JP2006296080A - 瞬時電圧低下補償装置の制御方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】直列形の瞬時電圧低下補償装置は、直送サイリスタスイッチを使用していることにより制御回路が複雑となり、且つ冷却器を備えるため構造が大形となる。
【解決手段】交流電源の定常時にインバータを構成するスイッチング素子の一方の極側のみをオンして直列変圧器の二次巻線、リアクトル、及びインバータ間に電流を還流させ、瞬時電圧低下発生時にはインバータ動作に切替えるよう制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、直列形の瞬時電圧低下補償装置の制御方法に関するものである。

直列型の瞬時電圧低下補償装置としては、特許文献１のものが知られている。この特許文献１で示される直列形の補償装置は、図４のように構成されている。同図において、１は交流電源、２は負荷で、この負荷２と交流電源１との間にサイリスタスイッチ３が直列に接続されている。４は直列変圧器で、その一次巻線４aはサイリスタスイッチ３と並列に接続され、二次次巻線4ｂにはインバータ５が接続されている。６はリアクトル、７はコンデンサである。

図４のように構成された補償装置は、常時の負荷２への電力供給はサイリスタスイッチ３を介して供給され、停電を含む瞬時電圧低下時にはサイリスタスイッチ３をオフしてインバータ５をオン状態とし、このインバータ５の出力を直列変圧器４の二次巻線４ｂを通して一次巻線4ａに電力を注入して負荷２に供給するように構成している。

また、図５のように、直列変圧器４の二次巻線４ｂと並列にサイリスタスイッチ８を接続し、一次巻線４ａに過電流が流れたときにこのサイリスタスイッチ８をオン状態としてインバータ５を保護するものも知られている。
特許第２７７３２１４号公報

直列形の瞬時電圧低下補償装置を高圧の電力系統に接続する場合には、直列変圧器と並列に接続するスイッチ３又は８としてサイリスタが用いられている。このため、サイリスタは自己消弧能力がないことに基づき切替時には逆電圧を印加するなどの強制消弧をしなければならず、回路が複雑となっている。また、図４の場合には、常時電流はサイリスタスイッチ３を通って負荷に供給されることに伴い、サイリスタの発熱を抑制するための連続定格用の冷却装置が必要となり、これが大形となる等の問題を有している。

本発明が目的とするところは、強制消弧や冷却装置を不要とした瞬時電圧低下補償装置の制御方法を提供することにある。

本発明は、交流電源と負荷間に直列変圧器の一次巻線を接続し、この直列変圧器の二次巻線にリアクトルを介してインバータを接続し、交流電源側の瞬時電圧低下時にインバータより負荷側に電力を供給する瞬時電圧低下を補償するものにおいて、
前記交流電源の定常時には、前記インバータを構成するスイッチング素子の一方の極側のみをオンとし、前記直列変圧器の二次巻線、リアクトル、及びインバータ間に電流を還流させ、瞬時電圧低下発生時にはインバータ動作に切替えることを特徴としたものである。

以上のとおり、本発明によれば、定常時にはインバータの一方の極性のみをオンすることで負荷への給電を行うため、直送のためのスイッチング素子に連続定格の耐量を持たせなくてもよいため、装置の小型化が可能となる。
また、インバータは一方の極性側のみのオン状態からインバータの運転状態への移行だけとなるため制御回路が簡単となり、且つ装置は小型になる。
また、図４で示す従来の直送スイッチによる給電方式では、瞬時電圧低下補償時には変圧器、リアクトルに急に電流を流しているため、負荷電圧波形が歪む問題を有しているが、本発明では常時、変圧器及びリアクトルを通して電流が流れているので、瞬時電圧低下補償時には電圧波形の歪みが小さくなる。

図１は、本発明の実施例を示す構成図で、単相回路の場合を示したものである。図４及び図５と同一部分若しくは相当する部分に同一符号を付してその説明を省略する。インバータ５は、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４からなるブリッジ接続で構成され、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４にはそれぞれダイオードＤ１〜Ｄ４が逆並列に接続されている。Ｅは直流電源で、このように構成されたインバータ５の出力端子はリアクトル６を介して直列変圧器４の二次巻線４ｂの両端に接続される。また、二次巻線４ｂの両端にはコンデンサ７が接続されて電力変換器が構成されている。

図２は電力変換器の制御回路を示したものである。１０は指令値設定部で、予め設定された値と図示省略された電圧検出部により検出された交流電源の電圧信号を基に指令値が演算される。１１はＰＷＭ信号生成部で、指令値設定部１０の出力信号に基づいてＰＷＭ信号が生成される。１２は瞬時電圧低下検出部で、交流電源１の瞬時電圧低下を監視し、その値が閾値以下となったときに電圧低下信号を出力する。１３は同極側信号発生部で、インバータを構成するスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４のうち、例えば正極側であるＳＷ１，ＳＷ２を同時にオンし、負極側であるＳＷ３，ＳＷ４を同時オフする。又はこの逆の極性でオンオフする。
１５は反転回路、１４，１６は切替スイッチ、１７はゲート制御部である。

以上のように構成された本発明は次のような動作を実行する。
交流電源電圧が正常な定常時においては、瞬時電圧低下検出部１２からは検出信号が出力されていない。このため、反転回路１５の出力によって切替スイッチ１６がオン状態となっていて、例えば、インバータ５の正極側素子のみにオン信号を出力し、負極側はオフ状態となっている。この状態では、二次巻線４ｂの誘起電圧の極性に基づいて、リアクトルＬ１、ダイオードＤ１、スイッチング素子ＳＷ２、リアクトルＬ２及び二次巻線４ｂのルートか、或いはその逆であるリアクトルＬ２、ダイオードＤ２、スイッチング素子ＳＷ１、リアクトルＬ１及び二次巻線４ｂのルートに常時流れている。

したがって、定常時にはインバータの一方の極性のみをオンすることで負荷への給電を行うため、直送のためのスイッチング素子に連続定格の耐量を持たせなくてもよいため、装置の小型化が可能となる。

交流電源に瞬時電圧低下が発生すると、瞬時電圧低下検出部１２が直ちに検出して電圧低下信号を発生し、切替スイッチ１６をオフすると共に切替スイッチ１４をオンする。したがって、インバータ５は、通常の動作であるスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３又はスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４の組み合わせによるオンオフ動作が実行され、電圧低下分に相当する電力を直列変圧器の二次巻線４ｂを介して一次巻線４ａに注入し、負荷に給電する。

上記のように、瞬時電圧低下が発生すると、インバータは一方の極性のみのオン状態からインバータの運転状態への移行だけとなるため、制御回路が複雑となることなく実施できる。
また、図４で示す従来の直送スイッチによる給電方式では、瞬時電圧低下補償時には変圧器、リアクトルに急に電流を流しているため、負荷電圧波形が歪む問題を有しているが、本発明では常時、変圧器及びリアクトルを通して電流が流れているので、瞬時電圧低下補償時には電圧波形の歪みが小さくなる。

図３は三相回路の場合を示したもので、三相の場合の定常時でのスイッチング素子は、ＳＷ１〜ＳＷ３の正極側とＳＷ４〜ＳＷ６の負極側が組みとなって何れかの極のみがオン状態となっている。その動作は、単相の場合と同様であるので説明は省略する。

本発明の実施形態を示す構成図。 本発明に使用される制御回路の構成図。 本発明の他の実施形態を示す構成図。 従来の瞬時電圧低下補償装置の構成図。 従来の他の瞬時電圧低下補償装置の構成図。

符号の説明

１… 交流電源
２… 負荷
３… 直送サイリスタスイッチ
４… 直列変圧器
５… インバータ
６… リアクトル
７… コンデンサ
８… サイリスタスイッチ
１０… 指令値設定部
１１… ＰＷＭ信号生成部
１２… 瞬時電圧低下検出部
１３… 同極側信号発生部
１４… 切替スイッチ
１５… 反転回路
１６… 切替スイッチ
１７… ゲート制御部

Claims (1)

1. 交流電源と負荷間に直列変圧器の一次巻線を接続し、この直列変圧器の二次巻線にリアクトルを介してインバータを接続し、交流電源側の瞬時電圧低下時にインバータより負荷側に電力を供給する瞬時電圧低下を補償するものにおいて、
   前記交流電源の定常時には、前記インバータを構成するスイッチング素子の一方の極側のみをオンとし、前記直列変圧器の二次巻線、リアクトル、及びインバータ間に電流を還流させ、瞬時電圧低下発生時にはインバータ動作に切替えることを特徴とした瞬時電圧低下補償装置の制御方法。
   

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