JP2002209384A

JP2002209384A - 電気回路

Info

Publication number: JP2002209384A
Application number: JP2001283528A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Maeda; 照彦前田; Hiroshi Shioda; 広塩田; Shigeo Nomiya; 成生野宮
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2002-07-26

Abstract

(57)【要約】【課題】三相回路を平衡させた状態で単相回路（単相
三線式回路）に連結でき、三相回路と単相回路の各電圧
を独立して設定できる電気回路を提供する。【解決手段】三相電源１６が接続される三相回路側に
おいて、単相変圧器１２の一次巻線１２ｐと単相変圧器
１３の一次巻線１３ｐとをＶ結線とし、一次巻線１２ｐ
と並列にコンデンサ１４を接続し、一次巻線１３ｐと並
列にリアクトル１５を接続する。抵抗１７が接続される
単相回路側において、二次巻線１２ｓと１３ｓとをＶ結
線とする。コンデンサ１４とリアクトル１５に流れる電
流値を抵抗１７に流れる電流値（一次側換算）の１／３
^１／２となるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三相回路と単相回
路とを連結する電気回路に関し、特に三相回路に流れる
電流の不平衡を改善可能な電気回路に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】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は、三相電力
系統から大容量の単相電力を受電する際の不平衡を低減
するため、スコット結線変圧器が用いられている。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ぞ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。

【０００３】一方、三相回路と単相回路とを連結する回
路として、図１９に示すスタインメッツ回路と称される
構成が知られている。このスタインメッツ回路１は、相
順がＵＶＷである三相電源２（三相回路）のＵ相、Ｖ相
間に抵抗３（単相回路）を接続し、Ｖ相、Ｗ相間にコン
デンサ４を接続し、Ｗ相、Ｕ相間にリアクトル５を接続
した回路構成を有している。そして、上記コンデンサ４
およびリアクトル５の各インピーダンスを適切な値に設
定することにより、三相回路に流れる相電流を平衡電流
とすることができる。図２０は、このスタインメッツ回
路１のベクトル図を示したもので、ＥＵ、ＥＶ、ＥＷは
三相回路の相電圧ベクトルを示し、ＩＲ、ＩＣ、ＩＬ、
ＩＵ、ＩＶ、ＩＷはそれぞれ図１９に示す向きを基準の
向きとする電流ベクトルを示している。

【０００４】このスタインメッツ回路１は、本質的に三
相−単相変換用の回路であるため、スコット結線変圧器
とは異なり、単相負荷である抵抗３を２つに分割する必
要はないが、三相回路と単相回路との絶縁がなされてい
ないため、三相、単相両回路の電圧をそれぞれ独立して
設定することができないという不都合があった。

【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電気回路を
提供することであり、第２の目的は、三相回路の電圧と
単相回路の電圧とをそれぞれ独立して設定可能な電気回
路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電気回路
を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記各目的を達成するた
め、請求項１記載の電気回路は、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
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、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。

【０００７】この構成によれば、単相回路に流れる電流
に対応して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絶縁して連
結することができる。例えば、端子ｗ、ｕ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（一次側換算）の１／３^１／２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。

【０００８】また、端子ｗ、ｕ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４記載の発明）が可能とな
る。さらに、三相回路と単相回路とは単相変圧器を介し
て接続されるので、この変圧比を適宜設定することによ
り三相回路の電圧と単相回路の電圧とをそれぞれ独立し
て設定することができる。

【０００９】請求項２記載の電気回路は、請求項１記載
の電気回路と類似した回路構成を有し、単相側である端
子ｕ、ｖ間に容量性インピーダンス回路を接続し、端子
ｖ、ｗ間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。この構成によれば、単相変圧器の二次巻線
に流れる電流は、単相回路に流れる電流と容量性インピ
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
に流れる電流とが合成された電流となる。この電流に応
じて流れる単相変圧器の一次巻線電流は、三相回路にお
いて平衡した電流となるので、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、請求項１記載の電気回路と同様の効果を得ることが
できる。

【００１０】また、三相側である端子Ｕ、Ｖ間および単
相側である端子ｕ、ｖ間に容量性インピーダンス回路を
接続し、三相側である端子Ｖ、Ｗ間および単相側である
端子ｖ、ｗ間に誘導性インピーダンス回路を接続しても
良い（請求項３）。

【００１１】これらの場合において、２つの単相変圧器
にそれぞれ２つの二次巻線を設け、各単相変圧器の二次
巻線からなる２組のＶ結線を直列に接続し、その直列回
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
続するように構成することにより、単相三線配電方式へ
の適用が可能となる（請求項４）。

【００１２】さらに、上記各目的を達成するため、請求
項５記載の電気回路は、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、各二次巻線をそれぞ
れ端子ｕ、ｎ間の巻線および端子ｖ、ｎ間の巻線となる
ように逆Ｖ結線し、前記端子Ｕ、Ｖ間に誘導性インピー
ダンス回路を接続し、前記端子Ｖ、Ｗ間に容量性インピ
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。

【００１３】この構成によれば、請求項１記載の電気回
路とほぼ同様の作用および効果を得ることができ、しか
も単相変圧器の利用率を一層高められる。そして、端子
ｕ、ｖ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。

【００１４】請求項６記載の電気回路は、請求項５記載
の電気回路と類似した回路構成を有し、単相側である端
子ｕ、ｎ間に誘導性インピーダンス回路を接続し、端子
ｖ、ｎ間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。この構成によれば、請求項２記載の電気回
路とほぼ同様の作用および効果を得ることができ、しか
も単相変圧器の利用率を一層高められる。

【００１５】また、三相側である端子Ｕ、Ｖ間および単
相側である端子ｕ、ｎ間に誘導性インピーダンス回路を
接続し、三相側である端子Ｖ、Ｗ間および単相側である
端子ｖ、ｎ間に容量性インピーダンス回路を接続しても
良い（請求項７）。

【００１６】これらの場合において、２つの単相変圧器
にそれぞれ２つの二次巻線を設け、各単相変圧器の二次
巻線からなる２組の逆Ｖ結線を直列に接続し、その直列
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することにより、単相三線配電方式
への適用が可能となる（請求項８）。

【００１７】さらに、単相回路を接続した場合に前記三
相回路の不平衡電流がその三相回路に許容される所定の
値以内となるように、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の各インピーダンス
を設定することが好ましい（請求項９）。この構成によ
れば、単相回路のインピーダンスなどに応じて容量性イ
ンピーダンス回路および誘導性インピーダンス回路の各
インピーダンスを設定することにより、三相回路の不平
衡を所定値以内に抑えることができる。

【００１８】また、容量性インピーダンス回路を、コン
デンサまたはコンデンサとリアクトルとの直列回路とし
（請求項１０）、誘導性インピーダンス回路を、リアク
トルまたはリアクトルとコンデンサとの直列回路とする
（請求項１１）ことにより、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リアクタンス分を調
整可能となる。

【００１９】ところで、上記構成の電気回路は、単相回
路に流れる電流が小さくなるに従って、三相電流の正相
分電流が減少し逆相分電流が増加する特性を持つ。この
逆相分電流は容量性インピーダンス回路または誘導性イ
ンピーダンスに流れ誘電損失や励磁損失などを発生させ
る。そこで、請求項１２記載の電気回路は、端子Ｕ、Ｖ
間（または端子ｕ、ｖ間、端子Ｖ、Ｗ間、端子ｖ、ｎ
間）から容量性インピーダンス回路を切り離す開閉手段
と、端子Ｖ、Ｗ間（または端子ｖ、ｗ間、端子Ｕ、Ｖ
間、端子ｕ、ｎ間）から誘導性インピーダンス回路を切
り離す開閉手段とを備え、請求項１３記載の電気回路
は、三相回路から単相回路に供給される電力が所定値
（例えば、三相回路の出力電流能力を超えない範囲内に
おいて三相回路が出力可能な電力の値）以下である場合
に上記開閉手段をともに開状態とするように構成されて
いる。

【００２０】この構成によれば、供給電力が所定値以下
である場合に、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での損失が零となるので、電気回路
全体としての電力損失が低減し効率を高めることができ
る。また、上記供給電力が所定値を超えた場合には、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が
接続されることにより、三相回路から単相回路に上記所
定値を超える電力を供給することができる。

【００２１】また、請求項１４記載の電気回路は、開閉
手段の少なくとも一方を開状態としたことを条件とし
て、端子Ｕ、Ｖ、Ｗと三相回路との間を開路することを
特徴とする。この構成によれば、三相回路と端子Ｕ、
Ｖ、Ｗとの間が開路された状態では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が切り離されてい
るので、単相変圧器の二次巻線にモータの速度起電力や
連系された系統の電圧などが印加されている場合であっ
ても、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。

【００２２】さらに、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が接続されている場合、２つ
の単相変圧器の二次巻線と単相回路との間を開路したこ
とを条件として端子Ｕ、Ｖ、Ｗと三相回路との間を開路
しても良い（請求項１５）。この構成によれば、端子
Ｕ、Ｖ、Ｗと三相回路との間を開路している時に、上記
モータの速度起電力や連系された系統の電圧が単相変圧
器の二次巻線に印加されることがないので、上記直列共
振の発生を防止することができる。

【００２３】さらに、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の一部または全体を、インバ
ータ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１６、１７）。

【００２４】以上述べた各構成において、三相回路を、
三相交流電圧を出力するインバータ回路を備えた分散型
電源とすることが好ましい（請求項１８）。この構成に
よれば、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（三相電圧出力）を、店舗の照
明装置などの単相負荷（単相回路）に対する電源として
利用することができる。また、インバータ回路は不平衡
電流を流し出すことができるので、単相回路に流れる電
流に応じて不平衡の三相電流が流れる場合がある本電気
回路（請求項１６、１７の場合には常時平衡可能）に適
した三相回路となる。

【００２５】また、本電気回路における単相回路を単相
負荷回路としたり（請求項１９）、これとともに単相変
圧器の二次側を送配電系統に連系しても良い（請求項２
０）。これにより、三相回路例えば上記分散型電源を単
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。

【００２６】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の第１実施例について、図１および図２を参照しながら
説明する。図１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１１（本発明でいう電気回路に相当）は、例えば
風力発電機、マイクロガスタービン発電機、燃料電池な
どの分散型電源とともに用いられ、これら分散型電源に
より生成された三相電力を照明装置などの単相負荷に供
給するために用いられる。また、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、三相電力系統から
受電する場合にも用いられる。

【００２７】図１において、単相変圧器１２の一次巻線
１２ｐおよび単相変圧器１３の一次巻線１３ｐは、それ
ぞれ三相回路側の端子Ｕ、Ｖ間および端子Ｖ、Ｗ間に接
続されており、Ｖ結線の接続形態となっている。また、
単相変圧器１２の二次巻線１２ｓおよび単相変圧器１３
の二次巻線１３ｓは、それぞれ単相回路側の端子ｕ、ｖ
間および端子ｖ、ｗ間に接続されており、Ｖ結線の接続
形態となっている。単相変圧器１２と１３とは同一構造
を有しており、一次巻線１２ｐと二次巻線１２ｓとの結
合および一次巻線１３ｐと二次巻線１３ｓとの結合は、
図１に示す通りである。

【００２８】端子Ｕ、Ｖ間には一次巻線１２ｐと並列に
コンデンサ１４（容量性インピーダンス回路に相当）が
接続され、端子Ｖ、Ｗ間には一次巻線１３ｐと並列にリ
アクトル１５（誘導性インピーダンス回路に相当）が接
続されている。そして、一次側の端子Ｕ、Ｖ、Ｗには相
順がＵＶＷの三相電源１６（三相回路に相当）が接続さ
れ、二次側の端子ｗ、ｕ間には抵抗１７（単相回路、単
相負荷回路に相当）が接続されている。

【００２９】次に、本実施例の作用について、一次側の
ベクトル図である図２も参照しながら説明する。なお、
以下の説明および図１、図２において用いる主なベクト
ルの記号は以下の通りであって、その正方向（基準方
向）は図１に示す通りである。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。

【００３０】ＥU …三相電源１６のＵ相の相電圧ベクト
ルＥV …三相電源１６のＶ相の相電圧ベクトルＥW …三相電源１６のＷ相の相電圧ベクトルＥUV…一次側のＵ相、Ｖ相間の線間電圧ベクトルＥVW…一次側のＶ相、Ｗ相間の線間電圧ベクトルＥWU…一次側のＷ相、Ｕ相間の線間電圧ベクトル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ＩU …三相電源１６のＵ相の電流ベクトルＩV …三相電源１６のＶ相の電流ベクトルＩW …三相電源１６のＷ相の電流ベクトルＩR1…単相変圧器１２、１３の一次巻線１２ｐ、１３ｐ
の電流ベクトルＩR2…抵抗１７の電流ベクトルＩC …コンデンサ１４の電流ベクトルＩL …リアクトル１５の電流ベクトル

【００３１】二次巻線１２ｓ、１３ｓには、単相変圧器
１２、１３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１７および二次巻線１２ｓ、１３ｓに
は、電圧Ｅwu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、単相変圧器１２、１３の一次
巻線１２ｐ、１３ｐには、電流ＩR2と上記変圧比とに従
って決まる電流ＩR1が流れる。これら電流ベクトルＩR
1、ＩR2は、図２に示すように電圧ベクトルＥWU（Ｅw
u）と同じ向きを持つ。

【００３２】さらに、端子Ｕ、Ｖ間に接続されたコンデ
ンサ１４の電流ベクトルＩC は、電圧ベクトルＥUV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１５の電流ベクトルＩL は、電圧ベク
トルＥVW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１７の抵抗
値、電源周波数におけるコンデンサ１４のインピーダン
ス（リアクタンス）およびリアクトル１５のインピーダ
ンス（リアクタンス）が決定されている。ＩC ＝ＩL ＝ＩR1×１／３^１／２ …（１）

【００３３】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）その結果、図２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、三相電源１６の力率は１となり、且つ三
相電源１６の電流は完全な平衡三相電流となる。

【００３４】以上述べたように、変換回路１１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
回路となる。そして、三相電源１６が接続された三相回
路と抵抗１７が接続された単相回路とを変換回路１１を
介して接続すると、抵抗１７に流れる単相の電流ＩR2に
応じて三相電源１６に流れる三相の電流ＩU 、ＩV 、Ｉ
W は、コンデンサ１４に流れる電流ＩC とリアクトル１
５に流れる電流ＩL との補償作用によって平衡化され
る。

【００３５】これにより、例えば分散型電源（三相電源
１６）により生成された三相電力を平衡した状態で照明
装置などの単相負荷（抵抗１７）に供給したり、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三相
電力系統から平衡した状態で受電したりすることが可能
となる。また、後の第５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。さらに、変換回路１１
は、単相変圧器１２、１３、コンデンサ１４およびリア
クトル１５から構成されているので、電力損失が極めて
小さく、効率的な三相−単相変換を行うことができる。
この場合、単相変圧器１２、１３の一次側に三相電源１
６が接続され、二次側に負荷である抵抗１７が接続され
るので、三相電源１６と抵抗１７とが絶縁されるととも
に、変圧比に応じて三相回路（三相電源１６）と単相回
路（抵抗１７）の電圧を互いに独立して設定することが
できる。

【００３６】さらに、本実施例では、抵抗１７の抵抗
値、コンデンサ１４のインピーダンスおよびリアクトル
１５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、三相電源１６の力率が１とな
り、且つ三相電源１６には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、三相電源１６の容量
（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。

【００３７】（第２の実施形態）次に、本発明の第２実
施例について、変換回路の電気的構成を示す図３および
ベクトル図である図４を参照しながら説明する。この図
３に示す変換回路１８は、第１実施例に示す変換回路１
１に対し、コンデンサ１４とリアクトル１５の接続形態
が異なる。すなわち、端子ｕ、ｖ間には二次巻線１２ｓ
と並列にコンデンサ１４が接続され、端子ｖ、ｗ間には
二次巻線１３ｓと並列にリアクトル１５が接続されてい
る。なお、以下の説明および図３、図４において用いる
ベクトルの記号は以下の通りである。

【００３８】ＩUV…単相変圧器１２の一次巻線１２ｐの電流ベクトルＩVW…単相変圧器１３の一次巻線１３ｐの電流ベクトルＩuv…単相変圧器１２の二次巻線１２ｓの電流ベクトルＩvw…単相変圧器１３の二次巻線１３ｓの電流ベクトル

【００３９】図４において、左側が一次側のベクトルを
示し、右側が二次側のベクトルを示す。二次側におい
て、抵抗１７には電圧Ｅwuに比例した単相の電流ＩR2が
流れる。また、端子ｕ、ｖ間に接続されたコンデンサ１
４の電流ベクトルＩC は、電圧ベクトルＥuvに対して９
０°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１５の電流ベクトルＩL は、電圧ベクトルＥ
vwに対して９０°遅れたベクトルとなる。Ｉuv、Ｉvwの
各電流ベクトルは、それぞれ以下の（５）式、（６）式
により定まる。Ｉuv＝ＩC −ＩR2 …（５）Ｉvw＝ＩL −ＩR2 …（６）

【００４０】この場合、電流ＩR2、ＩC 、ＩL （電流
値）の間に以下の（７）式で示す関係が成立するよう
に、抵抗１７の抵抗値、電源周波数におけるコンデンサ
１４のインピーダンスおよびリアクトル１５のインピー
ダンスが決定されている。ＩC ＝ＩL ＝ＩR2×１／３^１／２ …（７）

【００４１】単相変圧器１２、１３の一次巻線１２ｐ、
１３ｐには、それぞれ電流Ｉuv、Ｉvwに応じた電流ＩU
V、ＩVWが流れ、電流ベクトルＩU 、ＩV 、ＩW は、そ
れぞれ以下の（８）式、（９）式、（10）式により定ま
る。ＩU ＝ＩUV …（８）ＩV ＝ＩVW−ＩUV …（９）ＩW ＝−ＩVW …（10）

【００４２】その結果、本実施例の変換回路１８によっ
ても、図４に示すように三相電源１６の力率は１となり
且つ三相電源１６の電流は完全な平衡三相電流となる。
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。

【００４３】（第３の実施形態）次に、本発明の第３実
施例について、変換回路の電気的構成を示す図５および
一次側のベクトル図である図６を参照しながら説明す
る。この図５に示す変換回路１９は、第１実施例に示す
変換回路１１に対し、コンデンサ１４とリアクトル１５
の接続形態および二次側の結線方法が異なる。すなわ
ち、一次側において、端子Ｕ、Ｖ間には一次巻線１２ｐ
と並列にリアクトル１５が接続され、端子Ｖ、Ｗ間には
一次巻線１３ｐと並列にコンデンサ１４が接続されてい
る。また、二次側において、単相変圧器１２の二次巻線
１２ｓおよび単相変圧器１３の二次巻線１３ｓは、それ
ぞれ端子ｕ、ｎ間および端子ｖ、ｎ間に接続されてお
り、逆Ｖ結線の接続形態となっている。端子ｕ、ｖ間に
は抵抗１７が接続されている。

【００４４】上記構成において、二次側の端子ｕ、ｎ間
には、一次側の端子Ｕ、Ｖ間の電圧ＥUVに応じた電圧が
生成され、二次側の端子ｖ、ｎ間には、一次側の端子
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ｕ、ｖ間の電圧ベクトルは（Ｅuv−Ｅvw）と
なり、抵抗１７および二次巻線１２ｓ、１３ｓ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、単相変圧器１２、１３の一次巻線１
２ｐ、１３ｐには、電流ＩR2と変圧比とに従って決まる
電流ＩR1が流れる。図６に示すように、電流ベクトルＩ
R1は電圧ベクトル（ＥUV−ＥVW）と同じ向きを持つ。

【００４５】さらに、端子Ｕ、Ｖ間に接続されたリアク
トル１５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１４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（1
1）式で示す関係が成立するように、抵抗１７の抵抗
値、コンデンサ１４のインピーダンスおよびリアクトル
１５のインピーダンスが決定されている。ＩC ＝ＩL ＝ＩR1 …（11）

【００４６】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（12）式、（13）式、
（14）式により定まる。ＩU ＝ＩR1＋ＩL …（12）ＩV ＝−２・ＩR1−ＩL ＋ＩC …（13）ＩW ＝ＩR1−ＩC …（14）その結果、図６に示すように、三相電源１６の力率は１
となり且つ三相電源１６の電流は完全な平衡三相電流と
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。また、二次側を逆Ｖ結線とす
ることにより、変圧器１２、１３の利用率を一層高める
ことができる。

【００４７】（第４の実施形態）次に、本発明の第４実
施例について、変換回路の電気的構成を示す図７および
ベクトル図である図８を参照しながら説明する。この図
７に示す変換回路２０は、第３実施例に示す変換回路１
９に対し、コンデンサ１４とリアクトル１５の接続形態
が異なる。すなわち、端子ｕ、ｎ間に二次巻線１２ｓと
並列にリアクトル１５が接続され、端子ｖ、ｎ間に二次
巻線１３ｓと並列にコンデンサ１４が接続されている。

【００４８】図８において、左側が一次側のベクトルを
示し、右側が二次側のベクトルを示す。二次側におい
て、抵抗１７には電圧ベクトル（ＥUV−ＥVW）の大きさ
に比例した単相の電流ＩR2が流れ、そのベクトルの向き
は当該電圧ベクトル（ＥUV−ＥVW）の向きに一致する。
また、端子ｕ、ｎ間に接続されたリアクトル１５の電流
ベクトルＩL は、電圧ベクトルＥuv（＝Ｅun）に対して
９０°遅れたベクトルとなり、端子ｖ、ｎ間に接続され
たコンデンサ１４の電流ベクトルＩC は、電圧ベクトル
Ｅvw（＝Ｅvn）に対して９０°進んだベクトルとなる。
Ｉuv、Ｉvwの各電流ベクトルは、それぞれ以下の（15）
式、（16）式により定まる。Ｉuv＝ＩR2＋ＩL …（15）Ｉvw＝ＩR2−ＩC …（16）

【００４９】この場合、電流ＩR2、ＩC 、ＩL （電流
値）の間に以下の（17）式で示す関係が成立するよう
に、抵抗１７の抵抗値、電源周波数におけるコンデンサ
１４のインピーダンスおよびリアクトル１５のインピー
ダンスが決定されている。ＩC ＝ＩL ＝ＩR2 …（17）

【００５０】単相変圧器１２、１３の一次巻線１２ｐ、
１３ｐには、それぞれ電流Ｉuv、Ｉvwに応じた電流ＩU
V、ＩVWが流れ、電流ベクトルＩU 、ＩV 、ＩW は、そ
れぞれ以下の（18）式、（19）式、（20）式により定ま
る。ＩU ＝ＩUV …（18）ＩV ＝−（ＩVW＋ＩUV） …（19）ＩW ＝ＩVW …（20）

【００５１】その結果、本実施例の変換回路２０によっ
ても、図８に示すように三相電源１６の力率は１となり
且つ三相電源１６の電流は完全な平衡三相電流となる。
従って、本実施例によっても第１実施例と同様の効果を
得ることができるとともに、第３実施例と同様に変圧器
１２、１３の利用率を一層高めることができる。

【００５２】（第５の実施形態）次に、第１実施例に示
した変換回路１１に基づいて単相三線配電方式を実現し
た第５実施例について、その電気的構成を示す図９を参
照しながら説明する。この図９に示す変換回路２１は、
単相変圧器１２および１３の二次側にそれぞれ２つの同
一仕様の巻線１２s1、１２s2および巻線１３s1、１３s2
を設け、端子ｗ、ｏ間に二次巻線１３s1、１２s1からな
るＶ結線を接続し、端子ｏ、ｕ間に二次巻線１３s2、１
２s2からなるＶ結線を接続した構成、すなわち２つのＶ
結線を直列に接続してＷ字形接続とした構成を備えてい
る。端子ｗ、ｏ間と端子ｏ、ｕ間には、それぞれ抵抗１
７ａ、１７ｂ（単相回路、単相負荷回路に相当）が接続
されている。

【００５３】この変換回路２１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換回路となる。従って、三相回路と
単相回路との間に変換回路２１を介在させることによ
り、例えば店舗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。

【００５４】（第６の実施形態）図１０は、本発明の第
６実施例を示す変換回路２２の電気的構成図である。こ
の変換回路２２は、第３実施例に示した変換回路１９に
基づいて単相三線配電方式を実現したものである。すな
わち、単相変圧器１２および１３の二次側にそれぞれ２
つの同一仕様の巻線１２s1、１２s2および巻線１３s1、
１３s2を設け、端子ｕ、ｏ間に二次巻線１２s1、１３s1
からなる逆Ｖ結線を接続し、端子ｏ、ｖ間に二次巻線１
２s2、１３s2からなる逆Ｖ結線を接続した構成、すなわ
ち２つの逆Ｖ結線を直列に接続してＷ字形接続とした構
成を備えている。端子ｕ、ｏ間と端子ｏ、ｖ間には、そ
れぞれ抵抗１７ａ、１７ｂが接続されている。この変換
回路２２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５実施例と同様に三相電源１６の電力
を平衡した状態で且つ効率良く抵抗１７ａ、１７ｂに供
給することができ、しかも変圧器１２、１３の利用率を
高められる。

【００５５】（第７の実施形態）次に、本発明の第７実
施例について図１１を参照しながら説明する。図１１
は、第１実施例と同様の電気的構成を有する変換回路１
１（図１参照）についてのベクトル図である。ただし、
本実施例においては、第１実施例と異なり、電流ＩR1、
ＩC 、ＩL （電流値）の間に（１）式の関係が成立して
いない。しかし、（１）式の関係が成立していなくと
も、三相電源１６と抵抗１７との間に変換回路１１が介
在することにより、三相電源１６と抵抗１７とを直接接
続する場合に比べその不平衡率は改善される。

【００５６】一般に、三相回路は平衡した状態とするの
が好ましいが、各設備ではある程度の不平衡が許容され
ている。例えば、内線規定（JEAC 8001 ）の不平衡負荷
の制限によれば、三相３線式２００Ｖ受電の場合、設備
不平衡率を３０％以下とするのを原則としている。つま
り、ある程度（例えば３０％以下）の不平衡を有した状
態であっても、三相回路から単相回路に対して給電可能
なような規定となっている。

【００５７】図１１は、コンデンサ１４とリアクトル１
５のインピーダンスを平衡時（（１）式の成立時）にお
ける値よりも大きく設定した場合の一次側のベクトル図
を示している。この図１１において、二点鎖線（ａ）で
示す円の半径は、平衡時における電流ベクトルＩU 、Ｉ
V 、ＩW の大きさを示しており、二点鎖線（ｂ）で示す
円の半径は、三相電源１６が出力可能な最大電流の大き
さを示している。この場合、（１）式の関係が成立して
いないため完全な平衡三相電流とはならないが、電流Ｉ
U 、ＩV 、ＩW の大きさが三相電源１６の出力可能な電
流値以内である場合（つまり、電流ベクトルＩU 、ＩV
、ＩW が二点鎖線（ｂ）で示す円内に位置する場
合）、三相電源１６は抵抗１７に対して電力供給が可能
となる。なお、以上の説明は、第２ないし第６実施例に
示した変換回路１８ないし２２に対しても同様となり、
また、例えば負荷の大きさ（抵抗１７の抵抗値）が変化
する場合であっても同様となる。

【００５８】この図１１に示されるように、上述した各
実施例に示す変換回路１１、１８〜２２を用いることに
より、完全な三相平衡状態が得られない場合であって
も、三相電源１６と抵抗１７とを直接接続する場合に比
べて不平衡率が大きく改善され、三相電源１６から抵抗
１７に対して給電可能な電力範囲が大きくなる。

【００５９】（第８の実施形態）次に、本発明の第８実
施例について、変換回路の電気的構成を示す図１２およ
び電流ベクトルを示す図１３を参照しながら説明する。
この図１２に示す変換回路２３は、端子ｗ、ｕ間に接続
される単相負荷２４（単相回路、単相負荷回路に相当）
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２４がモータを具備している場合、あるいは単相変
圧器１２、１３の二次側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。

【００６０】この変換回路２３は、図１に示す変換回路
１１に対し、端子Ｕとコンデンサ１４との間および端子
Ｗとリアクトル１５との間にそれぞれ開閉器２５および
２６（開閉手段に相当）を接続した点、および三相電源
１６と変換回路２３の端子Ｕ、Ｖ、Ｗとの間に互いに連
動して開閉動作する開閉器２７、２８、２９を設けた点
を異にしている。その他の構成およびコンデンサ１４と
リアクトル１５の各インピーダンスの設定は、第１実施
例と同様となっている。

【００６１】上記開閉器２５、２６は、図示しない制御
回路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２７、２８、２９が開放状態とされる場合単相負荷２４が速度起電力を持っている場合または単相
変圧器１２、１３の二次側の端子ｗ、ｕ間に系統の電圧
が印加されている場合において開閉器２７、２８、２９
が開放されると、上記二次側の電圧に応じた電圧が単相
変圧器１２、１３の一次側の端子Ｗ、Ｕ間に現れ、コン
デンサ１４とリアクトル１５との間で直列共振が発生す
る。従って、端子ｗ、ｕ間に電圧が印加される虞のある
回路形態においては、開閉器２７、２８、２９を開放す
るのに先立って開閉器２５および２６を開放し、コンデ
ンサ１４およびリアクトル１５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。

【００６２】（２）三相電源１６から単相負荷２４への
供給電力が所定値以下の場合コンデンサ１４およびリアクトル１５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２４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１４とリアクトル１５と
に一定の無効電流が流れることにより、三相電源１６は
無効電流を出力し続ける。その結果、コンデンサ１４、
リアクトル１５、三相電源１６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、変換回路２３の効率が低下する。

【００６３】一方、三相電源１６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、三相電
源１６が出力可能な定格三相電力（以下、三相電源容量
と称す）の１／３^１／２である。

【００６４】そこで、単相負荷容量が三相電源容量の１
／３^１／２以下である場合には、開閉器２５および２６
を開放し、コンデンサ１４およびリアクトル１５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１４とリア
クトル１５での損失が零となるので、変換回路２３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。

【００６５】また、単相負荷容量が三相電源容量の１／
３^１／２を超えた場合には、開閉器２５および２６を閉
じることにより三相電源１６から単相負荷２４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１３
は、単相負荷２４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１／３^１／２（５７．
７％負荷）である場合に開閉器２５、２６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（21）式で示す関係が成立
する。ＩC ＝ＩL ＝ＩR1＝ＩV …（21）

【００６６】以上説明したように、本実施例によれば開
閉器２５、２６の開閉制御を実行することにより、開閉
器２７、２８、２９を開放して三相電源１６を切り離し
た状態での直列共振の発生を防止でき、変換回路２３全
体としての効率を高めることができ、さらに三相電源１
６から単相負荷２４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。

【００６７】（第９の実施形態）次に、本発明の第９実
施例について、変換回路の電気的構成を示す図１４およ
び電流ベクトルを示す図１５を参照しながら説明する。
この図１４に示す変換回路３０は、第８実施例で説明し
た変換回路２３と同様に、図５に示す変換回路１９に対
し開閉器２５〜２９を設けた構成となっている。コンデ
ンサ１４とリアクトル１５の各インピーダンスは、変換
回路１９と同様に設定されている。

【００６８】開閉器２５、２６が開放状態とされる条件
は第８実施例で説明した（１）および（２）と同様であ
る。ただし、三相電源１６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、三相電源１６
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２５お
よび２６を開放し、コンデンサ１４およびリアクトル１
５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。

【００６９】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２５および２６を閉じる
ことにより三相電源１６から単相負荷２４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１５は、単
相負荷２４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２５、２６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（22）式、（23）式で示す関係が成立する。ＩU ＝ＩW ＝３^１／２・ＩR1＝３^１／２／２・ＩL …（22）ＩV ＝０ …（23）本実施例によっても、開閉器２５、２６の開閉制御を実
行することにより、第８実施例と同様の作用および効果
を得ることができる。

【００７０】（第１０の実施形態）次に、本発明の第１
０実施例について、変換回路の電気的構成を示す図１６
を参照しながら説明する。三相電源１６と変換回路３１
（電気回路に相当）との間には開閉器２７、２８、２９
が設けられ、端子ｖと単相負荷２４との間には開閉器３
２が設けられている。開閉器２７、２８、２９と開閉器
３２とは連動して開閉動作するようになっている。この
構成によれば、三相電源１６と変換回路３１との間を開
路する場合には、これに連動して単相変圧器１２、１３
の二次側と単相負荷２４との間も開路されるので、上述
した直列共振の発生を防止することができる。

【００７１】（第１１の実施形態）次に、第３実施例を
変形した第１１実施例について、変換回路の電気的構成
を示す図１７を参照しながら説明する。この図１７に示
す変換回路３３（電気回路に相当）は、端子Ｕとリアク
トル１５（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１４（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３４および３５（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３４および３５は、それぞれリアクトル１５
およびコンデンサ１４に流れる電流を制御するようにな
っている。

【００７２】端子ｕ、ｖ間に接続された単相負荷２４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（11）式で示す関係
が成立するように、リアクトル１５とインバータ回路３
４との直列回路３６（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１４とインバータ回路３５との直列回路３７
（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３４は誘導性の状態で運転され、イ
ンバータ回路３５は容量性の状態で運転される。これに
より、単相負荷２４の大きさにかかわらず、三相電源１
６の出力電流を常に平衡させることが可能となる。

【００７３】また、単相負荷２４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３６、３７
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、三相電源１６の出力電流を常に平衡させる
ことが可能となる。このように、本実施例の変換回路３
３は不平衡電流を流すことができない三相電源１６に対
しても適用可能となる。

【００７４】（第１２の実施形態）次に、本発明の第１
２実施例について、変換回路の電気的構成を示す図１８
を参照しながら説明する。この図１８に示す変換回路３
８（電気回路に相当）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３９（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４０（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。端子Ｕ、Ｖ、Ｗには、
相順がＵＶＷの三相電源１６が接続され、単相変圧器１
２、１３の二次巻線１２ｓ、１３ｓは逆Ｖ結線されてい
る。

【００７５】端子ｕ、ｖ間に接続された単相負荷２４が
照明装置などの抵抗負荷である場合、インバータ回路３
９は三相電源１６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４０は
三相電源１６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
３９、４０に流れる電流をそれぞれ図１８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（11）式で示す関係
が成立するようにインバータ回路３９、４０が制御され
る。これにより、単相負荷２４の大きさにかかわらず、
三相電源１６の出力電流を常に平衡させることが可能と
なる。

【００７６】また、単相負荷２４の力率が１でない場合
であっても、インバータ回路３９が出力する誘導性電流
の位相およびインバータ回路４０が出力する容量性電流
の位相を単相負荷２４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、三相電源１６の出力電流を常に平衡させることが可
能となる。

【００７７】（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
実施例において、さらに端子ｕ、ｖ間にコンデンサを接
続するとともに端子ｖ、ｗ間にリアクトルを接続しても
良い。また、第３実施例において、さらに端子ｕ、ｎ間
にリアクトルを接続するとともに端子ｖ、ｎ間にコンデ
ンサを接続しても良い。第５、第６実施例においても同
様である。これらの場合、各コンデンサおよびリアクト
ルに開閉器を接続し、第８、第９実施例で説明した開閉
制御を実行するようにしても良い。

【００７８】第８、第９実施例で説明した開放条件
（１）において、開閉器２７、２８、２９を開放するの
に先立って開閉器２５および２６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。

【００７９】第２、第４、第５、第６実施例に示す変換
回路１８、２０、２１、２２においても、コンデンサ１
４およびリアクトル１５を切り離すための開閉器２５、
２６と三相電源１６を切り離すための開閉器２７、２
８、２９とを備え、これら開閉器２５〜２９を第８、第
９実施例と同様に制御しても良い。この場合、第８、第
９実施例で説明した開放条件（２）について、第２、第
５実施例にあっては単相負荷容量が三相電源容量の１／
３^１／２以下の場合に開閉器２５、２６を開放するよう
に制御し、第４、第６実施例にあっては単相負荷容量が
三相電源容量の１／２以下の場合に開閉器２５、２６を
開放するように制御すれば良い。

【００８０】第１、第２、第４、第５、第６実施例に示
す変換回路１１、１８、２０、２１、２２においても、
第１０実施例と同様に、連動して開閉動作する開閉器２
７、２８、２９と開閉器３２とを備えても良い。また、
第１１実施例と同様に、リアクトル１５およびコンデン
サ１４にそれぞれインバータ回路３４および３５を接続
しても良い。さらに、第１２実施例と同様に、インバー
タ回路３９、４０を設けても良い。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。

【００８１】上述した各実施例において、コンデンサ１
４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
１５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。

【００８２】三相電源１６は分散型電源に限られず三相
電力系統であっても良い。また、単相負荷１６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、単相変圧器１２、
１３の二次側は系統連系されていても良い。この場合に
は、三相回路例えば上記分散型電源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。

【００８３】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明の電気回路は、２つの単相変圧器の一次側をＶ結線
とし、二次側をＶ結線または逆Ｖ結線とし、一次側また
は二次側の各巻線に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を接続するとともに、一次側に三
相回路を接続し、二次側に単相回路を接続した構成を備
えているので、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絶縁して連結することができ、さ
らに三相回路と単相三線式回路との接続も可能となる。
また、三相回路と単相回路とは単相変圧器を介して接続
されるので、変圧比を適宜設定することにより三相回路
の電圧と単相回路の電圧とをそれぞれ独立して設定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す変換回路の電気的構
成図

【図２】一次側（三相回路側）のベクトル図

【図３】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図４】一次側（三相回路側）および二次側（単相回路
側）のベクトル図

【図５】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図６】図２相当図

【図７】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図８】図４相当図

【図９】本発明の第５実施例を示す図１相当図

【図１０】本発明の第６実施例を示す図１相当図

【図１１】本発明の第７実施例を示す図２相当図

【図１２】本発明の第８実施例を示す図１相当図

【図１３】一次側（三相回路側）の電流ベクトル図

【図１４】本発明の第９実施例を示す図１相当図

【図１５】図１３相当図

【図１６】本発明の第１０実施例を示す図１相当図

【図１７】本発明の第１１実施例を示す図１相当図

【図１８】本発明の第１２実施例を示す図１相当図

【図１９】従来技術であるスタインメッツ回路の電気的
構成図

【図２０】スタインメッツ回路のベクトル図

【符号の説明】

１１、１８、１９、２０、２１、２２、２３、３０、３
１、３３、３８は変換回路（電気回路）、１２、１３は
単相変圧器、１２ｐ、１３ｐは一次巻線、１２ｓ、１２
s1、１２s2、１３ｓ、１３s1、１３s2は二次巻線、１４
はコンデンサ（容量性インピーダンス回路）、１５はリ
アクトル（誘導性インピーダンス回路）、１６は三相電
源（三相回路）、１７、１７ａ、１７ｂは抵抗（単相回
路、単相負荷回路）、２４は単相負荷（単相回路）、２
５、２６は開閉器（開閉手段）、３４、３５はインバー
タ回路（電流制御手段）、３６は直列回路（誘導性イン
ピーダンス回路）、３７は直列回路（容量性インピーダ
ンス回路）、３９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）、４０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）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野宮成生東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内Ｆターム(参考） 5G066 GA01 5H750 BA01 BA05 CC11 CC14 CC15 CC16 DD14 DD17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、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。
【請求項２】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、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。
【請求項３】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、前記端子Ｕ、Ｖ間および前記端子ｕ、ｖ間に
それぞれ容量性インピーダンス回路を接続し、前記端子
Ｖ、Ｗ間および前記端子ｖ、ｗ間にそれぞれ誘導性イン
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。
【請求項４】前記２つの単相変圧器はそれぞれ２つの
二次巻線を備え、各単相変圧器の二次巻線からなる２組
のＶ結線を直列に接続し、その直列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３の何れかに記載
の電気回路。
【請求項５】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、各二次巻線をそれぞれ端子
ｕ、ｎ間の巻線および端子ｖ、ｎ間の巻線となるように
逆Ｖ結線し、前記端子Ｕ、Ｖ間に誘導性インピーダンス
回路を接続し、前記端子Ｖ、Ｗ間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電気回路。
【請求項６】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、各二次巻線をそれぞれ端子
ｕ、ｎ間の巻線および端子ｖ、ｎ間の巻線となるように
逆Ｖ結線し、前記端子ｕ、ｎ間に誘導性インピーダンス
回路を接続し、前記端子ｖ、ｎ間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電気回路。
【請求項７】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、各二次巻線をそれぞれ端子
ｕ、ｎ間の巻線および端子ｖ、ｎ間の巻線となるように
逆Ｖ結線し、前記端子Ｕ、Ｖ間および前記端子ｕ、ｎ間
にそれぞれ誘導性インピーダンス回路を接続し、前記端
子Ｖ、Ｗ間および前記端子ｖ、ｎ間にそれぞれ容量性イ
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電気回路。
【請求項８】前記２つの単相変圧器はそれぞれ２つの
二次巻線を備え、各単相変圧器の二次巻線からなる２組
の逆Ｖ結線を直列に接続し、その直列回路の両側端子お
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５ないし７の何れかに記
載の電気回路。
【請求項９】前記単相回路を接続した場合に前記三相
回路の不平衡電流が当該三相回路に許容される所定の値
以内となるように、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の各インピーダンスが
設定されていることを特徴とする請求項１ないし８の何
れかに記載の電気回路。
【請求項１０】前記容量性インピーダンス回路は、コ
ンデンサまたはコンデンサとリアクトルとの直列回路で
あることを特徴とする請求項１ないし９の何れかに記載
の電気回路。
【請求項１１】前記誘導性インピーダンス回路は、リ
アクトルまたはリアクトルとコンデンサとの直列回路で
あることを特徴とする請求項１ないし１０の何れかに記
載の電気回路。
【請求項１２】前記容量性インピーダンス回路を切り
離す開閉手段と、前記誘導性インピーダンス回路を切り
離す開閉手段とを備えたことを特徴とする請求項１ない
し１１の何れかに記載の電気回路。
【請求項１３】前記三相回路から前記単相回路に供給
される電力が所定値以下である場合、前記開閉手段をと
もに開状態とすることを特徴とする請求項１２記載の電
気回路。
【請求項１４】前記開閉手段の少なくとも一方を開状
態としたことを条件として、前記端子Ｕ、Ｖ、Ｗと前記
三相回路との間を開路することを特徴とする請求項１２
または１３記載の電気回路。
【請求項１５】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が接続されている場合、
前記２つの単相変圧器の二次巻線と前記単相回路との間
を開路したことを条件として、前記端子Ｕ、Ｖ、Ｗと前
記三相回路との間を開路することを特徴とする請求項１
ないし１３の何れかに記載の電気回路。
【請求項１６】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９の何れかに記載の電気回路。
【請求項１７】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
９の何れかに記載の電気回路。
【請求項１８】前記三相回路は、三相交流電圧を出力
するインバータ回路を備えた分散型電源であることを特
徴とする請求項１ないし１７の何れかに記載の電気回
路。
【請求項１９】前記単相回路は、単相負荷回路である
ことを特徴とする請求項１ないし１８の何れかに記載の
電気回路。
【請求項２０】前記単相変圧器の二次側は、送配電系
統に連系されていることを特徴とする請求項１ないし１
９の何れかに記載の電気回路。