JP3891447B1 - 間歇動作負荷給電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】負荷の電圧低下幅と商用電源側の電圧低下幅を共にそれぞれの許容範囲内に低減し、他の負荷に発生するフリッカ現象による障害を抑制できるようにする。
【解決手段】作動時間Tにより繰り返し間歇動作し許容電圧低下幅をΔVL とする負荷21に対し、整流器出力の許容電圧低下幅をΔVS とする商用電源1から整流器23及び電圧平滑用キャパシタ25を介して給電する給電システムとして、整流器23の出力回路と電圧平滑用キャパシタ25との間に容量Cの電圧補償用キャパシタ26を並列に接続すると共に、電圧補償用キャパシタ26と電圧平滑用キャパシタ25との間をRの直列の抵抗28aを通して接続し、許容電圧低下幅のΔVS がΔVL のn分の1のとき、
RC≧nT/2
の関係を満足する電圧補償用キャパシタ26及び抵抗28aを用いた。
【選択図】図1
【解決手段】作動時間Tにより繰り返し間歇動作し許容電圧低下幅をΔVL とする負荷21に対し、整流器出力の許容電圧低下幅をΔVS とする商用電源1から整流器23及び電圧平滑用キャパシタ25を介して給電する給電システムとして、整流器23の出力回路と電圧平滑用キャパシタ25との間に容量Cの電圧補償用キャパシタ26を並列に接続すると共に、電圧補償用キャパシタ26と電圧平滑用キャパシタ25との間をRの直列の抵抗28aを通して接続し、許容電圧低下幅のΔVS がΔVL のn分の1のとき、
RC≧nT/2
の関係を満足する電圧補償用キャパシタ26及び抵抗28aを用いた。
【選択図】図1
Description
本発明は、整流器の出力回路に電圧平滑用キャパシタを並列に接続して、作動時間T(s)により繰り返し間歇動作し許容電圧低下幅をΔVL とする負荷に対し、前記整流器出力の許容電圧低下幅をΔVS とする商用電源から前記整流器及び前記電圧平滑用キャパシタを介して給電する間歇動作負荷給電システムに関する。
レーザ溶接機などの負荷は、1回の作動時間が商用電源周波数で数サイクルから数10サイクル程度の繰り返しとなる間歇動作負荷であり、このような間歇動作負荷に給電する電源装置は、整流器の出力回路に電圧平滑用キャパシタが並列に接続され、商用電源から整流器及び電圧平滑用キャパシタを介して給電されるように構成されている(例えば、特許文献1、2参照)。
図5は商用電源から間歇動作負荷へ給電する従来の電気システム構成を示したものである。図5において、1は商用電源系統、2は間歇動作する負荷21を含む電気システム、3は商用電源1から給電される電気負荷a、4は同じく電気負荷bを示す。同図の電気システムの例では、間歇動作する負荷21への給電は、商用電源系統1から、スイッチ22を介して、整流器23で一旦直流電圧に変換し、この直流電圧を負荷21に給電する。負荷21は、一般に半導体電力変換器210とこの電力変換器で駆動される負荷211とで構成される。負荷211が交流動作であれば、210はインバータ、211が直流動作であれば、210はチョッパとなる。24は210の電力変換器の半導体スイッチング動作による高周波電流を平滑化するために挿入される電圧平滑用キャパシタで一般的には、アルミ電解キャパシタが用いられる。以下電圧平滑用アルミ電解キャパシタをアルミ電解キャパシタと呼ぶ。同図で、101は整流器23とアルミ電解キャパシタ24との間の接続線、102はアルミ電解キャパシタ24と負荷21との間の接続線である。
図6は図5の電気システム21の等価回路を示したものである。同図で、図5と同一構成要素は同一番号を付してある。図6において、10は商用電源系統1の電源を、11は配線101の抵抗を含めたアルミ電解キャパシタ24から電源10までの配線の合成抵抗を示している。更に、VS は電気システム2の交流入力電圧、IS は同じく電気システム2の交流入力電流を、VD は整流器23の出力電圧、ID は同じく整流器23の出力電流を、VC はアルミ電解キャパシタ24の端子電圧、IC はアルミ電解キャパシタ24の電流、IL は負荷21の電流を示している。
次に図6に示した電気システム2の負荷21への給電動作について図7を用いて説明する。図7に示した波形記号は、図6に示した波形記号に対応する。時刻t1 からt2 までは負荷電流が流れていないので、商用電源系統1の電圧(整流器23の入力電圧VS )は正弦波状の波形となっている。時刻t2 で負荷電流IL が流れ始める。負荷電流IL はアルミ電解キャパシタ24から供給され、アルミ電解キャパシタ24から電流IC が流れる。アルミ電解キャパシタ24は放電動作になり、電圧VC が低下する。アルミ電解キャパシタ24が放電し、電圧VC が低下すると整流器23から電流ID が流れる。整流器電流ID は図示のような非正弦波のパルス状の電流波形となる。このパルス状電流の波高値はアルミ電解キャパシタ24の電圧VC が低下すれば低下する程大きくなる。即ち、図示のように時間経過と共に大きくなる。整流器電流ID 及びアルミ電解キャパシタ24からの電流IC の破線はパルス状電流を平均値に換算して示した電流である。
特開平8−71749号公報
特開昭60−64767号公報
図8はアルミ電解キャパシタ電圧と交流電源電圧の関係、整流器から流れる電流を説明する図である。図8(a)はアルミ電解キャパシタ24の電圧VC と交流電源電圧VS の波高値とが同じである場合で、この場合は整流器23からの電流ID はゼロである。図8(b)はアルミ電解キャパシタ24の電圧VC が交流電源電圧VS の波高値よりΔVD1下がった場合を示している。交流電源電圧VS がアルミ電解キャパシタ24の電圧VC より超えた部分(同図ではt1 とt2 間)で電流が流れる。図8の電流波形は模式的な波形で示してあり、波高値IP で示してある。図8(c)はアルミ電解キャパシタ24の電圧VC が図8(b)より更に大きくΔVD2下がった場合であり、整流器23からの電流ID 、つまり交流電源からの電流の値は図8(b)より大きくなり、通流幅も更に大きくなる。図7では、アルミ電解キャパシタ24の電圧VC と交流電源電圧VS の波高値との差ΔVD が大きくなればなるほど整流器23からの電流ID は大きくなることを示している。
図7に戻って更に説明を加える。整流器電流ID の交番電流が交流電源電流IS となるので、交流電源電流IS の波形も図示のように、整流器電流ID と同じく非正弦波のパルス状の電流波形となる。商用電源系統1に非正弦波のパルス状の電流が流れると、電源側の抵抗11による電圧降下が発生し、商用電源系統1の電圧VS は図示のように歪んだ波形になる。時刻t21からt22の電源電圧の1サイクルの波形の拡大を図9に示す。同図でV10は電源10の電圧波形で正弦波電圧である。VS は電気システム2への給電電圧で、言い換えれば図5に示す負荷3及び4の電源電圧でもある。図8に示すように、電源電圧VS の波形は非正弦波のパルス状電流IS によって、V10の正弦波電圧から大きく歪んだ波形となる。図9の例では、電源電圧VS の波形はほぼ正弦波状で、波高値が小さくなった場合として示してあるが、波形が非正弦波状の波形に歪む場合もある。
さて、ここで問題のなるのは、非正弦波のパルス状電流が流れたことによる電源電圧の波形の歪みの発生である。レーザ溶接機などに代表される負荷では、図7で説明した負荷の作動時間T(同図でTと表示した時間)が、商用電源周波数で数サイクルから数10サイクル程度である。この短時間に負荷の電力を安定供給するため、直流回路に電圧平滑用としてアルミ電解キャパシタ24を挿入している。挿入するアルミ電解キャパシタ24の容量は有限であるので、負荷が運転されるとアルミ電解キャパシタ24の電圧低下に伴いパルス状の電流が電源に流れ、商用電源系統1の電圧波形を歪ませる。その結果、同じ商用電源系統1に接続された負荷(図4の3、4)の電源を歪ませ、同じ商用電源系統1に接続された負荷の動作に障害を与える。この障害の代表的な例がフリッカ現象と呼ばれる障害である。
これは、電源周波数の数サイクル程度に亘る電源電圧の低下によって蛍光灯などの照明がちらつく現象である。この現象が繰り返し発生すると照明にとって大きな障害となる。このため、商用電源に流れる電流の歪みを規定値以下に制限している。前述したようなレーザ溶接機などでは、通電時間が商用電源周波数の数サイクルの短時間負荷の間歇運転であるので、アルミ電解キャパシタ24の容量Cを大きくすることによって、負荷運転時における整流器23の出力電圧VD の低下を少なくしている。
図10は直流電圧の変動量ΔVD (V)とアルミ電解キャパシタ24の容量C(F)との関係を示したもので、両者には反比例の関係がある。即ち、直流電圧の変動量を1/2にするのは、アルミ電解キャパシタ24の容量を2倍にする必要があることを示している。図7及び図8において、電源側に流れる電流の大きさIP とアルミ電解キャパシタ24の電圧値との間には次式で表わされる関係がある。
IP ∝ΔVD /R0 ・・・・・・・・・(1)
ここで、
ΔVD はアルミ電解キャパシタの電圧VC と交流電源電圧VS の波高値との差電 圧(V)
R0 は抵抗11の抵抗値(Ω)
アルミ電解キャパシタ24の電圧低下ΔVD は、整流器23からの電流ID の平均値(図7に示した整流器電流ID の破線で示した電流)が負荷電流IL と等しくなった時点で一定になる。
ここで、
ΔVD はアルミ電解キャパシタの電圧VC と交流電源電圧VS の波高値との差電 圧(V)
R0 は抵抗11の抵抗値(Ω)
アルミ電解キャパシタ24の電圧低下ΔVD は、整流器23からの電流ID の平均値(図7に示した整流器電流ID の破線で示した電流)が負荷電流IL と等しくなった時点で一定になる。
図11は図7の動作波形を負荷動作の2サイクル分について示したもので、IC 、VC 、ID は平均値に換算した波形で示してある。時刻T10は、図7のT2 に対応し、同じくT11は図7のT3 に、T12は図7のT4 にそれぞれ対応する時刻である。時刻T10(時刻T20も同じ)で負荷電流IL が流れ始めるとアルミ電解キャパシタ24からの給電が始まり、アルミ電解キャパシタ24の電圧VC は低下してゆく。アルミ電解キャパシタ24の電圧が低下すると式(1)に示されたように、整流器23から給電が始まり、アルミ電解キャパシタ24の電圧VC の低下に応じて整流器23からの電流は増大してゆく。T11(T21)で負荷運転が停止するとアルミ電解キャパシタ24の電圧低下は止まり、整流器23からの給電電流はアルミ電解キャパシタ24を充電し、アルミ電解キャパタの電圧は上昇してゆく。時刻T12(T22)で、アルミ電解キャパシタ24の電圧VC は整流器23の入力電圧VS の波高値に達し、整流器23の電流ID がゼロとなる。時刻T11(T22)でのアルミ電解キャパシタ24の電圧低下は最大のΔVCMAX、整流器23からの電流も最大のIDMAXとなる。
商用電源系統1に接続される負荷は、同一系統に接続される負荷の電源への影響を抑制するため、電源電流波形の歪みを規定値以下にするよう規定されている。このため、レーザ溶接機など、交流電源の周波数の数サイクルから数10サイクル程度の作動時間で運転が完了する短時間負荷で且つ繰返し動作する間歇動作負荷などに対しては、交流電源に流れる電流の歪を規定値以下にするため直流回路にアルミ電解キャパシタ24を挿入してこのアルミ電解キャパシタ24の蓄えた電力を負荷に給電して、交流電源からのパルス状の給電電力を極力少なくするようにしている。必要なアルミ電解キャパシタ24容量は、負荷電力の大きさと運転時間の積に関係するため、負荷電力がより大きくなるか又は運転時間がより長くなるとアルミ電解キャパシタ24の容量をより大きくする必要があった。アルミ電解キャパシタ24容量の増大は、電気システム装置の大型化、設置スペースの増大、費用の増大を引き起こす。このため、前述のような負荷給電に適した電気システムが求められていた。
本発明は、上記課題を解決するものであって、商用電源周波数の数サイクルから数十サイクルを作動時間として繰り返し間歇動作する負荷に対し、負荷の電圧低下幅と商用電源側の電圧低下幅を共にそれぞれの許容範囲内に低減し、商用電源に接続される他の負荷に発生するフリッカ現象による障害を抑制でき、さらにはキャパシタの容量低減、小型化を図るものである。
そのために本発明は、整流器の出力回路に電圧平滑用キャパシタを並列に接続して前記電圧平滑用キャパシタの両端に負荷を接続し、作動時間T(s)により繰り返し間歇動作し許容電圧低下幅をΔVL とする負荷に対し、前記整流器出力の許容電圧低下幅をΔVS とする商用電源から前記整流器及び前記電圧平滑用キャパシタを介して給電する間歇動作負荷給電システムであって、前記整流器の出力回路に容量C(F)の電圧補償用キャパシタを並列に接続すると共に、R(Ω)の抵抗と前記電圧平滑用キャパシタとの直列回路を前記電圧補償用キャパシタの両端に並列に接続して前記電圧平滑用キャパシタの両端に負荷を接続し、前記許容電圧低下幅のΔVS がΔVL のn分の1のとき、
RC≧nT/2
の関係を満足する前記電圧補償用キャパシタ及び前記抵抗を用いたことを特徴とする。
RC≧nT/2
の関係を満足する前記電圧補償用キャパシタ及び前記抵抗を用いたことを特徴とする。
また、前記電圧補償用キャパシタは、電気二重層キャパシタであり、前記電圧平滑用キャパシタは、アルミ電解キャパシタであり、前記整流器の出力側の許容電圧低下幅は、前記商用電源に接続される他の負荷に発生するフリッカ障害を抑制する電圧低下幅であることを特徴とする。
本発明によれば、繰り返し間歇動作する負荷の作動時間において、整流器の出力側に接続された電圧補償用キャパシタの電圧低下幅と負荷側に接続された電圧平滑用キャパシタの電圧低下幅をそれぞれ設定することができるので、商用電源側及び負荷側の双方に対して許容範囲内の電圧低下幅に制御することができる。したがって、商用電源周波数の数サイクルから数十サイクルを作動時間として繰り返し間歇動作する負荷に対し、負荷の電圧低下幅と商用電源側の電圧低下幅を共に許容範囲内に低減し、商用電源に接続される他の負荷に発生するフリッカ現象による障害を抑制できる。
これにより、例えばレーザ溶接機などの負荷の通電時間が電源周波数の数サイクルから数10サイクル程度で、且つ間歇運転する負荷に給電しても、商用電源系統への障害の少ない給電が可能となる。また、アルミ電解キャパシタと電気二重層キャパシタを併用することにより、それぞれのキャパシタを電圧低下幅の許容範囲に合わせて最適設計を行うことができ、従来必要であったアルミ電解キャパシタの容量を大幅に低減することができるので、間歇動作負荷給電システムの小型化、コストの低減を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施形態に係る間歇動作負荷給電システムの構成例を示す図である。本発明の実施形態に係る間歇動作負荷給電システムは、図5の示すような商用電源の給電系統に適用するものである。
図1において、図5と同一構成要素は同一番号を付してある。25はアルミ電解キャパシタで図5の24に相当するキャパシタである。26は電気二重層キャパシタ、27は整流器23と電気二重層キャパシタ26との間の給電線、28は電気二重層キャパシタ26とアルミ電解キャパシタ25との間の給電線である。この給電線28には、後述するように所定の抵抗値RC を持たせる。
本発明の実施形態に係る間歇動作負荷給電システムは、図5に示した商用電源の給電系統に適用し、整流器23とアルミ電解キャパシタ25との間に電源側の電圧補償用キャパシタとして、蓄電装置である電気二重層キャパシタ26を挿入したものであり、この電気二重層キャパシタ26によって、アルミ電解キャパシタ25への給電を主として電気二重層キャパシタ26からにして整流器23からの給電電流を大きく低減することにより、前述のような商用電源の給電系統において他の負荷に発生するフリッカ現象に対処できるようにしたものである。
図2は本発明の実施形態に係る電気システムの等価回路を示す図であり、従来の電気システムの等価回路図である図6に対応させて示したものである。図2において、図1及び図6と同じ構成要素には同じ番号を付してある。図2において、28aは給電線28の抵抗を示す。IS は整流器23の入力電流(商用電源系統1からの電流)、ID は整流器23の出力電流、IC1はアルミ電解キャパシタ25の電流、IC2は電気二重層キャパシタ26の電流、IC は給電線28を流れる電流、IL は負荷21の電流、VC1はアルミ電解キャパシタ25の電圧、VC2は電気二重層キャパシタ26の電圧を示す。
図3は図10に対応した図1及び図2の動作を説明する図である。図3により動作を説明する。T10(T20)は負荷の運転が始まる時刻であり、電気二重層キャパシタ26の電圧VC2、アルミ電解キャパシタ25の電圧VC1は、整流器23の出力電流により電源側の電圧VC まで充電されて、負荷電流IL が流れ始める。T11(T21)は負荷が運転を停止する時刻である。時間TL は、負荷21の作動時間である。アルミ電解キャパシタ25の電圧VC1は負荷21への給電によって、時間経過とともに低下する。同図では、負荷21の作動時間TL (秒)後にアルミ電解キャパシタ25の電圧は、VC12 (V)まで、ΔVC1(V)の低下があることを示している。このときの電圧を。アルミ電解キャパシタ25の電圧VC1が低下すると、電気二重層キャパシタ26から電流IC2が流れ、電気二重層キャパシタ26は、給電線28を介してアルミ電解キャパシタ25を充電することにより、電気二重層キャパシタ26の電圧VC2も低下してゆく。負荷21の作動時間TL (秒)後に電気二重層キャパシタ26の電圧は、VC22 までΔVC2(V)の低下がある。
T11(T21)時点での給電線28を流れる電流IC は次式になる。
IC =(ΔVC1−ΔVC2)/RC ・・・・・・・(4)
ここで、
RC は給電線28の抵抗値(Ω)
ΔVC1はアルミ電解キャパシタの電圧低下幅(V)
ΔVC2は電気二重層キャパシタの電圧低下幅(V)
整流器電流ID が非常に小さく無視すると、給電線28の電流IC は電気二重層キャパシタ26からの電流IC2となる。この場合、ΔVC2は次式となる。
ここで、
RC は給電線28の抵抗値(Ω)
ΔVC1はアルミ電解キャパシタの電圧低下幅(V)
ΔVC2は電気二重層キャパシタの電圧低下幅(V)
整流器電流ID が非常に小さく無視すると、給電線28の電流IC は電気二重層キャパシタ26からの電流IC2となる。この場合、ΔVC2は次式となる。
ΔVC2≒TL ・ΔVC1/2・RC ・C2 ・・・・・・(5)
ここで、C2 は電気二重層キャパシタ26の静電容量(F)
上記の式(5)からΔVC1とΔVC2との比(n)は、次式となる。
ここで、C2 は電気二重層キャパシタ26の静電容量(F)
上記の式(5)からΔVC1とΔVC2との比(n)は、次式となる。
n=ΔVC1/ΔVC2=2・RC ・C2 /TL ・・・・・(6)
上記の式(6)は次のことを表している。すなわち、この式のような関係をもたせると、整流器23の出力側となる電圧VC2の電圧低下幅ΔVC2は、アルミ電解キャパシタ25の電圧低下幅ΔVC1の1/nになることを示している。整流器23からの給電電流ID は式(1)で示したように、整流器23の出力側の電圧低下幅ΔVD (=ΔVC2)に比例するので、電圧低下幅ΔVC2がアルミ電解キャパシタ25の電圧低下幅ΔVC1の1/nになることは、整流器23の入力電流IS が1/nになることを示している。
上記の式(6)は次のことを表している。すなわち、この式のような関係をもたせると、整流器23の出力側となる電圧VC2の電圧低下幅ΔVC2は、アルミ電解キャパシタ25の電圧低下幅ΔVC1の1/nになることを示している。整流器23からの給電電流ID は式(1)で示したように、整流器23の出力側の電圧低下幅ΔVD (=ΔVC2)に比例するので、電圧低下幅ΔVC2がアルミ電解キャパシタ25の電圧低下幅ΔVC1の1/nになることは、整流器23の入力電流IS が1/nになることを示している。
ここで、負荷21における運転時電圧からの許容電圧低下幅がΔVL 、整流器23の出力における運転時電圧からの許容電圧低下幅がΔVS であるとする。このとき、アルミ電解キャパシタ25の電圧低下幅ΔVC1を許容電圧低下幅ΔVL の範囲内とし、電気二重層キャパシタ26の電圧低下幅ΔVC2を許容電圧低下幅ΔVS の範囲内とすると、負荷21を許容電圧低下幅ΔVL の範囲内で動作させながら、整流器23の出力電圧を許容電圧低下幅ΔVS の範囲内に抑制することができる。したがって、商用電源の給電系統に接続された他の負荷にフリッカ現象が発生するのを抑制できることになる。さらに、電気二重層キャパシタ26、抵抗28aとして、RC ・C2 をn・TL /2より大きくする(RC ・C2 >n・TL /2)ことにより、電気二重層キャパシタ26の電圧低下幅ΔVC2を小さくすることができ、より確実なフリッカ抑制効果を実現できる。
上記実施形態の作動時間TL 、負荷電流IL で間歇動作する負荷において、1回の作動時間毎に供給される電力量は、それぞれ電源からPST、電気二重層キャパシタ26からPC2、アルミ電解キャパシタ25からPC1、消費電力は、それぞれインピーダンスRL の負荷21による消費電力PL 、電源供給ラインの抵抗RS による消費電力PRST 、キャパシタ電気二重層キャパシタ26とアルミ電解キャパシタ25との間の接続ラインの抵抗RC による消費電力PRCT とすると、
PST+PC1+PC2=PL +PRST +PRCT ・・・・・・(7)
となる。
PST+PC1+PC2=PL +PRST +PRCT ・・・・・・(7)
となる。
この場合、アルミ電解キャパシタ25、電気二重層キャパシタ26は動作開始時でそれぞれ電源の電圧VS まで充電されていて、アルミ電解キャパシタ25はVC からVC12 までΔVC1の電圧低下、電気二重層キャパシタ26は電圧VC からVC22 までΔVC2の電圧低下がそれぞれあり、ΔVC2はΔVC1のn分の1であるので、
ΔVC1=VC −VC12 =nΔVC2 ・・・・・・(8)
ΔVC2=VC −VC22 =ΔVC1/n ・・・・・・(9)
ΔVC1=nΔVC2 ・・・・・・(10)
PST=TL VS ΔVC2/2RS ・・・・・・(11)
PC1=C1 (VC11 2−VC12 2)/2 ・・・・・・(12)
PC2=C2 (VC21 2−VC22 2)/2 ・・・・・・(13)
PL =TL IL 2 RL ・・・・・・(14)
PRST =TL IS 2 RS ・・・・・・(15)
PRCT =TL TL IC 2 RC ・・・・・・(16)
となる。
ΔVC1=VC −VC12 =nΔVC2 ・・・・・・(8)
ΔVC2=VC −VC22 =ΔVC1/n ・・・・・・(9)
ΔVC1=nΔVC2 ・・・・・・(10)
PST=TL VS ΔVC2/2RS ・・・・・・(11)
PC1=C1 (VC11 2−VC12 2)/2 ・・・・・・(12)
PC2=C2 (VC21 2−VC22 2)/2 ・・・・・・(13)
PL =TL IL 2 RL ・・・・・・(14)
PRST =TL IS 2 RS ・・・・・・(15)
PRCT =TL TL IC 2 RC ・・・・・・(16)
となる。
図4は本発明の実施形態に係る他の間歇動作負荷給電システムの回路構成例を示す図である。図4の回路構成要素と図1の回路構成要素と同一構成要素は同一番号を付してある。図4の実施形態では、図1の実施形態の電気二重層キャパシタとアルミ電解キャパシタ間の給電線28の抵抗に所定の抵抗値を持たせるため抵抗器29を給電線291と給電線292との間に接続したものである。この場合、式(4)から(6)で示した抵抗RC は、給電線291及び給電線292の抵抗値と抵抗器29の抵抗値を含めた合成値である。また、図4の等価回路は図2と同じである。
以上説明したように、本発明の実施形態では、通電時間が商用電源周波数の数サイクルから数十サイクルで、且つ繰り返し運転する間歇動作負荷21へ、整流器23を介して給電する間歇動作負荷給電システムで、整流器23の出力に電気二重層キャパシタ26を接続して、この電気二重層キャパシタ26から所定の抵抗値RC を持った給電線でアルミ電解キャパシタ25に接続し、このアルミ電解キャパシタ25から負荷21へ給電することにより、整流器23の入力電流IS の大きさを大幅に低減させるようにしたので、フリッカの発生が抑制できる。
フリッカ現象は、整流器23の出力側に接続された電圧平滑用アルミ電解キャパシタ25の電圧が商用電源系統1の電圧VS の波高値より低下することによりアルミ電解キャパシタ25に流れ込む電流によって発生していることに、本発明は着目してなされたものである。すなわち、整流器23の出力側電圧の低下を少なくすれば、フリッカ現象が抑制されることに着目したものである。一方、電気二重層キャパシタ26は、短時間で大電力を放電、充電する特性の優れた新しい蓄電デバイスであり、且つ従来のアルミ電解キャパシタ25に対して2桁以上静電容量のある蓄電キャパシタであることに着眼し、従来のアルミ電解キャパシタ25を電気二重層キャパシタ26でアシストして、整流器23の出力電圧の低下を減らして商用電源系統1への障害を抑制しようとするものである。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、電圧平滑用としてアルミ電解キャパシタを用い、電圧補償用として電気二重層キャパシタを用いたが、これらのキャパシタをそれぞれ他のキャパシタで代用することも可能である。
1…商用電源系統、2…電気システム、3、4…負荷、10…・商用系統電源、11…抵抗、21…負荷、22…開閉器、23…整流器、24、25…アルミ電解キャパシタ、26…電気二重層キャパシタ、27、28、102、291,292…給電線、28a…給電線の抵抗、29…抵抗器、210…半導体電力変換装置、211…負荷、
Claims (4)
- 整流器の出力回路に電圧平滑用キャパシタを並列に接続して前記電圧平滑用キャパシタの両端に負荷を接続し、作動時間T(s)により繰り返し間歇動作し許容電圧低下幅をΔVL とする負荷に対し、前記整流器出力の許容電圧低下幅をΔVS とする商用電源から前記整流器及び前記電圧平滑用キャパシタを介して給電する間歇動作負荷給電システムであって、
前記整流器の出力回路に容量C(F)の電圧補償用キャパシタを並列に接続すると共に、R(Ω)の抵抗と前記電圧平滑用キャパシタとの直列回路を前記電圧補償用キャパシタの両端に並列に接続して前記電圧平滑用キャパシタの両端に負荷を接続し、前記許容電圧低下幅のΔVS がΔVL のn分の1のとき、
RC≧nT/2
の関係を満足する前記電圧補償用キャパシタ及び前記抵抗を用いたことを特徴とする間歇動作負荷給電システム。 - 請求項1において、前記電圧補償用キャパシタは、電気二重層キャパシタであることを特徴とする間歇動作負荷給電システム。
- 請求項1において、前記電圧平滑用キャパシタは、アルミ電解キャパシタであることを特徴とする間歇動作負荷給電システム。
- 請求項1において、前記整流器の出力側の許容電圧低下幅は、前記商用電源に接続される他の負荷に発生するフリッカ障害を抑制する電圧低下幅であることを特徴とする間歇動作負荷給電システム。
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