JP6816307B1 - 電源装置および交流電源の異常検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態による電源装置の構成例を示す回路ブロック図である。この電源装置は、三相交流電力を負荷に供給するものであるが、図面および説明の簡単化のため、図1では一相に関連する部分のみが示されている。また、このような電源装置は、瞬低補償装置とも呼ばれる。
交流電源1の健全時には、スイッチ10がオンされ、交流電源1からスイッチ10を介して負荷2に交流電力が供給され、負荷2が運転される。また、交流電源1からスイッチ10を介してインバータ20に交流電力が供給され、その交流電力が直流電力に変換されてバッテリ30に蓄えられる。
次に、交流電源1の異常を検出する方法について説明する。最初に、図2を用いて、比較例による異常検出方法とその課題について説明する。比較例による異常検出方法の一態様として、交流電源1の過電圧を検出する方法を説明する。
図2は、比較例に係る異常検出方法を説明するための図である。図2(A)には、交流電源1から供給される交流電圧VI(U相電圧Vu、V相電圧Vv、W相電圧Vw)の波形が示される。図2(B)には、図2(A)に示される交流電圧VIを全波整流した値Vpの波形が示される。
図3は、本実施の形態による異常検出方法を説明するための図である。図3を用いて、本実施の形態による異常検出方法の一態様として、交流電源1の過電圧を検出する方法について説明する。
次に、過電圧検出用の閾値Vuth1の推定方法について詳細に説明する。
Vu=V0×sin(ωt) (1)
Vv=V0×sin(ωt+120°) (2)
Vw=V0×sin(ωt+240°) (3)
式(2),(3)によると、V相電圧VvとW相電圧Vwとの関係は次式(4)で与えられる。
Vv−Vw=√3×V0×cos(ωt) (4)
この式(4)を変形することにより、U相電圧Vuの位相ωtは、次式(5)で示すように、Vv,Vw,V0の関数で表すことができる。
ωt=arccos{(Vv−Vw)/√3×V0} (5)
式(5)によると、時刻t0におけるU相電圧Vuの位相ωt0は、時刻t0でのV相電圧Vvの瞬時値およびW相電圧Vwの瞬時値と、時刻t0でのピーク値V0とに基づいて算出することができる。
Vuth1=VthH×sin{ω(t0+dt)} (6)
式(6)で与えられる閾値Vuth1と、時刻t1にて検出されるU相電圧Vuの瞬時値Vu1とを比較し、瞬時値Vu1が閾値Vuth1を超えている場合、過電圧を検出することができる。
上述したように、本実施の形態による異常検出方法は、時刻t0にて、時刻t1におけるU相電圧Vuの瞬時値に対する閾値Vuth1を推定するように構成される。この異常検出方法を用いて交流電圧VIの急峻な変動を検出するためには、電圧変動の直前の時刻t0と電圧変動の直後の時刻t1との時間差dtをどのような大きさとするかが重要となる。
図4は、図3と同じであり、U相電圧Vuの波形(図4(A))と、交流電圧VIのピーク値Vpの波形(図4(B))とを示している。
図5は、本実施の形態による異常検出方法を説明するための図である。図5を用いて、本実施の形態による異常検出方法の別の態様として、交流電源1の瞬時電圧低下を検出する方法について説明する。
上述した本実施の形態による異常検出方法は、瞬低補償装置5の制御装置40が、図示しない記憶部に記憶されているプログラムに従って動作することによって実現することができる。次に、図6を用いて、制御装置40の機能的構成について説明する。
図6を参照して、制御装置40は、瞬時値検出部42、ピーク値演算部44、閾値推定部46,48、記憶部49、異常検出部52、スイッチ制御部54、およびインバータ制御部56を含む。
本実施の形態による交流電源1の異常検出方法が適用される電源装置には、図1に示した瞬低補償装置5以外に、図8に示される無停電電源装置6を含めることができる。
Claims (8)
- 交流電源および負荷の間に接続されるスイッチと、
前記スイッチのオンオフを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記スイッチのオン時、前記交流電源から供給される三相交流電圧の瞬時値を検出することにより、前記交流電源の異常を検出する異常検出部と、
前記交流電源の異常が検出された場合、前記スイッチをオフさせるスイッチ制御部とを含み、
前記異常検出部は、
第1の時刻にて検出される三相交流電圧の瞬時値と、三相交流電圧のピーク値に対して予め設定された第1の閾値とに基づいて、前記第1の時刻と所定の時間差を有する第2の時刻における三相交流電圧の瞬時値に対する第2の閾値を推定し、
推定された前記第2の閾値と、前記第2の時刻にて検出される三相交流電圧の瞬時値とを比較することにより、前記交流電源の異常を検出する、電源装置。 - 前記第1の閾値は、前記交流電源の過電圧を検出するためのピーク値の閾値を含み、
前記異常検出部は、前記第2の時刻にて検出される三相交流電圧の瞬時値が前記第2の閾値より大きいとき、前記交流電源の過電圧を検出する、請求項1に記載の電源装置。 - 前記第1の閾値は、前記交流電源の瞬時電圧低下を検出するためのピーク値の閾値を含み、
前記異常検出部は、前記第2の時刻にて検出される三相交流電圧の瞬時値が前記第2の閾値より小さいとき、前記交流電源の瞬時電圧低下を検出する、請求項1に記載の電源装置。 - 前記異常検出部は、前記第1の時刻にて検出される第1相および第2相の電圧の瞬時値と、前記第1の時刻における三相交流電圧のピーク値とに基づいて、前記第1の時刻における第3相の電圧の位相を算出し、
前記第1の時刻における前記第3相の電圧の位相に基づいて、前記第2の時刻における前記第3相の電圧の位相を算出し、
前記第2の時刻における前記第3相の電圧の位相と、前記第1の閾値とに基づいて、前記第2の閾値を推定する、請求項1から3のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記スイッチは、逆並列接続される第1および第2のサイリスタを有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記所定の時間差は、前記交流電源から供給される三相交流電圧の1/6周期分よりも長くなるように設定される、請求項1から5のいずれか1項に記載の電源装置。
- 電力貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給するように構成されたインバータをさらに備え、
前記制御装置は、前記交流電源の異常が検出された場合、前記インバータを起動させるインバータ制御部をさらに含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の電源装置。 - 交流電源の異常検出方法であって、
前記交流電源から供給される三相交流電圧の瞬時値を検出するステップと、
前記検出するステップにより第1の時刻にて検出される三相交流電圧の瞬時値と、三相交流電圧のピーク値に対して予め設定された第1の閾値と基づいて、前記第1の時刻と所定の時間差を有する第2の時刻における三相交流電圧の瞬時値に対する第2の閾値を推定するステップと、
前記推定するステップにより推定された前記第2の閾値と、前記第2の時刻にて検出される三相交流電圧の瞬時値とを比較することにより、前記交流電源の異常を検出するステップとを備える、交流電源の異常検出方法。
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