JPS61262038A - 超電導コイル・エネルギ−貯蔵回路 - Google Patents

超電導コイル・エネルギ−貯蔵回路

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JPS61262038A JP60101436A JP10143685A JPS61262038A JP S61262038 A JPS61262038 A JP S61262038A JP 60101436 A JP60101436 A JP 60101436A JP 10143685 A JP10143685 A JP 10143685A JP S61262038 A JPS61262038 A JP S61262038A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、交流電力系統のエネルギーをコイルに貯蔵
する超電導コイル・エネルギー貯蔵回路に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
第７図は例えば米国特許、第４．１２２．５１２号（１
９７８−８−２４）に示された従来の超電導コイル会エ
ネルギー貯蔵システムの回路構成図である。
図に於て、１は交流電源系統に接続される交流入力端子
、２はサイリスタ素子によシ構成された３相交流・直流
変換回路、３は超電導コイル短絡スイッチ、４は超電導
エネルギー貯蔵コイル、５は超電導エネルギー貯蔵コイ
ル４の再冷却システム、２１は３相交流・直流変換回路
２の転流リアクタンス、２２は３相交流・直流変換回路
２のサイリスタブリッジ回路、２３は３相交流・直流変
換回路２のエネルギー７０−を制御する位相制御回路で
ある。
次に動作について説明する。図示の如く、３相交流・直
流変換回路２として動作する可逆変換器はエネルギー源
を交流入力端子１に接続している。
セして３相交流電源系統と超電導エネルギー貯蔵コイル
４間のエネルギーの流れを位相制御回路２３により行い
、交流電源電圧と、回路電流の位相差を変化させて制御
する。
次に前記電源電圧に対して、遅れ電流を流す様に電流位
相を制御するとエネルギーは、電源系統より超電導エネ
ルギー貯蔵コイル４に注入される。
また、進み電流を流す様に制御するとエネルギーは超電
導エネルギー貯蔵コイル４より電源系統へ放出される。
また、ゼロ力率制御をする場合には、エネルギーは超電
導エネルギー貯蔵コイル４に保持された状態となる。ま
た、サイリスタブリッジ回路２２をバイパス・スルー状
態とした後、超電導コイル短絡スイッチ３の開閉を行な
い、超電導エネルギー貯蔵コイル４のコイル電流を、交
流電源と切離すことが可能である。
なお、５は、超電導エネルギー貯蔵コイル４を冷却する
ための再冷却システムである。
また、転流リアクタンス２１は、サイリスク／リッジ回
路２２が他励転流によシ動作される場合に適用される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の超電導コイル・エネルギー貯蔵回路は、エネルギ
ー貯蔵コイルに流れる電流が、３相交流・直流変換回路
と、３相交流電源系統機器とに流れるように回路構成し
ているため、交流電源機器とサイリスタ変換装置の電流
定格は、コイル電流の最大値で設計する必要があった。
このため、超電導コイル・エネルギー貯蔵回路の変流側
回路機器の電流容量は処理電力に応じたものとならず、
コイルの電流定格により決定され、大規模で、損失の大
栓な構成とならざるを得ないという問題点があった この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、３相交流側回路機器の電流容量を、処理電
力に応じた規模に引下げるとともに、運転時の損失を低
減させることの出来る、超電動コイル・エネルギー貯蔵
回路を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る超電導コイル・エネルギー貯蔵回路は、
交流・直流順変換回路と、エネルギー貯蔵コイルとの間
に、直流コンデンサと、該直流コンデンサに並列にコイ
ル電流の流れを制御する可逆チョッパ回路とを設け、交
流電源系統に接続された交流φ直流逆変換回路からなる
電圧源回路と、超電導コイルに流れる電流系路の電流源
回路とをインターフェイスするようにして交流側の回路
機器の［流容量を処理電力に応じたものにしたものであ
る。
〔作　用〕
この発明における直流コンデンサは、コイル電流の流れ
を制御する可逆チョッパ回路によシ、間歇的に超電導コ
イル（で接続され、該超電導コイルとのエネルギーの受
授を行なう様に作用する。また可逆チョッパ回路は、超
電導コイルの電流回路が開路しない様に、また、超電導
コイルの端子間電圧を平均値的に一定に制御する様に制
御し、工ネルギーの受授量を指令値に追従して制御する
様に運用する。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
、第７図と同一の部分は同一の符号をもって図示した第
１図において、４は可逆チョッパ回路１０に接続された
超電導エネルギー貯蔵コイルである。また、５は超電導
エネルギー貯蔵コイル４の５冷却システム、６は絶縁ト
ランス、７は交流・直流ｊい変換回路、８は交流・直流
逆変換回路、９は交流・直流変換回路７に接続された直
流コンデンサ、１０は直流コンデンサ９に並列接続され
た可逆チョッパ回路、１１はエネルギー貯蔵回路の制御
回路、１２は電流検出器、１３はコイル電流センサ、１
４は直流コンデンサ９の電圧検出器、１５は直流リアク
トル、１６はダイオード、１７は可逆チョッパ回路１０
を構成するスイッチエレメント、２２は交流・直流変換
器を構成するサイリスクブリッジ回路である０ つぎに、動作について説明する０ まず、この回路動作は、最初にコイルにエネルギを貯蔵
する第１モード（第２図（ａ）　’）　、コイルにエネ
ルギーを保持する第２モード（第２図（ｃ）　＝　（ｄ
）　）、コイルの貯蔵エネルギーを放出する第３モード
（第２図（ｂ））の３種のモードから構成される。
第１モードに於ては、可逆チョッパ回路１０は、直流コ
ンデンサ９の蓄積した電圧をスイッチエレメント１７ａ
　、１７ｂを開閉することによ°す、平均レベルとして
降圧し、超電動エネルギー貯蔵コイル４に第２図（ａ）
の矢印の方向にエネルギーを供給し、ｉ エネルギー貯蔵に要するＬ　４、値を制御、供給する。
この時Ｑ交流・直流順変換回路７は、交流電源よシ直流
コンデンサ９にコンデンサ端子電圧の゛平均値がＬｄｉ
／値以上になる様に電力を供給する。
ｔ この時、交流−直流逆変換回路８は休止状態でよい。ま
た、超電導エネルギー貯蔵コイル４が可逆チョッパ回路
１０を介し直流コンデンサ９に接続された場合の電流の
流れは、直流コンデンサ９と交流・直流順変換回路７に
分流するため、３相交流・直流変換回路２はコイル電流
容量を持つ回路とする必要がなく、取扱う電力に見合う
規模の設備でよい。
次に第２図（Ｃ）　、　（ｄ）に示す第２モードに於て
は可逆チョッパ回路１０は超電導エネルギー貯蔵コイル
４に流れる電流を矢印の如く環流させる動作モードとな
り、スイッチエレメント１７ａ　ｉたは１７ｂが交互に
閉路状態を維持する。この時、３相交流・直流変換回路
２は、直流コンデンサ９の電圧を次の動作モードに応じ
維持する動作を行なう。すなわち、この場合には、３相
交流・直流変換回路２にはコイル電流は流れず、電流の
通流による損失は発生せず高効率な状態となる。
また、この時にはコイル電流が交流回路に流れないため
、交流回路から見たエネルギー貯蔵回路の力率も良くな
る等の効果を併せ持つ。
更に第２図（ｂｌに示した第３モードに於ては、可逆チ
ョッパ回路１０は、昇圧チョッパ回路として動作し、超
電導エネルギー貯蔵コイル４に保存されたエネルギー直
流コンデンサ９に放出するとともに、直流コンデンサ９
の端子電圧を、交流・直流逆変換回路８の動作に応じた
値に制御する様に動作する。
交流Φ直流逆変換回路８は、超電導エネルギー貯蔵コイ
ル４に貯蔵された電気エネルギーを直流コンデンサ９を
介して逆変換動作により、交流電源に逆変換し、放出す
る動作を行なう。この時、交流・直流順変換回路７は休
止状態でよい。
また、超電導エネルギー貯蔵コイル４が可逆チョッパ回
路１０を介して直流コンデンサ９に接続された場合の電
流の流れは、第２図（ｂ）に示す如く直流コンデンサ９
と、交流・直流逆変換回路８に分流するため、上述のモ
ード１と同様に３相交流・直流変換回路２は、コイル電
流容量を持つ回路とする必要がなく、取扱う電力に見合
う規模の設備とすることが出来る。
また、本実施例の回路に於ては、直流コンデンサ９の電
圧は、動作モードや運転条件に応じて変化させることに
より、３相又流・直流変換回路２の動作時の交流入力力
率を調整することも可能である。よって無効電力調整機
能を合せ利用することも可能となる。
なお、上記実施例では、３相交流・直流変換回路２の内
、交流・直流順変換回路７としてサイリスタブリッジ回
路２２ａと直流リアクトル１５＆を用いたが、第３図に
示す昇圧チョッパ回路を使用することも可能である。
また、交流・直流変換回路としては第４図に示す電圧形
インバータ３１を用いることによシ、順・逆変換を一つ
の回路により行危うことも可能であり、この場合には、
交流電源電圧とインバータ電圧の位相差によシ有効電力
を制御し、電圧差により、無効電力の制御を絶縁トラン
ス６のインピ゛−ダンスを介して行なうことが可能であ
る。
さらに、超電導エネルギー貯蔵コイル４に接続された可
逆チョッパ回路１０は、第５図の様な回路構成とするこ
とにより、数少ない回路エレメントでエネルギー貯蔵が
効果的で、かつ放出があり得ない回路構成とすることも
可能である。
また、可逆チョッパ回路１０の構成を第６図の様に４つ
の逆導通スイッチエレメント５１のブリッジで構成する
ことにより、超電導エネルギー貯蔵コイル４に流れる電
流方向とエネルギーの貯蔵φ放出のいずれも可逆に制御
可能なシステムとすることが可能である。
なお、超電導エネルギー貯蔵コイル４に並列に超電導コ
イル短絡スイッチ３を付加することも可能である。
〔発明の効果〕
以上の様に、この発明によれば、交流・直流変換回路と
、超電導エネルギー貯蔵コイルとの間に、直流コンデン
サとチョッパ回路を付加することによシ、エネルギー貯
蔵システムの交流側機器の設備容量を取扱う電流容量で
ない電力に応じた回路構成とすることによシ小型の設備
で配線、取扱いが容易で、かつ安価な構成とすることが
出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の一実施例による超電導コイル・エ
ネルギー貯蔵回路の全体構成図、第２図〜第６図は本発
明の他の実施例を示す要部の回路図、第７図は、従来の
超電導コイル・エネルギー貯蔵システムの回路構成図で
ある。 図に於て、１は交流入力端子、２は３相交流・直流変換
回路、３は超電導コイル短絡スイッチ、４は超電導コイ
ル、７は交流会直流順変換回路、８は交流・直流逆変換
回路、９は直流コンデンサ、１０は可逆チョッパ回路、
１５は直流リアクトル、１７は直流スイッチエレメント
、５１は逆導通スイッチエレメント、３１は電圧形イン
バータ回路、２２はサイリスタブリッジ回路、２３は位
相制御特許出願人　三菱室・機株式会社 第７図 手続補正書（自発）

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）交流電源系統に接続された、出力電流を制御可能
    とした交流・直流変換回路と、前記交流・直流変換回路
    の直流出力側に並列に接続された直流コンデンサと、前
    記直流コンデンサに並列接続されたチョッパ回路と、前
    記チョッパ回路の出力側に接続された超電導エネルギー
    貯蔵コイルとを備えた超電導コイル・エネルギー貯蔵回
    路。
  2. （２）前記交流・直流変換回路の構成を、可逆制御可能
    に構成するとともに、前記直流コンデンサに並列に接続
    されたチョッパ回路を、可逆制御可能な回路構成とした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超電導コ
    イル・エネルギー貯蔵回路。
  3. （３）前記交流・直流変換回路及びチョッパ回路とを共
    通の直流コンデンサに対して、いずれかもしくは両方の
    回路を並列に接続したことを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の超電導コイル・エネルギー貯蔵回路。
  4. （４）前記交流・直流変換回路をＤＣリアクトルを介し
    た電圧形インバータ回路で構成し、交流電源系統とのエ
    ネルギーの受授の制御を該電圧形インバータ回路の電圧
    位相と、交流電源系統の電圧の位相差で制御するように
    したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超電
    導コイル・エネルギー貯蔵回路。
  5. （５）前記交流電源系統が喪失した場合に前記インバー
    タ回路を動作させることにより超電導コイル・エネルギ
    ーを交流電源系統へ放出可能としたことを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載の超電導コイル・エネルギー貯
    蔵回路。
  6. （６）前記直流コンデンサの電圧を動作モード、または
    運転モードに応じて変化させることにより、交流電源系
    統の無効電力を同時に制御するようにしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載の超電導コイル・エネル
    ギー貯蔵回路。
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