しても良い。この場合には、三相回路例えば上記分散型電源２を単機運転モードまたは系統連系モードで運転して三相−単相電力変換を行うことができる。
【０１１６】
第１、第３ないし第１５、第２０の各実施例において、リアクトル１１およびコンデンサ１０にそれぞれ自励式のインバータ回路５３および５４を直列に接続し、第１８実施例と同様の制御を行うように構成しても良い。また、リアクトル１１およびコンデンサ１０に替えて自励式のインバータ回路５８および５９を設け、第１９実施例と同様の制御を行うように構成しても良い。
【０１１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の変圧装置は、一次巻線と二次巻線のうち少なくとも一つの巻線がデルタ結線とされた三相変圧器に対し、そのデルタ結線とされた一つの巻線の端子をＵ、Ｖ、Ｗとした場合、端子Ｕ、Ｖ間の巻線が巻回された鉄心脚および端子Ｖ、Ｗ間の巻線が巻回された鉄心脚にそれぞれ端子ａ、ｂを持つ第３の巻線および端子ｂ、ｃを持つ第３の巻線をＶ結線となるように巻回してなる変圧器を備え、端子Ｕ、Ｖ間と端子ａ、ｂ間の少なくとも一方に容量性インピーダンス回路を接続し、端子Ｖ、Ｗ間と端子ｂ、ｃ間の少なくとも一方に誘導性インピーダンス回路を接続するとともに、一次巻線と二次巻線の少なくとも一方に相順がＵＶＷである三相回路を接続し、端子ａ、ｃ間に単相回路を接続するように構成したので、三相回路における不平衡を低減しつつ三相回路と単相回路とを連結することができる。また、高圧三相電力系統、低圧三相電力系統および単相電力系統を１つの変圧器で接続することができ、複数の変圧器を用いる構成に比べて無負荷損を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す変圧装置の電気的構成図
【図２】変圧器の巻線構成を示す図
【図３】二次側のベクトル図
【図４】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図５】図２相当図
【図６】図３相当図
【図７】本発明の第３実施例を示す図１相当図
【図８】図２相当図
【図９】本発明の第４実施例を示す図１相当図
【図１０】図２相当図
【図１１】本発明の第５実施例を示す図１相当図
【図１２】図２相当図
【図１３】本発明の第６実施例を示す図１相当図
【図１４】図２相当図
【図１５】本発明の第７実施例を示す図１相当図
【図１６】本発明の第８実施例を示す図１相当図
【図１７】本発明の第９実施例を示す図１相当図
【図１８】本発明の第１０実施例を示す図１相当図
【図１９】図２相当図
【図２０】本発明の第１１実施例を示す図１相当図
【図２１】図２相当図
【図２２】本発明の第１２実施例を示す図１相当図
【図２３】本発明の第１３実施例を示す図１相当図
【図２４】本発明の第１４実施例を示す図１相当図
【図２５】図２相当図
【図２６】本発明の第１５実施例を示す図１相当図
【図２７】本発明の第１６実施例を示す図１相当図
【図２８】図３相当図
【図２９】本発明の第１７実施例を示す図１相当図
【図３０】図３相当図
【図３１】本発明の第１８実施例を示す図１相当図
【図３２】本発明の第１９実施例を示す図１相当図
【図３３】本発明の第２０実施例を示す変換回路の電気的構成図
【図３４】電圧および電流のベクトル図
【符号の説明】
１、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２、３４、３６、３８、４０、５１、５２、５７は変圧装置、２は分散型電源（三相回路）、３は三相電源（三相回路）、４、４ａ、４ｂは抵抗（単相回路）、５、１３、１５、２１、２３、２５、２７、２９、３１、３３、３５、３７、３９は変圧器、６ａ、６ｂ、６ｃは脚（鉄心脚）、７ｐ、８ｐ、９ｐは一次巻線、７ｓ、７s1、７s2、８ｓ、８s1、８s2、９ｓ、９s1、９s2は二次巻線、７ｔ、７t1、７t2、８ｔ、８t1、８t2、９ｔ、９t1、９t2は巻線（三次巻線、第３の巻線）、７ｈは巻線（第３の巻線）、８ｈは巻線（第４の巻線）、１０はコンデンサ（容量性インピーダンス回路）、１１はリアクトル（誘導性インピーダンス回路、１７はＶ結線変圧器、１９は逆Ｖ結線変圧器、４１は単相負荷（単相回路）、４２、４３は開閉器（開閉手段）、５０は制御回路（開閉制御手段）、５３、５４はインバータ回路（電流制御手段）、５５は直列回路（誘導性インピーダンス回路）、５６は直列回路（容量性インピーダンス回路）、５８はインバータ回路（誘導性インピーダンス回路、電流制御手段）、５９はインバータ回路（容量性インピーダンス回路、電流制御手段）、６０は変換回路（電気回路）、６１、６２は単相変圧器、６１ｐ、６２ｐは一次巻線、６１ｓ、６２ｓは二次巻線である。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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