JPH11127541A - 電圧調整装置 - Google Patents

電圧調整装置

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JPH11127541A
JPH11127541A JP9309190A JP30919097A JPH11127541A JP H11127541 A JPH11127541 A JP H11127541A JP 9309190 A JP9309190 A JP 9309190A JP 30919097 A JP30919097 A JP 30919097A JP H11127541 A JPH11127541 A JP H11127541A
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JP
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circuit
output
inverter
time
inverter circuit
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JP9309190A
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Inventor
Yasuhiko Fukuda
康彦 福田
Shuji Miyake
修治 三宅
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Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
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    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、改良された電圧調整装置を提供する
ものである。 【解決手段】直流電源と、インバータ回路と、調整用電
圧を発生させるようにインバータ回路を制御するインバ
ータ制御回路と、二次巻線とインバータ回路の出力が入
力される一次巻線とを有してインバータ回路の出力を配
電線に重畳する直列変圧器と、インバータ回路の停止時
に一次巻線を短絡させる常閉接点を有する電磁接触器
と、起動指令信号を入力してから少なくとも常閉接点が
開くのに要する時間より長い一定の時間と起動指令信号
の入力を停止してから少なくとも常閉接点が閉じるのに
要する時間より長い一定の時間との間インバータ回路を
構成するスイッチング素子のうち直流電源の正極側また
は負極側に共通接続された各一対のうちのいずれか一方
の対を導通させて一次巻線を短絡させるインタロック回
路とを備えた電圧調整装置を特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、配電線に直列に変
圧器の二次巻線を接続して一次巻線に供給する電圧をイ
ンバータ回路を用いて調整して、配電線の電圧を所望値
に保つようにした電圧調整装置の改良に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】配電系統においては、線路の電圧降下や
負荷変動により需要家に供給する電力の電圧変動や電圧
歪が発生することがあり、これらの電圧変動や電圧歪を
抑制して電力の高品質化を図ることが必要になる。その
ため従来は、タップを切換えて電圧を調整する負荷時電
圧調整器や負荷時タップ切換変圧器を配電線に接続して
電圧調整を行っていた。しかしこれらのタップを切換え
て電圧を調整する方式では、電圧変動に対する応答速度
が遅く、また連続して電圧を調整することができない。
さらに配電線の上位系統で発生した電圧歪や配電線の負
荷で発生する高調波電流により配電線に発生する電圧歪
を補償することができない。そこでインバータ回路を備
えた電圧調整装置が提案されていた。
【0003】図5は従来の装置の例を示す接続図であ
る。同図において、1は発電機であり配電線23を通し
て負荷3に電力を供給している。7は配電線23の途中
に接続されて配電線の電圧を検出する電圧センサであ
り、計器用変圧器を用いることができる。8は直流電源
であり、例えば交流電源を整流したものが用いられる。
9ないし12はブリッジ接続されたスイッチング素子、
13ないし16はスイッチング素子9ないし12にそれ
ぞれ逆極性で並列に接続されたダイオードであり、スイ
ッチング素子9ないし12に逆方向の電圧が印加される
のを防止するために設けられている。これらのスイッチ
ング素子9ないし12およびダイオード13ないし16
はインバータ回路17を構成して、直流電源8の出力を
交流に交換して調整用電圧を出力する。2はインバータ
回路17の出力が入力される一次巻線と配電線23の途
中に直列に接続された二次巻線とを有する直列変圧器で
あり、インバータ回路17の出力を二次巻線を通して配
電線23に重畳する。5は電磁接触器であり、起動スイ
ッチ4から出力される起動指令信号S1を入力したとき
に電磁コイルに電流が流れて、直列変圧器2の一次巻線
に並列に接続された常閉接点6を開く。この電磁接触器
5は、インバータ回路17が停止しているときに直列変
圧器2の一次巻線がオープンになって高インピーダンス
になり、このインピーダンスが負荷3に比べて非常に大
きなインピーダンスのために発電機1側の電圧のほとん
どが直列変圧器2に印加されて、インバータ回路17の
素子が破損するのを防ぐために設けられている。
【0004】18は電圧センサ7の検出電圧の大きさ、
波形および位相に応じたパルス列を半波ごとに後述する
アンドゲート21および22に出力するインバータ制御
回路である。19は起動指令信号S1を入力してから予
め定められた遅延時間α1の後にインバータ駆動指令信
号S2を出力し、また起動指令信号S1の入力を停止し
てから予め定められた遅延時間α2の後にインバータ駆
動指令信号S2の出力を停止する遅延回路である。21
はアンドゲートであり、インバータ制御回路18から出
力されるパルス列のうちの正の半波とインバータ駆動指
令信号S2とを入力として、この2つの入力がHIGH
の時にスイッチング素子9と10とを導通させる駆動信
号P1を出力する。22はアンドゲートであり、インバ
ータ制御回路18から出力されるパルス列のうちの負の
半波とインバータ駆動指令信号S2とを入力として、こ
の2つの入力がHIGHの時にスイッチング素子11と
12とを導通させる駆動信号P2を出力する。
【0005】電磁接触器5が駆動指令信号S1を入力し
てから常閉接点6が開くまでと、起動指令信号S1の入
力を停止してから常閉接点6が閉じるまでとにはバラツ
キのある機械的な動作遅れ時間β1とβ2とがそれぞれ
存在し、遅延回路19の遅延時間α1は電磁接触器5の
機械的な動作遅れ時間β1よりも長く設定し、遅延時間
α2は動作遅れ時間β2よりも短く設定している。これ
らは、インバータ回路17の出力が常閉接点6によって
短絡されることを防止するためである。
【0006】図6は図5の装置の動作を説明するための
線図であり、(A)は起動スイッチ4の出力、即ち動作
指令信号S1、(B)は電磁接触器5の常閉接点6の開
閉の状態、(C)は遅延回路19の出力、即ちインバー
タ駆動指令信号S2、(D)はスイッチング素子駆動信
号P1、(E)はスイッチング素子駆動信号P2をそれ
ぞれ時間の経過とともに示したものである。図6に示す
時刻t1において起動スイッチ4を入れると、起動指令
信号S1が電磁接触器5に供給されるが、直ちに常閉接
点6は開かず機械的な動作遅れ時間β1の後の時刻t2
に常閉接点6は開く。遅延回路19は時刻t1に起動指
令信号S1を入力して電磁接触器5の動作遅れ時間β1
よりも長い遅延時間α1の後の時刻t3にインバータ駆
動指令信号S2を出力する。この結果インバータ制御回
路18から出力されているパルス列のうちの正の半波が
アンドゲート21に入力され、アンドゲート21から駆
動信号P1として出力されて、スイッチング素子9と1
0とを導通させる。またインバータ制御回路18から出
力されるパルス列のうちの負の半波がアンドゲート22
に入力され、アンドゲート22から駆動信号P2として
出力されて、スイッチング素子11と12とを導通させ
る。この結果インバータ回路17から調整用電圧が出力
されて、この調整用電圧は直列変圧器2の二次巻線を通
して配電線23に重畳される。このようにして配電線2
3に発生する電圧変動や電圧歪を、インバータ制御回路
18から出力されるパルス列のパルス幅を制御して調整
することができる。
【0007】次に図6に示す時刻t4において起動スイ
ッチ4を切ると起動指令信号S1はLOWになるが、電
磁接触器5の常閉接点6は直ちに閉じず、動作遅れ時間
β2の後の時刻t6に閉じる。また遅延回路19は起動
指令信号S1の入力を停止してから動作遅れ時間β2よ
り短い遅延時間α2後の時刻t5にインバータ駆動指令
信号S2の出力を停止して、インバータ回路17の出力
が停止される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来装置におい
ては、電磁接触器5が動作指令信号S1を入力してから
常閉接点6が開くまでの動作遅れ時間β1と起動指令信
号S1の入力を停止してから常閉接点6が閉じるまでの
動作遅れ時間β2とはバラツキがあるために、遅延回路
19の遅延時間α1とα2とをそれぞれ動作遅れ時間β
1とβ2とに等しく設定することは困難である。ここで
もし遅延時間α1が電磁接触器5の動作遅れ時間β1よ
りも短いかまたは遅延時間α2が動作遅れ時間β2より
も長いと、インバータ回路17の出力を電磁接触器5の
常閉接点6で短絡してしまうことになり、スイッチング
素子9ないし12が破壊されてしまうことになる。この
危険性を避けるために、遅延時間α1は動作遅れ時間β
1の最大値よりも長く、また遅延時間α2は動作遅れ時
間β2の最小値よりも短くなるように定めることが必要
となる。このために両者の差であるγ1=α1−β1と
γ2=β2−α2とに相当する空時間が図6に示すよう
に発生し、この時間γ1とγ2との間には直列変圧器2
の一次側がオープンになって高インピーダンスになり、
このインピーダンスが負荷3に比べて非常に大きなイン
ピーダンスのために発電機1側の電圧のほとんどが直列
変圧器2に印加されて高電圧が発生し、インバータ回路
17の素子が破損する不具合があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、直流電源と、ブリッジ接続されたスイッチング素子
とスイッチング素子に逆極性で並列に接続されたダイオ
ードとからなり直流電源の出力を入力として調整用電圧
を発生するインバータ回路と、配電線から検出された電
圧の大きさ、波形および位相に応じた調整用電圧を発生
させるようにインバータ回路のパルス幅を制御するイン
バータ制御回路と、配電線の途中に直列に接続された二
次巻線とインバータ回路の出力が入力される一次巻線と
を有してインバータ回路の出力を二次巻線を通して配電
線に重畳する直列変圧器と、インバータ回路の停止時に
一次巻線を短絡させる常閉接点を有する電磁接触器と、
起動指令信号を入力してから少なくとも常閉接点が開く
のに要する時間より長い一定の時間と起動指令信号の入
力を停止してから少なくとも常閉接点が閉じるのに要す
る時間より長い一定の時間との間インバータ回路を構成
するスイッチング素子のうち直流電源の正極側または負
極側に共通接続された各一対のうちのいずれか一方の対
を導通させて一次巻線を短絡させるインタロック回路と
を備えた電圧調整装置を提案したものである。
【0010】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の電圧調整装置において、インタロック回路にエラー信
号が入力されたときにエラー信号が入力されてから少な
くとも常閉接点が閉じるのに要する時間より長い一定の
時間の間一対のスイッチング素子を導通させて一次巻線
を短絡させる電圧調整装置を提案したものである。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態の例を
示す接続図であり、24はインターロック回路であり、
起動指令信号S1を入力して電磁接触器5に電磁接触器
動作指令信号S4を出力し、またスイッチング素子9な
いし12を導通させる駆動信号P3ないしP6をそれぞ
れ出力する。その他は図5に示した従来装置と同機能の
ものに同符号を付してある。図2は図1に示したインタ
ーロック回路24の例を示す接続図である。同図におい
て、32はインバータゲート、35はアンドゲート、3
1は遅延回路であり、信号を入力してから予め定められ
た遅延時間α3の後に信号S3を出力し、信号の入力が
停止してから予め定められた遅延時間α4の後に信号S
3の出力を停止する。この遅延時間α3は、後述する電
磁接触器動作指令信号S4がHIGHになってから電磁
接触器5の常閉接点6が開くまでの動作遅れ時間β1の
最大値よりも長く、遅延時間α4は、電磁接触器動作指
令信号S4がLOWになってから電磁接触器5の常閉接
点6が閉じるまでの動作遅れ時間β2の最大値よりも長
く設定しておく。これらの遅延時間α3およびα4は、
動作遅れ時間β1およびβ2とそれぞれほぼ同じ値に設
定する必要はなく、動作遅れ時間β1およびβ2よりも
それぞれ長い値であればラフに設定して良い。33およ
び38はインバータゲート34、36および39ないし
43はアンドゲート、44および45はオアゲート、3
7はエクスクルーシブオアゲートであり、2つの入力の
うち一方がHIGHで他方がLOWのときのみ出力がH
IGHになる。
【0012】図3は図1および図2の装置においてイン
バータ回路17が動作中にエラーが発生しない場合の動
作を説明するための線図である。同図において、(A)
は起動スイッチ4の出力即ち起動指令信号S1、(B)
はインターロック回路24から電磁接触器5に出力され
る電磁接触器動作指令信号S4、(C)は電磁接触器5
の常閉接点6の開閉の状態、(D)は遅延回路31の出
力S3、(E)は図示しないエラー検出器から出力され
たエラー信号E、(F)はスイッチング素子駆動信号P
3、(G)はスイッチング素子駆動信号P4、(H)は
スイッチング素子駆動信号P5、(I)はスイッチング
素子駆動信号P6をそれぞれ時間の経過とともに示した
ものである。図3に示す時刻t1において起動スイッチ
4を入れると、起動指令信号S1はHIGHになり、こ
の時エラーは発生していないのでエラー信号EはLOW
であるので、この信号がインバータゲート33で極性反
転された信号と起動指令信号S1との2つの入力がHI
GHとなるために、アンドゲート34の出力はHIGH
となり、電磁接触器5に電磁接触器動作指令信号S4を
出力する。この時常閉接点6は機械的遅れのために直ち
に開かず、動作遅れ時間β1の後の時刻t2に開く。ま
た時刻t1においてエラー信号EはLOWであるので、
この信号をインバータゲート32で極性反転された信号
と起動指令信号S1との2つの入力信号がHIGHとな
るために、アンドゲート35の出力はHIGHとなり、
遅延回路31はアンドゲート35の出力信号を受けて、
遅延時間α3の後の時刻t3にHIGHとなる信号S3
を出力する。また時刻t1においてエクスクルーシブオ
アゲート37の入力である電磁接触器動作指令信号S4
はHIGHで信号S3はLOWであるので、エクスクル
ーシブオアゲート37の出力はHIGHとなり、この結
果駆動信号P4およびP5がHIGHとなり、スイッチ
ング素子10及び11がそれぞれ導通し、直列変圧器2
の一次巻線はこれらのスイッチング素子および並列接続
されたダイオード14と15とを通して短絡状態とな
る。この時エクスクルーシブオアゲート37の出力はイ
ンバータゲート38により極性反転されてLOWにな
り、駆動信号P3およびP6はLOWとなり、スイッチ
ング素子9および12は遮断状態に保たれる。
【0013】図3に示す時刻t2において電磁接触器5
の常閉接点6は開くが、この時は未だ遅延回路31の時
限α3に達していないので、エクスクルーシブオアゲー
ト37の入力信号S3はLOWのため、エクスクルーシ
ブオアゲート37の出力はHIGHのままでスイッチン
グ素子10および11により直列変圧器2の一次巻線は
短絡されたままである。このため直列変圧器2の一次巻
線はローインピーダンスのままである。図3に示す時刻
t3において遅延回路31の時限α3に達して信号S3
がHIGHになると、インバータ制御回路18から出力
されている電圧センサ7の検出電圧の大きさ、波形およ
び位相に応じたパルス列のうちの正の半波が、アンドゲ
ート40およびアンドゲート43とオアゲート45を通
して駆動信号P3およびP4としてそれぞれ出力され、
スイッチング素子9および10がそれぞれ導通される。
またインバータ制御回路18から出力されるパルス列の
うち負の半波が、アンドゲート41およびアンドゲート
42とオアゲート44を通して駆動信号P6およびP5
としてそれぞれ出力され、スイッチング素子12および
11がそれぞれ導通される。この結果インバータ回路1
7から調整用電圧が直列変圧器2の一次巻線に出力され
て、二次巻線を通して配電線23に重畳される。このよ
うにして配電線23に発生する電圧変動や電圧歪を、イ
ンバータ制御回路18のパルス列を制御して調整するこ
とができる。
【0014】図3に示す時刻t4において起動スイッチ
4を切ると起動指令信号S1はLOWになりアンドゲ−
ト34の出力、即ち電磁接触器動作指令信号S4はLO
Wになるが、電磁接触器5の常閉接点6は機械的遅れの
ために直ちに閉じず、動作遅れ時間β2の後の時刻t5
に閉じる。また起動指令信号S1がLOWになってから
遅延時間α4の後の時刻t6に遅延回路31の出力信号
S3がLOWとなる。また時刻t4においてエクスクル
ーシブオアゲート37の入力である電磁接触器動作指令
信号S4はLOWで信号S3はHIGHであるので、エ
クスクルーシブオアゲート37の出力はHIGHとな
り、この結果駆動信号P4およびP5がそれぞれHIG
Hとなり、スイッチング素子10および11がそれぞれ
導通し、直列変圧器2の一次巻線は短絡状態となる。こ
の時エクスクルーシブオアゲート37の出力はインバー
タゲート38により極性反転されてLOWになり、駆動
信号P3およびP6はLOWとなり、スイッチング素子
9および12は遮断状態に保たれる。
【0015】電磁接触器5の常閉接点6が閉じた後の時
刻t6において遅延回路31の時限α4に達して、出力
信号S3がLOWになると、エクスクルーシブオアゲー
ト37の出力はLOWになり、駆動信号P4およびP5
の出力がLOWになり、スイッチング素子10および1
1が遮断状態となる。従って起動スイッチ4を切るとき
も直列変圧器2の一次巻線は、ローインピーダンスのま
まである。
【0016】図4は図1および図2の装置においてイン
バータ回路17が動作中にエラーが発生した場合の動作
を説明するための線図である。同図において(A)ない
し(I)は図3に示した(A)ないし(I)と対応す
る。また起動スイッチ4を入れてからインバータ回路1
7が駆動するまでの説明は図3に示した時刻t1ないし
t3と同じであるので図示を省略する。
【0017】図4においてインバータ回路17が駆動中
の時刻t7に図示しないエラー検出器からエラー信号E
がインターロック回路24に出力されると、エラー信号
Eはインバータゲート33により極性反転されてLOW
信号となりアンドゲート34に入力されて、アンドゲー
ト34の出力はLOWになり、電磁接触器動作指令信号
S4は停止する。電磁接触器5は信号S4の入力が停止
した後の機械的な動作遅れ時間β2の後の時刻t8に常
閉接点6を閉じる。また時刻t7においてエラー信号E
はインバータゲート32により極性反転されてLOWと
なり、アンドゲート35に入力されてアンドゲート35
の出力はLOWになり、遅延回路31は遅延時間α4の
後の時刻t9に信号S3をLOWにする。この結果、時
刻t7においてエクスクルーシブオアゲート37の入力
である電磁接触器動作指令信号S4はLOWで信号S3
はHIGHであるので、エクスクルーシブオアゲート3
7の出力はHIGHとなり、駆動信号P4およびP5が
それぞれHIGHとなり、スイッチング素子10および
11がそれぞれ導通されるために、直列変圧器2の一次
巻線は短絡される。この時エクスクルーシブオアゲート
37の出力はインバータゲート38により極性反転され
てLOWになり、駆動信号P3およびP6はLOWとな
り、スイッチング素子9および12を遮断状態に保つ。
【0018】時刻t8において電磁接触器5の常閉接点
6が閉じ、時刻t9において時限α4に達すると、遅延
回路31は出力信号S3をLOWにする。この結果エク
スクルーシブオアゲート37出力はLOWとなり、駆動
信号P4およびP5はそれぞれLOWとなり、スイッチ
ング素子10および11はそれぞれ導通を停止する。時
刻t10において、起動スイッチ4を切ると起動指令信
号S1はLOWとなり、またエラー検出器の出力を停止
するとエラー信号EはLOWとなる。以上のように、イ
ンバータ回路17の動作中にエラーが発生した場合も、
直列変圧器2の一次巻線はローインピーダンスのままで
ある。
【0019】前述した図1の実施例の説明においては、
インバータ回路17のスイッチング素子10および11
を導通させて直列変圧器2の一次巻線を短絡させる場合
を示したが、スイッチング素子10および11に代えて
スイッチング素子9および12を導通させて一次巻線を
短絡させてもよい。
【0020】
【発明の効果】上記の通り本発明の電圧調整装置は、起
動させるときおよび停止させるときに、電磁接触器の常
閉接点が開いている間でかつインバータ回路が駆動して
いない間、インバータ回路の一対のスイッチング素子を
導通させて直列変圧器の一次巻線を短絡させるものであ
る。この結果、直列変圧器2の一次側がオープンになる
期間が全く発生せず、従来装置のように高電圧が発生し
てインバータ回路17の素子を破損させることがなく、
電圧調整器の寿命を著しく伸ばすという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の例を示す接続図である。
【図2】図1に示したインターロック回路24の例を示
す接続図である。
【図3】図1および図2の装置においてインバータ回路
17が動作中にエラーが発生しない場合の動作を説明す
るための線図である。
【図4】図1および図2の装置においてインバータ回路
17が動作中にエラーが発生した場合の動作を説明する
ための線図である。
【図5】従来の装置の例を示す接続図である。
【図6】図5の装置の動作を説明するための線図であ
る。
【符号の説明】
1 発電機 2 直列変圧器 3 負荷 4 起動スイッチ 5 電磁接触器 6 電磁接触器5の常閉接点 7 電圧センサ 8 直流電源 9、10、11、12 スイッチング素子 13、14、15、16 ダイオード 17 インバータ回路 18 インバータ制御回路 19 遅延回路 21、22 アンドゲート 23 配電線 24 インターロック回路 31 遅延回路 32、33 インバータゲート 34、35、36 アンドゲート 37 エクスクルーシブオアゲート 38 インバータゲート 39、40、41、42、43 アンドゲート 44、45 オアゲート

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源と、ブリッジ接続されたスイッ
    チング素子と前記スイッチング素子に逆極性で並列に接
    続されたダイオードとからなり前記直流電源の出力を入
    力として調整用電圧を発生するインバータ回路と、配電
    線から検出された電圧の大きさ、波形および位相に応じ
    た調整用電圧を発生させるように前記インバータ回路の
    パルス幅を制御するインバータ制御回路と、前記配電線
    の途中に直列に接続された二次巻線と前記インバータ回
    路の出力が入力される一次巻線とを有して前記インバー
    タ回路の出力を前記二次巻線を通して配電線に重畳する
    直列変圧器と、前記インバータ回路の停止時に前記一次
    巻線を短絡させる常閉接点を有する電磁接触器と、起動
    指令信号を入力してから少なくとも前記常閉接点が開く
    のに要する時間より長い一定の時間と前記起動指令信号
    の入力を停止してから少なくとも前記常閉接点が閉じる
    のに要する時間より長い一定の時間との間前記インバー
    タ回路を構成するスイッチング素子のうち前記直流電源
    の正極側または負極側に共通接続された各一対のうちの
    いずれか一方の対を導通させて前記一次巻線を短絡させ
    るインタロック回路とを備えた電圧調整装置。
  2. 【請求項2】 前記インタロック回路はエラー信号が入
    力されたときに前記エラー信号が入力されてから少なく
    とも前記常閉接点が閉じるのに要する時間より長い一定
    の時間の間前記一対のスイッチング素子を導通させて前
    記一次巻線を短絡させる請求項1に記載の電圧調整装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008206212A (ja) * 2007-02-16 2008-09-04 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 回転電機駆動用電源装置
KR101453647B1 (ko) * 2013-01-22 2014-10-22 최인석 출력 전압 조정기

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