JP4156767B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4156767B2 JP4156767B2 JP2000041147A JP2000041147A JP4156767B2 JP 4156767 B2 JP4156767 B2 JP 4156767B2 JP 2000041147 A JP2000041147 A JP 2000041147A JP 2000041147 A JP2000041147 A JP 2000041147A JP 4156767 B2 JP4156767 B2 JP 4156767B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- current
- load
- output
- fundamental wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流電源に接続された負荷と並列に接続され、交流電源が正常な給電時は、高調波補償電流を出力して負荷から交流電源への高調波電流の流出を防止し、交流電源の停電時は負荷に交流電力を供給する電力変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電力半導体を使用したインバータやコンバータ等の負荷装置からは有害な高調波電流が発生し、この高調波電流の交流電源への流出が問題となるが、この対策として、高調波補償電流を出力して高調波電流の交流電源への流出を防止する、いわゆるアクティブフィルタ装置が実用化されている。
一方、運転継続性の要請が高いコンピュータ関連機器等の負荷装置にあっては、交流電源の突発的な停電発生時、これに替わって上記負荷装置に交流電力を供給して負荷への電力供給の継続性を保障する、いわゆるUPS(無停電電源装置)も実用化されている。
【0003】
更に、最近では、上述した両装置の機能を兼ね具えた装置が開発されている。例えば、特開平8−51735号公報に開示された電源装置は、制御系として電流制御系と電圧制御系の両制御系を備え、交流電源が正常な給電時は、この電流制御系を動作させ高調波補償電流を出力して高調波電流を抑制するアクティブフィルタとして機能する。また、交流電源が途絶えて停電になると、制御系を電流制御系から電圧制御系に切り替え、負荷に交流電力を供給するUPSとして機能する。
【0004】
そして、同公報の装置では、負荷に電力を供給するときの電流と電圧の継続性を保つため、電流制御系と電圧制御系のそれぞれを二重系で構成し、一方を実制御に他方を待機動作に保つ冗長システムを採用している。即ち、給電中は電流制御系が実動し、この間、電圧制御系は負荷変動に応じて電圧指令を補正する待機動作をなす。また、停電中は電圧制御系が実動し、この間電流制御系は負荷変動に応じて電流指令を補正する待機動作をなす。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
高調波抑制のためのアクティブフィルタ装置とUPSとの機能を併せもつ従来の電力変換装置は以上のように、制御系として電流制御系と電圧制御系とを備えた複雑な構成となる。更に、交流電源の停電発生時、またその復電時に、電流制御系から電圧制御系に、またその逆に、電圧制御系から電流制御系に切り替える必要があり、この制御系の切り替えに伴う異常現象が発生する可能性がある。
特に、電流制御系から電圧制御系に切り替える場合、元の電源電圧値と新たに印加する電圧値との継続性を保つ必要から装置の出力電流値が切り替えの前後で不連続に変化して異常電圧を発生させる可能性が高い。
【0006】
この発明は以上のような従来の問題点を解消するためになされたもので、電流制御系と電圧制御系との切り替えを行うことなく、給電時の高調波補償電流出力動作と停電時の交流電力出力動作とを円滑に切り替えることができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力変換装置は、直流電源およびこの直流電源の電力を交流に変換して負荷に供給する電力変換手段を備え、開閉手段を介して上記負荷を交流電源に接続し、上記交流電源が正常な給電時は、上記開閉手段を閉路して上記交流電源から上記負荷に電力を供給するとともに上記電力変換手段から上記負荷の高調波電流を補償する高調波補償電流を出力し、上記交流電源の停電時は、上記開閉手段を開路して上記電力変換手段から上記負荷に交流電力を供給する電力変換装置において、
上記負荷の電流を検出する負荷電流検出手段、この負荷電流検出手段の出力からその基本波成分を抽出し入力喪失後も所定時間継続出力可能な形態の基本波パターンを作成する基本波パターン作成手段、上記負荷電流検出手段の出力から上記高調波補償電流である高調波パターンを作成する高調波パターン作成手段、および給電時は上記高調波パターンを入力しこれを電流指令として上記電力変換手段の出力電流を制御し停電時は上記基本波パターンを入力しこれを電流指令として上記電力変換手段の出力電流を制御する電流制御手段を備えたものである。
【0008】
この発明に係る電力変換装置は、直流電源およびこの直流電源の電力を交流に変換して負荷に供給する電力変換手段を備え、開閉手段を介して上記負荷を交流電源に接続し、上記交流電源が正常な給電時は、上記開閉手段を閉路して上記交流電源から上記負荷に電力を供給するとともに上記電力変換手段から上記負荷の高調波電流を補償する高調波補償電流を出力し、上記交流電源の停電時は、上記開閉手段を開路して上記電力変換手段から上記負荷に交流電力を供給する電力変換装置において、
上記負荷の電流を検出する負荷電流検出手段、この負荷電流検出手段の出力からその基本波成分を抽出し入力喪失後も所定時間継続出力可能な形態の基本波パターンを作成する基本波パターン作成手段、上記負荷電流検出手段の出力から上記高調波補償電流を求め入力喪失後も所定時間継続出力可能な形態の高調波パターンを作成する高調波パターン作成手段、および給電時は上記高調波パターンを入力しこれを電流指令として上記電力変換手段の出力電流を制御し停電時は上記基本波パターンと高調波パターンとを入力しこれらの加算値を電流指令として上記電力変換手段の出力電流を制御する電流制御手段を備えたものである。
【0009】
この発明に係る電力変換装置の高調波パターン作成手段は、負荷電流検出手段の出力から高調波補償電流を作成する高調波補償電流作成手段、およびこの作成した高調波補償電流を所定時間保持するサンプルホールド手段を備えたものである。
【0010】
この発明に係る電力変換装置の基本波パターン作成手段は、負荷電流検出手段の出力からその基本波成分を抽出するLC帯域フィルタを備えたものである。
【0011】
この発明に係る電力変換装置の基本波パターン作成手段は、負荷電流検出手段の出力からその基本波成分を抽出する基本波抽出手段、およびこの抽出した基本波成分を所定時間保持するサンプルホールド手段を備えたものである。
【0012】
この発明に係る電力変換装置は、その基本波パターン作成手段に負荷電流検出手段の出力から抽出した基本波成分を補正して基本波パターンとして出力するための乗算手段を設けるとともに、交流電源の電圧基準値を設定する基準電圧設定手段、負荷の電圧を検出する負荷電圧検出手段、および上記電圧基準値と負荷電圧検出値との偏差を入力しこの偏差が零となるよう上記乗算手段の補正乗算係数を作成する電圧補正手段を備えたものである。
【0013】
この発明に係る電力変換装置は、その交流電源の電圧を検出しこの検出値を所定時間保持するサンプルホールド手段を備え、そのサンプルホールド値を基準電圧設定手段の電圧基準値としたものである。
【0014】
この発明に係る電力変換装置の高調波パターン作成手段は、負荷電流検出手段の出力から基本波パターン作成手段で抽出された基本波成分を減算して高調波補償電流を作成するものである。
【0015】
この発明に係る電力変換装置は、その直流電源を、電気二重層コンデンサおよびまたは二次蓄電池と電解コンデンサとの並列接続体で構成し、給電時、交流電源から電力変換手段を介して上記並列接続体を充電するようにしたものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における電力変換装置を示す構成図である。図において、1は3相商用周波数の交流電源、2は開閉手段としての開閉器3を介して交流電源1に接続された負荷装置で、ここでは、既述した通り高調波を発生するコンバータやインバータ等の負荷装置を想定している。また、開閉器3は、ここでは、サイリスタ等のスイッチング素子を使用したいわゆる無接点型の開閉器を採用している。4はIGBT等のスイッチング素子とこれに逆並列接続されたダイオードとからなる単位アームを3相ブリッジ構成に接続してなる電力変換器で、コンデンサCからなる直流電源5の電力を交流に変換して出力する。
【0017】
6は交流電源1の電圧を検出する電圧検出器で、7はこの電圧検出器6の検出値に基づき交流電源1の給電、停電の判別を行う停電検知回路である。8は負荷装置2の電圧を検出する負荷電圧検出器、9は負荷装置2の電流を検出する負荷電流検出器、10は電力変換器4の出力電流を検出する出力電流検出器、11は電力変換器4の後述するPWM制御に基づき発生するキャリア周波数の成分を取り除くためのフィルタである。
12は電力変換器4の制御装置で、停電検知回路7、負荷電圧検出器8、負荷電流検出器9、出力電流検出器10からの信号を入力し、以下で詳述する高調波パターン13および基本波パターン14を作成し、交流電源1の給電時は高調波パターン13を指令値として、また交流電源1の停電時は基本波パターン14を指令値として電力変換器4の出力電流を制御するPWM制御部15を備えている。
【0018】
図2は図1の制御装置12の詳細構成を示す図である。図2において、16は負荷電流検出器9からの負荷検知電流ILからその基本波成分を抽出するLC帯域フィルタ、17は負荷検知電流ILからLC帯域フィルタ16の出力である基本波成分を減算して負荷検知電流ILの高調波成分を出力する加算器で、その出力から高調波補償電流の高調波パターン13が作成される。なお、高調波補償電流は負荷装置2から交流電源1に流出しようとする高調波電流を、電力変換器4から交流電源1へ送り出す当該高調波補償電流により相殺するものであるので、負荷検知電流ILを今、負荷装置2に流入する向きにその極性を設定し、電力変換器4の出力電流を流出する向きにその極性を設定したとすると、ここで高調波パターン13として設定する高調波補償電流は、加算器17からの高調波成分と同極性の信号とすればよい。即ち、この発明では、負荷装置2の高調波電流は交流電源1から負荷装置2へ流入するものととらえ、交流電源1から負荷装置2へのルートに替って、電力変換器4から上記高調波電流と同極性の高調波補償電流を負荷装置2に送り込むことで高調波電流の補償を行う訳である。結果としては、従来からの現象と全く同一の高調波補償動作が得られる。
18はLC帯域フィルタ16からの基本波成分信号に後述する補正乗算係数を乗算して基本波パターン14として出力する乗算器である。19は負荷装置2に供給すべき電圧値である基準電圧VSと負荷電圧検出器8からの負荷検知電圧VLとの偏差を出力する加算器、20は加算器19からの偏差出力が零となるよう乗算器18の補正乗算係数を作成するPI制御器である。21は停電検知回路7からの信号に応じて指令パターンを切り替えるパターン切替器である。
【0019】
次に動作について説明する。先ず、負荷検知電流ILの一例を図3に示す。図において、実線の波形が負荷電流検出器9で検出される負荷検知電流IL、一点鎖線の波形がその基本波成分、点線の波形がその高調波成分である。
図2に示すLC帯域フィルタ16は、図3で示す負荷検知電流ILからその基本波成分を抽出するフィルタであるが、交流電源1の商用周波数、即ち、基本周波数で共振するインダクタンスLおよびコンデンサCから構成されているので、これらの定数に基づく時定数に応じて出力持続能力を有している。この現象を図4に基づいて説明する。
【0020】
図4は、LC帯域フィルタ16単体の入力/出力特性を示すもので、基本周波数の入力が時間0.10SECまで与えられ、この時点で零となり、その後時間0.15SECから再び印加されている。
これに対し、LC帯域フィルタ16の出力は、時間0.10SECまでは、入力に等しい基本周波数を出力し、この時点で入力が途絶えると、その出力は振幅値は次第に低減するが、同じ基本周波数の出力が少なくとも2〜3周期分継続する。そして、時間0.15SECで入力が再開すると、出力は再び上昇を始め、入力=出力の定常状態に向かう。
【0021】
以上のように、LC帯域フィルタ16はその構成原理から、入力喪失後も所定時間継続出力が得られるという特性を有している。本願発明は、この特性を効果的に利用したもので、以下、これを予備知識として電力変換装置としての動作を詳細に説明する。
【0022】
図1に戻り、先ず、交流電源1が正常な給電時の動作から説明する。この場合、停電検知回路7の給電判別出力により開閉器3は閉路され負荷装置2は交流電源1に接続されてその給電を受ける。図2において、パターン切替器21は同じく停電検知回路7の給電判別出力によりA側を選択しており、即ち、加算器17の出力から得られる高調波補償電流である高調波パターン13を電流指令として、PWM制御部15は出力電流検出器10からの出力電流検出値が上記電流指令に一致するよう電力変換器4の各スイッチング素子にゲート信号を送出する。
以上のように、図3に示す負荷電流の高調波成分から求めた高調波補償電流が電力変換器4から出力されるので、負荷装置2への高調波電流が交流電源1に替ってこの電力変換器4からの高調波補償電流によって供給されるので、交流電源1からの高調波電流の流入が防止される、即ち、高調波電流の補償動作が達成される。
【0023】
図5は、各部の電流波形を示すもので、交流電源1の給電時はその時間0.10SECまでの状態が相当する。即ち、同図(a)に示すように、高調波を含む負荷電流(点線)に対し、電力変換器4は高調波パターン13に基づき高調波補償電流である出力電流(実線)を出力し、同図(b)に示すように、電源電流(一点鎖線)は高調波成分を含まない基本周波数の正弦波形となっている。
【0024】
ここで、送電系統の事故等により、交流電源1からの給電が停止、即ち、停電が発生すると、停電検知回路7の停電判別出力により開閉器3は直ちに開路され負荷装置2と交流電源1との接続が断たれる。同時に、制御装置12のパターン切替器21がB側に切り替わる。
停電発生により、負荷検知電流ILは瞬間零になるが、図4で説明した通り、LC帯域フィルタ16はその出力を継続し従って基本波パターン14は給電時から作成されていた状態を維持している。従って、PWM制御部15はこの基本波パターン14を電流指令として出力電流検出器10からの出力電流検出値が上記電流指令に一致するよう電力変換器4の各スイッチング素子にゲート信号を送出する。
なお、現実の回路では電流指令パターンの切り替えは停電発生後瞬時になされるので、LC帯域フィルタ16の出力、従って、基本波パターン14は停電発生直前までの波形をその振幅を変えることなく維持し、結果として、給電時の負荷電流の基本波成分が停電後、そのまま、電力変換器4から負荷装置2に供給されることになる。
【0025】
図5の時間0.10〜0.15SECが、停電時に相当する。即ち、同図(a)に示すように、電力変換器4から出力電流=負荷電流が負荷装置2に供給され、同図(b)に示すように、当然ながら、電源電流は零となっている。
【0026】
なお、図5の時間0.15SEC以降は交流電源1が復電した以降の状態を示している。即ち、停電検知回路7が復電を検知すると、直ちに開閉器3が閉路して交流電源1から負荷装置2への給電が再開し、PWM制御部15は再び高調波パターン13を電流指令として高調波補償電流を出力する。
【0027】
以上のように、この発明の実施の形態1では、停電発生また復電に際し、電流指令パターンの切り替えは行うが、電力変換器4の動作形態を決定する電流制御系自体は常に維持しているので、従来装置の電流制御系と電圧制御系との切り替えによる弊害は生じず、図5にも示すように、停電、復電時に有害な過渡現象が発生しない。
【0028】
なお、本願発明は、既述したように、LC帯域フィルタ16の、入力喪失後の出力持続能力を利用し、停電発生後その持続指令パターンに基づき電流を出力し、その出力電流の検出値から指令パターンを作成して動作を続けていく、いわば自己発振形の制御動作を行うものである。
従って、停電時間が比較的長時間継続したり、各検出手段の誤差や制御系各部の定数等によっては、停電時間の経過に従って、電力変換器4からの出力電流が次第に上昇または下降していく可能性がある。
【0029】
図2の乗算器18はこの弊害を防止するものである。即ち、停電時、電力変換器4からの出力電流に基づく負荷装置2の電圧を検出し、この負荷検知電圧VLと基準電圧VSとの偏差が零となるよう、LC帯域フィルタ16で抽出した基本波成分に補正乗算係数を乗算して基本波パターン14の振幅値を補正する構成としている。
【0030】
なお、この基準電圧VSの値としては、負荷装置2に供給すべき値として、例えば、回路の定格公称電圧値に設定してもよいが、例えば、電圧検出器6で検出する交流電源1の電圧値を所定時間保持するサンプルホールド手段を備えておき、このホールド値を基準電圧VSとしてもよい。この場合、停電発生直前に負荷装置2に供給されていた電圧が、停電発生後も継続して負荷装置2に供給されるので、停電発生が負荷装置2に及ぼす影響をより低減させることができる利点がある。
【0031】
なお、起こり得る停電時間が極めて短い等、想定される停電発生条件等によっては、乗算器18による補正手段は省略してもよいことは勿論である。
【0032】
また以上では、入力喪失後も所定時間継続出力可能な、負荷検知電流ILの基本波成分抽出手段としてLC帯域フィルタ16を使用した場合について説明したが、これに限られるものではない。即ち、例えば負荷検知電流ILをA/D変換し、これから所定の論理演算で基本波成分を求め、これを所定時間保持するサンプルホールド手段を経て基本波パターン14を作成するようにしてもよく、この場合も上述したと同等の効果を得ることができることは言うまでもない。
また、以上では、負荷検知電流ILの高調波成分を、負荷検知電流ILからLC帯域フィルタ16で抽出した基本波成分を減算することにより求めたが、例えば、LCバンドパスフィルタの組み合わせ等を使用して負荷検知電流ILから直接、高調波成分を抽出するようにしてもよい。
【0033】
次に、図1の直流電源5を構成するコンデンサについて説明する。図6はこの直流電源5の一構成例で、ここでは、電解コンデンサ51と電気二重層コンデンサ52との並列接続体としている。それぞれの点線枠内にコンデンサの等価回路を示すように、電解コンデンサ51と電気二重層コンデンサ52との時定数、Rs1×C1とRs2×C2とを比較した場合、前者が小さい(後者の約1/100倍)。従って、給電時高調波補償電流を出力する場合は、時定数の小さい、即ち、周波数応答の速い電解コンデンサ51が適している。
一方、停電時に負荷装置2へ基本周波数の有効電力を供給する場合は、速い周波数応答は不要であるが、大きな蓄電量が要求され、電気二重層コンデンサ52が適している。
図6は、この両タイプのコンデンサの特性を生かしたもので、主として高調波補償電流の出力のための比較的小容量の電解コンデンサ51と、基本波電流の出力のための比較的大容量の電気二重層コンデンサ52とを並列に接続している。
【0034】
図7は、直流電源5の他の構成例で、電解コンデンサ51と二次蓄電池53とを並列に接続している。二次蓄電池53はその電荷の移動が化学反応を伴うためその充放電特性は、電気二重層コンデンサよりも更に緩慢となる。しかし、大容量の蓄電手段としては優れているので、図6の場合と同様、電解コンデンサ51と組み合わせることによって、本願発明の電力変換装置に使用する直流電源5として有用である。
【0035】
なお、これらコンデンサを充電する手段は公知であるので詳細な説明は省略するが、例えば、コンデンサの電圧を検出する手段を備え、この検出値と所定の電圧設定値との偏差に基づく直流電圧指令成分を作成し、これを本来の電流指令に加算して制御することにより、給電時に交流電源1から電力変換器4を介してコンデンサを所定の設定値に充電することができる。
【0036】
また、図示は省略するが、直流電源5の構成例としては、電解コンデンサ51、電気二重層コンデンサ52、二次蓄電池53の3者の並列接続体としてもよく、また、例えば、電気二重層コンデンサではあるが、その内部構造の改良等により周波数応答が改善されたものであれば、直流電源5を電気二重層コンデンサ52のみで構成してもよい。更に、補償すべき高調波の次数が比較的低次の範囲に限定できる場合等には、コンデンサとして特に速い周波数応答が要求されないので、同様に、大容量の構成が比較的容易安価に実現できる電気二重層コンデンサ52や二次蓄電池53を使用するようにしてもよい。
【0037】
実施の形態2.
次にこの発明の実施の形態2における電力変換装置について説明する。図8はその要部を示す構成図で、その他の部分は先の形態1と全く同様である。この形態2においては、図8に示すように、加算器17からの出力に基づく高調波補償電流を、入力喪失後も所定時間継続出力可能なサンプルホールド回路22を経てこの出力により高調波パターン13を作成する。更に、高調波パターン13と基本波パターン14とを加算する加算器23を設け、パターン切替器21により、PWM制御部15に送出する電流指令パターンを、給電時は高調波パターン13、停電時は高調波パターン13+基本波パターン14とする。
【0038】
従って、給電時の動作は、所定時間、例えば、基本周波の1周期分ホールドした高調波補償電流からなる高調波パターン13を使用する点を除いて形態1の場合と同様の動作となるが、停電時は、この高調波パターン13に基本波パターン14を加えたパターンにより電流制御を行う動作に変わる。このように、この形態2においては停電時、負荷装置2に対し、基本波電流だけでなく、停電直前まで出力していた高調波補償電流も継続して出力するので、即ち、基本波成分と高調波成分とを含む、正常な給電時と同じ波形の負荷電流を負荷装置2に供給することになるので、結果として、停電時における負荷装置2の電圧波形が、形態1の場合と比較して正弦波状に改善されることになり、停電時の代替供給電力の質が向上する訳である。
【0039】
なお、図8では、加算器17により負荷検知電流ILからLC帯域フィルタ16の出力を減算し、この出力をサンプルホールド回路22でホールドする構成としたが、想定される高調波各次数毎のLCバンドパスフィルタを備え、その出力合成値から直接高調波パターン13を作成するようにしてもよい。これらLCバンドパスフィルタ自体が図4で示したと同様の、入力喪失後の出力継続能力を有しているため、特別のサンプルホールド手段を必要としないからである。
【0040】
以上のように、この実施の形態2においても、電流制御系を変えることなく、給電、停電時の切り替えを行うので、安定した連続的な切り替え動作が可能となる。更に、停電時の負荷電圧の歪みも低減する。
【0041】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る電力変換装置は、直流電源およびこの直流電源の電力を交流に変換して負荷に供給する電力変換手段を備え、開閉手段を介して上記負荷を交流電源に接続し、上記交流電源が正常な給電時は、上記開閉手段を閉路して上記交流電源から上記負荷に電力を供給するとともに上記電力変換手段から上記負荷の高調波電流を補償する高調波補償電流を出力し、上記交流電源の停電時は、上記開閉手段を開路して上記電力変換手段から上記負荷に交流電力を供給する電力変換装置において、
上記負荷の電流を検出する負荷電流検出手段、この負荷電流検出手段の出力からその基本波成分を抽出し入力喪失後も所定時間継続出力可能な形態の基本波パターンを作成する基本波パターン作成手段、上記負荷電流検出手段の出力から上記高調波補償電流である高調波パターンを作成する高調波パターン作成手段、および給電時は上記高調波パターンを入力しこれを電流指令として上記電力変換手段の出力電流を制御し停電時は上記基本波パターンを入力しこれを電流指令として上記電力変換手段の出力電流を制御する電流制御手段を備えたので、電流制御系を維持したまま、給電時の高調波補償電流の出力動作から停電時の負荷への電力供給動作、またその逆向きの動作の切り替えが可能となり、制御に係る構成が簡便で切り替え時の動作も安定する。
【0042】
また、この発明に係る電力変換装置は、直流電源およびこの直流電源の電力を交流に変換して負荷に供給する電力変換手段を備え、開閉手段を介して上記負荷を交流電源に接続し、上記交流電源が正常な給電時は、上記開閉手段を閉路して上記交流電源から上記負荷に電力を供給するとともに上記電力変換手段から上記負荷の高調波電流を補償する高調波補償電流を出力し、上記交流電源の停電時は、上記開閉手段を開路して上記電力変換手段から上記負荷に交流電力を供給する電力変換装置において、
上記負荷の電流を検出する負荷電流検出手段、この負荷電流検出手段の出力からその基本波成分を抽出し入力喪失後も所定時間継続出力可能な形態の基本波パターンを作成する基本波パターン作成手段、上記負荷電流検出手段の出力から上記高調波補償電流を求め入力喪失後も所定時間継続出力可能な形態の高調波パターンを作成する高調波パターン作成手段、および給電時は上記高調波パターンを入力しこれを電流指令として上記電力変換手段の出力電流を制御し停電時は上記基本波パターンと高調波パターンとを入力しこれらの加算値を電流指令として上記電力変換手段の出力電流を制御する電流制御手段を備えたので、電流制御系を維持したまま、給電時の高調波補償電流の出力動作から停電時の負荷への電力供給動作、またその逆向きの動作の切り替えが可能となり、制御に係る構成が簡便で切り替え時の動作も安定する。更に、停電時の負荷電圧の歪みも低減する。
【0043】
また、この発明に係る電力変換装置の高調波パターン作成手段は、負荷電流検出手段の出力から高調波補償電流を作成する高調波補償電流作成手段、およびこの作成した高調波補償電流を所定時間保持するサンプルホールド手段を備えたので、停電発生後も高調波補償電流が確実に出力される電流制御系が形成される。
【0044】
また、この発明に係る電力変換装置の基本波パターン作成手段は、負荷電流検出手段の出力からその基本波成分を抽出するLC帯域フィルタを備えたので、簡便な構成で、停電発生後、基本波電流が確実に出力される電流制御系が形成される。
【0045】
また、この発明に係る電力変換装置の基本波パターン作成手段は、負荷電流検出手段の出力からその基本波成分を抽出する基本波抽出手段、およびこの抽出した基本波成分を所定時間保持するサンプルホールド手段を備えたので、停電発生後、基本波電流が確実に出力される電流制御系が形成される。
【0046】
また、この発明に係る電力変換装置は、その基本波パターン作成手段に負荷電流検出手段の出力から抽出した基本波成分を補正して基本波パターンとして出力するための乗算手段を設けるとともに、交流電源の電圧基準値を設定する基準電圧設定手段、負荷の電圧を検出する負荷電圧検出手段、および上記電圧基準値と負荷電圧検出値との偏差を入力しこの偏差が零となるよう上記乗算手段の補正乗算係数を作成する電圧補正手段を備えたので、停電発生後、負荷電圧を所望の基準値に維持することができる。
【0047】
また、この発明に係る電力変換装置は、その交流電源の電圧を検出しこの検出値を所定時間保持するサンプルホールド手段を備え、そのサンプルホールド値を基準電圧設定手段の電圧基準値としたので、停電発生後、負荷電圧を停電発生直前の値に維持することができ、停電発生前後の負荷状態の変化を一層小さくすることができる。
【0048】
また、この発明に係る電力変換装置の高調波パターン作成手段は、負荷電流検出手段の出力から基本波パターン作成手段で抽出された基本波成分を減算して高調波補償電流を作成するので、高調波パターンを作成するための回路構成が簡便となる。
【0049】
また、この発明に係る電力変換装置は、その直流電源を、電気二重層コンデンサおよびまたは二次蓄電池と電解コンデンサとの並列接続体で構成し、給電時、交流電源から電力変換手段を介して上記並列接続体を充電するようにしたので、比較的小容量の高調波補償電流の出力と、比較的大容量の基本波電流の出力とを、共に無理なく、コンデンサとして経済的合理的な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1における電力変換装置を示す構成図である。
【図2】 図1の制御装置12の詳細を示す構成図である。
【図3】 負荷電流の高調波成分と基本波成分の一例を示す波形図である。
【図4】 LC帯域フィルタ16の特性を示す波形図である。
【図5】 電力変換装置の出力波形等を示す図である。
【図6】 直流電源5の一構成例を示す図である。
【図7】 直流電源5の他の構成例を示す図である。
【図8】 この発明の実施の形態2における電力変換装置の要部を示す構成図である。
【符号の説明】
1 交流電源、2 負荷装置、3 開閉器、4 電力変換器、5 直流電源、6 電圧検出器、7 停電検知回路、8 負荷電圧検出器、
9 負荷電流検出器、10 出力電流検出器、12 制御装置、
13 高調波パターン、14 基本波パターン、15 PWM制御部、
16 LC帯域フィルタ、17,19,23 加算器、18 乗算器、
20 PI制御器、21 パターン切替器、22 サンプルホールド回路、
51 電解コンデンサ、52 電気二重層コンデンサ、53 二次蓄電池。
Claims (9)
- 直流電源およびこの直流電源の電力を交流に変換して負荷に供給する電力変換手段を備え、開閉手段を介して上記負荷を交流電源に接続し、上記交流電源が正常な給電時は、上記開閉手段を閉路して上記交流電源から上記負荷に電力を供給するとともに上記電力変換手段から上記負荷の高調波電流を補償する高調波補償電流を出力し、上記交流電源の停電時は、上記開閉手段を開路して上記電力変換手段から上記負荷に交流電力を供給する電力変換装置において、
上記負荷の電流を検出する負荷電流検出手段、この負荷電流検出手段の出力からその基本波成分を抽出し入力喪失後も所定時間継続出力可能な形態の基本波パターンを作成する基本波パターン作成手段、上記負荷電流検出手段の出力から上記高調波補償電流である高調波パターンを作成する高調波パターン作成手段、および給電時は上記高調波パターンを入力しこれを電流指令として上記電力変換手段の出力電流を制御し停電時は上記基本波パターンを入力しこれを電流指令として上記電力変換手段の出力電流を制御する電流制御手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 直流電源およびこの直流電源の電力を交流に変換して負荷に供給する電力変換手段を備え、開閉手段を介して上記負荷を交流電源に接続し、上記交流電源が正常な給電時は、上記開閉手段を閉路して上記交流電源から上記負荷に電力を供給するとともに上記電力変換手段から上記負荷の高調波電流を補償する高調波補償電流を出力し、上記交流電源の停電時は、上記開閉手段を開路して上記電力変換手段から上記負荷に交流電力を供給する電力変換装置において、
上記負荷の電流を検出する負荷電流検出手段、この負荷電流検出手段の出力からその基本波成分を抽出し入力喪失後も所定時間継続出力可能な形態の基本波パターンを作成する基本波パターン作成手段、上記負荷電流検出手段の出力から上記高調波補償電流を求め入力喪失後も所定時間継続出力可能な形態の高調波パターンを作成する高調波パターン作成手段、および給電時は上記高調波パターンを入力しこれを電流指令として上記電力変換手段の出力電流を制御し停電時は上記基本波パターンと高調波パターンとを入力しこれらの加算値を電流指令として上記電力変換手段の出力電流を制御する電流制御手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 高調波パターン作成手段は、負荷電流検出手段の出力から高調波補償電流を作成する高調波補償電流作成手段、およびこの作成した高調波補償電流を所定時間保持するサンプルホールド手段を備えたことを特徴とする請求項2記載の電力変換装置。
- 基本波パターン作成手段は、負荷電流検出手段の出力からその基本波成分を抽出するLC帯域フィルタを備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電力変換装置。
- 基本波パターン作成手段は、負荷電流検出手段の出力からその基本波成分を抽出する基本波抽出手段、およびこの抽出した基本波成分を所定時間保持するサンプルホールド手段を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電力変換装置。
- 基本波パターン作成手段に負荷電流検出手段の出力から抽出した基本波成分を補正して基本波パターンとして出力するための乗算手段を設けるとともに、交流電源の電圧基準値を設定する基準電圧設定手段、負荷の電圧を検出する負荷電圧検出手段、および上記電圧基準値と負荷電圧検出値との偏差を入力しこの偏差が零となるよう上記乗算手段の補正乗算係数を作成する電圧補正手段を備えたことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の電力変換装置。
- 交流電源の電圧を検出しこの検出値を所定時間保持するサンプルホールド手段を備え、そのサンプルホールド値を基準電圧設定手段の電圧基準値としたことを特徴とする請求項6記載の電力変換装置。
- 高調波パターン作成手段は、負荷電流検出手段の出力から基本波パターン作成手段で抽出された基本波成分を減算して高調波補償電流を作成することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の電力変換装置。
- 直流電源を、電気二重層コンデンサおよびまたは二次蓄電池と電解コンデンサとの並列接続体で構成し、給電時、交流電源から電力変換手段を介して上記並列接続体を充電するようにしたことを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の電力変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000041147A JP4156767B2 (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000041147A JP4156767B2 (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 電力変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001231166A JP2001231166A (ja) | 2001-08-24 |
JP4156767B2 true JP4156767B2 (ja) | 2008-09-24 |
Family
ID=18564421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000041147A Expired - Fee Related JP4156767B2 (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4156767B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101399079B1 (ko) | 2013-01-10 | 2014-05-27 | 최우승 | 전력 변환 장치 및 그 제어 방법 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5008465B2 (ja) * | 2007-06-11 | 2012-08-22 | 京都電機器株式会社 | 無停電電源装置 |
JP2011139594A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Fuji Electric Co Ltd | 系統連系システム |
GB201320544D0 (en) * | 2013-11-20 | 2014-01-08 | Outram Res Ltd | Apparatus for use in fault level monitoring and/or impedance mapping based in disturbance evaluation |
CN110504687A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-26 | 深圳市伊力科电源有限公司 | 电能质量综合治理***及方法 |
-
2000
- 2000-02-18 JP JP2000041147A patent/JP4156767B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101399079B1 (ko) | 2013-01-10 | 2014-05-27 | 최우승 | 전력 변환 장치 및 그 제어 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001231166A (ja) | 2001-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6906933B2 (en) | Power supply apparatus and methods with power-factor correcting bypass mode | |
JP3725015B2 (ja) | 無停電電源装置 | |
US6295215B1 (en) | AC power supply apparatus with economy mode and methods of operation thereof | |
EP3116096B1 (en) | Ups circuit | |
EP2664053B1 (en) | Method and apparatus for providing uninterruptible power | |
JP4669860B2 (ja) | 無停電電源装置 | |
AU2015364879A1 (en) | Charge/discharge circuit, control method for charge/discharge circuit, control device for charge/discharge circuit, and direct power converter | |
JP2013247724A (ja) | 無停電電源装置、無停電電源装置の制御方法 | |
JP4935617B2 (ja) | アクティブフィルタ機能装置 | |
TWI291282B (en) | Power converter | |
JP4156767B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2007151231A (ja) | 無停電電源装置 | |
JP2006238621A (ja) | 無停電電源装置 | |
JP2007219591A (ja) | 電力変換装置 | |
JP4304519B2 (ja) | 無停電電源装置 | |
JP2003087976A (ja) | 無停電電源装置 | |
JP6480290B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP4569552B2 (ja) | 瞬時電圧低下補償装置 | |
JPWO2011013187A1 (ja) | 自励式無効電力補償装置 | |
JP4759535B2 (ja) | 無停電電源装置 | |
JPH04273504A (ja) | 瞬時無効電力補償装置 | |
JP2006067728A (ja) | 無停電電源装置 | |
JP2006136054A (ja) | 無停電電源装置 | |
JP2005176567A (ja) | 二系統切換給電装置、無停電電源装置および二系統切換給電方法 | |
JP2004173449A (ja) | ハイブリッド式電力変換装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070213 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080613 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080624 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080710 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110718 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110718 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120718 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120718 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130718 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |