JP4214078B2 - Voltage fluctuation compensation device - Google Patents
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Description
この発明は、負荷に供給される電力系統の電圧が瞬時的に変動した際に、それを検出して電圧低下を補償する電圧変動補償装置に関するものである。 The present invention relates to a voltage fluctuation compensator that detects when a voltage of a power system supplied to a load fluctuates instantaneously and compensates for a voltage drop.
雷などにより電力系統の電圧が瞬時的に低下し、工場などの精密機器などが誤作動や一時停止することにより、生産ラインで多大な被害を被ることがある。このような被害を防ぐために、電力系統の瞬時的電圧低下（以下、瞬低と称す）などの電圧変動を監視して、電圧低下を補償する電圧変動補償装置が用いられている。
従来の電圧変動補償装置は、電力系統に直列に接続され、正負いずれかの極性で補償電圧を出力する複数の電圧補償回路で構成される。各電圧補償回路には、ダイオードが逆並列に接続された４個の半導体スイッチング素子から成るフルブリッジインバータ、および充電コンデンサが備えられ、充電コンデンサの直流電圧を交流に変換して出力する。また、各電圧補償回路の出力端には、高速機械式の定常短絡スイッチが並列に設けられる。
各電圧補償回路内の充電コンデンサは充電ダイオードと充電用トランスの２次巻線によって電圧が充電され、それぞれ異なる電圧が充電され、電圧の比は概ね２のべき乗比に設定される。また充電用トランス１次巻線は、電力系統と接続される。
The voltage of the electric power system is instantaneously reduced by lightning, etc., and precision equipment such as factories malfunctions or is temporarily stopped, which can cause great damage on the production line. In order to prevent such damage, a voltage fluctuation compensator that monitors voltage fluctuations such as an instantaneous voltage drop (hereinafter referred to as a momentary voltage drop) of the power system and compensates for the voltage drop is used.
A conventional voltage fluctuation compensator is configured by a plurality of voltage compensation circuits that are connected in series to a power system and output a compensation voltage with either positive or negative polarity. Each voltage compensation circuit is provided with a full bridge inverter composed of four semiconductor switching elements with diodes connected in antiparallel, and a charging capacitor, which converts the DC voltage of the charging capacitor into AC and outputs it. In addition, a high-speed mechanical steady short-circuit switch is provided in parallel at the output terminal of each voltage compensation circuit.
The charging capacitor in each voltage compensation circuit is charged with a voltage by the secondary winding of the charging diode and the charging transformer, different voltages are charged, and the voltage ratio is set to a power of approximately 2. The charging transformer primary winding is connected to the power system.
次に、動作について説明する。通常時、定常短絡スイッチはオン状態で、電流は定常短絡スイッチを流れる。また電力系統の電圧低下時には、定常短絡スイッチは速やかに遮断される。その後は、系統の電流が電圧補償回路を流れ、誤差電圧に応じて複数の電圧補償回路内から所望の組み合わせを選択し、その出力電圧の総和で電力系統の電圧低下を補償する（例えば、特許文献１参照）。 Next, the operation will be described. Normally, the steady short-circuit switch is in an ON state, and current flows through the steady short-circuit switch. Further, when the voltage of the power system drops, the steady short circuit switch is quickly cut off. After that, the system current flows through the voltage compensation circuit, selects a desired combination from the plurality of voltage compensation circuits according to the error voltage, and compensates for the voltage drop of the power system by the sum of the output voltages (for example, patents) Reference 1).
上記のような従来の電圧変動補償装置において、直列に接続された各電圧補償回路が充電用トランスの２次巻線と半波整流回路とをそれぞれ備えてコンデンサを充電するものは、部品点数が少なく簡略な装置構成を実現できるものであったが、以下のような問題点があった。
電力系統に１次巻線が接続された充電用トランスによりコンデンサに充電する際、充電電流は、交流である系統電圧の半周期に集中して流れる。充電用トランスの一次側は共通１次巻線で構成され複数の電圧補償回路の全ての充電電流に対応する電流が流れるため、充電用トランスの一次側の容量が大きくなり装置が大型化するものであった。
In the conventional voltage fluctuation compensator as described above, each voltage compensation circuit connected in series includes the secondary winding of the charging transformer and the half-wave rectifier circuit to charge the capacitor. Although a small and simple apparatus configuration could be realized, there were the following problems.
When a capacitor is charged by a charging transformer having a primary winding connected to the power system, the charging current flows in a concentrated manner in a half cycle of the system voltage that is alternating current. The primary side of the charging transformer is composed of a common primary winding, and the current corresponding to all the charging currents of the plurality of voltage compensation circuits flows, so that the capacity of the primary side of the charging transformer is increased and the device is enlarged. Met.
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、直列に接続された各電圧補償回路が充電用トランスの２次巻線と半波整流回路とをそれぞれ備えてコンデンサを充電する電圧変動補償装置において、コンデンサへの充電の効率を高め、充電用トランスの一次側の容量を低減して、装置全体を安価で小型に構成することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and each voltage compensation circuit connected in series includes a secondary winding of a charging transformer and a half-wave rectifier circuit. An object of the present invention is to increase the efficiency of charging a capacitor and reduce the primary side capacitance of a charging transformer so that the entire device is inexpensive and small in size.
この発明に係る電圧変動補償装置は、共通の１次巻線を有する充電用トランスの２次巻線と、半波整流回路と、該充電用トランスおよび該半波整流回路により充電されるコンデンサとをそれぞれ有して、該各コンデンサに充電された直流電圧を交流に変換して出力する複数の電圧補償回路の交流側を電力系統に直列に接続し、系統電圧低下の監視、およびそれに基づく給電制御を行う制御部を備えて、系統電圧低下時に、上記複数の電圧補償回路の中から所望の組み合わせを選択し、その出力電圧の総和により補償電圧を発生させて系統電圧低下を補償する装置である。そして、上記複数の電圧補償回路は、上記充電用トランスの共通の１次巻線への入力電圧が正極性の時に該電圧補償回路内のコンデンサが充電される第１の電圧補償回路と、上記第１の電圧補償回路内の充電用トランス２次巻線とは逆極性である充電用トランス２次巻線を有し、該入力電圧が負極性の時に該電圧補償回路内のコンデンサが充電される第２の電圧補償回路とで構成され、上記第１の電圧補償回路内の充電用トランス２次巻線と、上記第２の電圧補償回路内の充電用トランス２次巻線とが互いに同極性に構成された場合に比べて、上記充電用トランスの一次側で発生する熱損失を低減したものである。 A voltage fluctuation compensator according to the present invention includes a secondary winding of a charging transformer having a common primary winding, a half-wave rectifier circuit, a capacitor charged by the charging transformer and the half-wave rectifier circuit, A plurality of voltage compensation circuits that convert the DC voltage charged in each capacitor into AC and output the AC voltage, connect the AC side in series to the power system, monitor the system voltage drop, and supply power based thereon A device that includes a control unit that performs control, selects a desired combination from the plurality of voltage compensation circuits when the system voltage drops, and generates a compensation voltage based on the sum of output voltages to compensate for the system voltage drop. is there. The plurality of voltage compensation circuits include : a first voltage compensation circuit in which a capacitor in the voltage compensation circuit is charged when an input voltage to the common primary winding of the charging transformer is positive ; The charging transformer secondary winding has a polarity opposite to that of the charging transformer secondary winding in the first voltage compensation circuit, and the capacitor in the voltage compensation circuit is charged when the input voltage is negative. And the charging transformer secondary winding in the first voltage compensation circuit and the charging transformer secondary winding in the second voltage compensation circuit are the same as each other. Compared to the case where the polarity is configured, the heat loss generated on the primary side of the charging transformer is reduced .
この発明による電圧変動補償装置では、複数の電圧補償回路を、上記充電用トランスの共通の１次巻線への入力電圧が正極性の時に該電圧補償回路内のコンデンサが充電される第１の電圧補償回路と、該入力電圧が負極性の時に該電圧補償回路内のコンデンサが充電される第２の電圧補償回路とで構成したため、充電用トランスの共通の１次巻線への入力電圧が正負いずれの極性でも、コンデンサへ効率よく充電でき、充電用トランスの一次側の容量を低減でき、装置構成を小型化できる。 In the voltage fluctuation compensator according to the present invention, the plurality of voltage compensation circuits are connected to the first capacitor in which the capacitor in the voltage compensation circuit is charged when the input voltage to the common primary winding of the charging transformer is positive. Since the voltage compensation circuit and the second voltage compensation circuit in which the capacitor in the voltage compensation circuit is charged when the input voltage is negative, the input voltage to the common primary winding of the charging transformer is Regardless of the positive or negative polarity, the capacitor can be charged efficiently, the capacity of the primary side of the charging transformer can be reduced, and the device configuration can be downsized.
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。図１はこの発明の実施の形態１による電圧変動補償装置の概略構成図である。
図１に示すように、電力系統から送電線１を介して供給される電力は、変圧器２により降圧されて、電圧変動補償装置３を介して需要家（負荷）に供給される。電圧変動補償装置３は、電力系統と直列に接続される複数（この場合３個）の電圧補償回路３１〜３３と、この電圧補償回路３１〜３３をバイパスするために並列に接続された短絡スイッチ４と、給電制御を行う制御回路５とで構成される。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below. 1 is a schematic configuration diagram of a voltage fluctuation compensating apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, the power supplied from the power system via the transmission line 1 is stepped down by the
電圧補償回路３１〜３３は、第２の電圧補償回路３１、３２と第１の電圧補償回路３３とで構成され、正負いずれかの極性で補償電圧を出力し、系統電圧に重畳することで系統電圧の瞬低を補償する。各電圧補償回路３１〜３３には、ダイオードが逆並列に接続された４個のＩＧＢＴ８〜１１から成るフルブリッジの単相インバータａ１〜ａ３と、コンデンサ７ａ１〜７ａ３（第２のコンデンサ７ａ１、７ａ２、第１のコンデンサ７ａ３）と、各コンデンサ７ａ１〜７ａ３を充電するための半波整流回路を構成する充電ダイオード１７ａ１〜１７ａ３および抵抗６ａ１〜６ａ３と、充電用トランス１４の２次巻線１３ａ１〜１３ａ３（第２の２次巻線１３ａ１、１３ａ２、第１の２次巻線１３ａ３）とが備えられる。なお、複数の単相インバータａ１〜ａ３の交流側は直列に電力系統に接続される。また、充電用トランス１次側には共通の１次巻線１２が電力系統と接続されて配設される。
また、単相インバータａ１〜ａ３はＩＧＢＴ８〜１１以外の自己消弧型半導体スイッチング素子で構成しても良い。
The
The single-phase inverters a1 to a3 may be constituted by self-extinguishing semiconductor switching elements other than the
また、第１の電圧補償回路３３内の第１の２次巻線１３ａ３と、第２の電圧補償回路３１、３２内の第２の２次巻線１３ａ１、１３ａ２とは、互いに逆極性に構成する。充電用トランス１４の共通１次巻線１２への入力電圧が正極性の時に、第１の電圧補償回路３３において、第１の２次巻線１３ａ３を介して第１のコンデンサ７ａ３へ充電電流が流れ第１のコンデンサ７ａ３は充電される。また充電用トランス１４の共通１次巻線１２への入力電圧が負極性の時に、第２の電圧補償回路３１、３２において、第２の２次巻線１３ａ１、１３ａ２を介して第２のコンデンサ７ａ１、７ａ２へ充電電流が流れ各第２のコンデンサ７ａ１、７ａ２は充電される。
Further, the first secondary winding 13a3 in the first
コンデンサ７ａ１〜７ａ３の充電電圧Ｖ１〜Ｖ３は、ＩＧＢＴ８〜１１のオン／オフ制御により正負いずれかの極性で電力系統に接続される。各電圧補償回路３１〜３３内のコンデンサ７ａ１〜７ａ３に充電される電圧の比は概ね２のべき乗比に設定されている。つまり、以下の関係を満足させる。
Ｖ３＝２×Ｖ２＝２×２×Ｖ１
またコンデンサ７ａ１〜７ａ３の静電容量の比は４：２：１、抵抗６ａ１〜６ａ３の比を１：２：４とする。
Charging voltages V1 to V3 of capacitors 7a1 to 7a3 are connected to the power system with either positive or negative polarity by on / off control of
V3 = 2 × V2 = 2 × 2 × V1
The capacitance ratio of the capacitors 7a1 to 7a3 is 4: 2: 1, and the ratio of the resistors 6a1 to 6a3 is 1: 2: 4.
短絡スイッチ４および各単相インバータａ１〜ａ３内の４個のＩＧＢＴ８〜１１は、系統電圧を監視してその瞬低を検出しそれに基づく給電制御を行う制御回路５に接続される。また、系統電圧も制御回路５に入力される。この制御回路５の構成および動作について、以下に説明する。
図２は、制御回路５の詳細を示す回路図である。また、図３は、図１で示した電圧変動補償装置３による電圧補償の動作と制御回路５の制御動作との関係を示す波形図である。
図２に示すように、系統電圧は制御回路５に入力され、目標電圧２５と比較される。このとき目標電圧２５は、正常時の系統電圧とする。両者の差を誤差増幅器２６にて増幅し、さらに絶対値変換を施した後、Ａ/Ｄコンバータ２７にて３ビットのデジタル信号（Ｄ１〜Ｄ３）に変換する。系統電圧と目標電圧２５との差が、コンデンサ７ａ１の充電電圧Ｖ１と等しくなったとき、Ａ/Ｄコンバータ２７からの出力信号における最下位ビットのみが１、即ち“００１”となるよう、誤差増幅器２６のゲインは予め調整しておく。
The short-circuit switch 4 and the four
FIG. 2 is a circuit diagram showing details of the
As shown in FIG. 2, the system voltage is input to the
Ｄ１〜Ｄ３の信号のいずれかが１となると、ＮＯＲ回路２８を通して、信号４ａにより短絡スイッチ４をオフする。
一方、制御回路５に入力された系統電圧は、極性判定回路２９にも入力され、極性が判定される。次いで、系統電圧の極性が正・負の場合に応じて、デジタル信号Ｄ１〜Ｄ３にてアクテイブとなる信号（８ａ１〜１１ａ１、８ａ２〜１１ａ２、８ａ３〜１１ａ３）をＡＮＤ回路３０および反転器４０を経て選択する。
このように、制御回路５では、出力電圧を発生させる電圧補償回路３１〜３３の組み合わせを選択し、各電圧補償回路３１〜３３の単相インバータａ１〜ａ３の駆動信号８ａ１〜１１ａ１、８ａ２〜１１ａ２、８ａ３〜１１ａ３を発生する。各電圧補償回路３１〜３３からそれぞれ発生される出力電圧の総和により、電圧変動補償装置３は、０〜７階調の補償電圧を発生することができ、最大の補償電圧は、Ｖｃ＝７×Ｖ１となる。
When one of the signals D1 to D3 becomes 1, the short circuit switch 4 is turned off by the
On the other hand, the system voltage input to the
As described above, the
系統電圧が通常時、即ちデジタル信号Ｄ１〜Ｄ３が全て０の時は、電流は短絡スイッチ４を流れる。
図３（ａ）に示すように、系統電圧の瞬低時には、目標電圧である基準電圧となるように電圧変動補償装置３は補償電圧を発生して系統電圧に重畳する。このとき、短絡スイッチ４がオフし、各単相インバータａ１〜ａ３は図３（ｂ）に示すように電圧を出力し、これらの出力は、系統にて組み合わされて８階調の補償電圧で精度良く電圧補償を行う。
When the system voltage is normal, that is, when the digital signals D1 to D3 are all 0, the current flows through the short-circuit switch 4.
As shown in FIG. 3A, when the system voltage is instantaneously reduced, the
次に、各コンデンサ７ａ１〜７ａ３の充電動作について図４に基づいて以下に詳細に説明する。
図４に示すように、各電圧補償回路３１〜３３のコンデンサ７ａ１〜７ａ３は、それぞれ充電用トランスの２次巻線１３ａ１〜１３ａ２および充電用ダイオード１７ａ１〜１７ａ３を介して流れる充電電流により充電される。上述したように、第１の電圧補償回路３３内の第１の２次巻線１３ａ３と、第２の電圧補償回路３１、３２内の第２の２次巻線１３ａ１、１３ａ２とは、互いに逆極性に構成され、充電用トランス１４の共通１次巻線１２への入力電圧が正極性の時に、共通１次巻線１２に正極性の電流ｉ５が流れ、第１の電圧補償回路３３において、第１の２次巻線１３ａ３を介して第１のコンデンサ７ａ３へ充電電流ｉ３が流れて第１のコンデンサ７ａ３は充電される。また充電用トランス１４の共通１次巻線１２への入力電圧が負極性の時に、共通１次巻線１２に負極性の電流ｉ４が流れ、第２の電圧補償回路３１、３２において、第２の２次巻線１３ａ１、１３ａ２を介して第２のコンデンサ７ａ１、７ａ２へ充電電流ｉ１、ｉ２が流れて各第２のコンデンサ７ａ１、７ａ２は充電される。
Next, the charging operation of the capacitors 7a1 to 7a3 will be described in detail below based on FIG.
As shown in FIG. 4, the capacitors 7a1 to 7a3 of the
このような充電動作における充電用トランス１４の２次側電流を図５（ａ）に、１次側電流を図５（ｂ）に示す。コンデンサ７ａ３〜７ａ１に充電される電圧の比は４：２：１であるため、第１のコンデンサ７ａ３への充電電流ｉ３、第２のコンデンサ７ａ２への充電電流ｉ２、第２のコンデンサ７ａ１への充電電流ｉ１においても、絶対値の比は４：２：１となる。また、第１のコンデンサ７ａ３への充電電流ｉ３の１次側換算値が共通１次巻線１２に流れる電流ｉ５となり、第２のコンデンサ７ａ２への充電電流ｉ２、ｉ１の和の１次側換算値が共通１次巻線１２に流れる電流ｉ４となる。このため、ｉ５とｉ４とのピーク値の比（絶対値）は４：３となり、正極性と負極性とでバランス良く効率的にコンデンサ７ａ３〜７ａ１を充電できる。
FIG. 5A shows the secondary current of the charging
以上のように、この実施の形態では、第１の電圧補償回路３３内の第１の２次巻線１３ａ３と、第２の電圧補償回路３１、３２内の第２の２次巻線１３ａ１、１３ａ２とを、互いに逆極性に構成したため、充電用トランス１４の共通１次巻線１２への入力電圧が正極性の時に、第１の電圧補償回路３３内の第１のコンデンサ７ａ３が充電され、負極性の時に、第２の電圧補償回路３１、３２内の第２のコンデンサ７ａ１、７ａ２が充電される。このように、充電用トランス１４の共通１次巻線１２への入力電圧が正極性と負極性との双方でバランス良く効率的にコンデンサ７ａ３〜７ａ１を充電できる。
As described above, in this embodiment, the first secondary winding 13a3 in the first
コンデンサ７ａ３〜７ａ１の充電にあたり、充電用トランス１次側の巻線抵抗をＲ、交流である系統電圧の周期をＴとし、充電電流ｉ１、ｉ２、ｉ３の１次側換算値をＩ、２Ｉ、４Ｉとすると、充電用トランス１次側で発生する熱損失Ｌ１は（１）式のようになる。 When charging the capacitors 7a3 to 7a1, the winding resistance on the primary side of the charging transformer is R, the period of the system voltage that is alternating current is T, and the primary side converted values of the charging currents i1, i2, and i3 are I, 2I, Assuming 4I, the heat loss L1 generated on the primary side of the charging transformer is expressed by the following equation (1).
一方、比較のために仮に、第１の２次巻線１３ａ３と第２の２次巻線１３ａ１、１３ａ２とが互いに同極性に構成され、充電用トランス１４の共通１次巻線１２への入力電圧が正負いずれか一方の極性でのみコンデンサが充電される例を考える。その他の条件が同一であるとすると、充電用トランス１次側で発生する熱損失Ｌ２は（２）式のようになる。
On the other hand, for comparison, the first secondary winding 13a3 and the second secondary windings 13a1, 13a2 are configured to have the same polarity, and the input to the common primary winding 12 of the charging
上記（１）、（２）式から、この実施の形態による充電用トランス１次側で発生する熱損失Ｌ１は、上記比較例の熱損失Ｌ２の２５／４９と約半分になることが分かる。充電用トランス１４の容量は、概ね熱損失により決定されるため、充電用トランス１４の１次側容量は大幅な低減が可能となる。これにより小型で安価な装置構成の電圧変動補償装置が得られる。さらに、このような効果が、第１の電圧補償回路３３内の第１の２次巻線１３ａ３と、第２の電圧補償回路３１、３２内の第２の２次巻線１３ａ１、１３ａ２とを、互いに逆極性に構成するだけで容易に実現できる。
From the above equations (1) and (2), it can be seen that the heat loss L1 generated on the primary side of the charging transformer according to this embodiment is about half of 25/49 of the heat loss L2 of the comparative example. Since the capacity of the charging
上記実施の形態では、３個の電圧補償回路を備えるものとしたが、２個または４個以上の電圧補償回路を備えたものであっても、各コンデンサの充電電圧の大きさを、最小の充電電圧に対して概ね２Ｋ倍（Ｋ＝０、１、２、・・・）とし、最大の充電電圧のコンデンサを有する電圧補償回路、その他全ての電圧補償回路で、第１、第２の電圧補償回路（または第２、第１の電圧補償回路）を構成すると、充電用トランスの共通１次巻線への入力電圧が正極性と負極性との双方でバランス良く効率的にコンデンサを充電でき、同様の効果が得られる。 In the above embodiment, three voltage compensation circuits are provided. However, even if two or more voltage compensation circuits are provided, the magnitude of the charging voltage of each capacitor is minimized. approximately 2 K times (K = 0,1,2, ···) with respect to the charging voltage and the maximum voltage compensation circuit having a capacitor charging voltage, in all other voltage compensation circuit, the first, second When the voltage compensation circuit (or the second or first voltage compensation circuit) is configured, the input voltage to the common primary winding of the charging transformer is efficiently charged in a balanced manner with both positive and negative polarity. And the same effect can be obtained.
また、複数のコンデンサの充電電圧の大きさが、最小の充電電圧に対して概ね２Ｋ倍（Ｋ＝０、１、２、・・・）でないものであっても、第１の電圧補償回路および第２の電圧補償回路は、第１の電圧補償回路内のコンデンサの充電電圧の総和と、第２の電圧補償回路内のコンデンサの充電電圧の総和とがバランスするように設定することで、充電用トランスの共通１次巻線への入力電圧が正極性と負極性との双方でバランス良く効率的にコンデンサを充電でき、同様の効果が得られる。 The size of the charging voltages of the capacitors, generally 2 K times (K = 0,1,2, ···) for the minimum charge voltage even those not, the first voltage compensation circuit And the second voltage compensation circuit is set so that the sum of the charging voltages of the capacitors in the first voltage compensation circuit and the sum of the charging voltages of the capacitors in the second voltage compensation circuit are balanced. The input voltage to the common primary winding of the charging transformer can be efficiently charged in a balanced manner with both positive and negative polarity, and the same effect can be obtained.
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について説明する。図６はこの発明の実施の形態２による電圧変動補償装置の概略構成図である。
図に示すように、電圧変動補償装置３は、電力系統と直列に接続される複数（この場合３個）の電圧補償回路３１ａ、３２ａ、３３と、この電圧補償回路３１ａ、３２ａ、３３をバイパスするために並列に接続された短絡スイッチ４と、給電制御を行う制御回路５とで構成される。電圧補償回路３１ａ、３２ａ、３３は、第２の電圧補償回路３１ａ、３２ａと第１の電圧補償回路３３とで構成され、正負いずれかの極性で補償電圧を出力し、系統電圧に重畳することで系統電圧の瞬低を補償する。各電圧補償回路３１ａ、３２ａ、３３３には、ダイオードが逆並列に接続された４個のＩＧＢＴ８〜１１から成るフルブリッジの単相インバータａ４、ａ５、ａ３と、コンデンサ７ａ１〜７ａ３（第２のコンデンサ７ａ１、７ａ２、第１のコンデンサ７ａ３）と、各コンデンサ７ａ１〜７ａ３を充電するための半波整流回路を構成する充電ダイオード１７ａ４、１７ａ５、１７ａ３および抵抗６ａ１〜６ａ３と、充電用トランス１４ａの２次巻線１３ａ４、１３ａ５、１３ａ３（第２の２次巻線１３ａ４、１３ａ５、第１の２次巻線１３ａ３）とが備えられる。なお、複数の単相インバータａ４、ａ５、ａ３の交流側は直列に電力系統に接続される。また、充電用トランス１次側には共通の１次巻線１２が電力系統と接続されて配設される。
The second embodiment of the present invention will be described below. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a voltage fluctuation compensating apparatus according to
As shown in the figure, the
この実施の形態では、第１の電圧補償回路３３は、上記実施の形態１と同様であるが、第２の電圧補償回路３１ａ、３２ａについては、第２の２次巻線１３ａ４、１３ａ５は第１の２次巻線１３ａ３と同じ極性で構成され、半波整流回路を構成する充電ダイオード１７ａ４、１７ａ５は、第１の電圧補償回路３３内の充電ダイオード１７ａ３と逆向きに配設される。このため、第２のコンデンサ７ａ１、７ａ２には、第１のコンデンサ７ａ３の充電電圧と逆極性の充電電圧が充電され、単相インバータａ４、ａ５も、第１の電圧補償回路３３内の単相インバータａ３とは、各ＩＧＢＴ８〜１１の極性を逆向きに構成する。
充電用トランス１４ａの共通１次巻線１２への入力電圧が正極性の時に、第１の電圧補償回路３３において、第１の２次巻線１３ａ３を介して第１のコンデンサ７ａ３へ充電電流が流れ第１のコンデンサ７ａ３は充電される。また充電用トランス１４ａの共通１次巻線１２への入力電圧が負極性の時に、第２の電圧補償回路３１ａ、３２ａにおいて、第２の２次巻線１３ａ４、１３ａ５と充電ダイオード１７ａ４、１７ａ５とを介して第２のコンデンサ７ａ１、７ａ２へ充電電流が流れ各第２のコンデンサ７ａ１、７ａ２は充電される。
In this embodiment, the first
When the input voltage to the common primary winding 12 of the charging
コンデンサ７ａ１〜７ａ３の充電電圧Ｖ１〜Ｖ３、静電容量、抵抗６ａ１〜６ａ３の値の関係は、上記実施の形態１と同様とする。この場合、制御回路５では、図７に示すように、出力電圧を発生させる電圧補償回路３１ａ、３２ａ、３３の組み合わせを選択し、各単相インバータａ４、ａ５、ａ３の駆動信号８ａ１〜１１ａ１、８ａ２〜１１ａ２、８ａ３〜１１ａ３をＡＮＤ回路３０および反転器４０、４１を経て選択する。
各電圧補償回路３１ａ、３２ａ、３３からそれぞれ発生される出力電圧の総和により、電圧変動補償装置３は、０〜７階調の補償電圧を発生することができ、図８に示すように各単相インバータａ４、ａ５、ａ３が制御されて電流が流れるとき、最大の補償電圧Ｖｃ＝７×Ｖ１を発生して系統電圧に重畳する。
The relationship among the charging voltages V1 to V3 of the capacitors 7a1 to 7a3, the capacitance, and the values of the resistors 6a1 to 6a3 is the same as that in the first embodiment. In this case, in the
Based on the sum of the output voltages generated from the
次に、各コンデンサ７ａ１〜７ａ３の充電動作について図９に基づいて以下に説明する。
図９に示すように、各電圧補償回路３１ａ、３２ａ、３３のコンデンサ７ａ１〜７ａ３は、それぞれ充電用トランス１４ａの２次巻線１３ａ４、１３ａ５、１３ａ３および充電用ダイオード１７ａ４、１７ａ５、１７ａ３を介して流れる充電電流により充電される。充電用トランス１４ａの共通１次巻線１２への入力電圧が正極性の時に、共通１次巻線１２に正極性の電流ｉ５が流れ、第１の電圧補償回路３３において、第１の２次巻線１３ａ３を介して第１のコンデンサ７ａ３へ充電電流ｉ３が流れて第１のコンデンサ７ａ３は充電される。また充電用トランス１４ａの共通１次巻線１２への入力電圧が負極性の時に、共通１次巻線１２に負極性の電流ｉ４が流れ、第２の電圧補償回路３１、３２において、第２の２次巻線１３ａ１、１３ａ２を介して第２のコンデンサ７ａ１、７ａ２へ充電電流ｉ１、ｉ２が流れて各第２のコンデンサ７ａ１、７ａ２は充電される。
Next, the charging operation of the capacitors 7a1 to 7a3 will be described below with reference to FIG.
As shown in FIG. 9, the capacitors 7a1 to 7a3 of the
このような充電動作における充電用トランス１４ａの２次側電流、１次側電流は、図５（ａ）、図５（ｂ）と同様となる。このため、上記実施の形態１と同様に、充電用トランス１４ａの共通１次巻線１２への入力電圧が正極性と負極性との双方でバランス良く効率的にコンデンサ７ａ１〜７ａ３を充電できる。このため、充電用トランス１次側で発生する熱損失が同様に低減でき、充電用トランス１４ａの１次側容量は大幅な低減が可能となり、小型で安価な装置構成の電圧変動補償装置が得られる。
The secondary side current and the primary side current of the charging
なお、上記実施の形態１、２では、充電用トランス１４の１次側は補償対象の電力系統が接続されるものとしたが、他の交流電源と接続して電力を供給しても良い。
In the first and second embodiments, the primary side of the charging
また、上記実施の形態１、２において、共通１次巻線１２への入力電圧が負極性の時に充電される第２の電圧補償回路を電圧補償回路３３で構成し、正極性の時に充電される第１の電圧補償回路をその他の電圧補償回路で構成しても良い。
In the first and second embodiments, the second voltage compensation circuit that is charged when the input voltage to the common primary winding 12 is negative is constituted by the
３ 電圧変動補償装置、５ 制御回路、７ａ１，７ａ２ 第２のコンデンサ、
７ａ３ 第１のコンデンサ、１２ １次巻線、
１３ａ１，１３ａ２，１３ａ４，１３ａ５ 第２の２次巻線、
１３ａ３ 第１の２次巻線、１４，１４ａ 充電用トランス、
１７ａ１〜１７ａ５ 半波整流回路としての充電用ダイオード、
３１，３１ａ，３２，３２ａ 第２の電圧補償回路、３３ 第１の電圧補償回路、
ａ１〜ａ５ 単相インバータ。
3 voltage fluctuation compensation device, 5 control circuit, 7a1, 7a2 second capacitor,
7a3 first capacitor, 12 primary winding,
13a1, 13a2, 13a4, 13a5 second secondary winding,
13a3 first secondary winding, 14, 14a charging transformer,
17a1 to 17a5 charging diode as a half-wave rectifier circuit,
31, 31a, 32, 32a second voltage compensation circuit, 33 first voltage compensation circuit,
a1-a5 Single-phase inverter.
Claims (3)
上記複数の電圧補償回路は、上記充電用トランスの共通の１次巻線への入力電圧が正極性の時に該電圧補償回路内のコンデンサが充電される第１の電圧補償回路と、上記第１の電圧補償回路内の充電用トランス２次巻線とは逆極性である充電用トランス２次巻線を有し、該入力電圧が負極性の時に該電圧補償回路内のコンデンサが充電される第２の電圧補償回路とで構成され、
上記第１の電圧補償回路内の充電用トランス２次巻線と、上記第２の電圧補償回路内の充電用トランス２次巻線とが互いに同極性に構成された場合に比べて、上記充電用トランスの一次側で発生する熱損失を低減したことを特徴とする電圧変動補償装置。 Each of the capacitors has a secondary winding of a charging transformer having a common primary winding, a half-wave rectifier circuit, and a capacitor charged by the charging transformer and the half-wave rectifier circuit. The AC side of a plurality of voltage compensation circuits that convert and output the charged DC voltage to AC is connected in series to the power system, and includes a control unit that monitors system voltage drop and performs power feeding control based on the system voltage drop. In a voltage fluctuation compensator that selects a desired combination from the plurality of voltage compensation circuits at the time of a voltage drop and generates a compensation voltage by a sum of output voltages to compensate for a system voltage drop.
The plurality of voltage compensation circuit includes a first voltage compensation circuit capacitor in the voltage compensation circuit when the input voltage is positive polarity to a common primary winding of the transformer for the charging is charged, the first The charging transformer secondary winding has a polarity opposite to that of the charging transformer secondary winding in the voltage compensation circuit, and the capacitor in the voltage compensation circuit is charged when the input voltage is negative. It is composed of a second voltage compensation circuit,
Compared to the case where the charging transformer secondary winding in the first voltage compensation circuit and the charging transformer secondary winding in the second voltage compensation circuit are configured to have the same polarity, the charging transformer A voltage fluctuation compensator characterized in that heat loss generated on the primary side of the transformer is reduced .
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