JPH0522457B2 - - Google Patents
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- JPH0522457B2 JPH0522457B2 JP58249966A JP24996683A JPH0522457B2 JP H0522457 B2 JPH0522457 B2 JP H0522457B2 JP 58249966 A JP58249966 A JP 58249966A JP 24996683 A JP24996683 A JP 24996683A JP H0522457 B2 JPH0522457 B2 JP H0522457B2
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- inverter
- phase
- voltage
- power generation
- generation device
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- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
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- Protection Of Static Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は太陽光発電装置に関するものであ
る。
る。
第1図に従来の太陽光発電装置の基本回路を示
す。図において、1は太陽電池、2はDC開閉器、
3はダイオード(フライホイールダイオード)、
4はDCリアクトル、5〜10は他励式インバー
タI用のサイリスタ、11は整流変圧器、12は
インバータI用のしや断器、13〜15は整流変
圧器11の励磁インピーダンスから交流系しや断
器16までの区間に存在するケーブルおよびフイ
ルタの静電容量、17は発電装置運転制御装置、
Aは太陽光発電装置である。
す。図において、1は太陽電池、2はDC開閉器、
3はダイオード(フライホイールダイオード)、
4はDCリアクトル、5〜10は他励式インバー
タI用のサイリスタ、11は整流変圧器、12は
インバータI用のしや断器、13〜15は整流変
圧器11の励磁インピーダンスから交流系しや断
器16までの区間に存在するケーブルおよびフイ
ルタの静電容量、17は発電装置運転制御装置、
Aは太陽光発電装置である。
交流系しや断器16は開閉器等も含むものであ
り、また必ずしも一箇所にとどまらず何段にも直
列または並列に接続されている場合が多い。静電
容量15は太陽光発電装置Aと交流系の双方に存在
する。
り、また必ずしも一箇所にとどまらず何段にも直
列または並列に接続されている場合が多い。静電
容量15は太陽光発電装置Aと交流系の双方に存在
する。
現在、他励式インバータによる太陽光発電系と
交流系との連繋が一般化していないこともあつ
て、前者の単独運転による弊害が顕在化していな
い。すなわち、交流系しや断器16が何らかの原
因により開路したときニ、太陽光発電装置Aの負
荷が静電容量13〜15、制御装置17、その他交流
系の僅かなL、C、Rとなり、これらのうち静電
容量13〜15が支配的な条件が成立することがあ
る。このとき、他励式インバータIが必要とする
無効電力はケーブル、フイルタ等の進相容量から
供給できるため、インバータIは転流可能とな
り、交流系から切り離されていても太陽光発電装
置Aは運転が続行され、太陽光発電の系全体が活
路となつて危険な状態を呈することとなる。
交流系との連繋が一般化していないこともあつ
て、前者の単独運転による弊害が顕在化していな
い。すなわち、交流系しや断器16が何らかの原
因により開路したときニ、太陽光発電装置Aの負
荷が静電容量13〜15、制御装置17、その他交流
系の僅かなL、C、Rとなり、これらのうち静電
容量13〜15が支配的な条件が成立することがあ
る。このとき、他励式インバータIが必要とする
無効電力はケーブル、フイルタ等の進相容量から
供給できるため、インバータIは転流可能とな
り、交流系から切り離されていても太陽光発電装
置Aは運転が続行され、太陽光発電の系全体が活
路となつて危険な状態を呈することとなる。
これを回避するには、交流系しや断器16のオ
フ信号を太陽光発電装置A側に送りそのDC開閉
器2を開路してエネルギー源を断つ必要がある。
しかしながら、実系統では交流系しや断器16は
一箇所にとどまらず直列または並列に何箇所にも
設置されている場合が多い。したがつて、いずれ
の交流系しや断器16が開路されてもDC開閉器
2を開路させなければならないが、このように構
成するとなればシステムが非常に複雑かつ高価と
なるため、実施化が著しく困難となる。
フ信号を太陽光発電装置A側に送りそのDC開閉
器2を開路してエネルギー源を断つ必要がある。
しかしながら、実系統では交流系しや断器16は
一箇所にとどまらず直列または並列に何箇所にも
設置されている場合が多い。したがつて、いずれ
の交流系しや断器16が開路されてもDC開閉器
2を開路させなければならないが、このように構
成するとなればシステムが非常に複雑かつ高価と
なるため、実施化が著しく困難となる。
以上の問題にかんがみ、この発明は、交流系し
や断を簡単かつ経済的な手段によつて検出して電
源回路を開路することにより安全に使用すること
ができる太陽光発電装置を提供することを目的と
する。
や断を簡単かつ経済的な手段によつて検出して電
源回路を開路することにより安全に使用すること
ができる太陽光発電装置を提供することを目的と
する。
第1の発明の一実施例を第2図ないし第4図に
基いて説明する。この実施例は、第1図と同様の
回路において他励式インバータIよりも交流側線
路において、詳しくは整流変圧器11よりも交流
側線路において逆相電圧(または逆相電流でも
可)を検出するためのリレー18を設けたもので
あり、このリレー18の動作に基いてDC開閉器
2を開路し、その後インバータI用のしや断器1
2を開路するようなシーケンスを組んである。
基いて説明する。この実施例は、第1図と同様の
回路において他励式インバータIよりも交流側線
路において、詳しくは整流変圧器11よりも交流
側線路において逆相電圧(または逆相電流でも
可)を検出するためのリレー18を設けたもので
あり、このリレー18の動作に基いてDC開閉器
2を開路し、その後インバータI用のしや断器1
2を開路するようなシーケンスを組んである。
以下、動作を説明する。説明の都合上、第3図
では、第2図におけるサイリスタ5〜10をTX、
TY、TZ、TV、TW、で表わし、静電容量13〜15
をCUV、CVW、CWUで表わす。
では、第2図におけるサイリスタ5〜10をTX、
TY、TZ、TV、TW、で表わし、静電容量13〜15
をCUV、CVW、CWUで表わす。
交流系と連繋して運転している際中に交流系の
しや断が行われたとき、進相負荷では太陽光発電
装置Aが単独運転に入るが、この場合インバータ
Iの交流側には逆相電圧が現われる。
しや断が行われたとき、進相負荷では太陽光発電
装置Aが単独運転に入るが、この場合インバータ
Iの交流側には逆相電圧が現われる。
インバータIの運転において、U・V相間電圧
の零点(t=t0)を同期信号として1サイクルの
間にこの同期時点より各相に一定時間間隔(制御
角α)でサイリスタ点弧パルスが与えられるもの
とする。簡単化のため負荷を静電容量のみとし、
転流重なり角は省略して、太陽光発電装置Aが単
独運転する理由と、逆相成分が発生する原理を考
える。
の零点(t=t0)を同期信号として1サイクルの
間にこの同期時点より各相に一定時間間隔(制御
角α)でサイリスタ点弧パルスが与えられるもの
とする。簡単化のため負荷を静電容量のみとし、
転流重なり角は省略して、太陽光発電装置Aが単
独運転する理由と、逆相成分が発生する原理を考
える。
第4図において、t=t1で交流側がしや断した
とする。
とする。
(1) t=t1〜t0′の間
t=t0で得た同期信号により各相には定めら
れた制御角αのパルスが与えられ、サイリスタ
TXは、サイリスタTYに転流パルスが与えられ
るまで(サイリスタTX→TYの転流が行われる
まで)その導通が続く。サイリスタTX、TWの
導通状態ではV相電圧は、交流系からの拘束が
なくなつたため、静電容量CUV、CVWによつて
W・U相間電圧を分圧された値に固定される。
すなわちV相電圧は、 EV={CUV/CUV+CVW)} ×(EW−EU) 但し、U、V、W各相の相電圧を各々EU、
EV、EWとする。
れた制御角αのパルスが与えられ、サイリスタ
TXは、サイリスタTYに転流パルスが与えられ
るまで(サイリスタTX→TYの転流が行われる
まで)その導通が続く。サイリスタTX、TWの
導通状態ではV相電圧は、交流系からの拘束が
なくなつたため、静電容量CUV、CVWによつて
W・U相間電圧を分圧された値に固定される。
すなわちV相電圧は、 EV={CUV/CUV+CVW)} ×(EW−EU) 但し、U、V、W各相の相電圧を各々EU、
EV、EWとする。
CUV=CVW=CWU=C0とするとEV=E(EW−
EU)/2となる。以下、この条件で進める。
EU)/2となる。以下、この条件で進める。
さて、U−W相が導通しているため、静電容
量CUV、CVWの直列体と静電容量CWUとの並列容
量に対して充電が始まり、W−U相間電圧は、 EW−EU=∫T0′t1i dt/{CUV×CVW/(CUV+CVW)+
CWU}+EW1−EU1=(2/3C0)×∫T0′t1i dt+EW1
−EU1 EW1、EU1はt=t1におけるW相、U相の電圧
である。直流回路のインダクタンスDC・Lを
十分大きな値とし、iを一定として作図した電
圧波形を第4図のAに、各相の電流波形を第4
図のBに示す。
量CUV、CVWの直列体と静電容量CWUとの並列容
量に対して充電が始まり、W−U相間電圧は、 EW−EU=∫T0′t1i dt/{CUV×CVW/(CUV+CVW)+
CWU}+EW1−EU1=(2/3C0)×∫T0′t1i dt+EW1
−EU1 EW1、EU1はt=t1におけるW相、U相の電圧
である。直流回路のインダクタンスDC・Lを
十分大きな値とし、iを一定として作図した電
圧波形を第4図のAに、各相の電流波形を第4
図のBに示す。
(2) t=T0′〜t2の間
t=T0′でサイリスタTYがトリガを受け静電
容量CUVに蓄えられた電荷により、CUV→PU→
TX→TY→PV→CUVの回路に電流が流れ、サイ
リスタTXは逆電流となりサイリスタTXがター
ンオフする。すなわち、サイリスタTY、TWの
導通によつて静電容量CUV、CWUの直列体と静
電容量CVWとの並列容量に充電が始まる。U相
電圧EUはEWとEVの差の1/2となる。
容量CUVに蓄えられた電荷により、CUV→PU→
TX→TY→PV→CUVの回路に電流が流れ、サイ
リスタTXは逆電流となりサイリスタTXがター
ンオフする。すなわち、サイリスタTY、TWの
導通によつて静電容量CUV、CWUの直列体と静
電容量CVWとの並列容量に充電が始まる。U相
電圧EUはEWとEVの差の1/2となる。
(3) t=t2以降
上記と同様にしてサイリスタTW、TY、TU…
の順に転流が進み、導通していない相の電圧は
他の2相間電圧の分圧電圧となつて現われる。
の順に転流が進み、導通していない相の電圧は
他の2相間電圧の分圧電圧となつて現われる。
次に、転流パルス時期の変動について説明す
る。t=T0′の時点でU/V相間電圧は零とな
り同期信号の変換が行われる。この時点から制
御角αに相当する時間の経過後、U相サイリス
タTUをはじめとして各相サイリスタに新たな
制御角αで転流制御が行われる。
る。t=T0′の時点でU/V相間電圧は零とな
り同期信号の変換が行われる。この時点から制
御角αに相当する時間の経過後、U相サイリス
タTUをはじめとして各相サイリスタに新たな
制御角αで転流制御が行われる。
t=t2、t3では、t=t0で決められた同期信
号によつて動作しており、その結果、サイリス
タTW、TV間およびサイリスタTY、TZ間の導
通時間は他のサイリスタ間の導通時間と異なつ
ている。
号によつて動作しており、その結果、サイリス
タTW、TV間およびサイリスタTY、TZ間の導
通時間は他のサイリスタ間の導通時間と異なつ
ている。
以上のような動作を追うと各相の電圧は不平衡
となり逆相電圧を含有することになる。そして、
この逆相電圧をリレー18が検出し、その検出信
号によつてDC開閉器2が開路され、ついでしや
断器12が開路されるのである。
となり逆相電圧を含有することになる。そして、
この逆相電圧をリレー18が検出し、その検出信
号によつてDC開閉器2が開路され、ついでしや
断器12が開路されるのである。
上記のように太陽光発電装置Aのみで単独運転
してしまうのは、進相無効負荷に比べて損失が小
さい場合であり、直流側リアクトル4の電流は、
進相負荷との間で環流する無効電流が殆どであ
る。すなわち、太陽電池1の負荷インピーダンス
が等価的に上昇したことになり出力は減少する。
してしまうのは、進相無効負荷に比べて損失が小
さい場合であり、直流側リアクトル4の電流は、
進相負荷との間で環流する無効電流が殆どであ
る。すなわち、太陽電池1の負荷インピーダンス
が等価的に上昇したことになり出力は減少する。
次に、第2の発明の一実施例を第5図に基いて
説明する。この実施例は、第1図と同様の回路に
おいて他励式インバータIよりも直流側線路に第
2高調波成分を検出するためのリレー19を設け
たものであり、このリレー19の動作に基いて
DC開閉器2を開路し、その後インバータI用の
しや断器12を開路するようなシーケンスを組ん
である。
説明する。この実施例は、第1図と同様の回路に
おいて他励式インバータIよりも直流側線路に第
2高調波成分を検出するためのリレー19を設け
たものであり、このリレー19の動作に基いて
DC開閉器2を開路し、その後インバータI用の
しや断器12を開路するようなシーケンスを組ん
である。
実回路では、DC・Lは有限であり進相負荷と
の間での環流は、電流が不平衡電圧であるために
不平衡電流となり、インバータIの直流側では第
2高調波の含有率が増加する。したがつて、直流
側で第2高調波の含有量または含有率を検出して
も目的は達せられるわけである。
の間での環流は、電流が不平衡電圧であるために
不平衡電流となり、インバータIの直流側では第
2高調波の含有率が増加する。したがつて、直流
側で第2高調波の含有量または含有率を検出して
も目的は達せられるわけである。
ここで、交流系と連繋して運転しているとき
に、交流系の遮断が行われた場合に、インバータ
Iの直流側での第2高調波が増加する理由につい
て説明する。
に、交流系の遮断が行われた場合に、インバータ
Iの直流側での第2高調波が増加する理由につい
て説明する。
太陽光発電装置Aと一般交流系の連繋が断たれ
たとき、太陽光発電装置Aが運転を続行している
場合には交流側に逆相電圧が発生することは、第
1の実施例に関する説明で明らかにした通りであ
る。
たとき、太陽光発電装置Aが運転を続行している
場合には交流側に逆相電圧が発生することは、第
1の実施例に関する説明で明らかにした通りであ
る。
この逆相電圧を含んだ交流電圧(三相)が進相
負荷に印加されると、負荷電流が流れるので、逆
相電流も流れることになる。
負荷に印加されると、負荷電流が流れるので、逆
相電流も流れることになる。
上記したように、一般交流系が断たれているの
で、これらの負荷電流はインバータI側(つまり
太陽電池1側)から供給されることとなる。負荷
電流中の単相交流成分は、インバータIの直流側
に、当該インバータIの整流作用により、単相全
波整流波形として存在することとなる。
で、これらの負荷電流はインバータI側(つまり
太陽電池1側)から供給されることとなる。負荷
電流中の単相交流成分は、インバータIの直流側
に、当該インバータIの整流作用により、単相全
波整流波形として存在することとなる。
インバータIの直流側に存在する単相全波整流
波形をフーリエ級数展開すると、振幅をAとし
て、 I=(2A/π)−(4A/π) ・Σ{(cos2nt)/(4n2−1)} で表されることは周知であり、元の単相交流に歪
みがないとしてn=1(すなわち基本波のみ)と
すれば、 I=(2A/π)−(4A/π)(cos2t)/3 となつて第2高調波電流が発生する。
波形をフーリエ級数展開すると、振幅をAとし
て、 I=(2A/π)−(4A/π) ・Σ{(cos2nt)/(4n2−1)} で表されることは周知であり、元の単相交流に歪
みがないとしてn=1(すなわち基本波のみ)と
すれば、 I=(2A/π)−(4A/π)(cos2t)/3 となつて第2高調波電流が発生する。
したがつて、インバータIの直流側に電流の第
2高調波成分を検出するリレーを設けても、交流
系との連繋が断たれたことを検出できる。
2高調波成分を検出するリレーを設けても、交流
系との連繋が断たれたことを検出できる。
なお、上記では電流について説明したが、電圧
についても全く同様であつて、先に説明したよう
に、逆相電圧はすべてインバータI側から供給さ
れ、単相交流電圧の全波整流波形がインバータI
の直流側に存在し、したがつてインバータIの直
流側に第2高調波電圧が発生する。
についても全く同様であつて、先に説明したよう
に、逆相電圧はすべてインバータI側から供給さ
れ、単相交流電圧の全波整流波形がインバータI
の直流側に存在し、したがつてインバータIの直
流側に第2高調波電圧が発生する。
よつて、インバータIの直流側に電圧の第2高
調波成分を検出するリレーを設けてもよい。
調波成分を検出するリレーを設けてもよい。
なお、交流側にフイルタやケーブル以外に容量
の特別大きいコンデンサが接続されているとき
は、線間電圧が上昇せず、制御回路の電圧が不足
して制御不能となり、インバータIは停止するこ
ととなるので上述の対策をとる必要はない。
の特別大きいコンデンサが接続されているとき
は、線間電圧が上昇せず、制御回路の電圧が不足
して制御不能となり、インバータIは停止するこ
ととなるので上述の対策をとる必要はない。
また、実回路では、インバータIから交流側に
は整流変圧器11の励磁インダクタンス、漏洩イ
ンダクタンスおよび制御電源での損失があり、電
圧波形や電流波形は第4図Aののこ歯状波や同図
Bの矩形波にはならず、高次高調波の少ない第6
図のような波形となる。
は整流変圧器11の励磁インダクタンス、漏洩イ
ンダクタンスおよび制御電源での損失があり、電
圧波形や電流波形は第4図Aののこ歯状波や同図
Bの矩形波にはならず、高次高調波の少ない第6
図のような波形となる。
以上、実施例について説明したが、第1の発明
の太陽光発電装置は、太陽電池と、この太陽電池
を交流系統に連繋する他励式インバータと、この
インバータよりも交流側線路において逆相電圧ま
たは逆相電流を検出する手段と、その検出に基い
て電源回路を開路する手段を備えたものである。
また、第2の発明は、逆相電圧(電流)を検出す
る代わりに、インバータよりも直流側線路におい
て第2高調波成分を検出する手段を設けて、この
検出により電源回路を開路するように構成したも
のである。これら第1、第2の発明の何れにも次
のような効果がある。
の太陽光発電装置は、太陽電池と、この太陽電池
を交流系統に連繋する他励式インバータと、この
インバータよりも交流側線路において逆相電圧ま
たは逆相電流を検出する手段と、その検出に基い
て電源回路を開路する手段を備えたものである。
また、第2の発明は、逆相電圧(電流)を検出す
る代わりに、インバータよりも直流側線路におい
て第2高調波成分を検出する手段を設けて、この
検出により電源回路を開路するように構成したも
のである。これら第1、第2の発明の何れにも次
のような効果がある。
すなわち、多数の交流系しや断器が存在する場
合に、いずれのしや断器が開路されてもこのこと
を上記各検出手段によつて検出して太陽光発電装
置の電源回路を自動的に開路することができる。
つまり、簡単かつ経済的な手段をとりながら安全
確保および回路保護を良好に達成できるという効
果がある。
合に、いずれのしや断器が開路されてもこのこと
を上記各検出手段によつて検出して太陽光発電装
置の電源回路を自動的に開路することができる。
つまり、簡単かつ経済的な手段をとりながら安全
確保および回路保護を良好に達成できるという効
果がある。
第1図は従来例の電気回路図、第2図は第1の
発明の一実施例の電気回路図、第3図はその主要
部の回路図、第4図のA,Bは夫々電圧波形図、
電流波形図、第5図は第2図の発明の一実施例の
電気回路図、第6図は実測した電圧、電流波形図
である。 1……太陽電池、2……DC開閉器、18……
逆相電圧(電流)検出リレー、19……第2高調
波成分検出リレー、I……他励式インバータ。
発明の一実施例の電気回路図、第3図はその主要
部の回路図、第4図のA,Bは夫々電圧波形図、
電流波形図、第5図は第2図の発明の一実施例の
電気回路図、第6図は実測した電圧、電流波形図
である。 1……太陽電池、2……DC開閉器、18……
逆相電圧(電流)検出リレー、19……第2高調
波成分検出リレー、I……他励式インバータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 太陽電池と、この太陽電池を交流系統に連繋
する他励式インバータと、このインバータよりも
交流側線路において逆相電圧または逆相電流を検
出する手段と、その検出に基いて電源回路を開路
する手段とを備えた太陽光発電装置。 2 太陽電池と、この太陽電池を交流系統に連繋
する他励式インバータと、このインバータよりも
直流側線路において第2高調波成分を検出する手
段と、その検出に基いて電源回路を開路する手段
とを備えた太陽光発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58249966A JPS60141123A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 太陽光発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58249966A JPS60141123A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 太陽光発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60141123A JPS60141123A (ja) | 1985-07-26 |
| JPH0522457B2 true JPH0522457B2 (ja) | 1993-03-29 |
Family
ID=17200836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58249966A Granted JPS60141123A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | 太陽光発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60141123A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011053524B4 (de) * | 2011-09-12 | 2015-05-28 | Sma Solar Technology Ag | Sicherheitseinrichtung für eine Photovoltaikanlage und Verfahren zum Betreiben einer Sicherheitseinrichtung für eine Photovoltaikanlage |
| CN115250644A (zh) * | 2021-02-01 | 2022-10-28 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 电力转换装置 |
-
1983
- 1983-12-28 JP JP58249966A patent/JPS60141123A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60141123A (ja) | 1985-07-26 |
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