JP2006136171A - Counter measure device taking measures against momentary voltage drop - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、商用電源などの電力系統とその負荷系統との間に設置される瞬時電圧降下対策装置に関する。 The present invention relates to an instantaneous voltage drop countermeasure device installed between a power system such as a commercial power supply and its load system.
近年、パワーエレクトロニクス機器,コンピュータ機器,電子機器など、その電源としての電力系統の電圧変動の影響を受け易い負荷機器が増大していることから、前記電力系統が特に高圧系統の場合、その負荷系統には自家発電設備などのバックアップ電源を設置し、さらに、前記電力系統と負荷系統との間に、この電力系統の停電や電圧低下時に該電力系統から負荷系統を切り離す瞬時電圧降下対策装置が設けられている。 In recent years, load devices, such as power electronics devices, computer devices, electronic devices, and the like, which are easily affected by voltage fluctuations of the power system as a power source thereof have increased. Therefore, when the power system is a high voltage system, the load system In addition, a backup power source such as a private power generation facility is installed, and an instantaneous voltage drop countermeasure device is provided between the power system and the load system to disconnect the load system from the power system in the event of a power failure or voltage drop. It has been.
図5は、この種の瞬時電圧低下対策装置の従来例を示す回路構成図であり、下記非特許文献1に記載されている回路と同様構成のものである。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a conventional example of this type of instantaneous voltage drop countermeasure device, which has the same configuration as the circuit described in Non-Patent
すなわち図5において、1は商用電源などの電力系統、10は電力系統1と負荷機器2,自家発電設備3などからなる負荷系統との間に挿設された瞬時電圧降下対策装置であり、この瞬時電圧降下対策装置10には電力系統1側の遮断器11と、リアクトル12と、サイリスタスイッチ(以下、サイリスタSWとも称する)13と、前記負荷系統側の遮断器14と、補助変圧器15と、補助変圧器15で検知した電力系統1の電圧値に基づいてサイリスタSW13の動作を制御するサイリスタSW制御回路16とを備えている。
図5に示した従来の瞬時電圧低下対策装置の動作とその問題点とを、図6に示したその動作波形図を参照しつつ、以下に説明する。 The operation and problems of the conventional instantaneous voltage drop countermeasure device shown in FIG. 5 will be described below with reference to the operation waveform diagram shown in FIG.
先ず、図6に示す時刻t0 直前までは電力系統1の電圧Vsが健全なため、閉路している遮断器11,リアクトル12,サイリスタSW制御回路16からのオン指令信号により導通状態にあるサイリスタSW13,閉路している遮断器14それぞれを介して電力系統1から負荷機器2に電流Isが流れている。
First, since the voltage Vs of the
次に時刻t0 で、電力系統1が何らかの要因で停電状態に陥ると、この時から電力系統1の電圧Vsが零の状態となるが、リアクトル12に蓄えられているエネルギーによりリアクトル12の両端電圧Vrが時刻t0 より図示のように変化し、この電圧Vrにより数ミリ秒程度の期間は負荷機器2の両端電圧Vloadをほぼ正常な状態に維持するための電流Isが流れ続ける。
Next, when the
また、上述の電圧Vsが零の状態は補助変圧器15を介したサイリスタSW制御回路16が検知し、サイリスタSW13へオフ指令信号を送出することにより、時刻t1 で電流Isが零となって、サイリスタSW13が遮断状態になり、この遮断状態になったサイリスタSW13により、以後は電力系統1が負荷機器2,自家発電設備3などからなる負荷系統から切り離され、自家発電設備3より負荷機器2に電力が供給される状態となる。
Further, the voltage Vs is zero state of the above-detected thyristor SW control circuit 16 via an auxiliary transformer 15, by sending an OFF command signal to the thyristor SW13, current Is at time t 1 becomes zero Then, the thyristor SW13 enters a cut-off state, and the thyristor SW13 in the cut-off state thereafter disconnects the
この瞬時電圧低下対策装置10において、サイリスタSW13は電力系統1の電圧Vsの半サイクル以内の高速遮断が行えるので、遮断器11,遮断器14が閉路状態から、電力系統1の停電状態に陥った時点直後に発せられる遮断指令により開路状態に移行するのに時間が要しても、この時間が前記負荷系統に影響を与えることはない。
In this instantaneous voltage drop countermeasure 10, the thyristor SW 13 can perform high-speed interruption within the half cycle of the voltage Vs of the
図5に示した瞬時電圧降下対策装置10において、上述の動作を行うために、例えば、リアクトル12のパーセントインピーダンス(%Z)を30%に設定し、負荷機器2を純抵抗負荷とすると、図6に示すように、電力系統1の電圧Vsが定格電圧(100%),電流Isが定格電流(100%)のときにはリアクトル12の両端電圧Vsが30%となり、このときの電圧Vsと電流Isとの位相差が17°(電気角)となり、従って、電力系統1から見た力率は約0.96、負荷機器2の両端電圧Vloadは96%となり、その結果、電力系統1が健全時におけるリアクトル12に起因した電力系統1から見た力率低下と負荷機器2の両端電圧の低下とを招くという問題点があった。
In the instantaneous voltage drop countermeasure device 10 shown in FIG. 5, in order to perform the above-described operation, for example, when the percent impedance (% Z) of the
上記問題点を解消するために、例えば、上記特許文献1に開示されている回路例では、図5におけるリアクトル12の代わりに直列インバータを備え、この直列インバータにより電力系統1の電圧低下を補償するようにしているが、この直列インバータは負荷機器への有効電力の一部を分担することからをその出力容量が大きくなり、さらに、広い出力電圧範囲で高速応答が要求され、その結果、この瞬時電圧降下対策装置の大型化と価格上昇とを招くという新たな問題点があった。
In order to solve the above problems, for example, in the circuit example disclosed in
この発明の目的は上記問題点を解消した瞬時電圧降下対策装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an instantaneous voltage drop countermeasure device that solves the above problems.
この第1の発明の瞬時電圧降下対策装置にはスイッチとリアクトルと整合変圧器と直列インバータとを備え、商用電源などの電力系統とその負荷系統との間に、前記スイッチとリアクトルと整合変圧器の二次巻線とをそれぞれ直列接続してなる回路の両端を接続し、前記整合変圧器の一次巻線間に前記直列インバータの交流出力端を接続し、前記電力系統が健全時には、前記直列インバータから前記整合変圧器の二次巻線間に前記リアクトルの両端電圧とは逆位相の交流電圧を発生させることを特徴とする。 The instantaneous voltage drop countermeasure device according to the first aspect of the present invention includes a switch, a reactor, a matching transformer, and a series inverter, and the switch, the reactor, and the matching transformer between a power system such as a commercial power source and the load system. Are connected in series with each other, and the AC output terminal of the series inverter is connected between the primary windings of the matching transformer, and when the power system is healthy, the series An AC voltage having a phase opposite to the voltage across the reactor is generated between the inverter and the secondary winding of the matching transformer.
また第2の発明は前記第1の発明の瞬時電圧降下対策装置において、前記直列インバータの直流電源側に並列インバータを付加し、前記並列インバータの交流出力側は、直接または昇圧変圧器を介して前記負荷系統側に接続したことを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, in the instantaneous voltage drop countermeasure device of the first aspect, a parallel inverter is added to the DC power supply side of the series inverter, and the AC output side of the parallel inverter is directly or via a step-up transformer. It is connected to the load system side.
この発明の瞬時電圧降下対策装置によれば、前記直列インバータと整合変圧器とにより前記リアクトルに起因した電力系統から見た力率の低下と負荷系統への電圧低下が解消されるので、安定した好適な電力を負荷系統に供給することができる。 According to the instantaneous voltage drop countermeasure device of the present invention, the series inverter and the matching transformer eliminate the power factor reduction and the voltage drop to the load system as seen from the power system caused by the reactor, so that the stable Suitable power can be supplied to the load system.
図1はこの発明の第1の実施の形態を示す瞬時電圧降下対策装置の回路構成図であり、この図において、図5に示した従来例回路構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。 FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an instantaneous voltage drop countermeasure device showing a first embodiment of the present invention. In this figure, components having the same functions as those of the conventional circuit configuration shown in FIG. It is attached.
すなわち図1に示した瞬時電圧降下対策装置20には、例えばサイリスタSWなど高速遮断機能を有するスイッチ21と、リアクトル12と同一仕様で製作されるリアクトル22と、整合変圧器23と、直列インバータ24と、蓄電池設備など直列インバータ24への直流電源25と、補助変圧器26,27とを備えている。
That is, the instantaneous voltage drop countermeasure device 20 shown in FIG. 1 includes a switch 21 having a high-speed cutoff function such as a thyristor SW, a reactor 22 manufactured with the same specifications as the
この瞬時電圧降下対策装置20の動作を、図2に示すその動作波形図を参照しつつ、以下に説明する。 The operation of the instantaneous voltage drop countermeasure device 20 will be described below with reference to the operation waveform diagram shown in FIG.
先ず、図2に示す時刻t0 直前までは電力系統1の電圧Vsが健全なため、閉路しているスイッチ21,リアクトル22,整合変圧器23の二次巻線それぞれを介して電力系統1から負荷機器2に電流Isが流れている。
First, since the voltage Vs of the
このとき、リアクトル22の両端電圧Vrは補助変圧器26と補助変圧器27とを介して直列インバータ24が検知し、この電圧Vrと逆位相でその振幅がほぼ等しい電圧を直列インバータ24から整合変圧器23の二次巻線間にVinvとして発生させることにより、例えば負荷機器2が純抵抗負荷の場合に、電力系統1の電圧Vsと電流Isとの位相差をほぼ0°、すなわち、電力系統1から見た力率をほぼ1にすることができ、さらに、前記電圧Vsと負荷機器2の両端電圧Vloadとをほぼ等しくすることができる。
At this time, the voltage Vr at both ends of the reactor 22 is detected by the series inverter 24 via the
次に時刻t0 で、電力系統1が何らかの要因で停電状態に陥ると、補助変圧器26を介して直列インバータ24がこの状態を検知して、直列インバータ24の変換動作を速やかに停止させてその出力電圧を零にし、また、この時から電力系統1の電圧Vsも零の状態となるが、リアクトル22に蓄えられているエネルギーによりリアクトル22の両端電圧Vrが時刻t0 より図示のように変化し、この電圧Vrにより数ミリ秒程度の期間は負荷機器2の両端電圧Vloadをほぼ正常な状態に維持するための電流Isが流れ続ける。
Next, when the
上述の電圧Vsが零の状態は図示しないスイッチ21の操作回路もこれを検知し、スイッチ21へ釈放信号を送出することにより、時刻t2 で電流Isが零となって、スイッチ21が遮断状態になり、この遮断状態になったスイッチ21により、以後は電力系統1が負荷機器2,自家発電設備3などからなる負荷系統から切り離され、自家発電設備3より負荷機器2に電力が供給される状態となる。
Voltage Vs is zero states described above detects this also operating circuit of the switch 21 (not shown), by sending a release signal to the switch 21, current Is becomes zero at time t 2, the switch 21 is disconnected state After that, the switch 21 in the cut-off state disconnects the
なお、図1に示した直列インバータ24は上述の動作に加えて、負荷機器2が無効電力成分を取る場合の該無効電力成分を相殺する成分を発生させる動作も可能である。
In addition to the above-described operation, the series inverter 24 shown in FIG. 1 can also perform an operation for generating a component that cancels out the reactive power component when the
図3はこの発明の第2の実施の形態を示す瞬時電圧降下対策装置の回路構成図であり、この図において、図1に示した瞬時電圧降下対策装置20と同一機能を有するものには同一符号を付している。 FIG. 3 is a circuit configuration diagram of the instantaneous voltage drop countermeasure device showing the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same function as that of the instantaneous voltage drop countermeasure device 20 shown in FIG. The code | symbol is attached | subjected.
すなわち図3に示した瞬時電圧降下対策装置30には、図1に示した瞬時電圧降下対策装置20の構成要素それぞれの他に、並列インバータ31が付加されている。
That is, the instantaneous voltage
この並列インバータ31は直列インバータ24の変換動作の際の損失分の補給動作,直流電源25への充電動作の他に、前記負荷系統を電力系統1から切り離したときのバックアップ電源としても利用できることから、自家発電設備3を省略することも可能である。
This parallel inverter 31 can be used as a backup power source when the load system is disconnected from the
図4はこの発明の実施例として、図3に示した瞬時電圧降下対策装置30の詳細回路構成図である。なお、この図において、図3に示した補助変圧器26,27はその図示を省略している。
FIG. 4 is a detailed circuit configuration diagram of the instantaneous voltage
この瞬時電圧降下対策装置30においては、直列インバータ24はIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)とダイオードの逆並列回路を三相ブリッジ接続してなるインバータ主回路24aとこの主回路の変換動作を制御する直列INV(インバータ)制御回路24bとから構成され、同様に、並列インバータ31はIGBTとダイオードの逆並列回路を三相ブリッジ接続してなるインバータ主回路31aとこの主回路の変換動作を制御する並列INV(インバータ)制御回路31bとから構成され、さらに、並列インバータ31が出力する交流電圧を昇圧して前記負荷系統側に接続するための昇圧変圧器32が設けられている。
In this instantaneous voltage
1…電力系統、2…負荷機器、3…自家発電設備、10…瞬時電圧降下対策装置、11…遮断器、12…リアクトル、13…サイリスタスイッチ、14…遮断器、15…補助変圧器、16…サイリスタSW制御回路、20,30…瞬時電圧低下対策装置、21…スイッチ、22…リアクトル、23…整合変圧器、24…直列インバータ、25…直流電源、26,27…補助変圧器、31…並列インバータ、32…昇圧変圧器。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
商用電源などの電力系統とその負荷系統との間に、前記スイッチとリアクトルと整合変圧器の二次巻線とをそれぞれ直列接続してなる回路の両端を接続し、
前記整合変圧器の一次巻線間に前記直列インバータの交流出力端を接続し、
前記電力系統が健全時には、前記直列インバータから前記整合変圧器の二次巻線間に前記リアクトルの両端電圧とは逆位相の交流電圧を発生させることを特徴とする瞬時電圧降下対策装置。 A switch, a reactor, a matching transformer, and a series inverter;
Between the power system such as a commercial power source and its load system, connect both ends of the circuit formed by connecting the switch, the reactor, and the secondary winding of the matching transformer in series,
Connecting the AC output terminal of the series inverter between the primary windings of the matching transformer;
When the power system is healthy, an instantaneous voltage drop countermeasure device that generates an alternating voltage opposite in phase to the voltage across the reactor between the series inverter and the secondary winding of the matching transformer.
前記直列インバータの直流電源側に並列インバータを付加し、
前記並列インバータの交流出力側は、直接または昇圧変圧器を介して前記負荷系統側に接続したことを特徴とする瞬時電圧降下対策装置。
In the instantaneous voltage drop countermeasure device according to claim 1,
Add a parallel inverter to the DC power supply side of the series inverter,
The AC output side of the parallel inverter is connected to the load system side directly or via a step-up transformer.
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JP2007318930A (en) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Yanmar Co Ltd | Interconnection power generation system |
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2004
- 2004-11-09 JP JP2004325031A patent/JP2006136171A/en active Pending
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