JP3826722B2 - 無停電工事用電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧配電線工事に用いられる無停電工事用電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、各戸の引込線の取換え、修理等の低圧配電線工事においては、無停電で工事を行うため、無停電工事用電源装置が用いられる。
【0003】
この無停電工事用電源装置は、例えば特願平9−101072号の出願の明細書,図面等に記載されているように、工事車両(電源車)の車載バッテリー等を直流電源とし、この直流電源を系統電源に相当する交流のバックアップ電源に変換する静止型のDC/AC変換器(インバータ)を設けて形成される。
【0004】
そして、無停電配電工事の際は、工事前からこの電源装置を工事対象戸の引込線に接続して系統電源に連系運転し、その後、工事対象戸を配電線(系統)から切離して配電工事が行われ、この工事中は電源装置の自立運転の交流のバックアップ電源が工事対象戸に給電される。
【0005】
さらに、工事が終了すると、工事対象戸を配電線に再接続し、その引込線の系統電源を復旧して電源装置を連系運転に戻した後、この電源装置を停止して引込線から切離し、工事対象戸を事故前の系統給電状態に戻して工事が完了する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前記既出願の電源装置の場合、工事対象戸の引込線が配電線に再接続されて工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期において、通常、系統電源の位相(電圧位相)と、この電源装置のインバータ出力のバックアップ電源の位相(電圧位相)とにずれがあるため、バックアップ電源の位相と系統電源の位相とが一致していなければ、とくにバックアップ電源が系統電源より遅れ位相のときに、インバータ出力のバックアップ電源の電圧VINV,系統電圧VSの位相差(VINV−VS)と、インバータの交流出力側の連系リアクトル等のインピーダンスXとに基づき、つぎの数1の式で表される電源ISが、系統から電源装置に流入する。
【0007】
【数1】
IS=(VINV−VS)/X
【0008】
なお、電圧VS,VINV,インピーダンスX,電流IS は、いずれもベクトル量である。
【0009】
そして、インピーダンスXは極めて小さく、電圧VS,VINVの差が僅かであっても、電源装置に流入する電流ISは極めて大きく、いわゆる過電流となる。
【0010】
また、何らかの手法でインバータ出力のバックアップ電源の位相を系統電源の位相に合わせたとしても、位相が一致するまでの間、前記の過電流が流れる。
【0011】
この過電流はインバータの入力側の電源用電解コンデンサを逆充電し、この逆充電によってコンデンサの端子間電圧が上昇し、この電圧の上昇によってインバータの直流の入力電圧が過大になると、保護装置が作動してインバータの運転が止まり、工事対象戸が停電してその需要家に迷惑がかかる。
【0012】
この位相のずれによる逆充電を防止するため、例えば特願平11−110317号の出願の明細書,図面等には、配電線工事が終了して工事対象戸に系統電源が復旧する過渡期に、工事中に交流電源(バックアップ電源)を工事対象戸に給電するDC/AC変換部(インバータ)の制御基準の演算位相(基準位相)と、出力側の系統電源の検出位相との誤差(位相差)を監視し、この位相差が設定値以上になると、基準位相を検出位相に移相補正し、バックアップ電源を系統電源に位相同期させることが記載されている。
【0013】
また、本出願人は、特願平11−169087号の出願により、ほぼ図6に示すように構成して前記過渡期にインバータの直流入力側から車載バッテリー(2次電池)側への放電路を形成し、インバータの入力電圧の過電圧を防止するようにした無停電電源装置を既に出願している。
【0014】
この図6においては、3相の系統電源1の低圧配電線2から引出された工事対象戸(図示せず)の引込線3が図中の×印の個所で切断されて工事が行われる。
【0015】
一方、工事車両(電源車)に設けられた無停電工事用電源装置4は、2次電池(車載バッテリー)5を直流電源とし、2次電池5と回路部6とからなる。
【0016】
そして、回路部6のリアクトル7,スイッチング半導体8及びこの半導体8に並列に接続された放電路用のダイオード9が形成する昇圧チェッパ回路10により、2次電池5の250〜260Vの直流を昇圧して高周波交流に変換し、この高周波交流により、充電路用のダイオード11を介してインバータ12の直流入力側に設けられた電源用電解コンデンサ13を充電し、例えば360Vの直流入力電圧(規定電圧)の直流電源を形成する。
【0017】
さらに、インバータ12は主回路14と制御回路15とからなり、主回路14は複数の電力用半導体16の3相ブリッジにより形成され、各電力用半導体16には放電路用のダイオード17が逆並列に接続されている。
【0018】
また、制御回路15はコンデンサ13の端子間電圧等の主回路14の入,出力の電圧,電流を監視し、この監視結果に基づき、主回路14の各電力用半導体16の運転を制御する。
【0019】
そして、この運転制御により主回路14はコンデンサ13の直流電源を系統周波数の3相のバックアップ電源に変換し、配電工事中は、このバックアップ電源を電圧バランサとしての交流リアクトル18,電磁接触器からなる開閉器19及び接続ケーブル20を介して引込線3から工事対象戸に給電する。
【0020】
この場合、工事開始前の工事対象戸が系統電源1から切離されるまでは、電源装置4が系統電源1に連系した運転状態になり、このとき、インバータ12の主回路4は、系統電圧に同期して連系運転され、その交流のバックアップ電源の位相,振幅が系統電圧に同期する。
【0021】
つぎに、×印の切断個所で工事対象戸が系統電源1から切断され、工事が始まると、インバータ12の運転モードが連系運転モードから自立運転モードに切換わって主回路14が自立運転され、その交流電力が工事中にも工事対象戸に給電され続けて無停電工事が行われる。
【0022】
さらに、工事が終了して前記の切断個所が再接続されると、電源装置4が再び系統電源1に連系した運転状態になり、インバータ12が再び連系運転モードになり、その後ストップ操作で停止するまでその連系運転のバックアップ電源が系統電源1とともに工事対象戸に給電される。
【0023】
ところで、工事中の自立運転の間は電源装置4が系統電源1から切離され、電源装置4内のいわゆる自走発振のPLL同期制御でバックアップ電源が位相制御される。
【0024】
そして、その間に系統電源1の位相と自走発振の位相とにずれが生じるため、自立運転から連系運転に切換わった工事終了直後、系統電源1の位相とインバータ12の主回路14から出力されるバックアップ電源の位相とがずれる。
【0025】
この位相のずれが生じると、インバータ12は自然に充電運転に移行し、系統電源1の電流の一部がインバータ12の主回路14に流れ込み、この電流が主回路14を通ってコンデンサ13を逆充電し、位相のずれが僅かであっても、その端子間電圧が過大になる。
【0026】
そこで、図6の電源装置4は、ダイオード11に並列に、放電路用のスイッチング半導体21を設け、コンデンサ13の端子間電圧が前記の逆充電で過大になると、制御回路15によりスイッチング半導体21をオン,オフしてスイッチング半導体8をオフに保持する。
【0027】
そのため、コンデンサ13の過電圧充電エネルギの放電路が形成され、その放電電流が、スイッチング半導体21,リアクトル10を介して2次電池5に至る放電路を断続的に流れ、2次電池5を放電負荷に利用してコンデンサ13の過電圧,すなわちインバータ12の入力側の過電圧が防止される。
【0028】
なお、実際には、コンデンサ13の端子間電圧の瞬時的な変動等を考慮し、その端子間電圧が設定値1の電圧に上昇すると、スイッチング半導体8,11を共に一定期間オフしてコンデンサ13の充電を停止し、それでもコンデンサ13の端子間電圧が上昇して設定値2の電圧に上昇したときに、スイッチング半導体21をオンオフしてスイッチング半導体8をオフに保持し、コンデンサ13の充電エネルギを放電する。
【0029】
そして、この放電により、前記の保護装置の作動によるインバータ12の運転停止が回避され、工事対象戸の停電が防止される。
【0030】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のこの種の無停電工事用電源装置の場合、工事が終了して工事対象戸に系統電源が復旧する過渡期、バックアップ電源と系統電源との設定値以上の大きな位相のずれ(位相ジャンプ)を検出することを条件に、バックアップ電源の位相を系統電源の位相に移相補正するのみでは、バックアップ電源が系統電源に完全には同期しない事態が生じ、このとき、DC/AC変換器(インバータ)の直流入力電圧の過電圧が発生して保護装置が作動し、DC/AC変換器の運転が停止するおそれがあり、工事対象戸の停電を招来する。
【0031】
すなわち、工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期には、活線状態での復旧作業により、例えば切断された電線同士が人手で接続され、この接続作業中は系統電源の瞬時的な接,離や不完全な接続状態が発生し、工事対象戸に給電される系統電源が断,続したり変動したりするため、正確な移相補正が困難で補正誤差が生じ易く、この誤差により両電源が完全には同期せず、位相補正後にも両電源の位相のずれが残り、この結果、DC/AC変換器の入力側への逆充電を防止することができず、保護装置が動作して工事対象戸が停電する。
【0032】
なお、前記の設定値を小さくして移相補正を頻繁に行うと、バックアップ電源及び系統電源の僅かな位相変動が生じても、その都度移相補正が行われ、不必要な移相補正のくり返しにより、却って配電線の位相がずれ、バックアップ電源の位相を系統電源の位相に合わせて両電源を迅速に同期させることができない。
【0033】
一方、図6の構成の場合、逆充電によるインバータ12の直流入力側のコンデンサ13の過電圧を、2次電池5を放電負荷に利用して低減するのみであるため、2次電池5に大電流が流れ、2次電池5にとって好ましくなく、場合によっては2次電池5が損傷する問題点がある。
【0034】
本発明は、配電工事が終了して工事対象戸の系統電源が復旧するときに、バックアップ電源の位相を系統電源の位相に迅速に合わせて両電源を同期させ、車載バッテリー等の直流電源に過大な電流が流れないようにしてDC/AC変換器の直流の入力電圧の過電圧を確実に防止し、その運転停止を確実に回避して工事対象戸の停電が発生しないようにすることを課題とする。
【0035】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明の無停電工事用電源装置においては、DC/AC変換器が出力するバックアップ電源の基準位相情報を自走発振により形成する手段と、
工事対象戸の受電位相を検出して検出位相情報を出力する手段と、
配電工事の終了により工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期に、両位相情報の設定値以上の位相差の検出により、基準位相情報の位相を前記検出位相情報の位相に移相補正する手段と、
移相補正後のバックアップ電源と系統電源との位相残差に基づく逆充電によりDC/AC変換器の入力側の直流電圧が規定電圧より高い調整開始電圧に上昇したときに、前記直流電圧が規定電圧に近い調整終了電圧に低下するまで基準位相情報の変化周波数をm倍(mは1より大きい設定値)に高くし、前記直流電圧が調整終了電圧に低下したときに基準位相情報の変化周波数を元に戻し、前記位相残差を解消する手段と、
基準位相情報に基づく駆動制御信号により、DC/AC変換器のスイッチング動作を制御し、バックアップ電源の位相を基準位相情報の位相に制御する手段とを備える。
【0036】
したがって、配電工事の終了により工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期、それまで工事対象戸に給電されていたバックアップ電源と復旧した系統電源との設定値以上の位相差を検出すると、バックアップ電源の基準位相が系統電源の位相に移相補正される。
【0037】
さらに、この移相補正後の逆充電により、DC/AC変換器の直流電圧が調整開始電圧に上昇すると、バックアップ電源が本来の位相変化のm倍の周波数で位相変化して進相調整され、この調整によりバックアップ電源の位相が系統電源の位相に一層近くなり、DC/AC変換器の直流電圧がその規定電圧に近い調整終了電圧まで低下すると、バックアップ電源の位相変化が元に戻される。
【0038】
そのため、移相補正を不必要にくり返すことなく、迅速に、バックアップ電源が系統電源に精度よく同期し、DC/AC変換器の直流電圧が逆充電によって過大とならず、直流電源としての車載バッテリー等に過大な電流が流れることもなく、保護装置によるDC/AC変換器の運転停止が確実に防止され、系統電源が復旧するときの工事対象戸の停電発生が回避される。
【0039】
そして、DC/AC変換器の直流電圧が調整開始電圧から調整終了電圧に低下する間、DC/AC変換器の入力側と直流電流との間に、DC/AC変換器から直流電流への放電路を形成したときは、この放電路を介した逆充電の放電によってもDC/AC変換器の入力側の過電圧が一層迅速に解消される。
【0040】
このとき、前記の移相補正及び進相調整により、これらの補正や調整を行なわない場合に比して、放電路を流れる電流が極めて少なく、直流電源としての車載バッテリー等に過電流充電による損傷等が生じることもない。
【0041】
したがって、一層効果的にDC/AC変換器の運転停止を防止して工事対象戸の停電の発生を回避することができる。
【0042】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の1形態について、図1〜図5を参照して説明する。
図3は電源車を用いた配電線工事を模式的に示し、工事対象戸22に到着した工事車両(電源車)23は、電気自動車からなり、その車載バッテリーの2次電池24が無停電工事用電源装置25の直流電源を形成し、2次電池24から車載の回路部26に直流電源が給電される。
【0043】
また、工事対象戸22は3線の引込線27を介して例えば3相200Vの低圧配電線28に接続され、図中の×印の個所A又はBを工事切断個所とすると、配電線工事の前,後には配電線28の3相200Vの系統電源が引込線27を介して工事対象戸22に給電される。
【0044】
そして、電源装置23の回路部26から引出された3相3線の接続ケーブル29が、工事前に、引込線27の家屋側にクリップ等で接続される。
【0045】
つぎに、回路部26は図1に示すように構成され、同図において、図6と同一符号は、同一もしくは相当するものを示す。
【0046】
そして、この形態にあっても、2次電池24の250〜260Vの直流を後段の静止型のDC/AC変換器としてのインバータ30の直流入力電圧に適した360V程度に昇圧するため、昇圧チョッパ回路10を設け、工事中はインバータ30の制御回路31から供給された駆動信号S1 によりスイッチング半導体9を例えば15KHzで周期的にオンオフして360Vに昇圧した高周波交流を形成し、この高周波の電流を、ダイオード11を介してインバータ30の主回路32の直流入力側に設けられた電解コンデンサ13に供給し、コンデンサ13をインバータ30の直流入力の規定電圧である360Vに充電する。
【0047】
なお、ダイオード11に逆並列接続されたスイッチング半導体21は、制御回路31の駆動信号S2により、通常はオフに保持される。
【0048】
つぎに、インバータ30の主回路32は図6のインバータ12の主回路14と同様、複数の電力用半導体16の3相ブリッジにより形成され、各電力用半導体16には放電路用のダイオード17が逆並列に接続されている。
【0049】
また、制御回路31はマイクロコンピュータのソフトウェア処理により、後述の制御基準信号に基づいて各電力用半導体16のPWM制御駆動パルスを形成し、引込線27が系統活線状態になる工事の前,後は、主回路32を系統との連系運転に制御し、引込線27が系統停電状態になる工事中は、主回路32を自立運転に制御する。
【0050】
そして、これらの運転制御により、主回路32はコンデンサ13の直流電源を系統周波数のバックアップ電源に変換し、この電源をリアクトル18,開閉器19及び接続ケーブル29を介して引込線27から工事対象戸22に給電する。
【0051】
ところで、制御回路31は図6の制御回路15と異なり、ソフトウェア処理によって形成された図2の構成の主回路制御機能を有し、この機能に基づき、つぎの(a)〜(f)の各手段を備える。
【0052】
(a)バックアップ電源の基準位相情報を自走発振により形成する手段
(b)工事対象戸22の受電位相を検出して検出位相情報を出力する手段
(c)配電工事の終了により、工事対象戸22が系統に再接続されて工事対象戸22の系統電源が復旧する過渡期に、両位相情報の設定値以上の位相差の検出により、基準位相情報の位相を検出位相情報の位相に移相補正する手段
(d)移相補正後のバックアップ電源と系統電源との位相残差に基づく逆充電によりインバータ30の直流電圧が規定電圧より高い調整開始電圧(例えば380V)に上昇したときに、インバータ30の入力側の直流電圧が規定電圧に近い調整終了電圧(例えば365V)に低下するまで基準位相情報の変化周波数をm倍(mは1より大きい設定値)に高くし、インバータ30の直流電圧が調整終了電圧に低下したときに基準位相情報の変化周波数を元に戻し、前記位相残差を解消する手段
(f)基準位相情報に基づく駆動制御信号により、インバータ30のスイッチング動作を制御し、バックアップ電源の位相を基準位相情報の位相に制御する手段
【0053】
また、制御回路31は、ソフトウェア処理により、図6の制御回路15と同様の昇圧放電制御の機能も有し、この機能により、スイッチング半導体8をオン,オフしてスイッチング半導体21をオフする工事中の昇圧チョッパの手段と、インバータ30の直流電圧が調整開始電圧から調整終了電圧に低下する工事終了の過渡期間、スイッチング半導体8をオフしてスイッチング半導体21をオン,オフし、インバータ30の入力側から2次電池24への放電路を形成する手段も備える。
【0054】
つぎに、工事対象戸22の受電位相を検出するため、図1に示すように、3相U,V,Wのうちの2相,例えばU相とW相につき、開閉器19の接続ケーブル29側に計器用変圧器33u,33wを設け、これらの計測信号を制御回路31に供給する。
【0055】
そして、2相処理で主回路32の3相の制御を行うため、制御回路31は計器用変圧器33u,33wのU相,W相の電圧Vu,Vwの計測信号を図2の交流電圧検出部34によりそれぞれデジタル情報に変換する。
【0056】
さらに、電圧Vu,Vw(ベクトル量)の情報を3相/2相変換し、U相,V相,W相の電圧Vu,Vv,VwがVu+Vv+Vw=0になる条件下、つぎの数2の式の3相/2相変の演算により、U相,V相,W相の3相を2相に変換し、この2相の電圧Va,Vb(ベクトル量)の情報を得る。
【0057】
【数2】
【0058】
そして、電圧Va,Vbの情報を位相検出部35に供給し、この検出部35により、つぎの数3の式で示されるインバータ30の出力電圧の時々刻々の検出位相θc(t)を求める。
【0059】
【数3】
【0060】
この検出位相θc(t) は、工事対象戸22の時々刻々の受電位相であり、配電工事前,後は系統電圧の位相であり、工事中はインバータ20の出力電圧の位相である。
【0061】
一方、自走発振の演算部36により、例えば単位位相Δ及びその2倍の位相2Δの累積演算をくり返し、バックアップ電源の電圧の時々刻々の基準位相θr(t) 及びこの基準位相θr(t)の2倍の位相変化の位相θr(t)’を自走発振により形成して求める。
【0062】
なお、基準位相θr(t)をθc(t)=ωt+δ,(ω:角周波数,δ:初期位相)とすると、位相θr(t)’はθr(t)’=2ωt+δであり、基準位相θr(t) の2倍の周波数で変化する。
【0063】
そして、系統電源の1周期(1/60秒又は1/50秒)における単位位相Δの累積が360°になるように、単位位相Δ,2Δの累積間隔,すなわち、カウントアップ速度が定められ、基準位相θr(t)は検出位相θc(t)と同じ速さで変化し、位相θr(t)’は検出位相θc(t)の2倍の速さで変化する。
【0064】
さらに、位相検出部35の検出位相θc(t) の情報(検出位相情報)と、演算部36の基準位相θr(t) の情報(基準位相情報)とを、基準位相出力部37に供給し、この出力部7の位相比較部38により、基準位相θr(t) と検出位相θc(t)との位相差(θr(t)−θc(t))を求める。
【0065】
そして、位相差(θr(t)−θc(t))が小さく誤差が少ないときは、出力部37の出力選択部39が基準位相情報を選択し、この情報を演算部36に戻して演算部36の自走発振をPLL同期制御する。
【0066】
一方、位相差(θr(t)−θc(t))が移相補正基準の設定値α以上になると、出力選択部39が検出位相情報を選択し、この検出位相情報が基準位相情報として演算部36に戻され、演算部36の基準位相情報の位相が検出位相情報の位相に移相補正される。
【0067】
さらに、出力選択部39から基準位相θR(t) の情報として出力された基準位相情報又は検出位相情報が、制御位相選択部40を介して制御基準作成部41に供給される。
【0068】
また、電圧検出部34の電圧Va,Vbの情報を基準振幅出力部42に供給し、この出力部42により、電圧Va,Vbの検出振幅と設定振幅Va(set) ,Vb(set) との誤差を演算し、それぞれの誤差出力にPI制御又はPID制御を施して、2相の基準振幅Va(ref),Vb(ref)の情報を形成し、両基準振幅Va(ref),Vb(ref)の情報を制御基準作成部41に供給する。
【0069】
そして、制御基準作成部41は基準位相θR(t) の情報と基準振幅Va(ref) ,Vb(ref) の情報とに基づき、つぎの数4の2式で示されるPWM制御用の2相の制御基準信号Va(REF),Vb(REF)を生成し、2相/3相変換部43に供給する。
【0070】
【数4】
【0071】
変換部43はつぎの数5の式の演算により、基準電圧Va(REF),Vb(REF)を3相U相,V相,W相の制御基準信号Vu(REF),Vv(REF),Vw(REF) に変換し、これらをD/A変換してインバータ起動パルス発生部44に供給する。
【0072】
【数5】
【0073】
パルス発生回路44は各相の制御基準信号Vu(REF),Vv(REF),Vw(REF) と一定レベルの信号とを比較して図1の電力用各半導体16のPWM制御駆動パルスとしての3相の駆動パルスを形成し、これらのパルスを図1のインバータ30に供給してそのインバータ動作を制御し、基準振幅Va(set),Vb(set)と基準位相θR (t) とに基づくフィードバック制御で図1のコンデンサ13の直流電源を系統周波数の3相の交流電源に変換する。
【0074】
そして、配電工事前,後は工事対象戸22の受電電圧が系統電圧になり、検出位相θc(t) が系統電圧の位相になるため、出力選択部39の選択出力により、基準位相θR(t) が系統電圧の位相に制御されてインバータ20は連系運転され、工事中は引込線27の系統電圧が消失し、工事対象戸22の受電電圧がインバータ20のバックアップ電源の出力電圧になるため、インバータ20は自立運転される。
【0075】
一方、インバータ20の入力電圧である電解コンデンサ13の端子間電圧VDCを、制御回路部31の直流電圧検出部45により検出してデジタル情報に変換する。
【0076】
この検出部45は電圧VDCの定常電圧V1 が360V,調整開始電圧V2 が380V,調整終了電圧V3が電圧V2より定常電圧V1に近い365Vに設定され、VDC≦V1 になる連系運転又は自立運転の定常状態の間は、昇圧放電パルス発生部46に昇圧を指令する。
【0077】
この指令により、パルス発生部46は駆動パルスS1 を発生してスイッチング半導体をオン,オフし、駆動パルスS2 をオフしてスイッチング半導体21をオフする。
【0078】
つぎに、工事終了直後の工事対象戸22の系統電源が復旧する過渡期について説明する。
この過渡期は、多くの場合、自走発振によって形成された基準位相θR(t) が系統電圧の検出位相θc(t)からずれる。
【0079】
そして、図4の1点破線イが単相表記の系統電圧,同図の実線ロが単相表記のインバータ20の出力電圧とすると、例えば図5のta時に系統電源が復旧した場合、その直後、系統電圧に対してインバータ20の出力電圧が遅れ位相であり、インバータ20が直ちに逆充電状態になり、図5の(a)に示すように、電圧VDCが復旧前期間T1の電圧V1から電圧V2,V3に上昇する。
【0080】
このとき、電圧VDCが電圧V3から電圧V2に上昇するまでの図5の期間T2 には、検出部45が昇圧パルスの出力指令をオフし、パルス発生部46が図5の(b)に示す駆動パルスS1 をオフし、半導体スイッチ8がオフして昇圧チョッパが停止する。
なお、図5の(c)は半導体スイッチ21の駆動パルスS2を示す。
【0081】
また、この期間T1には、θR(t)−θc(t)≧αになることから、出力選択部39が検出位相θc(t)を選択し、基準位相θr(t),θR(t)が検出位相θc(t)に移相補正される。
【0082】
この移相補正により、インバータ30の出力電は図4の跳躍部JMPに示すように、瞬時に系統電圧の位相に近づく。
【0083】
さらに、この移相補正後、残存する位相差(位相残差)に基づいて電圧VDCがさらに上昇し、tb時にV3 に達すると、検出部45が選択部40に2倍周波数変化の位相θr(t)’の選択を指令する。
【0084】
このとき、図5の(d)に示すように制御基準作成部41に供給される基準位相θR(t) が、系統周波数と同じ変化周波数fsのθr(t)から位相変化周波数2・fsのθR(t)’に切換わる。
【0085】
また、tb時になると、検出部45はパルス発生部46に放電を指令し、図5の(a)に示すように、tb時から電圧VDCが電圧V3 に低下するまでの期間T3に、パルス発生部46が駆動パルスS2を出力し、スイッチング半導体21をオン,オフし、コンデンサ13の充電エネルギの2次電池24側への放電路を形成する。
【0086】
そして、基準位相θR(t) がθr(t) からθr(t)’に切換わると、基準位相θR(t) が2倍周波数の進み位相で変化し、インバータ30が逆充電状態から放電状態に移行し、図4に示すように、実線ロのインバータ30の出力電圧の位相が1点破線イの系統電圧に同期するように迅速に調整される。
なお、図4の破線ハは位相の2倍周波数変化の特性曲線である。
【0087】
そして、この調整とスイッチング半導体21のオン,オフに基づく放電とにより、インバータ30の逆充電が防止されて電圧VDCが迅速に低下し、tc時に電圧VDCが電圧V1 に低下すると、検出部45は選択部40に位相θr(t) の選択を指令し、基準位相θR(t)を元の基準位相θr(t)に戻す。
【0088】
また、検出部45はパルス発生部46への放電指令をオフし、パルス発生部46に再び昇圧指令を供給する。
【0089】
そのため、図5のtc時以降の期間T4 には、系統電圧に同期した位相θr(t) に基づく基準位相θR(t) にしたがってインバータ30が連続運転されるとともに、半導体スイッチ8がオン、オフして直流電源5の昇圧チョッパが再開される。
【0090】
したがって、系統電源の復旧過渡期に、インバータ30の出力電圧の基準位相の系統電圧の位相への移相補正と、この補正後の位相変化周波数を2倍にした位相残差の位相調整とにより、インバータ30の出力電圧の位相を制御の発散等を招来することなく、迅速に系統電圧の位相に制御することができる。
【0091】
さらに、スイッチング半導体21のスイッチングにより、インバータ30の直流入力側に、直流電源24側への放電路が形成され、この放電路によってもインバータ30の直流入力側の過電圧が防止される。
【0092】
そのため、インバータ30が迅速に逆充電状態から放電状態に戻り、インバータ30の直流入力側の逆充電による過電圧が防止されて保護装置によるインバータ30の運転停止を確実に回避することができる。
【0093】
そして、この場合によっては、前記の放電路を省き、制御回路31による前記の移相補正と調整とによりインバータ30を迅速に逆充電状態から放電状態に移行し、インバータ30の入力側の逆充電による過電圧を防止するのみでもよい。
【0094】
また、制御回路31の構成は図2のものに限られるものではなく、ソフトウェア処理でなくハードウェア回路で形成されていてもよい。
【0095】
さらに、基準位相θR(t) を調整する際の位相θr(t)’の変化周波数は、2倍の周波数に限られるものでなく、m倍(mは2以上の設定値)であってよく、スイッチング半導体8,21のスイッチング周波数も15KHzに限られるものではない。
【0096】
そして、本発明の無停電工事電源装置は車載のものに限られるものでなく、直流電源24は、蓄電池や燃料電池等の種々の電池であってよく、場合によっては、エンジン発電機等の発電出力を整流平滑して形成した直流電源であってもよい。
【0097】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載する効果を奏する。
まず、請求項1の場合は、配電工事の終了により工事対象戸22の系統電源が復旧する過渡期に、工事対象戸22に給電中のDC/AC変換器(インバータ30)のバックアップ電源と、復旧した系統電源との位相差が設定値以上であれば、バックアップ電源の位相を系統電源の位相に跳躍(ジャンプ)するように移相補正することができる。
【0098】
さらに、この移相補正後にDC/AC変換器の直流電圧が位相残差によって調整開始電圧に上昇すると、バックアップ電源が本来の位相変化のm倍の周波数で位相変化して進相調整され、この調整によりバックアップ電源の位相を系統電源に瞬時に同期させることができる。
【0099】
そして、この調整によりDC/AC変換器の入力側の直流電圧が規定電圧に近い調整終了電圧まで低下すると、バックアップ電源の位相変化を元に戻し、バックアップ電源を再び系統電源と同じ位相変化にして、系統電源に同期した状態で運転することができる。
【0100】
したがって、DC/AC変換器の入力側が逆充電によって過大とならず、系統復旧時の保護装置によるDC/AC変換器の停止を確実に防止して、工事対象戸22の不用意な停電の発生を確実に防止することができる。
【0101】
また、請求項2の場合は、前記の過渡期において、DC/AC変換器(インバータ30)の直流電圧が調整開始圧力から調整終了電圧に変化する間に、DC/AC変換器から直流電源24への逆充電の放電路を形成したため、DC/AC変換器の入力側の逆充電による過電圧が前記の放電路を介した放電によっても抑制され、このとき、前記の移相補正と進相調整とにより逆充電量が少なく、直流電源24としての車載バッテリー等の2次電源に損傷を与えることもなく、工事終了により工事対象戸22に系統電源が復旧したときに、一層確実に、しかも、電源装置に損傷を与えることもなく、DC/AC変換器の直流電圧の過電圧を回避して工事対象戸22の停電発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の1形態の結線図である。
【図2】図1の一部の詳細な結線図である。
【図3】図1の構成を車輌に搭載した場合の配電線工事の様式図である。
【図4】図1のインバータの出力電圧及び系統電圧の波形図である。
【図5】(a)から(d)は図1の動作説明用のタイミングチャートである。
【図6】従来例の結線図である。
【符号の説明】
8,21 スイッチング半導体
22 工事対象戸
24 2次電池(直流電源)
28 低圧配電線
30 インバータ(DC/AC変換器)
31 制御回路
Claims (2)
- 静止型のDC/AC変換器により、直流電源を系統周波数の交流のバックアップ電源に変換し、
系統から切離されて配電工事中の工事対象戸に、前記バックアップ電源を給電し、
前記配電工事の終了による前記工事対象戸の系統電源復旧後、前記バックアップ電源の給電を停止する無停電工事用電源装置において、
前記バックアップ電源の基準位相情報を自走発振により形成する手段と、
前記工事対象戸の受電位相を検出して検出位相情報を出力する手段と、
前記配電工事の終了により前記工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期に、前記両位相情報の設定値以上の位相差の検出により、前記基準位相情報の位相を前記検出位相情報の位相に移相補正する手段と、
前記移相補正後の前記バックアップ電源と系統電源との位相残差に基づく逆充電により前記DC/AC変換器の入力側の直流電圧が規定電圧より高い調整開始電圧に上昇したときに、前記直流電圧が前記規定電圧に近い調整終了電圧に低下するまで前記基準位相情報の変化周波数をm倍(mは1より大きい設定値)に高くし、前記直流電圧が前記調整終了電圧に低下したときに前記変化周波数を元に戻し、前記位相残差を解消する手段と、
前記基準位相情報に基づく駆動制御信号により、前記DC/AC変換器のスイッチング動作を制御し、前記バックアップ電源の位相を前記基準位相情報の位相に制御する手段と
を備えたことを特徴とする無停電工事用電源装置。 - DC/AC変換器の直流電圧が調整開始電圧から調整終了電圧に低下する間、前記DC/AC変換器の入力側と直流電源との間に、前記DC/AC変換器から直流電源への放電路を形成する手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の無停電工事用電源装置。
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