JP2017169362A - Voltage controller - Google Patents

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博 篠原
Hiroshi Shinohara
博 篠原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage regulator capable of controlling an output voltage while inhibiting the output voltage from deviating from a dead zone width, when a steep voltage variation in an input voltage on the secondary side of a pole transformer is generated.SOLUTION: A voltage regulator comprises: two series transformers 4, 5 connected to the secondary side of a pole transformer 3 connecting a high voltage distribution system 1 with a low voltage distribution system 2; a regulation voltage generation unit 10 including a power conversion unit connected to the secondary side of the two series transformers; a voltage detection unit 21 for detecting an input voltage on the secondary side of the pole transformer; a voltage variation rate calculation unit 22 for calculating a voltage variation rate of the input voltage detected by the voltage detection unit; an operation start voltage setting unit 23 for setting an operation start voltage of the power conversion unit on the basis of a calculation result of the voltage variation rate calculation unit; and a power conversion control unit 24 for controlling the power conversion unit on the basis of the input voltage detected by the voltage detection unit and the operation start voltage set by the operation start voltage setting unit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、柱上変圧器の二次側の低圧配電系統の電圧変動を抑制する電圧調整装置に関する。   The present invention relates to a voltage regulator that suppresses voltage fluctuations in a low-voltage distribution system on the secondary side of a pole transformer.

この種の電圧調整装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが提案されている。
この電圧調整装置は、高圧配電線路と低圧配電線路を接続する柱上変圧器と、低圧配電線路に接続された、需要家負荷または分散型電源で構成される電力系統において、柱上変圧器と、その二次側に直列に一次側を接続される２つの直列変圧器と、これら２つの直列変圧器の一次側をバイパスするバイパススイッチと、低圧配電線路の電圧測定値を入力として目標電圧との電圧偏差を演算する調整電圧制御回路と、この調整電圧制御回路の出力に基づいて２つの直列変圧器の二次側に電圧を発生させるインバータ、コンバータ及び平滑コンデンサで構成される調整電圧発生回路とを備えている。 As this type of voltage regulator, for example, the one described in Patent Document 1 has been proposed.
This voltage regulator is a pole transformer in a power system comprising a pole transformer connecting a high voltage distribution line and a low voltage distribution line, and a customer load or a distributed power source connected to the low voltage distribution line. Two series transformers whose primary side is connected in series to the secondary side, a bypass switch that bypasses the primary side of these two series transformers, and a voltage measurement value of the low-voltage distribution line as an input, and a target voltage Adjustment voltage control circuit for calculating a voltage deviation of the output voltage, and an adjustment voltage generation circuit comprising an inverter, a converter and a smoothing capacitor for generating a voltage on the secondary side of two series transformers based on the output of the adjustment voltage control circuit And.

特開２００５−３４１６６８号公報JP 2005-341668 A

上記特許文献１に記載された従来例にあっては、低圧配電線路の電圧測定値すなわち２つの直列変圧器の出力側の出力電圧Ｖｏを検出し、検出した出力電圧Ｖｏと目標電圧Ｖｒｅｆとの電圧偏差ΔＶを算出し、算出した電圧偏差ΔＶに基づいて２つの直列変圧器の二次側に電圧偏差ΔＶ相当の電圧を発生させて柱上変圧器の二次側の入力電圧Ｖｉに加算するようにしている。   In the conventional example described in Patent Document 1, a voltage measurement value of a low voltage distribution line, that is, an output voltage Vo on the output side of two series transformers is detected, and the detected output voltage Vo and the target voltage Vref are detected. A voltage deviation ΔV is calculated, a voltage corresponding to the voltage deviation ΔV is generated on the secondary side of the two series transformers based on the calculated voltage deviation ΔV, and added to the input voltage Vi on the secondary side of the pole transformer. I am doing so.

この電圧調整動作について図５を伴って説明する。
この図５では、目標電圧Ｖｒｅｆを中心とし、許容範囲を表す不感帯として上限値Ｖｕ及び下限値Ｖｄが設定されている。そして、時点ｔ１から時点ｔ２の直前までの間では、入力電圧Ｖｉ及び出力電圧Ｖｏが不感帯幅内となるので、調整電圧発生回路は動作を停止するとともに、２つの直列変圧器の一次側のバイパススイッチが閉じられ、出力電圧Ｖｏは入力電圧Ｖｉと同じ値となる。 This voltage adjustment operation will be described with reference to FIG.
In FIG. 5, the upper limit value Vu and the lower limit value Vd are set as a dead zone representing the allowable range with the target voltage Vref as the center. Since the input voltage Vi and the output voltage Vo are within the dead band from the time point t1 to immediately before the time point t2, the adjustment voltage generation circuit stops operating and bypasses the primary side of the two series transformers. The switch is closed and the output voltage Vo becomes the same value as the input voltage Vi.

その後、時点ｔ２で入力電圧Ｖｉが上昇して不感帯幅上限値を超えると、バイパススイッチを開き、調整電圧発生回路を制御することで、出力電圧Ｖｏは不感帯幅上限値で一定に制御される。
そして、時点ｔ３で、入力電圧Ｖｉが減少して不感帯幅内に入ると、この時点ｔ３でハンチング防止用のタイマが動作されて、タイマがタイムアップする時点ｔ４で調整電圧発生回路が停止されるとともに、バイパススイッチが閉じられる。このため、時点ｔ４から入力電圧Ｖｉ及び出力電圧Ｖｏが一致した状態で不感帯幅内となる。 Thereafter, when the input voltage Vi rises at time t2 and exceeds the dead band upper limit value, the output voltage Vo is controlled to be constant at the dead band upper limit value by opening the bypass switch and controlling the adjustment voltage generating circuit.
When the input voltage Vi decreases and falls within the dead band at time t3, the timer for preventing hunting is operated at time t3, and the adjustment voltage generating circuit is stopped at time t4 when the timer times out. At the same time, the bypass switch is closed. For this reason, it becomes in the dead zone width in a state where the input voltage Vi and the output voltage Vo coincide from the time point t4.

このような電圧調整制御を行なうことにより、入力電圧Ｖｉが変動して不感帯幅を超えたときに、出力電圧Ｖｏを不感帯幅上限値及び下限値で一定に制御することができる。また、入力電圧Ｖｉが不感帯幅内の場合には調整電圧発生回路の動作を停止させることにより、調整電圧発生回路を構成するインバータを停止させることよって、インバータの運転損失を低減し、高圧配電系統から低圧配電系統への変換効率低下を抑制し、さらには電圧調整装置全体の長寿命化を図っている。   By performing such voltage adjustment control, when the input voltage Vi fluctuates and exceeds the dead band width, the output voltage Vo can be controlled to be constant at the dead band upper limit value and the lower limit value. Further, when the input voltage Vi is within the dead band, the operation of the adjustment voltage generation circuit is stopped, and the inverter constituting the adjustment voltage generation circuit is stopped, thereby reducing the inverter operating loss and the high voltage distribution system. The reduction in conversion efficiency from the power supply to the low-voltage distribution system is suppressed, and the life of the entire voltage regulator is extended.

このときの、入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏとの特性は、図６に示すように、入力電圧Ｖｉが不感帯幅内にある状態では、入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏとが一致して変化し、出力電圧Ｖｏが不感帯上限値及び不感帯下限値に達すると、出力電圧Ｖｏが不感帯上限値及び不感帯下限値に一定に維持される。そして、出力電圧Ｖｏが不感帯上限値及び不感帯下限値を維持している状態から不感帯幅内に移行すると、タイマが動作されてこのタイマが差タイムアップすると出力電圧Ｖｏが入力電圧Ｖｉと一致する。   The characteristics of the input voltage Vi and the output voltage Vo at this time change as the input voltage Vi and the output voltage Vo coincide with each other in a state where the input voltage Vi is within the dead band width, as shown in FIG. When the output voltage Vo reaches the dead zone upper limit value and the dead zone lower limit value, the output voltage Vo is kept constant at the dead zone upper limit value and the dead zone lower limit value. Then, when the output voltage Vo shifts from the state where the dead band upper limit value and the dead band lower limit value are maintained to within the dead band width, when the timer is operated and the timer is timed up, the output voltage Vo matches the input voltage Vi.

ところで、上記従来例にあっては、入力電圧Ｖｉに、図７に示すように、時点ｔ１１で急峻な電圧変動を生じて時点ｔ１２で入力電圧Ｖｉが不感帯幅上限値を超えた場合には、バイパススイッチを開き、調整電圧発生回路の出力電圧を制御する一連の動作の制御遅れによっては、出力電圧Ｖｏが不感帯幅上限値を超えてしまうことが考えられる（図７における丸印Ａ参照）。   By the way, in the above conventional example, as shown in FIG. 7, when the input voltage Vi has a steep voltage fluctuation at time t11 and the input voltage Vi exceeds the dead band upper limit value at time t12, Depending on the control delay of a series of operations for opening the bypass switch and controlling the output voltage of the adjustment voltage generation circuit, it is conceivable that the output voltage Vo exceeds the upper limit of the dead band width (see circle A in FIG. 7).

つまり、電圧変動の許容値と不感帯幅上限値とを同じ値に設定している場合には、出力電圧Ｖｏが許容値を逸脱してしまうことになる。また、この電圧逸脱量を考慮して、不感帯上限値を低めに設定すると、インバータの停止期間が短くなることで、効率低下や長寿命化が図れないことが考えられる。
そこで、本発明は上記従来例の課題に着目したなされたものであり、柱上変圧器の二次側の入力電圧の急峻な電圧変動を生じた場合に出力電圧を不感帯幅から逸脱することなく制御することができる電圧調整装置を提供することも目的としている。 That is, when the allowable value of voltage fluctuation and the dead band upper limit value are set to the same value, the output voltage Vo deviates from the allowable value. Further, if the dead zone upper limit value is set to a low value in consideration of this voltage deviation amount, it is conceivable that the inverter stop period is shortened so that the efficiency cannot be reduced and the life cannot be extended.
Therefore, the present invention has been made paying attention to the problems of the conventional example described above, and without causing the output voltage to deviate from the dead band width when a steep voltage fluctuation occurs in the input voltage on the secondary side of the pole transformer. Another object is to provide a voltage regulator that can be controlled.

上記目的を達成するために、本発明に掛かる電圧制御装置の一態様は、高圧配電系統と低圧配電系統を接続する柱上変圧器の二次側に接続される２つの直列変圧器と、これら２つの直列変圧器の二次側に接続される電力変換部を含む調整電圧発生部と、柱上変圧器の二次側の入力電圧を検出する電圧検出部と、この電圧検出部で検出した入力電圧の電圧変化率を演算する電圧変化率演算部と、この電圧変化率演算部の演算結果に基づいて前記電力変換部の動作開始電圧を設定する動作開始電圧設定部と、電圧検出部で検出した入力電圧と、動作開始電圧設定部で設定した動作開始電圧とに基づいて前記電力変換部を制御する電力変換制御部とを備えている。   In order to achieve the above object, one aspect of a voltage control device according to the present invention includes two series transformers connected to a secondary side of a pole transformer connecting a high voltage distribution system and a low voltage distribution system, and An adjustment voltage generation unit including a power conversion unit connected to the secondary side of the two series transformers, a voltage detection unit for detecting an input voltage on the secondary side of the pole transformer, and detection by the voltage detection unit A voltage change rate calculation unit that calculates a voltage change rate of the input voltage, an operation start voltage setting unit that sets an operation start voltage of the power conversion unit based on a calculation result of the voltage change rate calculation unit, and a voltage detection unit A power conversion control unit configured to control the power conversion unit based on the detected input voltage and the operation start voltage set by the operation start voltage setting unit;

本発明の一態様によれば、柱上変圧器の二次側の入力電圧に急峻な電圧変動が生じた場合に、出力電圧を電圧変動許容範囲の最大値を逸脱することなく制御することができる。   According to one aspect of the present invention, when a steep voltage fluctuation occurs in the input voltage on the secondary side of the pole transformer, the output voltage can be controlled without departing from the maximum value of the allowable voltage fluctuation range. it can.

本発明に係る電圧調整装置の一実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the voltage regulator which concerns on this invention. 図１の動作開始電圧設定部で使用する制御マップを示す図である。It is a figure which shows the control map used in the operation start voltage setting part of FIG. 入力電圧と出力電圧との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between an input voltage and an output voltage. 本実施形態の動作の説明に供する信号波形図である。It is a signal waveform diagram with which it uses for description of operation | movement of this embodiment. 従来例の入力電圧が緩やかに変化する場合の信号波形図である。It is a signal waveform diagram in case the input voltage of a prior art example changes gently. 従来例の入力電圧と出力電圧との関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between the input voltage and output voltage of a prior art example. 従来例の入力電圧が急峻に変化する場合の信号波形図である。It is a signal waveform diagram in case the input voltage of a prior art example changes sharply.

次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。
以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The following embodiments exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is the material, shape, structure, arrangement, etc. of components. Is not specified as follows. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.

まず、本発明の一の態様を表す電圧調整装置の一実施形態について説明する。
電圧調整装置は、図１に示すように、高圧配電系統１と３つのａ相ラインＬａ、中性相ラインＬｎ及びｂ相ラインＬｂを有する単相３線式の低圧配電系統２とを接続する柱上変圧器３を備えている。ここで、ラインＬｎは接地され、ラインＬａ及びＬｎ間とラインＬｎ及びＬｂ間とがそれぞれ１００Ｖとなり、ラインＬａ及びＬｂ間が２００Ｖとなる。 First, an embodiment of a voltage regulator representing one aspect of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the voltage regulator connects the high-voltage distribution system 1 to a single-phase three-wire low-voltage distribution system 2 having three a-phase lines La, a neutral phase line Ln, and a b-phase line Lb. A pole transformer 3 is provided. Here, the line Ln is grounded, between the lines La and Ln and between the lines Ln and Lb is 100V, and between the lines La and Lb is 200V.

柱上変圧器３の二次側にはａ相ラインＬａ及びｂ相ラインＬｂに個別に直列に接続された２つの直列変圧器４及び５が接続され、これら直列変圧器４及び５の二次側にはバイパススイッチ６及び７が接続されている。また、直列変圧器４及び５の二次側には調整電圧発生部１０が接続されている。
調整電圧発生部１０は、第１電力変換部１１と、平滑用コンデンサ１２と、第２電力変換部１３とで構成されている。第１電力変換部１１は、柱上変圧器３の二次側の２００Ｖの単相交流電圧が入力され、入力された交流電圧を直流電圧に変換する例えばインバータで構成されている。平滑用コンデンサ１２は第１電力変換部１１から出力される直流電圧を平滑化して第２電力変換部１３に入力する。第２電力変換部１３は、平滑用コンデンサ１２から入力される直流電圧を交流電圧に変換して、直列変圧器４及び５の二次側に出力する例えばインバータで構成されている。 Two series transformers 4 and 5 individually connected in series to the a-phase line La and b-phase line Lb are connected to the secondary side of the pole transformer 3, and the secondary of the series transformers 4 and 5 Bypass switches 6 and 7 are connected on the side. In addition, an adjustment voltage generator 10 is connected to the secondary side of the series transformers 4 and 5.
The adjustment voltage generation unit 10 includes a first power conversion unit 11, a smoothing capacitor 12, and a second power conversion unit 13. The first power conversion unit 11 includes, for example, an inverter that receives a 200 V single-phase AC voltage on the secondary side of the pole transformer 3 and converts the input AC voltage into a DC voltage. The smoothing capacitor 12 smoothes the DC voltage output from the first power converter 11 and inputs it to the second power converter 13. The second power conversion unit 13 includes, for example, an inverter that converts the DC voltage input from the smoothing capacitor 12 into an AC voltage and outputs the AC voltage to the secondary side of the series transformers 4 and 5.

そして、調整電圧発生部１０の第１電力変換部１１及び第２電力変換部１３とバイパススイッチ６及び７とが電力変換制御部２０によって制御される。この電力変換制御部２０は、電圧検出部２１、電圧変化率演算部２２、動作開始電圧設定部２３及び電力変換制御部２４を備えている。
電圧検出部２１は、柱上変圧器３から出力される低圧配電系統２の入力電圧Ｖｉ（実効値）及び電圧位相θを検出し、検出した入力電圧Ｖｉを電圧変化率演算部２２へ出力するとともに、入力電圧Ｖｉ及び電圧位相θを電力変換制御部２４へ出力する。 The first power conversion unit 11 and the second power conversion unit 13 and the bypass switches 6 and 7 of the adjustment voltage generation unit 10 are controlled by the power conversion control unit 20. The power conversion control unit 20 includes a voltage detection unit 21, a voltage change rate calculation unit 22, an operation start voltage setting unit 23, and a power conversion control unit 24.
The voltage detection unit 21 detects the input voltage Vi (effective value) and voltage phase θ of the low-voltage distribution system 2 output from the pole transformer 3 and outputs the detected input voltage Vi to the voltage change rate calculation unit 22. At the same time, the input voltage Vi and the voltage phase θ are output to the power conversion control unit 24.

電圧変化率演算部２２は、電圧検出部２１から入力される入力電圧Ｖｉの単位時間当たりの電圧変化率を演算し、演算した電圧変化率を動作開始電圧設定部２３へ出力する。
動作開始電圧設定部２３は、電圧変化率演算部２２から入力される電圧変化率δＶに基づいて第２電力変換部１３の動作を開始させる動作開始電圧Ｖｓｔｒを設定する。すなわち、動作開始電圧設定部２３では、電圧変化率δＶをもとに図２に示す許容範囲設定マップを参照して、動作開始電圧Ｖｓｔｒを設定する。 The voltage change rate calculation unit 22 calculates the voltage change rate per unit time of the input voltage Vi input from the voltage detection unit 21, and outputs the calculated voltage change rate to the operation start voltage setting unit 23.
The operation start voltage setting unit 23 sets the operation start voltage Vstr that starts the operation of the second power conversion unit 13 based on the voltage change rate δV input from the voltage change rate calculation unit 22. That is, the operation start voltage setting unit 23 sets the operation start voltage Vstr with reference to the allowable range setting map shown in FIG. 2 based on the voltage change rate δV.

この許容範囲設定マップは、図２に示すように、電圧変化率δＶが零から増加して設定値＋δＶｓに達するまでは、動作開始電圧Ｖｓｔｒを最大上限値ＵＶｍａｘに設定し、電圧変化率δＶが設定値＋δＶｓを超えると電圧変化率δＶの増加に応じて動作開始電圧Ｖｓｔｒが最大上限値ＵＶｍａｘから徐々に減少し、最小上限値ＵＶｍｉｎに達すると以後電圧変化率δＶが増加しても設定上限値ＵＶｍｉｎを維持する。   As shown in FIG. 2, the allowable range setting map sets the operation start voltage Vstr to the maximum upper limit value UVmax and increases the voltage change rate δV until the voltage change rate δV increases from zero and reaches the set value + δVs. When the set value + δVs is exceeded, the operation start voltage Vstr gradually decreases from the maximum upper limit value UVmax as the voltage change rate δV increases, and when the minimum upper limit value UVmin is reached, even if the voltage change rate δV increases thereafter Maintain UVmin.

同様に、電圧変化率δＶが零から減少して設定値−δＶｓに達するまでは、動作開始電圧−Ｖｓｔｒを最大下限値ＬＶｍａｘに設定し、電圧変化率δＶが設定値−δＶｓを超えると電圧変化率δＶの減少に応じて動作開始電圧−Ｖｓｔｒが最大下限値ＬＶｍａｘから徐々に増加し、最小下限値ＬＶｍｉｎに達すると以後電圧変化率−δＶが減少しても最小下限値ＬＶｍｉｎを維持する。   Similarly, until the voltage change rate δV decreases from zero and reaches the set value −δVs, the operation start voltage −Vstr is set to the maximum lower limit value LVmax, and when the voltage change rate δV exceeds the set value −δVs, the voltage change occurs. As the rate δV decreases, the operation start voltage −Vstr gradually increases from the maximum lower limit value LVmax, and when reaching the minimum lower limit value LVmin, the minimum lower limit value LVmin is maintained even if the voltage change rate −δV subsequently decreases.

電力変換制御部２４は、電圧検出部２１で検出した入力電圧Ｖｉ及び電圧位相θが入力されるとともに、動作開始電圧設定部２３から動作開始電圧±Ｖｓｔｒが入力される。そして、入力電圧Ｖｉが最大上限値ＵＶｍａｘ及び最大下限値ＬＶｍａｘで規定される電圧変動許容範囲内にあって、＋Ｖｓｔｒ＞Ｖｉ＞−Ｖｓｔｒの範囲内にあるときには、バイパススイッチ６及び７を閉状態とするスイッチ信号ＳＷを出力し、第２電力変換部１３の動作を停止させる動作停止信号を出力する。この状態から、Ｖｉ≧＋Ｖｓｔｒ（又はＶｉ≦−Ｖｓｔｒ）となると、バイパススイッチ６及び７を開状態とするスイッチ信号ＳＷを出力するとともに、出力電圧Ｖｏが最大上限値ＵＶｍａｘ（又は最大下限値ＬＶｍａｘ）を維持するように入力電圧Ｖｉと最大上限値ＵＶｍａｘ（又は最大下限値ＬＶｍａｘ）との電圧偏差ΔＶに相当する電圧指令値Ｖｔを調整電圧発生部１０の第２電力変換部１３に出力し、且つ第２電力変換部１３への動作停止信号ＳＭの出力を停止する。   The power conversion control unit 24 receives the input voltage Vi and the voltage phase θ detected by the voltage detection unit 21 and the operation start voltage ± Vstr from the operation start voltage setting unit 23. When the input voltage Vi is within the voltage fluctuation allowable range defined by the maximum upper limit value UVmax and the maximum lower limit value LVmax and is within the range of + Vstr> Vi> −Vstr, the bypass switches 6 and 7 are closed. The switch signal SW to be output is output, and an operation stop signal for stopping the operation of the second power converter 13 is output. From this state, when Vi ≧ + Vstr (or Vi ≦ −Vstr), the switch signal SW for opening the bypass switches 6 and 7 is output, and the output voltage Vo is the maximum upper limit value UVmax (or the maximum lower limit value LVmax). So that the voltage command value Vt corresponding to the voltage deviation ΔV between the input voltage Vi and the maximum upper limit value UVmax (or the maximum lower limit value LVmax) is output to the second power converter 13 of the adjustment voltage generator 10 so as to maintain The output of the operation stop signal SM to the second power converter 13 is stopped.

ここで、電圧指令値Ｖｔは、直列変圧器４及び５の一次側に対する二次側の巻数比が１対ｍである場合、電圧指令値ＶｔはΔＶ×ｍに設定される。このとき、ａ相ラインＬａに加えられる電圧ΔＶａはａ相ラインＬａ及び中性ラインＬｎ間の入力電圧Ｖａｎの位相θａと同位相となるように制御される。また、ｂ相ラインに加える電圧ΔＶｂは、ｂ相ラインＬｂ及び中性ラインＬｎ間の入力電圧Ｖｂｎの位相θｂ（入力電圧Ｖａｎの位相θａと１８０°の位相差を有する）と同位相となるように制御される。   Here, the voltage command value Vt is set to ΔV × m when the turn ratio of the secondary side to the primary side of the series transformers 4 and 5 is 1 to m. At this time, the voltage ΔVa applied to the a-phase line La is controlled to be in phase with the phase θa of the input voltage Van between the a-phase line La and the neutral line Ln. Further, the voltage ΔVb applied to the b-phase line is in phase with the phase θb of the input voltage Vbn between the b-phase line Lb and the neutral line Ln (having a phase difference of 180 ° from the phase θa of the input voltage Van). Controlled.

また、電力変換制御部２４は、入力電圧Ｖｉが電圧変動許容範囲を超えてから電圧変動許容範囲内に復帰した場合には、入力電圧Ｖｉが動作停止電圧±Ｖｓｔｐで規定される動作停止範囲内（＋Ｖｓｔｐ≧Ｖｉ≧−Ｖｓｔｐ）となったときに、第２電力変換部１３に対する電圧指令値Ｖｔを所定変化率で零まで減少させ、電圧指令値Ｖｔが零となった時点で第２電力変換部１３の動作停止信号ＳＭを出力する。これと同時に、バイパススイッチ６及び７を閉状態とするスイッチ信号ＳＷを出力する。ここで、動作停止電圧±Ｖｓｔｐは、第２電力変換部１３の損失との兼ね合いで決定する。   Further, when the input voltage Vi returns to within the voltage fluctuation allowable range after the input voltage Vi exceeds the voltage fluctuation allowable range, the power conversion control unit 24 falls within the operation stop range defined by the operation stop voltage ± Vstp. When (+ Vstp ≧ Vi ≧ −Vstp), the voltage command value Vt for the second power converter 13 is decreased to zero at a predetermined rate of change, and the second power conversion is performed when the voltage command value Vt becomes zero. The operation stop signal SM of the unit 13 is output. At the same time, a switch signal SW for closing the bypass switches 6 and 7 is output. Here, the operation stop voltage ± Vstp is determined in consideration of the loss of the second power converter 13.

上記のように構成することにより、入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏとの関係は、図３に示す特性を有することになる。すなわち、入力電圧Ｖｉが零から増加する場合には、電圧変化率（電圧上昇率）によって変化する動作開始電圧＋Ｖｓｔｒに達したときに、出力電圧Ｖｏが最大上限値ＵＶｍａｘに制御される。逆に出力電圧Ｖｏが最大上限値ＵＶｍａｘから入力電圧Ｖｉに一致するように減少するタイミングは、入力電圧Ｖｉが減少して動作停止電圧＋Ｖｓｔｐに達した時点となる。   With the configuration described above, the relationship between the input voltage Vi and the output voltage Vo has the characteristics shown in FIG. That is, when the input voltage Vi increases from zero, the output voltage Vo is controlled to the maximum upper limit value UVmax when it reaches the operation start voltage + Vstr that changes according to the voltage change rate (voltage increase rate). Conversely, the timing at which the output voltage Vo decreases so as to coincide with the input voltage Vi from the maximum upper limit UVmax is the time when the input voltage Vi decreases and reaches the operation stop voltage + Vstp.

同様に、入力電圧Ｖｉが零から減少する場合には、電圧変化率（電圧減少率）によって変化する動作開始電圧−Ｖｓｔｒに達したときに、出力電圧Ｖｏが最大下限値ＬＶｍａｘに制御される。逆に出力電圧Ｖｏが最大下限値ＬＶｍａｘから入力電圧Ｖｉに一致するように増加するタイミングは、入力電圧Ｖｉが増加して動作停止電圧−Ｖｓｔｐに達した時点となる。   Similarly, when the input voltage Vi decreases from zero, the output voltage Vo is controlled to the maximum lower limit value LVmax when the operation start voltage −Vstr that changes according to the voltage change rate (voltage decrease rate) is reached. Conversely, the timing at which the output voltage Vo increases so as to match the input voltage Vi from the maximum lower limit value LVmax is the time when the input voltage Vi increases and reaches the operation stop voltage −Vstp.

次に、上記実施形態の動作について図４を参照して説明する。
今、柱上変圧器３から出力される入力電圧Ｖｉが時点ｔ２１で、図４に示すように、電圧変動許容範囲内（ＵＶｍａｘ≧Ｖｉ≧ＬＶｍａｘ）にあるものとする。この時点ｔ２１では、入力電圧Ｖｉが減少傾向にあり、電圧変化率演算部２２で算出される入力電圧Ｖｉの電圧変化率δＶが設定値−δＶｓより大きいので、動作開始電圧設定部２３で動作開始電圧Ｖｓｔｒが最大上限値ＵＶｍａｘ及び最大下限値ＬＶｍａｘに設定される。 Next, the operation of the above embodiment will be described with reference to FIG.
Now, it is assumed that the input voltage Vi output from the pole transformer 3 is within the allowable voltage fluctuation range (UVmax ≧ Vi ≧ LVmax) as shown in FIG. 4 at time t21. At this time t21, the input voltage Vi tends to decrease, and the voltage change rate δV of the input voltage Vi calculated by the voltage change rate calculation unit 22 is larger than the set value −δVs, so the operation start voltage setting unit 23 starts the operation. The voltage Vstr is set to the maximum upper limit value UVmax and the maximum lower limit value LVmax.

このため、電力変換制御部２４では、入力電圧Ｖｉが＋Ｖｓｔｒ＞Ｖｉ＞−Ｖｓｔｒとなるので、電力変換制御部２４では、バイパススイッチ６及び７を閉状態とするスイッチ信号ＳＷを出力するとともに、第１電力変換部１１に対しては駆動状態を継続する動作信号を出力し、第２電力変換部１３に対しては駆動を停止する動作停止信号ＳＭを出力する。   Therefore, since the input voltage Vi is + Vstr> Vi> −Vstr in the power conversion control unit 24, the power conversion control unit 24 outputs the switch signal SW that closes the bypass switches 6 and 7, and An operation signal for continuing the driving state is output to the first power conversion unit 11, and an operation stop signal SM for stopping the driving is output to the second power conversion unit 13.

このため、直列変圧器４及び５の二次側がバイパススイッチ６及び７でバイパスされることにより、入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏとが等しい値となる。
その後、入力電圧Ｖｉの減少傾向が継続し、時点ｔ２２で入力電圧Ｖｉが上昇を開始すると、この時点ｔ２２では入力電圧Ｖｉの電圧変化率＋δＶが設定値＋δＶｓ未満であるので、動作開始電圧設定部２３で動作開始電圧＋Ｖｓｔｒとして最大上限値ＵＶｍａｘが継続して設定される。 For this reason, when the secondary side of the series transformers 4 and 5 is bypassed by the bypass switches 6 and 7, the input voltage Vi and the output voltage Vo are equal.
Thereafter, the decreasing tendency of the input voltage Vi continues, and when the input voltage Vi starts increasing at time t22, the voltage change rate + δV of the input voltage Vi is less than the set value + δVs at time t22. In 23, the maximum upper limit value UVmax is continuously set as the operation start voltage + Vstr.

そして、時点ｔ２３で入力電圧Ｖｉの電圧変化率＋δＶが設定値＋δＶｓを超えると、電圧変化率＋δＶの増加に応じて動作開始電圧Ｖｓｔｒが徐々に減少する。
そして、時点ｔ２４で、入力電圧Ｖｉが動作開始電圧Ｖｓｔｒを超える状態となると、電力変換制御部２４からバイパススイッチ６及び７を開状態とするスイッチ信号ＳＷが出力されとともに、第２電力変換部１３に対する動作停止信号ＳＭの出力を停止し、且つ入力電圧Ｖｉと最大上限値ＵＶｍａｘとの電圧偏差−ΔＶに応じた電圧指令値Ｖｔを第２電力変換部１３へ出力する。 When the voltage change rate + δV of the input voltage Vi exceeds the set value + δVs at time t23, the operation start voltage Vstr gradually decreases as the voltage change rate + δV increases.
At time t24, when the input voltage Vi exceeds the operation start voltage Vstr, the power conversion control unit 24 outputs a switch signal SW for opening the bypass switches 6 and 7, and the second power conversion unit 13 Is stopped, and a voltage command value Vt corresponding to a voltage deviation −ΔV between the input voltage Vi and the maximum upper limit UVmax is output to the second power converter 13.

このため、第２電力変換部１３が動作を開始し、電圧指令値Ｖｔに応じた出力電圧−ΔＶａ及び−ΔＶｂを直列変圧器４及び５の二次側に出力する。
このため、直列変圧器４及び５の一次側に電圧偏差ΔＶに相当する調整電圧ΔＶａ及びΔＶｂが発生され、これらが入力電圧Ｖｉに加えられるので、出力電圧Ｖｏは最大上限値ＵＶｍａｘに維持される。 For this reason, the 2nd power converter 13 starts operation, and outputs output voltage -ΔVa and -ΔVb according to voltage command value Vt to the secondary side of series transformers 4 and 5.
For this reason, adjustment voltages ΔVa and ΔVb corresponding to the voltage deviation ΔV are generated on the primary side of the series transformers 4 and 5, and these are added to the input voltage Vi. Therefore, the output voltage Vo is maintained at the maximum upper limit value UVmax. .

その後、時点ｔ２５で入力電圧Ｖｉが電圧変動許容範囲を超えても出力電圧Ｖｏは最大上限値ＵＶｍａｘに維持される。
その後、時点ｔ２６で入力電圧Ｖｉが電圧変動許容範囲内に復帰するが、動作停止電圧＋Ｖｓｔｐまでは低下しない状態では、電力変換制御部２４による出力電圧Ｖｏを最大上限値ＵＶｍａｘに維持する制御が継続される。 Thereafter, even when the input voltage Vi exceeds the voltage fluctuation allowable range at time t25, the output voltage Vo is maintained at the maximum upper limit value UVmax.
Thereafter, at time t26, the input voltage Vi returns to within the allowable voltage fluctuation range, but in a state where the input voltage Vi does not decrease to the operation stop voltage + Vstp, the control for maintaining the output voltage Vo at the maximum upper limit value UVmax by the power conversion control unit 24 continues. Is done.

このため、時点ｔ２７で、入力電圧Ｖｉが再度電圧変動許容範囲を超えた場合でも、電力変換制御部２４による出力電圧Ｖｏを最大上限値ＵＶｍａｘに維持する制御が継続される。
その後、時点ｔ２８で入力電圧Ｖｉが電圧変動許容範囲内となり、次いで時点ｔ２９で入力電圧Ｖｉが動作停止電圧＋Ｖｓｔｐより低下して＋Ｖｓｔｐ≧Ｖｉ≧−Ｖｓｔｐの動作停止範囲内となると、電力変換制御部２４で電圧指令値Ｖｔを所定変化率で零まで減少させる。 For this reason, even when the input voltage Vi exceeds the voltage fluctuation allowable range again at time t27, the control for maintaining the output voltage Vo at the maximum upper limit value UVmax by the power conversion control unit 24 is continued.
Thereafter, when the input voltage Vi falls within the voltage fluctuation allowable range at time t28, and then falls at the time t29 below the operation stop voltage + Vstp and falls within the operation stop range of + Vstp ≧ Vi ≧ −Vstp, the power conversion control unit In 24, the voltage command value Vt is reduced to zero at a predetermined rate of change.

そして、電圧指令値Ｖｔが零となった時点ｔ３０で電力変換制御部２４からバイパススイッチ６及び７を閉状態とするスイッチ信号ＳＷを出力するとともに、第２電力変換部１３の動作を停止させる動作停止信号ＳＭを出力する。
このように、上記実施形態によると、電圧変化率演算部２２で入力電圧Ｖｉの電圧変化率δＶを演算し、演算した電圧変化率δＶに基づいて第２電力変換部１３の動作を開始させる動作開始電圧Ｖｓｔｒを設定する。このため、入力電圧Ｖｉが増加（又は減少）する際の電圧変化率δＶが小さいときには、動作開始電圧Ｖｓｔｒが最大上限値ＵＶｍａｘ（又は最大下限値ＬＶｍａｘ）に設定される。このため、第２電力変換部１３の動作開始が入力電圧が最大上限値ＵＶｍａｘ（又は最大下限値ＬＶｍａｘ）に達したときに行なわれ、第２電力変換部１３での損失を十分に低減することができる。 Then, at the time t30 when the voltage command value Vt becomes zero, the power conversion control unit 24 outputs the switch signal SW for closing the bypass switches 6 and 7, and the operation for stopping the operation of the second power conversion unit 13 A stop signal SM is output.
As described above, according to the embodiment, the voltage change rate calculation unit 22 calculates the voltage change rate δV of the input voltage Vi, and starts the operation of the second power conversion unit 13 based on the calculated voltage change rate δV. A start voltage Vstr is set. For this reason, when the voltage change rate δV when the input voltage Vi increases (or decreases) is small, the operation start voltage Vstr is set to the maximum upper limit value UVmax (or the maximum lower limit value LVmax). For this reason, the operation start of the second power converter 13 is performed when the input voltage reaches the maximum upper limit UVmax (or the maximum lower limit LVmax), and the loss in the second power converter 13 is sufficiently reduced. Can do.

これに対して、入力電圧Ｖｉが増加（又は減少）する際の電圧変化率δＶが大きいときには、これに応じて動作開始電圧Ｖｓｔｒが電圧変動許容範囲の最大上限値ＵＶｍａｘ（又は最大下限値ＬＶｍａｘ）より小さい値に設定される。このため、入力電圧Ｖｉが最大上限値ＵＭｍａｘ（又は最大下限値ＬＶｍａｘ）に達する前に、バイパススイッチ６及び７が開状態に制御されるとともに、第２電力変換部１３が動作開始されて出力電圧Ｖｏを最大上限値ＵＭｍａｘ（又は最大下限値ＬＶｍａｘ）に維持する制御が開始される。したがって、入力電圧Ｖｉの電圧変動が急峻である場合でも、出力電圧Ｖｏが電圧変動許容範囲を逸脱することを確実に防止することができる。   On the other hand, when the voltage change rate δV when the input voltage Vi increases (or decreases) is large, the operation start voltage Vstr correspondingly increases the maximum upper limit value UVmax (or the maximum lower limit value LVmax) of the voltage fluctuation allowable range. Set to a smaller value. Therefore, before the input voltage Vi reaches the maximum upper limit value UMmax (or the maximum lower limit value LVmax), the bypass switches 6 and 7 are controlled to be in the open state, and the second power conversion unit 13 is started to operate and the output voltage Control for maintaining Vo at the maximum upper limit value UMmax (or the maximum lower limit value LVmax) is started. Therefore, even when the voltage fluctuation of the input voltage Vi is steep, it is possible to reliably prevent the output voltage Vo from deviating from the voltage fluctuation allowable range.

また、入力電圧Ｖｉが電圧変動許容範囲を超えた後は、入力電圧Ｖｉが動作停止電圧Ｖｓｔｐで規定される動作停止範囲内となるまで第２電力変換部１３の動作及びバイパススイッチ６及び７の開状態が継続され、入力電圧Ｖｉが動作停止範囲内となったときに、第２電力変換部１３に対する電圧指令値Ｖｔを所定変化率で零まで低下させ、電圧指令値Ｖｔが零となったときに、第２電力変換部１３の動作を停止させるとともにバイパススイッチ６及び７を閉状態に復帰させる。   Further, after the input voltage Vi exceeds the voltage fluctuation allowable range, the operation of the second power converter 13 and the bypass switches 6 and 7 until the input voltage Vi falls within the operation stop range defined by the operation stop voltage Vstp. When the open state is continued and the input voltage Vi falls within the operation stop range, the voltage command value Vt for the second power converter 13 is reduced to zero at a predetermined change rate, and the voltage command value Vt becomes zero. Sometimes, the operation of the second power converter 13 is stopped and the bypass switches 6 and 7 are returned to the closed state.

したがって、入力電圧Ｖｉが電圧変動許容範囲を逸脱しないように制御するとともに、電圧調整装置の動作期間を短くすることで、第２電力変換部１３の損失を最小限にして高効率、長寿命化を図り、また、バイパススイッチ６及び７の長寿命かを図ることができる。
ちなみに、前述した従来例では、入力電圧Ｖｉが不感帯幅を超えた状態から不感帯幅内に復帰したときにタイマを動作させて、タイマがタイムアップしたときに、調整電圧発生部の動作を停止させるようにしている。このため、図７に示すように、入力電圧Ｖｉが不感帯幅上限値を超えている状態から時点ｔ１３で不感帯幅内に戻ると、タイマが動作されてこのタイマがタイムアップした時点ｔ１４で出力電圧Ｖｏが入力電圧Ｖｉに一致するように減少するが、その直後の時点ｔ１５で再度入力電圧Ｖｉが不感帯幅上限値を超えると、すぐにバイパススイッチを開き、調整電圧発生回路のインバータを動作させることになる（図７における丸印Ｂ参照）。このため、バイパススイッチの開閉頻度が増えることで、バイパススイッチの寿命低下も考えられる。 Therefore, the input voltage Vi is controlled so as not to deviate from the allowable voltage fluctuation range, and the operating period of the voltage regulator is shortened, thereby minimizing the loss of the second power converter 13 and increasing the efficiency and life. In addition, the life of the bypass switches 6 and 7 can be extended.
Incidentally, in the above-described conventional example, the timer is operated when the input voltage Vi returns from the state where the input voltage Vi exceeds the dead band to the dead band, and the operation of the adjustment voltage generator is stopped when the timer expires. I am doing so. Therefore, as shown in FIG. 7, when the input voltage Vi returns from the state in which the input voltage Vi exceeds the dead band upper limit value to the dead band width at time t13, the timer is operated and the output voltage is output at time t14 when the timer has timed up. Vo decreases to match the input voltage Vi, but immediately after the input voltage Vi again exceeds the dead band upper limit value at time t15, the bypass switch is immediately opened to operate the inverter of the adjustment voltage generating circuit. (See circle B in FIG. 7). For this reason, the life of the bypass switch may be reduced by increasing the frequency of opening and closing the bypass switch.

これに対して、本実施形態では、上述したように、タイマを使用することなく、入力電圧Ｖｉが動作停止電圧Ｖｓｔｐで規定される動作停止範囲内となったときに、第２電力変換部１３の出力電圧を零にしてから動作を停止させるとともに、バイパススイッチ６及び７を閉状態に制御するので、バイパススイッチの開閉頻度を減少させて長寿命化を図ることができる。   In contrast, in the present embodiment, as described above, when the input voltage Vi falls within the operation stop range defined by the operation stop voltage Vstp without using a timer, the second power conversion unit 13 is used. Therefore, the operation is stopped and the bypass switches 6 and 7 are controlled to be closed, so that the frequency of opening and closing of the bypass switches can be reduced to extend the life.

なお、上記実施形態においては、調整電圧発生部１０の第１電力変換部１１をインバータで構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、コンバータで構成することもできる。
また、上記実施形態では、動作開始電圧設定部２３で参照する制御マップが、図２に示す特性を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図２で一点鎖線図示のように、電圧変化率δＶが零から変化した場合に、動作開始電圧±Ｖｓｔｐも変化する特性とすることもできる。また、動作開始電圧±Ｖｓｔｐを直線的に変化させる場合に代えて曲線的に変化させるようにしてもよい。 In addition, in the said embodiment, although the case where the 1st power conversion part 11 of the adjustment voltage generation part 10 was comprised with the inverter was demonstrated, it is not limited to this, It can also comprise with a converter.
In the above-described embodiment, the case where the control map referred to by the operation start voltage setting unit 23 has the characteristics shown in FIG. 2 has been described. However, the present invention is not limited to this. In addition, when the voltage change rate δV changes from zero, the operation start voltage ± Vstp can also be changed. Further, instead of changing the operation start voltage ± Vstp linearly, it may be changed in a curve.

また、上記実施形態では、入力電圧Ｖｉが電圧変動許容範囲外から範囲内に復帰した場合に、入力電圧Ｖｉが動作停止電圧±Ｖｓｔｐで設定される動作停止範囲内となったときに、第２電力変換部１３の出力電圧を零にしてから動作停止にする場合について説明した。本発明は上記構成に限定されるものではなく、前述した従来例のように、タイマを使用して第２電力変換部１３の動作停止とバイパススイッチ６及び７の閉状態への復帰とを行なうようにしてもよい。   Further, in the above embodiment, when the input voltage Vi returns to within the range from outside the allowable voltage fluctuation range, when the input voltage Vi falls within the operation stop range set by the operation stop voltage ± Vstp, the second The case where the operation is stopped after setting the output voltage of the power conversion unit 13 to zero has been described. The present invention is not limited to the above-described configuration. As in the conventional example described above, the operation of the second power converter 13 is stopped and the bypass switches 6 and 7 are returned to the closed state using a timer. You may do it.

また、上記実施形態では、電圧変動許容範囲を最大上限値ＵＶｍａｘ及び最大下限値ＬＶｍａｘの範囲に設定した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、低圧配電系統に、太陽電池、燃料電池等の別系統電力が供給される場合のように、入力電圧Ｖｉが下限値ＬＶ側に減少することがない場合には、電圧変動許容範囲を最大上限値ＵＶｍａｘと零との範囲に設定することができる。これに応じて動作開始電圧も＋Ｖｓｔｒのみを設定することができる。   In the above embodiment, the case where the voltage fluctuation allowable range is set to the range between the maximum upper limit value UVmax and the maximum lower limit value LVmax has been described. However, the present invention is not limited to this. When the input voltage Vi does not decrease toward the lower limit value LV as in the case where another system power such as a battery is supplied, the voltage fluctuation allowable range is set to a range between the maximum upper limit value UVmax and zero. be able to. Accordingly, only the operation start voltage + Vstr can be set.

１…高圧配電系統、２…低圧配電系統、３…柱上変圧器、４，５…直列変圧器、６，７…バイパススイッチ、１０…調整電圧発生部、１１…第１電力変換部、１２…平滑用コンデンサ、１３…第２電力変換部、２０…電力変換制御部、２１…電圧検出部、２２…電圧変化率演算部、２３…動作開始電圧設定部、２４…電力変換制御部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High voltage distribution system, 2 ... Low voltage distribution system, 3 ... Pole transformer, 4, 5 ... Series transformer, 6, 7 ... Bypass switch, 10 ... Adjustment voltage generation part, 11 ... 1st power conversion part, 12 ... smoothing capacitor, 13 ... second power conversion unit, 20 ... power conversion control unit, 21 ... voltage detection unit, 22 ... voltage change rate calculation unit, 23 ... operation start voltage setting unit, 24 ... power conversion control unit

Claims (3)

高圧配電系統と低圧配電系統を接続する柱上変圧器の二次側に接続される２つの直列変圧器と、
上記２つの直列変圧器の二次側に接続される電力変換部を含む調整電圧発生部と、
前記柱上変圧器の二次側の入力電圧を検出する電圧検出部と、
該電圧検出部で検出した入力電圧の電圧変化率を演算する電圧変化率演算部と、
該電圧変化率演算部の演算結果に基づいて前記電力変換部の動作開始電圧を設定する動作開始電圧設定部と、
前記電圧検出部で検出した入力電圧と、前記動作開始電圧設定部で設定した動作開始電圧とに基づいて前記電力変換部を制御する電力変換制御部と
を備えたことを特徴とする電圧調整装置。 Two series transformers connected to the secondary side of the pole transformer connecting the high voltage distribution system and the low voltage distribution system;
A regulated voltage generator including a power converter connected to the secondary side of the two series transformers;
A voltage detection unit for detecting an input voltage on the secondary side of the pole transformer,
A voltage change rate calculator that calculates the voltage change rate of the input voltage detected by the voltage detector;
An operation start voltage setting unit that sets an operation start voltage of the power conversion unit based on a calculation result of the voltage change rate calculation unit;
A voltage regulator comprising: a power conversion control unit that controls the power conversion unit based on an input voltage detected by the voltage detection unit and an operation start voltage set by the operation start voltage setting unit . 前記電力変換制御部は、入力電圧が前記動作開始電圧を超えたときに、前記電力変換部を動作させて前記直列変圧器の出力電圧が電圧変動許容範囲の最大値に一定となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の電圧調整装置。   When the input voltage exceeds the operation start voltage, the power conversion control unit operates the power conversion unit to control the output voltage of the series transformer to be constant at the maximum voltage fluctuation allowable range. The voltage regulator according to claim 1, wherein: 前記電力変換制御部は、前記電圧検出部で検出した入力電圧が動作開始電圧設定部で設定した動作開始電圧を超えている状態から動作停止範囲内となったときに、前記電力変換部の出力電圧を零に制御してから停止させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電圧調整装置。   The power conversion control unit outputs an output of the power conversion unit when the input voltage detected by the voltage detection unit is within the operation stop range from a state where the input voltage exceeds the operation start voltage set by the operation start voltage setting unit. The voltage regulator according to claim 1, wherein the voltage regulator is stopped after the voltage is controlled to zero.
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