【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電力負荷の発生する無効電力を自動的に補償する力率改善装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、この種の装置は、電力負荷に対して適宜の容量のコンデンサを並列に接続し、これにより電力負荷の発生する無効電力を補償して、電源側の力率を改善する（１００％に近づける）ものである。

【０００３】図７のグラフは、有効電力と無効電力の関係を表したものであり、有効電力Ｐを横軸に示し、無効電力Ｑを縦軸に示す。 無効電力が進み側である時を正（＋）、無効電力が遅れ側である時を負（−）で表すと、無効電力Ｑが正（＋）のときには、負荷と並列に接続されている進相コンデンサの容量の合計が大きいことから、力率が低下しており、無効電力Ｑが負（−）のときには、負荷と並列に接続されている進相コンデンサの容量の合計が小さいことから、力率が低下している。

【０００４】一点鎖線Ｈは、無効電力Ｑの上限値Ｑ _Hを示している。 また、一点鎖線Ｌは、無効電力Ｑの下限値Ｑ _Lと目標力率cos θ ₀に基づいて描かれたものである。 これらの一点鎖線Ｈ，Ｌ間が許容領域Ｓとなる。

【０００５】従来の装置では、電源側から供給される有効電力Ｐと無効電力Ｑを検出し、有効電力Ｐと無効電力Ｑに対応する点（Ｐ，Ｑ）が一点鎖線Ｈを越えると、負荷と並列に接続されるコンデンサの容量の合計を減らして、無効電力を小さくし、これにより無効電力を許容領域Ｓに戻していた。 図７のグラフにおいては、コンデンサの容量の合計を減らして、無効電力を逐一小さくしたときの様子が点線の各矢印ａ ₁ 〜ａ ₄によって示されている。

【０００６】同様に、有効電力Ｐと無効電力Ｑに対応する点（Ｐ，Ｑ）が一点鎖線Ｌよりも下降すると、負荷に接続されるコンデンサの容量の合計を増やして、無効電力を大きくし、これにより無効電力を許容領域Ｓに戻した。 図７のグラフにおいては、コンデンサの容量の合計を減らして、無効電力を逐一大きくしたときの様子が点線の各矢印ｂ ₁ 〜ｂ ₄によって示されている。

【０００７】同容量の進相コンデンサの組み合わせにより力率改善を行なう場合、負荷と並列に接続される進相コンデンサの容量の合計の変化の幅は、進相コンデンサの１台の容量と等しいため、図７のグラフにおいては、
許容領域の幅の最小値Ｗ（Ｑ _H −Ｑ _l ）は、進相コンデンサ１台分の容量と同じ、若しくはそれ以上に設定する必要がある。 許容領域の幅の最小値Ｗ（Ｑ _H −Ｑ _l ）
を、進相コンデンサ１台分の容量以下に設定した場合、
進相コンデンサの接続と遮断に伴う、無効電力の変化が、許容領域を超える恐れがある。 この場合、進相コンデンサの接続と遮断を繰り返すハンチングという現象が発生する。

【０００８】異なる容量の進相コンデンサの組み合わせにより力率改善を行なう場合、負荷と並列に接続される進相コンデンサの組み合わせを、あらかじめ設定し、それを変更することにより、進相コンデンサの容量の合計を変化させる。 その変化の幅は、組み合わせにより決定される。 図７のグラフにおいては、許容領域の幅の最小値Ｗ（Ｑ _H −Ｑ _l ）は、その変化の幅の最大のものと同じ、若しくはそれ以上に設定する必要がある。 許容領域の幅の最小値Ｗ（Ｑ _H −Ｑ _l ）を、それ以下に設定した場合、同容量の進相コンデンサによる力率改善の場合と同様、ハンチングが発生する恐れがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】電力負荷の発生する無効電力は、負荷の使用状況により変化し、その予測が困難なため、進相コンデンサの設置後にその容量を変更したり、増設したりする必要が生じる場合がある。

【００１０】しかしながら、上記従来の装置では、異なる容量の進相コンデンサにより力率改善を行なう場合、
図７のグラフにおいては、許容領域の幅の最小値Ｗ（Ｑ
_H −Ｑ _l ）を、接続する進相コンデンサの組み合わせの変更による、進相コンデンサの容量の合計の変化の幅の最大のものと同じ、若しくは、それ以上に設定する必要があるため、その組み合わせがうまく行なえないと、許容領域が大きくなり、力率改善がうまく行なえなくなる。

【００１１】すなわち、従来の装置では、使用できる進相コンデンサの容量に制限があり、その容量の変更や増設に柔軟に対処できなかった。

【００１２】そこで、この発明の課題は、進相コンデンサの容量に制限がなく、容量の変更や進相コンデンサの増設に、柔軟に対処することが可能な力率改善装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、この発明に係わる力率改善装置は、電力負荷に対して、これと並列に複数のコンデンサを選択的に接続するスイッチ手段と、これらのコンデンサの容量、および各コンデンサの接続状態を記憶する記憶手段と、電源側から供給される電力に含まれる無効電力を検出する検出手段と、この検出手段によって検出された無効電力が予め定められた許容領域から外れていることを判定し、この判定がなされると、記憶手段に記憶されている各コンデンサの容量、および各コンデンサの接続状態に基づいて、無効電力が許容領域に入るコンデンサの組み合わせを求め、このコンデンサの組み合わせをスイッチ手段を制御して接続し、無効電力が許容範囲に入る進相コンデンサの組み合わせを求められなければ、無効電力が進み側となり、かつ無効電力が最小となる進相コンデンサの組み合わせを求め、この進相コンデンサの組み合わせをスイッチ手段を制御して接続する演算制御手段とを備えている。

【００１４】

【作用】この発明によれば、無効電力が許容範囲に入る進相コンデンサの組み合わせを求められなければ、無効電力が進み側となり、かつ無効電力が最小となる進相コンデンサの組み合わせを求め、この進相コンデンサの組み合わせをスイッチ手段を制御して接続される。

【００１５】そのため、この力率改善装置は、図７においては、無効電力が遮断領域Ｙから投入領域Ｘに入る、
進相コンデンサの接続と遮断が行なわれないため、ハンチングを起こすことが無い。 また、許容領域を自由に設定することができ、許容領域を無しにすることも可能である、したがって、使用できる進相コンデンサの容量や組み合わせに制限がなく、容量の変更や進相コンデンサの増設に、柔軟に対処することができる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

【００１７】図１は、この発明に係わる力率改善装置の一実施例を示すブロック図である。 同図において、電源１は、負荷２に電力を供給している。 この負荷２には、
複数の進相コンデンサ３−１〜３−ｎが各スイッチ４−
１〜４−ｎを介して並列に接続される。

【００１８】電流検出器５は、電源１から供給される電流を検出し、この電流を電力計６、無効電力計７、および力率計８に指示する。 また、電圧検出器９は、電源１
から供給される電圧を検出し、この電圧を電力計６、無効電力計７、および力率計８に指示する。

【００１９】電力計６は、電源１から供給される電流および電圧を指示されると、電源１から供給される電力に含まれる有効電力Ｐを求めて、この有効電力Ｐを演算部１０に指示する。 また、無効電力計７は、電流および電圧を指示されると、電源１から供給される電力に含まれる無効電力Ｑを求めて、この無効電力Ｑを演算部１０に指示する。 さらに、力率計８は、電流および電圧を指示されると、電源１から供給される電力の力率cos θを求めて、この力率cos θを演算部１０に指示する。

【００２０】演算部１０には、メモリ１０ａが内蔵されており、このメモリ１０ａは、図２に示すグラフに該当するデータを記憶している。 このグラフにおいては、図７に示すグラフと同様に、有効電力Ｐを横軸に示し、無効電力Ｑを縦軸に示し、上限値Ｑ _Hを一点鎖線Ｈで示し、下限値Ｑ _Lと目標力率cos θ ₀を一点鎖線Ｌで示し、各一点鎖線Ｈ，Ｌ間を無効電力の許容領域Ｓとしている。 また、このメモリ１０ａは、各進相コンデンサ３
−１〜３−ｎの接続状態、つまり各進相コンデンサ３−
１〜３−ｎ毎に、進相コンデンサが負荷２と並列に接続されているか、負荷２から遮断されているかを記憶している。

【００２１】演算部１０は、有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、
および力率cos θを指示されると、有効電力Ｐと無効電力Ｑに対応する点（Ｐ，Ｑ）をメモリ１０ａ内の図２に示すグラフ上で求める。 そして、演算部１０は、この点（Ｐ，Ｑ）が許容領域Ｓから外れていれば、メモリ１０
ａに記憶されている各進相コンデンサ３−１〜３−ｎの接続状態を参照して、点（Ｐ，Ｑ）を許容領域Ｓに入れるために接続もしくは遮断すべき進相コンデンサを求め、この進相コンデンサの接続もしくは遮断をスイッチ制御部１１に指示する。

【００２２】これに応答して、スイッチ制御部１１は、
各スイッチ４−１〜４−ｎを選択的に切り換えて、この進相コンデンサを接続もしくは遮断する。 これにより、
負荷２に並列に接続される進相コンデンサの容量の合計が変更され、点（Ｐ，Ｑ）が許容領域Ｓに入る。 また、
スイッチ制御部１１は、この進相コンデンサを接続もしくは遮断すると、この旨を演算部１０に通知する。 演算部１０は、この通知に応じて、メモリ１０ａに記憶されている各進相コンデンサ３−１〜３−ｎの接続状態を更新する。

【００２３】図３乃至図６には、演算部１０の処理を示すフローチャートが示されており、これらのフローチャートに従って演算部１０の処理を詳しく述べる。

【００２４】まず、演算部１０は、有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、および力率cos θを取り込むと（図３のステップ１０１）、有効電力Ｐと無効電力Ｑに対応する点（Ｐ，
Ｑ）をメモリ１０ａ内の図２に示すグラフ上で求め、この点（Ｐ，Ｑ）が許容領域Ｓに在るか否かを判定する（図３のステップ１０２）。

【００２５】ここでは、無効電力Ｑ≧０のときに、無効電力Ｑ≦上限値Ｑ _Hであれば、点（Ｐ，Ｑ）が許容領域Ｓに在ると判定する。 また、無効電力Ｑ＜０のときには、無効電力Ｑ≦下限値Ｑ _Lであるか、力率cos θ≧目標力率cos θ ₀であれば、点（Ｐ，Ｑ）が許容領域Ｓに在ると判定する。

【００２６】演算部１０は、点（Ｐ，Ｑ）が許容領域Ｓ
に在ると判定すると（ステップ１０３，Ｙｅｓ）、処理を終了する。

【００２７】すなわち、点（Ｐ，Ｑ）が許容領域Ｓに在れば、無効電力Ｑが許容できる程度のものなので、進相コンデンサの接続もしくは遮断を行わない。

【００２８】また、演算部１０は、点（Ｐ，Ｑ）が許容領域Ｓから外れていると判定すると（ステップ１０３，
Ｎｏ）、この点（Ｐ，Ｑ）が一点鎖線Ｌよりも下の投入領域Ｘに在るか否かを判定する（図３のステップ１０
４）。

【００２９】ここでは、無効電力Ｑ＜０であれば、点（Ｐ，Ｑ）が投入領域Ｘに在ると判定し、無効電力Ｑ＞
０であれば、点（Ｐ，Ｑ）が投入領域Ｘから外れていると判定する。

【００３０】演算部１０は、点（Ｐ，Ｑ）が投入領域Ｘ
に在ると判定すると（ステップ１０４，Ｙｅｓ）、メモリ１０ａに記憶されている各進相コンデンサ３−１〜３
−ｎの接続状態を参照して、負荷２から遮断されている進相コンデンサを検索する（図４のステップ１０５）。

【００３１】この検索の結果、負荷２から遮断されている進相コンデンサが無ければ（図４のステップ１０６，
Ｎｏ）、各進相コンデンサ３−１〜３−ｎの全てが負荷２に既に接続されており、負荷２と並列に接続される進相コンデンサの容量の合計を大きくすることができないので、演算部１０は、制御不能のメッセージを図示されない表示器に表示して（図４のステップ１０７）、処理を終了する。 なお、このメッセージは、表示ばかりでなく、スピーカから発音されるようにしても良い。

【００３２】また、この検索の結果、負荷２から遮断されている進相コンデンサが１個以上有れば（図４のステップ１０６，Ｙｅｓ）、演算部１０は、これらの進相コンデンサＣ ₁ ，Ｃ ₂ ，‥‥，Ｃ _mの容量Ｑ ₁ ，Ｑ ₂ ，‥
‥，Ｑ _m （Ｋｖａｒ）をメモリ１０ａから読み出す。 そして、演算部１０は、これらの進相コンデンサ毎に、進相コンデンサＣ _iの容量Ｑ _iと現在の無効電力Ｑを加算し、この和の絶対値｜Ｑ _T ＝Ｑ＋Ｑ _i ｜を求める。 この絶対値｜Ｑ _T ＝Ｑ＋Ｑ _i ｜は、進相コンデンサＣ _iを負荷２と並列に接続したときの無効電力の絶対値を推定したものである。

【００３３】引き続き、演算部１０は、各進相コンデンサＣ ₁ ，Ｃ ₂ ，‥‥，Ｃ _m毎に求められたそれぞれの絶対値｜Ｑ _T ＝Ｑ＋Ｑ _i ｜のうちから最小の絶対値を求め、この最小の絶対値を導き出した進相コンデンサを選択する。 そして、この最小の絶対値を導き出した進相コンデンサをＣ _aとし、その容量をＱ _aとする。 また、演算部１０は、進相コンデンサＣ _aを負荷２と並列に接続したときの力率cos θ _T （＝Ｐ／√（Ｐ ² ＋Ｑ _T ² ））
を推定する（図４のステップ１０８）。

【００３４】こうして進相コンデンサＣ _aを求めると、
演算部１０は、この進相コンデンサＣ _aを負荷２に接続したときに、図２に示すグラフ上で有効電力Ｐと無効電力Ｑ _Tに対応する点（Ｐ，Ｑ _T ）が許容領域Ｓに在るか否かを判定する（図４のステップ１０９）。

【００３５】このステップ１０９では、先に述べたステップ１０２での判定と同様に、無効電力Ｑ _T ≧０のときに、無効電力Ｑ _T ≦上限値Ｑ _Hであれば、点（Ｐ，
Ｑ _T ）が許容領域Ｓに在ると判定する。 また、無効電力Ｑ _T ＜０のときには、無効電力Ｑ _T ≦下限値Ｑ _Lであるか、力率cos θ _T ≧目標力率cos θ ₀であれば、点（Ｐ，Ｑ _T ）が許容領域Ｓに在ると判定する。

【００３６】演算部１０は、進相コンデンサＣ _aを負荷２と並列に接続したときに、点（Ｐ，Ｑ _T ）が許容領域Ｓに在ると判定すると（ステップ１０９，Ｙｅｓ）、この進相コンデンサＣ _aの接続をスイッチ制御部１１に指示する（図４のステップ１１０）。 これに応答して、スイッチ制御部１１は、各スイッチ４−１〜４−ｎのうちのいずれかをオンにして、この進相コンデンサＣ _aを負荷２と並列に接続し、この旨を演算部１０に通知する。
演算部１０は、この通知に応じて、メモリ１０ａに記憶されている進相コンデンサＣ _aの接続状態を更新する。

【００３７】これにより、点（Ｐ，Ｑ）が投入領域Ｘから許容領域Ｓに移り、無効電力Ｑが許容される程度のものとなる。

【００３８】また、ステップ１０９において、進相コンデンサＣ _aを負荷２に接続したときに、点（Ｐ，Ｑ _T ）
が許容領域Ｓから外れると判定されると（ステップ１０
９，Ｎｏ）、ステップ１１０の代わりに、ステップ１１
１に移る。 このステップ１１１において、演算部１０
は、進相コンデンサＣ _aを負荷２に接続したときに、図２に示すグラフ上で有効電力Ｐと無効電力Ｑ _Tに対応する点（Ｐ，Ｑ _T ）が投入領域Ｘに在るか否かを判定する。 つまり、進相コンデンサＣ _aを負荷２に接続しても、点（Ｐ，Ｑ _T ）が投入領域Ｘから他の領域に移動せず、点（Ｐ，Ｑ _T ）が投入領域Ｘに留まるか否かを判定する。

【００３９】このステップ１１１では、先に述べたステップ１０４での判定と同様に、無効電力Ｑ _T ＜０であれば、点（Ｐ，Ｑ _T ）が投入領域Ｘに在ると判定し、無効電力Ｑ _T ＞０であれば、点（Ｐ，Ｑ _T ）が投入領域Ｘから外れていると判定する。

【００４０】演算部１０は、点（Ｐ，Ｑ _T ）が投入領域Ｘに留まっていると判定すると（ステップ１１１，Ｙｅ
ｓ）、ステップ１０５において検索された進相コンデンサのうちから、進相コンデンサＣ _aよりも大きな容量であって、かつ最も小さな容量の進相コンデンサを選び、
この進相コンデンサをＣ _bとする（図４のステップ１１
２）。

【００４１】演算部１０は、この進相コンデンサＣ _bに該当するものが無ければ（ステップ１１３，Ｎｏ）、先の進相コンデンサＣ _aの接続をスイッチ制御部１１に指示して、この進相コンデンサＣ _aを負荷２と並列に接続する（ステップ１１０）。

【００４２】この場合、点（Ｐ，Ｑ）が投入領域Ｘに留まるものの、無効電力Ｑが僅かでも改善される。

【００４３】また、この進相コンデンサＣ _bに該当するものが有れば（ステップ１１３，Ｙｅｓ）、演算部１０
は、この進相コンデンサＣ _bを先の進相コンデンサＣ _a
の代わりに適用し（図４のステップ１１４）、この進相コンデンサＣ _bを負荷２と並列に接続する（ステップ１
１０）。

【００４４】この場合、点（Ｐ，Ｑ）が一点鎖線Ｈの上の遮断領域Ｙまで移動する可能性がある。 しかしながら、この点（Ｐ，Ｑ）を遮断領域Ｙまで移動させても差し支えない。

【００４５】また、ステップ１１１において、進相コンデンサＣ _aを負荷２と並列に接続したときに、有効電力Ｐと無効電力Ｑ _Tに対応する点（Ｐ，Ｑ _T ）が投入領域Ｘから外れると判定され（ステップ１１１，Ｎｏ）、故に点（Ｐ，Ｑ _T ）が遮断領域Ｙに在るときには、ステップ１１２の代わりに、ステップ１１５に移る。 このステップ１１５において、演算部１０は、ステップ１０５において検索された進相コンデンサのうちから、進相コンデンサＣ _aよりも小さな容量であって、かつ最も大きな容量の進相コンデンサを選び、この進相コンデンサをＣ
_dとし、この進相コンデンサＣ _dの容量をＱ _dとする。

【００４６】演算部１０は、この進相コンデンサＣ _dに該当するものが無ければ（図４のステップ１１６，Ｎ
ｏ）、先の進相コンデンサＣ _aの接続をスイッチ制御部１１に指示して、この進相コンデンサＣ _aを負荷２と並列に接続する（ステップ１１０）。

【００４７】これにより、点（Ｐ，Ｑ）が遮断領域Ｙまで移動される。

【００４８】また、この進相コンデンサＣ _dに該当するものが有れば（ステップ１１６，Ｙｅｓ）、演算部１０
は、この進相コンデンサＣ _dを先の進相コンデンサＣ _a
の代わりに適用し、この進相コンデンサＣ _dを負荷２と並列に接続したときの無効電力の絶対値｜Ｑ _T ＝Ｑ＋Ｑ
_d ｜を推定し、力率cos θ _T （＝Ｐ／√（Ｐ ² ＋
Ｑ _T ² ））を推定する（図４のステップ１１７）。 この後、演算部１０は、ステップ１０９に戻る。

【００４９】ここで、ステップ１０８で求められた最初の進相コンデンサＣ _aを負荷２と並列に接続すると、点（Ｐ，Ｑ _T ）が遮断領域Ｙに入ると推定されたことから（ステップ１１，Ｎｏ）、この最初の進相コンデンサＣ
_aよりも小さな容量の進相コンデンサＣ _dを求め、この進相コンデンサＣ _dを新たな進相コンデンサＣ _aとして再設定している（各ステップ１１５，１１６，１１
７）。 この新たな進相コンデンサＣ _aを負荷２と並列に接続すると、この点（Ｐ，Ｑ _T ）が許容領域Ｓに入るか、投入領域Ｘに留まる可能性がある。 このため、この新たな進相コンデンサＣ _aについて、ステップ１０９からの処理を繰り返している。

【００５０】このように図４に示すフローチャートの処理は、有効電力Ｐと無効電力Ｑに対応する点（Ｐ，Ｑ）
が投入領域Ｘに在ると、実行されるものであり、遮断されているコンデンサを検索して、適宜のコンデンサを選択し、このコンデンサを負荷２と並列に接続して、点（Ｐ，Ｑ）を許容領域Ｓに移動させるものである。 また、この点（Ｐ，Ｑ）を許容領域Ｓに移動できなければ、この点（Ｐ，Ｑ）を遮断領域Ｙに移動し、この遮断領域Ｙにも移動できなければ、この点（Ｐ，Ｑ）を許容領域Ｓに可能な限り近づけて投入領域Ｘに留めている。

【００５１】次に、図３のステップ１０４において、有効電力Ｐと無効電力Ｑに対応する点（Ｐ，Ｑ）が投入領域Ｘから外れていると判定され（ステップ１０４，Ｎ
ｏ）、故に点（Ｐ，Ｑ）が遮断領域Ｙに在る場合は、図４のステップ１０５の代わりに、図５のステップ１１８
に移る。 このステップ１１８において、演算部１０は、
メモリ１０ａに記憶されている各進相コンデンサ３−１
〜３−ｎの接続状態を参照して、負荷２と並列に接続されている進相コンデンサを検索する。

【００５２】この検索の結果、負荷２に接続されている進相コンデンサが無ければ（図５のステップ１１９，Ｎ
ｏ）、負荷２と並列に接続される進相コンデンサの容量の合計を小さくして、無効電力を小さくできないものの、処理を終了する。 なお、このときに、制御不能のメッセージを発生しても良い。

【００５３】また、この検索の結果、負荷２に接続されている進相コンデンサが１個以上有れば（図５のステップ１１９，Ｙｅｓ）、演算部１０は、これらの進相コンデンサＣ ₁ 〜Ｃ _mの容量Ｑ ₁ 〜Ｑ _m （Ｋｖａｒ）をメモリ１０ａから読み出す。 そして、演算部１０は、これらの進相コンデンサ毎に、現在の無効電力Ｑから進相コンデンサＣ _iの容量Ｑ _iを減算し、この差の絶対値｜Ｑ _S
＝Ｑ−Ｑ _i ｜を求める。 この絶対値｜Ｑ _S ＝Ｑ−Ｑ _i ｜
は、進相コンデンサＣ _iを負荷２から遮断したときの無効電力の絶対値を推定したものである。

【００５４】引き続き、演算部１０は、各進相コンデンサＣ ₁ 〜Ｃ _m毎に求められたそれぞれの絶対値｜Ｑ _S ＝
Ｑ−Ｑ _i ｜のうちから最小の絶対値を求め、この最小の絶対値を導き出した進相コンデンサを選択する。 そして、この最小の絶対値を導き出した進相コンデンサをＣ
_aとし、その容量をＱ _aとする。 また、演算部１０は、
進相コンデンサＣ _aを負荷２から遮断したときの力率co
s θ _S （＝Ｐ／√（Ｐ ² ＋Ｑ _S ² ））を推定する（図５
のステップ１２０）。

【００５５】こうして進相コンデンサＣ _aを求めると、
演算部１０は、この進相コンデンサＣ _aを負荷２から遮断したときに、図２に示すグラフ上で有効電力Ｐと無効電力Ｑ _Sに対応する点（Ｐ，Ｑ _S ）が許容領域Ｓに在るか否かを判定する（図５のステップ１２１）。 なお、この判定は、先に述べたステップ１０２での判定と同様になされる。

【００５６】演算部１０は、進相コンデンサＣ _aを負荷２から遮断したときに、点（Ｐ，Ｑ _S ）が許容領域Ｓに在ると判定すると（ステップ１２１，Ｙｅｓ）、この進相コンデンサＣ _aの遮断をスイッチ制御部１１に指示して（図５のステップ１２２）、この進相コンデンサＣ _a
を負荷２から遮断する。 これに伴い、演算部１０のメモリ１０ａに記憶されている進相コンデンサＣ _aの接続状態が更新される。

【００５７】これにより、点（Ｐ，Ｑ）が遮断領域Ｙから許容領域Ｓに移り、無効電力Ｑが許容される程度のものとなる。

【００５８】また、ステップ１２１において、点（Ｐ，
Ｑ _S ）が許容領域Ｓから外れると判定されると（ステップ１２１，Ｎｏ）、ステップ１２２の代わりに、ステップ１２３に移る。 このステップ１２３において、演算部１０は、進相コンデンサＣ _aを負荷２から遮断したときに、点（Ｐ，Ｑ _S ）が投入領域Ｘに在るか否かを判定する。 つまり、進相コンデンサＣ _aを負荷２から遮断すると、点（Ｐ，Ｑ _S ）が許容領域Ｓを越えて投入領域Ｘまで移動するか否かを判定する。 なお、この判定は、先に述べたステップ１０４での判定と同様になされる。

【００５９】演算部１０は、点（Ｐ，Ｑ _S ）が投入領域Ｘまで移動すると判定すると（ステップ１２３，Ｙｅ
ｓ）、ステップ１１８において検索された進相コンデンサのうちから、進相コンデンサＣ _aよりも小さな容量であって、かつ最大の容量の進相コンデンサを選び、この進相コンデンサをＣ _dとする（図５のステップ１２
４）。

【００６０】演算部１０は、この進相コンデンサＣ _dに該当するものが無ければ（ステップ１２５，Ｎｏ）、図６のフローチャートの処理に移る。 この図６のフローチャートの処理は、後で述べる。

【００６１】また、この進相コンデンサＣ _dに該当するものが有れば（ステップ１２５，Ｙｅｓ）、演算部１０
は、この進相コンデンサＣ _dを先の進相コンデンサＣ _a
の代わりに適用し（図５のステップ１２６）、この進相コンデンサＣ _dを負荷２から遮断する（ステップ１２
２）。

【００６２】この場合は、点（Ｐ，Ｑ _S ）が遮断領域Ｙ
に留まる可能性があるものの、差し支えない。

【００６３】また、ステップ１２３において、点（Ｐ，
Ｑ _S ）が投入領域Ｘから外れると判定され（ステップ１
２３，Ｎｏ）、故に点（Ｐ，Ｑ _S ）が遮断領域Ｙに留まるときには、ステップ１２４の代わりに、ステップ１２
７に移る。 このステップ１２７において、演算部１０
は、ステップ１１８において検索された進相コンデンサのうちから、進相コンデンサＣ _aよりも大きな容量であって、かつ最も小さな容量の進相コンデンサを選び、この進相コンデンサをＣ _bとし、この進相コンデンサＣ _b
の容量をＱ _bとする。

【００６４】演算部１０は、この進相コンデンサＣ _bに該当するものが無ければ（図５のステップ１２８，Ｎ
ｏ）、先の進相コンデンサＣ _aの接続をスイッチ制御部１１に指示して、この進相コンデンサＣ _aを負荷２から遮断する（ステップ１２２）。

【００６５】この場合は、点（Ｐ，Ｑ）が遮断領域Ｙに留まるものの、無効電力Ｑが僅かに改善される。

【００６６】また、この進相コンデンサＣ _bに該当するものが有れば（ステップ１２８，Ｙｅｓ）、演算部１０
は、この進相コンデンサＣ _bを先の進相コンデンサＣ _a
の代わりに適用し、この進相コンデンサＣ _bを負荷２から遮断したときの無効電力の絶対値｜Ｑ _S ＝Ｑ−Ｑ _b ｜
を推定し、力率cos θ _S （＝Ｐ／√（Ｐ ² ＋Ｑ _S ² ））
を推定する（図５のステップ１２９）。 この後、演算部１０は、ステップ１２１に戻る。

【００６７】ここで、ステップ１２０で求められた最初の進相コンデンサＣ _aを負荷２から遮断すると、点（Ｐ，Ｑ _S ）が遮断領域Ｙに留まると推定されたことから（ステップ１２３）、この最初の進相コンデンサＣ _a
よりも大きな容量の進相コンデンサＣ _bを求め、この進相コンデンサＣ _bを新たな進相コンデンサＣ _aとして再設定している（各ステップ１２７，１２８，１２９）。
この新たな進相コンデンサＣ _aを負荷２から遮断すると、この点（Ｐ，Ｑ _S ）が許容領域Ｓまたは投入領域Ｘ
に入る可能性がある。 このため、この新たな進相コンデンサＣ _aについて、ステップ１２１からの処理が繰り返される。

【００６８】このように図５に示すフローチャートの処理は、有効電力Ｐと無効電力Ｑに対応する点（Ｐ，Ｑ）
が遮断領域Ｘに在ると、実行されるものであり、接続されているコンデンサを検索して、適宜の容量のコンデンサを選択し、このコンデンサを負荷２から遮断して、この点（Ｐ，Ｑ）を許容領域Ｓに移動させるものである。
また、この点（Ｐ，Ｑ）を許容領域Ｓに移動できなければ、この点（Ｐ，Ｑ）を遮断領域Ｙに留め、この遮断領域Ｙに留めることもできなければ、図６のフローチャートの処理に移っている。

【００６９】さて、ステップ１２４において求められた進相コンデンサＣ _dに該当するものが無く（ステップ１
２５，Ｎｏ）、故に有効電力Ｐと無効電力Ｑに対応する点（Ｐ，Ｑ）を遮断領域Ｙに留めることができなければ、図６のフローチャートのステップ１３０に移る。

【００７０】このステップ１３０において、演算部１０
は、メモリ１０ａに記憶されている各進相コンデンサ３
−１〜３−ｎの接続状態を参照して、負荷２から遮断されている進相コンデンサを検索する（図６のステップ１
３０）。

【００７１】この検索の結果、負荷２から遮断されている進相コンデンサが無ければ（図６のステップ１３０，
Ｎｏ）、処理を終了する。 なお、このときに、制御不能のメッセージを発生しても良い。

【００７２】また、この検索の結果、負荷２から遮断されている進相コンデンサが有れば（図６のステップ１３
０，Ｙｅｓ）、演算部１０は、これらの進相コンデンサＣ ₁ 〜Ｃ _mの容量Ｑ ₁ 〜Ｑ _m （Ｋｖａｒ）をメモリ１０
ａから読み出す。 そして、演算部１０は、これらの進相コンデンサ毎に、進相コンデンサＣ _xの容量Ｑ _xとステップ１２０において求められた最小の絶対値｜Ｑ _S ｜を加算し、この和の絶対値｜Ｑ _ST ＝Ｑ _S ＋Ｑ _x ｜を求める。

【００７３】引き続き、演算部１０は、各進相コンデンサＣ ₁ 〜Ｃ _m毎に求められたそれぞれの絶対値｜Ｑ _ST ＝
Ｑ _S ＋Ｑ _x ｜のうちから最小の絶対値を求め、この最小の絶対値を導き出した進相コンデンサを選択する。 そして、この最小の絶対値を導き出した進相コンデンサをＣ
_eとし、その容量をＱ _eとする。 また、演算部１０は、
進相コンデンサＣ _eを負荷２に接続したときの力率cos
θ _ST （＝Ｐ／√（Ｐ ² ＋Ｑ _ST ² ））を推定する（図６のステップ１３２）。

【００７４】ここで、最小の絶対値｜Ｑ _ST ＝Ｑ _S ＋Ｑ _x
｜は、遮断されている進相コンデンサＣ _iの容量Ｑ _iとステップ１２０において求められた最小の絶対値｜Ｑ _S
｜を加算したものであるから、ステップ１２０において選択された進相コンデンサＣ _aを遮断し、かつステップ１３２において選択された進相コンデンサＣ _eを接続したときの無効電力の絶対値を推定したものである。

【００７５】こうして遮断すべき進相コンデンサＣ
_aと、接続すべき進相コンデンサＣ _eを求めると、演算部１０は、進相コンデンサＣ _aを遮断し、かつ進相コンデンサＣ _eを接続したときに、有効電力Ｐと無効電力Ｑ
_STに対応する点（Ｐ，Ｑ _ST ）が許容領域Ｓに在るか否かを判定する（図６のステップ１３３）。 なお、この判定は、先に述べたステップ１０２での判定と同様になされる。

【００７６】演算部１０は、許容領域Ｓに在ると判定すると（ステップ１３３，Ｙｅｓ）、進相コンデンサＣ _a
の遮断と、進相コンデンサＣ _eの接続をスイッチ制御部１１に指示して、進相コンデンサＣ _aを遮断し、かつ進相コンデンサＣ _eを接続する（図６のステップ１３
４）。 これに伴い、演算部１０のメモリ１０ａに記憶されている各進相コンデンサＣ _a ，Ｃ _eの接続状態が更新される。

【００７７】これにより、有効電力Ｐと無効電力Ｑに対応する点（Ｐ，Ｑ）が遮断領域Ｙから許容領域Ｓに移り、この無効電力Ｑが許容される程度のものとなる。

【００７８】また、ステップ１３３において、進相コンデンサＣ _aを遮断し、かつ進相コンデンサＣ _eを接続したときに、点（Ｐ，Ｑ _ST ）が許容領域Ｓから外れると判定されると（ステップ１３３，Ｎｏ）、ステップ１３４
の代わりに、ステップ１３５に移る。 このステップ１３
５において、演算部１０は、進相コンデンサＣ _aを遮断し、かつ進相コンデンサＣ _eを接続したときに、点（Ｐ，Ｑ _ST ）が投入領域Ｘに在るか否かを判定する。 つまり、点（Ｐ，Ｑ _ST ）が許容領域Ｓを越えて投入領域Ｘ
まで移動するか否かを判定する。 なお、この判定は、先に述べたステップ１０４での判定と同様になされる。

【００７９】演算部１０は、点（Ｐ，Ｑ _ST ）が投入領域Ｘに在ると判定すると（ステップ１３５，Ｙｅｓ）、ステップ１３０において検索された進相コンデンサのうちから、進相コンデンサＣ _eよりも大きな容量であって、
かつ最小の容量の進相コンデンサを選び、この進相コンデンサをＣ _fとする（図６のステップ１３６）。

【００８０】演算部１０は、この進相コンデンサＣ _fに該当するものが無ければ（ステップ１３７，Ｎｏ）、無効電力を小さくできないものの、処理を終了する。

【００８１】また、この進相コンデンサＣ _fに該当するものが有れば（ステップ１３７，Ｙｅｓ）、演算部１０
は、この進相コンデンサＣ _fを先の進相コンデンサＣ _e
の代わりに適用し（図６のステップ１３８）、進相コンデンサＣ _aを遮断し、かつ進相コンデンサＣ _fを負荷２
と並列に接続する（ステップ１３４）。

【００８２】これにより、点（Ｐ，Ｑ）が遮断領域Ｙに留まる可能性があるものの、無効電力Ｑが僅かでも改善される。

【００８３】また、ステップ１３５において、点（Ｐ，
Ｑ _ST ）が投入領域Ｘから外れると判定され（ステップ１
３５，Ｎｏ）、故に点（Ｐ，Ｑ _ST ）が遮断領域Ｙに留まるときには、ステップ１３６の代わりに、ステップ１３
９に移る。 このステップ１３９において、演算部１０
は、ステップ１３０において検索された進相コンデンサのうちから、進相コンデンサＣ _eよりも小さな容量であって、かつ最大の容量の進相コンデンサを選び、この進相コンデンサをＣ _fとし、この進相コンデンサＣ _fの容量をＱ _fとする。 （図６のステップ１３９）。

【００８４】演算部１０は、この進相コンデンサＣ _fに該当するものが無ければ（図６のステップ１４０，Ｎ
ｏ）、先の進相コンデンサＣ _aの接続をスイッチ制御部１１に指示して、進相コンデンサＣ _aを遮断し、かつ進相コンデンサＣ _eを接続する（ステップ１３４）。

【００８５】この場合は、点（Ｐ，Ｑ）が遮断領域Ｙに留まるものの、無効電力Ｑが僅かに改善される。

【００８６】また、この進相コンデンサＣ _fに該当するものが有れば（ステップ１４０，Ｙｅｓ）、演算部１０
は、この進相コンデンサＣ _fを先の進相コンデンサＣ _e
の代わりに適用し、進相コンデンサＣ _aを遮断し、かつ進相コンデンサＣ _fを接続したときの無効電力の絶対値｜Ｑ _ST ＝Ｑ _S ＋Ｑ _f ｜を推定し、力率cos θ _ST （＝Ｐ／
√（Ｐ ² ＋Ｑ _ST ² ））を推定する（図６のステップ１４
１）。 この後、演算部１０は、ステップ１３３に戻る。

【００８７】ここで、進相コンデンサＣ _aを遮断し、かつ進相コンデンサＣ _eを接続すると、点（Ｐ，Ｑ _ST ）が遮断領域Ｙに入ると推定されたことから（ステップ１３
５，Ｎｏ）、進相コンデンサＣ _eよりも小さな容量の進相コンデンサＣ _fを求め、この進相コンデンサＣ _fを新たな進相コンデンサＣ _eとして再設定している（各ステップ１３９，１４０，１４１）。 この再設定の後に、進相コンデンサＣ _aを遮断し、かつ新たな進相コンデンサＣ _eを接続すると、点（Ｐ，Ｑ _ST ）が許容領域Ｓまたは投入領域Ｘに入る可能性がある。 このため、この新たな進相コンデンサＣ _eについて、ステップ１３３からの処理が繰り返される。

【００８８】このように図６に示すフローチャートの処理は、１つのコンデンサを遮断するだけの図５に示すフローチャートの処理に代わって、接続されている各コンデンサのうちの１つを遮断し、かつ遮断されている各進相コンデンサのうちの１つを接続するものである。 すなわち、接続されている各進相コンデンサのうちの１つと、遮断されている各進相コンデンサのうちの１つを入れ換えて、負荷２と並列に接続されているコンデンサの容量を小さくし、これにより無効電力を小さくしている。

【００８９】以上説明したように、この実施例の装置では、各進相コンデンサの容量と、これらの進相コンデンサの接続状態をメモリ１０ａに記憶しておき、有効電力Ｐと無効電力Ｑに対応する点（Ｐ，Ｑ）が許容領域Ｓから外れると、進相コンデンサを負荷２と並列に接続したり、進相コンデンサを負荷２から遮断したり、接続されているコンデンサと遮断されている進相コンデンサを入れ換えて、点（Ｐ，Ｑ）を許容領域Ｓに可能な限り戻すようにしている。

【００９０】このため、負荷２の状態が使用状況により変化しても、様々な容量の新たなコンデンサを増設して、この新たなコンデンサをメモリ１０ａに登録しておけば、この新たなコンデンサが適宜に利用される。 すなわち、この実施例の装置は、様々な容量のコンデンサを的確に利用して、負荷の状態に柔軟に対処することができる。

【００９１】なお、上記実施例では、電力計６、無効電力計７、および力率計８によって有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、および力率cos θを計測しているが、これらのＰ，
Ｑ，cos θのうちの２つを計測して明らかにすれば、残りの１つを演算によって導くことができる。

【００９２】また、無効電力の上限値Ｑ _Hと下限値Ｑ _L 、および遅れ側の目標力率cos θ ₀によって、許容領域Ｓを定めているが、無効電力の上限値Ｑ _Hと下限値Ｑ _Lのみによって許容領域Ｓを定めたり、進み側と遅れ側の両方の目標力率cos θ ₀のみによって許容領域Ｓを定めたり、その一部または全てを組み合わせて許容領域Ｓを定めても構わない。

【００９３】

【効果】以上説明したように、この発明に係わる力率改善装置によれば、許容領域Ｓをどのように設定しても、
進相コンデンサの接続と遮断は、ハンチングを起こすことなく、実行される。 このため、進相コンデンサの容量に制限がなく、容量の変更や進相コンデンサの増設に柔軟に対処することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる力率改善装置の一実施例を示すブロック図

【図２】有効電力と無効電力の関係を示す図表

【図３】この実施例の装置による処理を示すフローチャート

【図４】この実施例の装置による処理を示すフローチャート

【図５】この実施例の装置による処理を示すフローチャート

【図６】この実施例の装置による処理を示すフローチャート

【図７】有効電力と無効電力の関係を示す図表

【符号の説明】

１ 電源 ２ 負荷 ３−１〜３−ｎ 進相コンデンサ ４−１〜４−ｎ スイッチ ５ 電流検出器 ６ 電力計 ７ 無効電力計 ８ 力率計 ９ 電圧検出器 １０ 演算部 １０ａ メモリ １１ スイッチ制御部