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公開番号2025018328
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023121928
出願日2023-07-26
発明の名称電源装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 3/00 20060101AFI20250130BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】負荷に安定した電力を供給することが可能な電源装置を提供する。
【解決手段】この電源装置100は、三相交流電源200に接続され、負荷210に電力を供給する。電源装置100は、三相交流電源200から入力される電力の電圧を変圧する変圧器10と、変圧器10の二次側に設けられ、変圧器10から負荷210に供給される電力の電圧を制御する直列変圧器20と、直列変圧器20の一次側の電圧を制御する半導体電力変換部30と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電力系統に接続され、負荷に電力を供給する電源装置であって、
前記電力系統から入力される電力の電圧を変圧する変圧器と、
前記変圧器の二次側に設けられ、前記変圧器から前記負荷に供給される電力の電圧を制御する直列変圧器と、
前記直列変圧器の一次側の電圧を制御する半導体電力変換部と、を備える、電源装置。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
前記半導体電力変換部は、インバータ部を含み、
前記インバータ部から前記直列変圧器に出力される電力により、前記直列変圧器の一次側の電圧が制御される、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記変圧器の二次側の電圧を検出する電圧検出器をさらに備え、
前記半導体電力変換部は、前記電圧検出器に検出された電圧に基づいて、前記インバータ部から出力される電圧を制御する、請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記変圧器の二次側には、前記負荷に接続される主巻線と、補助巻線とが設けられており、
前記半導体電力変換部は、前記補助巻線から入力される電力を電源として、前記直列変圧器の一次側の電圧を制御する、請求項１に記載の電源装置。
【請求項５】
前記半導体電力変換部は、外部電源から入力される電力を電源として、前記直列変圧器の一次側の電圧を制御する、請求項１に記載の電源装置。
【請求項６】
前記負荷は、電力によって被融解物を融解させるアーク炉を含む、請求項１に記載の電源装置。
【請求項７】
前記被融解物に対する前記アーク炉の電極の位置を調整するために、前記変圧器の二次側に流れる電流を検出する電流検出器をさらに備える、請求項６に記載の電源装置。
【請求項８】
前記半導体電力変換部は、コンバータ部と、インバータ部と、前記コンバータ部と前記インバータ部との間に設けられる蓄電部と、を含む、請求項１に記載の電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源装置に関し、特に、電力系統に接続され負荷に電力を供給する電源装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電力系統に接続され、負荷に電力を供給する電源装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、電力系統から電力が供給される主変圧器と、直列変圧器と、を備える電気炉用変圧器が開示されている。主変圧器は、一次巻線と、二次巻線と、タップ巻線と、を含む。また、直列変圧器は、タップ巻線に接続される励磁巻線を含む。そして、電力系統から主変圧器に電力が供給されることにより、主変圧器の二次巻線の電圧と、直列変圧器の二次側の電圧とが加算された電圧が負荷に印加される。また、上記特許文献１の電気炉用変圧器は、タップ巻線に設けられているタップ端子を切り換えるタップ切換器を備えている。そして、タップ端子が切り換えらえることにより、直列変圧器の励磁巻線に印加される電圧が変化する。その結果、負荷に印加される電圧が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特公平６－１０５６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、負荷に印加される電圧が変化させるために、タップ巻線が設けられている。ここで、タップ巻線に設けられているタップ端子を切り換えるためには、比較的長い時間を必要とする。このため、電気炉用変圧器が出力する電圧を迅速に変化させることができないので、負荷の急激な変動に電気炉用変圧器から出力される電圧を追従させることができない。このため、負荷に安定した電力の供給ができないという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、負荷に安定した電力を供給することが可能な電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電源装置は、電力系統に接続され、負荷に電力を供給する電源装置であって、電力系統から入力される電力の電圧を変圧する変圧器と、変圧器の二次側に設けられ、変圧器から負荷に供給される電力の電圧を制御する直列変圧器と、直列変圧器の一次側の電圧を制御する半導体電力変換部と、を備える。
【０００８】
この発明の一の局面による電源装置は、上記のように、直列変圧器の一次側の電圧を制御する半導体電力変換部を備える。これにより、半導体電力変換部は、タップ切換方式と比べて比較的高速に出力される電圧を変化させることができるので、負荷が急激に変動した場合でも、電源装置から負荷に印加する電圧を所望の電圧に調整することができる。また、半導体電力変換部は、段階的にしか電圧を変化させることができないタップ切換方式と異なり、出力される電圧を直線的（連続的）に変化させることができる。これらの結果、負荷の急激な変動があっても電源装置から出力される電圧を所望の電圧に調整することができる。このため、電源装置は、負荷に安定した電力を供給することができる。また、タップ切換方式では、タップ端子の機械的な切り換えに起因してタップ切換器の点検および交換が必要になる一方、半導体電力変換部は、タップ切換方式と異なり点検および交換が不要である。このため、使用者の点検および交換の手間を省くことができる。また、負荷の急激な変化に起因して電源装置から供給される電力の無効電力が変動する。一の局面による電源装置では、半導体電力変換部が設けられているので、半導体電力変換部から無効電力を発生させることにより、電源装置から供給される電力に含まれる無効電力の変動の少なくとも一部を補償することができる。その結果、電力系統に生じる電圧の変動が抑制され、電力の品質低下を抑制することができる。
【０００９】
上記一の局面による電源装置において、好ましくは、半導体電力変換部は、インバータ部を含み、インバータ部から直列変圧器に出力される電力により、直列変圧器の一次側の電圧が制御される。これにより、インバータ部に含まれるスイッチング素子のオンオフを制御することにより、負荷に変動が生じても、負荷に印加する電圧を所望の電圧に調整することができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、変圧器の二次側の電圧を検出する電圧検出器をさらに備え、半導体電力変換部は、電圧検出器に検出された電圧に基づいて、インバータ部から出力される電圧を制御する。これにより、電源装置から出力される電圧を所望の電圧に調整することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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