JP2000253568A

JP2000253568A - 位相調整変圧器

Info

Publication number: JP2000253568A
Application number: JP11047787A
Authority: JP
Inventors: Takenori Kobayashi; 武則小林; Tadayuki Kitahara; 忠幸北原; Yasuhiro Noro; 康宏野呂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体スイッチを用いてタップ切換を行なう
に際し、タップ切換時に、タップ巻線がタップ切換装置
の半導体スイッチを介して短絡するのを防止する。【解決手段】電力系統に直列に接続された直列変圧器
３と、前記電力系統に並列に接続された調整変圧器４
と、前記直列変圧器の励磁巻線３２に所定の電圧を供給
するために前記調整変圧器のタップ巻線のタップを半導
体スイッチを用いて切り換えるタップ切換装置５と、与
えられたタップ指令値から前記タップ切換装置を制御す
る制御信号を出力する制御装置６とからなる位相調整変
圧器において、前記制御装置から出力される制御信号に
基づいて前記タップ切換装置５の半導体スイッチの切換
を制限する切換制限手段７を備えた。したがってタップ
切換時に前記タップ巻線が前記半導体スイッチを介して
短絡するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統において
電力の潮流制御に用いられる位相調整変圧器に係わり、
特にタップ切換手段として半導体スイッチを用いた位相
調整変圧器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から電力系統において潮流制御の目
的で位相調整変圧器が用いられている。これら潮流制御
は、特定の電力流通設備の過負荷を防止したり、電力系
統全体での送電損失を最小化したりといった電力系統全
体の最適化をはかり、又、安定度を向上させたりといっ
た電力供給の信頼度の向上をねらっている。

【０００３】位相調整変圧器による潮流制御は、タップ
切換により行なわれるが、タップ切換方式としては、機
械式スイッチを用いたものや半導体スイッチを用いたも
のがある。タップ切換方式として半導体スイッチを用い
た位相調整変圧器の構成を図６に示す。図６において、
１及び２は電力系統の母線、３は直列変圧器、４は調整
変圧器、５はタップ切換装置、６は制御装置である。

【０００４】直列変圧器３は、電力系統の母線１及び２
に対して直列に接続された直列巻線３１と、直列巻線３
１と同一鉄心に巻かれた励磁巻線３２から構成される。
調整変圧器４は、電力系統の母線１に対して並列に接続
された高圧巻線４１と、高圧巻線４１と同一鉄心に巻か
れたタップ巻線４２から構成される。

【０００５】タップ切換装置５は、１つ以上の半導体ス
イッチから構成され、タップ巻線４２のタップを切り換
えることで励磁巻線３２に供給する電圧を調整する。タ
ップ切換装置５のタップ切換は、制御装置６から出力さ
れる制御信号に基づいて、各半導体スイッチの状態（オ
ン／オフ）を切り換えることで行なわれる。

【０００６】制御装置６は、与えられたタップ指令値に
基づいて、タップ切換装置５の各半導体スイッチの状態
を決定し、これらを制御するための制御信号（例えば各
半導体スイッチに対するゲート信号）を出力する。

【０００７】図６の位相調整変圧器において、タップ巻
線４２が３分割され、又、タップ切換装置５の半導体ス
イッチにサイリスタ素子を用いた場合の、制御装置６を
除く詳細な回路構成図を図７に示す。なお、図１と同一
の要素は同一の符号を付してある。又、符号中、添字ａ
〜ｃは三相の各相に対応するものを表している。

【０００８】図７において、直列変圧器３は、電力系統
の母線１ａ〜１ｃ及び２ａ〜２ｃに対して直列に接続さ
れた直列巻線３１ａ〜３１ｃと、直列巻線３１ａ〜３１
ｃの各々と同一鉄心に巻かれた励磁巻線３２ａ〜３２ｃ
から構成される。調整変圧器４は、電力系統の母線１ａ
〜１ｃに対して並列に接続された高圧巻線４１ａ〜４１
ｃと、高圧巻線４１ａ〜４１ｃの各々と同一鉄心に巻か
れたタップ巻線４２ａ〜４２ｃから構成される。

【０００９】各タップ巻線は夫々３つの巻線に分割され
ている。ａ相についてみれば、タップ巻線４２ａは３つ
の巻線４２１ａ，４２２ａ，４２３ａに分割されてお
り、ここではそれらの巻線比は１：３：９とする。ｂ相
及びｃ相についても同様だが、図示は省略している。

【００１０】タップ切換装置５ａ〜５ｃは、タップ巻線
４２ａ〜４２ｃの電圧から励磁巻線３２ａ〜３２ｃに供
給する電圧を出力するため、各相毎に３つの半導体スイ
ッチ５１ａ〜５１ｃ，５２ａ〜５２ｃ，５３ａ〜５３ｃ
を直列に接続して構成される。ａ相についてみれば、第
１のタップ巻線４２１ａは第１の半導体スイッチ５１ａ
に、第２のタップ巻線４２２ａは第２の半導体スイッチ
５２ａに、第３のタップ巻線４２３ａは第３の半導体ス
イッチ５３ａに夫々接続されている。

【００１１】ｂ相及びｃ相についても同様だが、図示は
省略している。タップ切換装置５ａ〜５ｃの構成及び動
作は、各相とも同じであるので、以下ではタップ切換装
置５ａの動作を中心に説明する。

【００１２】図８は、タップ切換装置５ａの第１の半導
体スイッチ５１ａの詳細図である。半導体スイッチ５１
ａは、図８に示す通り４組の逆並列接続サイリスタ５１
１Ｕ，５１１Ｖ，５１１Ｘ，５１１Ｙを接続して構成さ
れている。図８の半導体スイッチ５１ａは、これら４組
の逆並列接続サイリスタの状態（オン／オフ）の組合せ
により、与えられたタップ巻線側の電圧から次の３通り
の電圧を励磁巻線側に出力する。・正電圧（逆並列接続サイリスタ５１１Ｕと５１１Ｙを
オン、残りはオフ）。・逆電圧（逆並列接続サイリスタ５１１Ｖと５１１Ｘを
オン、残りはオフ）。・零電圧（逆並列接続サイリスタ５１１Ｕと５１１Ｘ又
は５１１Ｖと５１１Ｙをオン、残りはオフ）。

【００１３】以上では半導体スイッチ５１ａについて説
明したが、タップ切換装置５ａの半導体スイッチ５２ａ
及び５３ａも同様である。図７のタップ巻線４２１ａ，
４２２ａ，４２３ａの巻線比を１：３：９としているの
で、各半導体スイッチ５１ａ，５２ａ，５３ａの出力電
圧を各々独立に正電圧，逆電圧，零電圧のいずれかに制
御すれば、タップ切換装置５ａ全体として±１３タップ
（２７段階）の出力電圧の調整が行なえる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７のタッ
プ切換装置５においてタップ切換を行なう場合、半導体
スイッチ５１ａ〜５１ｃ，５２ａ〜５２ｃ，５３ａ〜５
３ｃの一部又は全部を、所定の組み合わせにしたがって
各々、正電圧，逆電圧，零電圧のいずれかに切り換える
必要がある。一例として、図８の半導体スイッチ５１ａ
を零電圧（５１１Ｖと５１１Ｙをオン）から正電圧（５
１１Ｕと５１１Ｙをオン）に切り換える場合を考える。

【００１５】この場合、逆並列接続サイリスタ５１１Ｖ
へのゲート信号を止めてオフ状態にすると共に、逆並列
接続サイリスタ５１１Ｕにゲート信号を与えてオン状態
にすればよい。しかしながら逆並列接続サイリスタ５１
１Ｖは、ゲート信号を止めても電流が零となるまではど
ちらか一方のサイリスタはオン状態を保ち続けている。

【００１６】したがってこの状態で逆並列接続サイリス
タ５１１Ｕにゲート信号を与えると、タップ巻線４２１
ａが逆並列接続サイリスタ５１１Ｖと５１１Ｕを介して
短絡されてしまう。このような短絡が生じると、短絡回
路に過大な電流が流れサイリスタ素子が破損する恐れが
ある。

【００１７】又、図７のタップ切換装置５においてタッ
プ切換を行なう場合、制御装置６の誤動作等の何らかの
理由によって不適切な制御信号が出力される場合があ
る。例えば図８の半導体スイッチ５１ａにおいて、逆並
列接続サイリスタ５１１Ｕと５１１Ｖの両方に対して同
時にゲート信号が出力された場合には、タップ巻線４２
１ａが逆並列接続サイリスタ５１１Ｖと５１１Ｕを介し
て短絡してしまう。このような短絡が生じると、短絡回
路に過大な電流が流れサイリスタ素子が破損するおそれ
がある。

【００１８】本発明は上記問題点に着目してなされたも
のであり、半導体スイッチを用いてタップ切換を行なう
位相調整変圧器に対して、タップ切換時に、タップ巻線
がタップ切換装置の半導体スイッチを介して短絡するの
を防止するようにした位相調整変圧器を提供することを
目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】［請求項１］に係る位相
調整変圧器は、電力系統に直列に接続された直列変圧器
と、前記電力系統に並列に接続された調整変圧器と、前
記直列変圧器の励磁巻線に所定の電圧を供給するために
前記調整変圧器のタップ巻線のタップを半導体スイッチ
を用いて切り換えるタップ切換装置と、与えられたタッ
プ指令値から前記タップ切換装置を制御する制御信号を
出力する制御装置とからなる位相調整変圧器において、
前記制御装置から出力される制御信号に基づいて前記タ
ップ切換装置の半導体スイッチの切換を制限する切換制
限手段を備えた。したがってタップ切換時に、前記タッ
プ巻線が前記半導体スイッチを介して短絡するのを防止
することができる。

【００２０】［請求項２］に係る位相調整変圧器は、電
力系統に直列に接続された直列変圧器と、前記電力系統
に並列に接続された調整変圧器と、前記直列変圧器の励
磁巻線に所定の電圧を供給するために前記調整変圧器の
タップ巻線のタップを半導体スイッチを用いて切り換え
るタップ切換装置と、与えられたタップ指令値から前記
タップ切換装置を制御する制御信号を出力する制御装置
とからなる位相調整変圧器において、前記タップ切換装
置の内部状態量から半導体スイッチの状態を検出する状
態検出手段と、前記状態検出手段が検出した半導体スイ
ッチの状態と前記制御装置から出力される制御信号に基
づいて前記タップ切換装置の半導体スイッチの切換を制
限する切換制限手段とを備えた。したがってタップ切換
時に、前記タップ巻線が前記半導体スイッチを介して短
絡するのを防止することができる。

【００２１】［請求項３］に係る位相調整変圧器は、
［請求項２］において、前記タップ切換装置の内部電圧
値から半導体スイッチの状態を検出するようになってい
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］（［請求項
１］対応）図１は本発明の第１の実施の形態の位相調整変圧器を示
す構成図である。図１において、図６と同一機能部分に
ついては同一符号を付して説明を省略する。本実施の形
態において構成上の特徴点は、タップ切換装置５と制御
装置６との間に切換制限手段７を設けたことであり、そ
の他の構成は従来装置と同様である。

【００２３】したがって制御装置６は、切換制限手段７
に対して与えられたタップ指令値に基づいて、タップ切
換装置５の各半導体スイッチの状態（オン／オフ）を切
り換えるための制御信号を出力する。切換制限手段７
は、制御装置６が出力する制御信号について制限して得
られる制御信号を出力する。タップ切換装置５のタップ
切換は、切換制限手段７から出力される制御信号に基づ
いて、各半導体スイッチの状態を切り換えて行なわれ
る。

【００２４】次に作用について説明すると、まず、制御
装置６は、与えられたタップ指令値に基づいて、タップ
切換装置５の各半導体スイッチの状態（オン／オフ）を
決定し、これらを制御するための制御信号（ゲート信
号）を切換制限手段７に出力する。

【００２５】切換制限手段７は、制御装置６からの制御
信号に基づいてタップ切換装置５の各半導体スイッチの
状態の切換を行なった場合に、タップ巻線４２が半導体
スイッチを介して短絡しないことを確認し、短絡が生じ
ない場合には制御装置６からの制御信号をそのまま出力
し、短絡が生じる場合には制御装置６からの制御信号を
制限することで、短絡の発生を防止する。

【００２６】図７に示す従来の位相調整変圧器のタップ
切換装置５の内、ａ相の第１の半導体スイッチ５１ａの
詳細な回路構成図から明らかなように、半導体スイッチ
５１ａは、４組の逆並列接続サイリスタ５１１Ｕ，５１
１Ｖ，５１１Ｘ，５１１Ｙを接続して構成されている。
各逆並列接続サイリスタの夫々について、両端の電位差
をＥ_U，Ｅ_V，Ｅ_X，Ｅ_Y、流れる電流をＩ_U，Ｉ_V，
Ｉ_X，Ｉ_Yとする。

【００２７】さて、図７のタップ巻線４２１ａが半導体
スイッチ５１ａを介して短絡されるのは、４組の逆並列
接続サイリスタの内、５１１Ｕと５１１Ｖ、５１１Ｘと
５１１Ｙ、あるいその両方が同時にオン状態となる場合
であり、このような状態は避ける必要がある。

【００２８】そこで切換制限手段７において、例えば逆
並列接続サイリスタ５１１Ｕをオン状態とする場合（即
ち、制御装置６から逆並列接続サイリスタ５１１Ｕに対
するオン指令が出力される場合）には、短絡を生じさせ
る対となる５１１Ｖに対してオフ状態とすること（即
ち、制御装置６から逆並列接続サイリスタ５１１Ｖに対
するオフ指令が出力されること）を確認した上で、５１
１Ｕに対するゲート信号を出力し、５１１Ｕをオン状態
にすればよい。

【００２９】他の逆並列接続サイリスタに対しても同様
で、５１１Ｖをオン状態とする場合には５１１Ｕを、５
１１Ｘをオン状態とする場合には５１１Ｙを、５１１Ｙ
をオン状態とする場合には５１１Ｘを、夫々オフ状態と
することを確認した上で５１１Ｖ，５１１Ｘ，５１１Ｙ
の夫々に対するゲート信号を出力すれば、タップ巻線４
２１ａの半導体スイッチ５１ａを介した短絡を防止でき
る。

【００３０】以下、切換制限手段７における処理の一例
を図２に基づいて説明する。まず図２（ａ）は、逆並列
接続サイリスタ５１１Ｕのオン／オフに関する切換制限
手段７の処理の一例を示すブロック図である。ここでは
図２（ａ）に基づいて、特に、逆並列接続サイリスタ５
１１Ｖのオン／オフ状態に関する切換制限手段７１の動
作を説明する。

【００３１】切換制限手段７１では、制御装置６が出力
する逆並列接続サイリスタ５１１Ｕ及び５１１Ｖに対す
る制御信号（オン／オフで表す）を入力し、５１１Ｕに
対するゲート信号の出力の有無（オン／オフで表す）を
出力する。ここで切換制限手段７１の入出力動作を図２
（ｂ）に示すように定めれば、図２（ｂ）中のケースＫ
２のように、逆並列接続サイリスタ５１１Ｕと５１１Ｖ
の両方に対してオン指令がでた場合にも、５１１Ｕに対
する前回のゲート信号の出力状態が保持されるため、半
導体スイッチ５１ａの出力電圧の切換は行なわれない。

【００３２】残りの逆並列接続サイリスタ５１１Ｖ，５
１１Ｘ，５１１Ｙに対しても切換制限手段７１と同様の
処理を行なえば、制御装置６の誤動作等の何らかの理由
によって不適切な制御信号が出力された場合に、タップ
巻線４２１ａが半導体スイッチ５１ａを介して短絡する
ことを防止できる。

【００３３】更には、図８の半導体スイッチ５１ａを含
めた全ての半導体スイッチに対しても切換制限手段７に
おいて同様の処理を行なえば、制御装置６から出力され
る制御信号が不適切な場合にも、切換制限手段７におい
てその誤った制御信号が制限されるため、タップ巻線４
２がタップ切換装置５の半導体スイッチを介して短絡す
ることを防止でき、位相調整変圧器を安全に運転するこ
とができる。

【００３４】以上の第１の実施の形態では、切換制限手
段７として、図２に示す表形式に基づく説明を行なった
が、これに限定されるものではなく、切換制限手段７
は、制御装置６が出力する制御信号によってタップ巻線
４２がタップ切換装置５の半導体スイッチを介して短絡
することを防止するいかなる手段であってもよい。又、
以上の第１の実施の形態では、図７の従来の位相調整変
圧器の構成図に基づいて説明を行っているが、位相調整
変圧器として、これ以外の構成のものを用いることも何
ら問題はない。

【００３５】なお、上記の短絡が生じない場合でも、図
８の半導体スイッチ５１ａで、逆並列接続サイリスタ５
１１Ｕと５１１Ｖが共にオフ状態、あるいは５１１Ｘと
５１１Ｙが共にオフ状態になると、直列変圧器３の励磁
巻線３２ａ側が開放状態となり、励磁巻線３２ａ及びタ
ップ切換装置５ａに過電圧が生じてサイリスタ素子が破
損する恐れがあるため不適当である。

【００３６】本実施の形態では、図２（ｂ）のケースＫ
３のように切換制限手段７でこのような半導体スイッチ
の不適当な切換状態を防止している。このように本実施
の形態では、タップ巻線４２がタップ切換装置５の半導
体スイッチを介して短絡する場合以外の不適当な半導体
スイッチの切換状態についても、これを防止することが
可能であり、位相調整変圧器を安全な運転する上で有用
である。

【００３７】本実施の形態の位相調整変圧器によれば、
制御装置６から出力されるタップ切換のための制御信号
が不適当である場合、切換制限手段７において、その不
適当な制御信号が制限されるため、調整変圧器４のタッ
プ巻線４２がタップ切換装置５の半導体スイッチを介し
て短絡することを防止でき、位相調整変圧器を安全に運
転することができる。

【００３８】又、タップ巻線４２がタップ切換装置５の
半導体スイッチを介して短絡する場合以外の不適当な半
導体スイッチの切換状態についても、これを防止するこ
とが可能であり、位相調整変圧器を安全な運転する上で
有用である。なお、図８で示した半導体スイッチは、逆
並列サイリスタを用いているが、トランジスタやゲート
ターンオフサイリスタなどスイッチング機能をもつ半導
体であれば、個々のスイッチ５１１Ｕ，５１１Ｖ，５１
１Ｘ，５１１Ｙを夫々適切な半導体スイッチに置き換え
る構成で、本実施例と同一の作用、効果を得ることがで
きる。

【００３９】［第２の実施形態］（［請求項２］対応）図３は本発明の第２の実施の形態の位相調整変圧器を示
す構成図である。図３において、図１と同一機能部分に
ついては同一符号を付して説明を省略する。図３におい
て構成上の特徴点は、状態検出手段８を設けたことであ
り、その他の構成は図１と同様である。

【００４０】以下、図１に示す第１の実施の形態の構成
図との相違について説明する。状態検出手段８は、タッ
プ切換装置５の内部状態量に基づいてタップ切換装置５
の各半導体スイッチの状態（オン／オフ）を検出し、切
換制限手段７に出力する。切換制限手段７は、制御装置
６が出力する制御信号と状態検出手段８が出力するタッ
プ切換装置５の各半導体スイッチの検出状態とに基づい
て、制御装置６が出力する制御信号について制限して得
られる制御信号を出力する。タップ切換装置５のタップ
切換は、切換制限手段７から出力される制御信号に基づ
いて、各半導体スイッチの状態を切り換えて行なわれ
る。

【００４１】次に作用について説明する。そして以下で
は第１の実施の形態の作用との相違を中心に説明する。
まず、制御装置６は、与えられたタップ指令値に基づい
て、タップ切換装置５の各半導体スイッチの状態（オン
／オフ）を決定し、これらを制御するための制御信号
（ゲート信号）を切換制限手段７に出力する。

【００４２】状態検出手段８は、タップ切換装置５の内
部状態量を検出し、検出された内部状態量に基づいてタ
ップ切換装置５の各半導体スイッチの状態を検出し、切
換制限手段７に出力する。切換制限手段７は、制御装置
６からの制御信号に基づいてタップ切換装置５の各半導
体スイッチの状態の切換を行った場合に、タップ巻線４
２が半導体スイッチを介して短絡しないことを確認す
る。

【００４３】即ち、制御装置６が出力する制御信号と状
態検出手段８が出力するタップ切換装置５の各半導体ス
イッチの検出状態とに基づいて確認し、短絡が生じない
場合には制御装置６からの制御信号をそのまま出力し、
短絡が生じる場合には制御装置６からの制御信号を制限
することで、短絡の発生を防止する。

【００４４】第２の実施の形態における切換制限手段７
及び状態検出手段８の動作を、第１の実施の形態の場合
と同様に、図８に示す半導体スイッチ５１ａの詳細な回
路構成図に基づいて説明する。図８に示す半導体スイッ
チ５１ａは、４組の逆並列接続サイリスタ５１１Ｕ，５
１１Ｖ，５１１Ｘ，５１１Ｙを接続して構成されてい
る。

【００４５】各逆並列接続サイリスタの夫々について、
両端の電位差をＥ_U，Ｅ_V，Ｅ_X，Ｅ_Y、流れる電流を
Ｉ_U，Ｉ_V，Ｉ_X，Ｉ_Yとする。さて、図７のタップ巻
線４２１ａが半導体スイッチ５１ａを介して短絡される
のは、４組の逆並列接続サイリスタの内、５１１Ｕと５
１１Ｖ、５１１Ｘと５１１Ｙ、あるいその両方が同時に
オン状態となる場合であり、このような状態は避ける必
要がある。

【００４６】そこで切換制限手段７において、例えば逆
並列接続サイリスタ５１１Ｕをオン状態とする場合（即
ち、制御装置６から逆並列接続サイリスタ５１１Ｕに対
するオン指令が出力される場合）には、短絡を生じさせ
る対となる５１１Ｖに対してオフ状態とすること（即
ち、制御装置６から逆並列接続サイリスタ５１１Ｖに対
するオフ指令が出力されること）及び５１１Ｖが実際に
オフ状態になっていること（即ち、状態検出手段８から
逆並列接続サイリスタ５１１Ｖに対するオフ状態が検出
され出力されること）を確認した上で、５１１Ｕに対す
るゲート信号を出力し、５１１Ｕをオン状態にすればよ
い。

【００４７】他の逆並列接続サイリスタ５１１Ｖ、５１
１Ｘ、５１１Ｙについても夫々同様の手段を講じた上
で、夫々に対するゲート信号を出力すれば、タップ巻線
４２１ａの半導体スイッチ５１ａを介した短絡を防止で
きる。

【００４８】切換制限手段７及び状態検出手段８におけ
る処理の一例を、図４に基づいて説明する。まず図４
（ａ）は、タップ切換装置５の内部状態量である電流値
に基づいて、半導体スイッチのオン／オフ状態を検出す
る状態検出手段８の処理の一例を示すブロック図であ
る。ここでは図４（ａ）に基づいて、特に、逆並列接続
サイリスタ５１１Ｖのオン／オフ状態を検出する状態検
出手段８１の動作を説明する。

【００４９】状態検出手段８１では、まず電流検出器８
１１において逆並列サイリスタ５１１Ｖを流れる電流Ｉ
_Vを検出し、次に絶対値演算器８１２で電流Ｉ_Vの絶対
値を計算する。更に電流レベル検出器８１３では、検出
された電流Ｉ_Vの絶対値がゼロ（又はあるしきい値以
下）であるかどうかを検出する。

【００５０】状態判定器８１４は、電流レベル検出器８
１３の検出結果から、電流Ｉ_Vの絶対値がゼロ（又はあ
るしきい値以下）である状態が一定期間継続すれば逆並
列サイリスタ５１１Ｖはオフ状態と判定し、それ以外は
オン状態と判定する。ここで一定期間とは、サイリスタ
素子のターンオフ時間程度の期間とする。

【００５１】状態検出手段８１は、状態判定器８１４の
判定結果を、逆並列接続サイリスタ５１１Ｖの検出状態
として出力する。残りの逆並列接続サイリスタ５１１
Ｕ，５１１Ｘ，５１１Ｙに対しても状態検出手段８１と
同様の処理を行なえば、半導体スイッチ５１ａのオン／
オフ状態を検出することができる。更には、図８の半導
体スイッチ５１ａを含めた全ての半導体スイッチに対し
ても、状態検出手段８において同様の処理を行なえば、
タップ切換装置５の半導体スイッチのオン／オフ状態を
検出することができる。

【００５２】次に図４（ａ）の切換制限手段７２は、逆
並列接続サイリスタ５１１Ｕのオン／オフに関する処理
ブロックである。切換制限手段７２は、制御装置６が出
力する逆並列接続サイリスタ５１１Ｕ及び５１１Ｖに対
する制御信号（オン／オフで表す）と、状態検出手段８
１が出力する逆並列接続サイリスタ５１１Ｖの検出状態
（オン／オフで表す）とを入力とし、５１１Ｕに対する
ゲート信号の出力の有無（オン／オフで表す）を出力す
る。

【００５３】ここで切換制限手段７２の入出力動作を図
４（ｂ）に示すように定めれば、例えば、半導体スイッ
チ５１ａを零電圧（５１１Ｖと５１１Ｙをオン）から正
電圧（５１１Ｕと５１１Ｙをオン）に切り換える場合
に、制御装置６から逆並列接続サイリスタ５１１Ｕに対
してオン指令、５１１Ｖに対してオフ指令が出たとして
も、実際に５１１Ｖがオフ状態になるまでは、切換制限
手段７からは５１１Ｕに対するゲート信号が出力されな
い（図４（ｂ）中のケースＬ１，Ｌ２）。

【００５４】残りの逆並列接続サイリスタ５１１Ｖ，５
１１Ｘ，５１１Ｙに対しても切換制限手段７２と同様の
処理を行なえば、図８の半導体スイッチ５１ａの出力電
圧を切り換える場合に、切換制限手段７においてゲート
信号の出力タイミングが調整され、タップ巻線４２１ａ
が半導体スイッチ５１ａを介して短絡することを防止で
きる。

【００５５】更には、図８の半導体スイッチ５１ａを含
めた全ての半導体スイッチに対しても切換制限手段７に
おいて同様の処理を行なえば、タップ切換装置５におい
てタップ切換を行なう場合に、状態検出手段８が検出し
たタップ切換装置５の半導体スイッチの状態に基づい
て、切換制限手段７において、制御装置６から出力され
るタップ切換のための制御信号の出力タイミングが適切
に調整されるため、タップ巻線４２がタップ切換装置５
の半導体スイッチを介して短絡することを防止でき、位
相調整変圧器を安全に運転することができる。

【００５６】本実施の形態では、切換制限手段７とし
て、図４（ｂ）に示す表形式に基づく説明を行なった
が、本発明の主旨の範囲内であれば、切換制限手段７
は、制御装置６が出力する制御信号と状態検出手段８が
出力するタップ切換装置５の半導体スイッチの状態に基
づいて、制御装置６が出力する制御信号によってタップ
巻線４２がタップ切換装置５の半導体スイッチを介して
短絡することを防止するいかなる手段であってもよい。

【００５７】又、本実施の形態では、半導体スイッチを
流れる電流の大きさから半導体スイッチの状態を検出す
る状態検出手段８１の動作について、図４（ａ）に示す
ブロック図に基づいて説明しているが、本発明はこれに
限定されるものではなく、状態検出手段８１はタップ切
換装置５の内部電流値からから各半導体スイッチの状態
を検出するいかなる手段であってもよい。

【００５８】更には、状態検出手段８が検出するタップ
切換装置５の内部状態量として、電流値以外の状態量、
例えば電圧値、熱量、温度などを用いることも可能であ
り、状態検出手段８はタップ切換装置５の内部状態量か
ら各半導体スイッチの状態を検出するいかなる手段であ
ってもよい。なお、以上の第２の実施の形態では、図７
の従来の位相調整変圧器の構成図に基づいて説明を行っ
ているが、位相調整変圧器として、これ以外の構成のも
のを用いることも何ら問題はない。

【００５９】本実施の形態によれば、タップ切換装置５
でタップ切換を行なう場合に、状態検出手段８が検出し
たタップ切換装置５の半導体スイッチの状態に基づい
て、切換制限手段７において、制御装置６から出力され
るタップ切換のための制御信号の出力タイミングが適切
に調整されるため、調整変圧器４のタップ巻線４２がタ
ップ切換装置５の半導体スイッチを介して短絡すること
を防止でき、位相調整変圧器を安全に運転することがで
きる。

【００６０】［第３の実施形態］（［請求項３］対応）図５は第３の実施の形態を示す構成図であり、図５にお
いて、図４（ａ）と同一機能部分については同一符号を
付して説明を省略する。本実施の形態における構成上の
特徴点は、状態検出手段８において、タップ切換装置５
の内部状態量である電圧値に基づいて、半導体スイッチ
のオン／オフ状態を検出し、検出された半導体スイッチ
の状態（オン／オフ）を切換制限手段７に出力すること
である。状態検出手段８以外の部分の構成及び作用は、
図３及び図４の位相調整変圧器と同一であるので、以下
では説明を省略する。

【００６１】次に作用について説明する。図５を用いて
タップ切換装置５の内部状態量である電圧値に基づい
て、半導体スイッチのオン／オフ状態を検出する状態検
出手段８の処理の一例を示す。ここでは図５に基づい
て、特に、逆並列接続サイリスタ５１１Ｖにかかる電圧
の大きさから逆並列接続サイリスタ５１１Ｖのオン／オ
フ状態を検出する状態検出手段８２の動作を説明する。

【００６２】状態検出手段８２では、まず電圧検出器８
２１において逆並列サイリスタ５１１Ｖにかかる電圧Ｅ
_Vを検出し、次に絶対値演算器８２２でその絶対値を計
算する。更に電圧レベル検出器８２３では、検出された
電圧Ｅ_Vの絶対値があるしきい値以上であるかどうかを
検出する。

【００６３】状態判定器８２４は、電圧レベル検出器８
２３の検出結果から、電圧Ｅ_Vの絶対値があるしきい値
以上であれば逆並列サイリスタ５１１Ｖはオフ状態と判
定し、それ以外はオン状態と判定する。状態検出手段８
２は、状態判定器８２４の判定結果を、逆並列接続サイ
リスタ５１１Ｖの検出状態として出力する。

【００６４】逆並列接続サイリスタ５１１Ｖにかかる電
圧Ｅ_Vの大きさは、逆並列接続サイリスタ５１１Ｖがオ
ン状態の時には非常に小さい値（半導体素子の順電圧降
下分）であるが、逆並列接続サイリスタ５１１Ｖがオフ
状態になった瞬間に大きな値として現れる。したがって
図５に示す状態検出手段８２を用いれば、逆並列接続サ
イリスタ５１１Ｖがオン状態からオフ状態に変化したこ
とを速やかに検出できる。

【００６５】残りの逆並列接続サイリスタ５１１Ｕ，５
１１Ｘ，５１１Ｙに対しても状態検出手段８２と同様の
処理を行なえば、半導体スイッチ５１ａのオン／オフ状
態の変化を速やかに検出できる。更には、図８の半導体
スイッチ５１ａを含めた全ての半導体スイッチに対して
も、状態検出手段８において同様の処理を行なえば、タ
ップ切換装置５の半導体スイッチのオン／オフ状態の変
化を速やかに検出できる。

【００６６】したがって、以上の第３の実施の形態で
は、タップ切換装置５においてタップ切換を行なう場合
に、状態検出手段８がタップ切換装置５の内部電圧値か
ら半導体スイッチの状態を検出することで、半導体スイ
ッチの状態変化を速やかに検出できるため、切換制限手
段７において、制御装置６から出力されるタップ切換の
ための制御信号の出力タイミングを適切かつ速やかに調
整でき、タップ巻線４２がタップ切換装置５の半導体ス
イッチを介して短絡することを防止し、位相調整変圧器
を安全に運転する上で有用である。

【００６７】なお、以上の第３の実施の形態では、半導
体スイッチにかかる電圧の大きさから半導体スイッチの
状態を検出する状態検出手段８２の動作について、図５
に示すブロック図に基づいて説明しているが、これに限
定されるものではなくば、状態検出手段８２はタップ切
換装置５の内部電圧値から各半導体スイッチの状態を検
出するいかなる手段であってもよい。

【００６８】本実施の形態によれば、タップ切換装置５
においてタップ切換を行なう場合に、状態検出手段８が
タップ切換装置５の内部電圧値から半導体スイッチの状
態を検出することで、半導体スイッチの状態変化を速や
かに検出できるため、切換制限手段７において、制御装
置６から出力されるタップ切換のための制御信号の出力
タイミングを適切かつ速やかに調整でき、タップ巻線４
２がタップ切換装置５の半導体スイッチを介して短絡す
ることを防止し、位相調整変圧器を安全に運転する上で
有用である。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば制
御装置から出力されるタップ切換のための制御信号が不
適切である場合にも、切換制限手段において、その不適
切な制御信号が制限するため、調整変圧器のタップ巻線
がタップ切換装置の半導体スイッチを介して短絡するこ
とを防止でき、位相調整変圧器を安全に運転することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である位相調整変圧
器の構成図。

【図２】本発明の第１の実施の形態である位相調整変圧
器の切換制限手段の動作を説明する図。

【図３】本発明の第２の実施の形態である位相調整変圧
器の構成図。

【図４】本発明の第２の実施の形態である位相調整変圧
器の切換制限手段と状態検出手段の動作を説明する図。

【図５】本発明の第３の実施の形態である位相調整変圧
器の状態検出手段の動作を説明する図。

【図６】従来の位相調整変圧器の構成図。

【図７】従来の位相調整変圧器の詳細な回路構成を示す
図。

【図８】従来の位相調整変圧器の半導体スイッチの詳細
な回路構成を示す図。

【符号の説明】

１，１ａ〜１ｃ，２，２ａ〜２ｃ電力系統の母線３直列変圧器３１，３１ａ〜３１ｃ直列巻線３２，３２ａ〜３２ｃ励磁巻線４調整変圧器４１，４１ａ〜４１ｃ高圧巻線４２，４２ａ〜４２ｃタップ巻線４２１ａタップ巻線の第1の巻線４２２ａタップ巻線の第2の巻線４２３ａタップ巻線の第3の巻線５，５ａ〜５ｃタップ切替装置５１ａ〜５１ｃ第１の半導体スイッチ５２ａ〜５２ｃ第２の半導体スイッチ５３ａ〜５３ｃ第３の半導体スイッチ５１１Ｕ，５１１Ｖ，５１１Ｘ，５１１Ｙ逆並列接
続サイリスタ６制御装置７切換制限手段７１，７２逆並列接続サイリスタ５１１Ｕに対する
切換制限手段８状態検出手段８１，８２逆並列接続サイリスタ511Vに対する状態
検出手段８１１電流検出器８２１電圧検出器８１２，８２２絶対値演算器８１３電流レベル検出器８２３電圧レベル検出器８１４，８２４状態判定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野呂康宏東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内Ｆターム(参考） 5G043 AA05 AB05 BA09 BC03 5G066 AA04 AE14 DA01 5H420 BB12 CC04 DD03 EA31 EA44 EB05 EB38 FF03 FF04 FF23 LL05 LL09 5H750 BA01 CC03 CC11 DD25 FF02 FF05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力系統に直列に接続された直列変圧器
と、前記電力系統に並列に接続された調整変圧器と、前
記直列変圧器の励磁巻線に所定の電圧を供給するために
前記調整変圧器のタップ巻線のタップを半導体スイッチ
を用いて切り換えるタップ切換装置と、与えられたタッ
プ指令値から前記タップ切換装置を制御する制御信号を
出力する制御装置とからなる位相調整変圧器において、
前記制御装置から出力される制御信号に基づいて前記タ
ップ切換装置の半導体スイッチの切換を制限する切換制
限手段を備え、タップ切換時に前記タップ巻線が前記半
導体スイッチを介して短絡するのを防止することを特徴
とする位相調整変圧器。
【請求項２】電力系統に直列に接続された直列変圧器
と、前記電力系統に並列に接続された調整変圧器と、前
記直列変圧器の励磁巻線に所定の電圧を供給するために
前記調整変圧器のタップ巻線のタップを半導体スイッチ
を用いて切り換えるタップ切換装置と、与えられたタッ
プ指令値から前記タップ切換装置を制御する制御信号を
出力する制御装置とからなる位相調整変圧器において、
前記タップ切換装置の内部状態量から半導体スイッチの
状態を検出する状態検出手段と、前記状態検出手段が検
出した半導体スイッチの状態と前記制御装置から出力さ
れる制御信号に基づいて前記タップ切換装置の半導体ス
イッチの切換を制限する切換制限手段とを備え、タップ
切換時に前記タップ巻線が前記半導体スイッチを介して
短絡するのを防止することを特徴とする位相調整変圧
器。
【請求項３】請求項２記載の位相調整変圧器におい
て、状態検出手段は前記タップ切換装置の内部電圧値か
ら半導体スイッチの状態を検出することを特徴とする位
相調整変圧器。