CN1677787A - 电压补偿装置 - Google Patents

Abstract

在将补偿电路2输出的补偿电压叠加于电源电压上并补偿负载3的电压变动的电压补偿装置中，当设于上游的断路器断开时，快速检测并停止不需要的电压补偿动作。检测电源电压的电压控制部5具备检测电源电压的相位的装置，在补偿动作中检测电源电压相位比基准相位超过规定量而变化，则判定上游断路器为断开，结束补偿动作。

Description

电压补偿装置

发明领域

本发明涉及在供给负载的电源电压下降时将补偿电压叠加于电源电压上来补偿电压下降的电压补偿装置。

背景技术

由于雷电等引起电力系统电压的瞬时下降，会使工厂等的精密设备等产生误动作或暂时停止动作，往往对生产线造成很大的损害。为防止此种危害，使用监视电力系统的瞬时电压下降(以下称作瞬降)等的电压变动、并补偿电压下降的电压变动补偿装置。

以往的电压变动补偿装置，由与电力系统串联连接、由正负的任一个极性输出补偿电压的多个电压补偿电路构成。各电压补偿电路中具备由二极管反向并联的4个半导体开关元件构成的全桥逆变器、以及充电电容器，将充电电容器的直流电压变换为交流并输出。在各电压补偿电路的输出端并列设置高速机械式的常闭短路开关。各电压补偿电路内的充电电容器由充电二极管与充电变压器充电为各不相同的电压，设定电压的比一般为2的乘幂比。

平时，电流流过常闭短路开关。当系统电压发生瞬时下降时，监视电压变动的检测部检测出电压下降，据此利用供电控制，断开常闭短路开关，根据误差电压从多个电压补偿电路内选择所要的组合，以其输出电压的总和来补偿电力系统的电压下降(例如参照专利文献1)。

[专利文献1]特开2002-359929号公报

上述那种以往的电压补偿装置中，由于在系统电压的瞬跌发生时通过将补偿电压叠加在系统电压上来补偿电压下降，故在电压侧的电压例如100％下降时，就产生不足部分的100％的补偿电压，将电压供给负载侧。当设于电压补偿装置上游的断路器由某种原因引起断开时，监视电压补偿装置的电源侧电压变动的检测部判断电源电压降到0V，则要产生不足部分的100％的补偿电压，对负载侧供电。由于上游的断路器断开，故在电源侧检测的电压由于补偿电压的发生而变动，从而产生的问题是，会进行为进一步想要补偿该变动的不必要的补偿动作。

又，虽然是根据电压下降的检测由控制部发生控制信号来进行供电控制，但对控制部动作的电源电路为了在起动时或在电源电压下降时都供给电压，将该电源电路连接在电源侧与负载侧的双方的端子上，分别通过噪声滤波器供给电压。这样，妨碍了装置构成的简化。

本发明为解决上述的那种问题而作，其第1目的是在电压补偿装置的上流设置的断路器断开时，迅速检测并停止不需要的电压补偿动作。

又，第2目的是简化对使控制部动作的电源电路供给电压用的电路构成，提供小型且廉价的装置构成。

发明内容

本发明的电压补偿装置是这样构成，它将具有能量存储装置并把存储于该能量存储装置的直流电压变换为交流输出的补偿电路与交流电源串联连接，并具备监视该电源电压的电压检测部和根据该电源电压进行供电控制的控制部，当所述电压检测部检测出电源电压的下降时，将所述补偿电路输出的补偿电压叠加于该电源电压上，以补偿对负载供电的电压下降。而且，所述电压检测部具有检测所述电源电压相位的相位检测装置，在所述补偿电路输出所述补偿电压的补偿动作中，检测出由所述相位检测装置检测的电源电压相位比基准相位超出规定量的变化，则停止所述补偿电路的所述补偿电压输出，结束补偿动作。

又，本发明的电压补偿装置，具备与该补偿电路并联的用于旁路所述补偿电路的机械式短路开关，在所述控制部的控制下，所述电源电压正常时闭合所述短路开关，旁路所述补偿电路，所述电源电压下降时断开所述短路开关，用所述补偿电路的补偿电压输出来补偿所述电源电压的下降，具备使所述控制部动作用的控制电源电路。该控制电源电路，连接于所述补偿电路的负载侧端子，并具备切换装置，连接于所述补偿电路的电源侧端子，装置起动时所述短路开关闭合前由该电源侧端子供给电压，当利用该装置的起动所述短路开关闭合时，所述切换装置切断来自所述电源侧端子的电压供给，切换为来自所述负载侧端子的电压供给。

本发明的电压补偿装置中，由于检测出补偿动作中电源电压相位比基准相位超过规定量的变化，则停止补偿电路的所述补偿电压输出，结束补偿动作，故在电压补偿装置的上游设置的断路器断开时，能快速检测并停止不需要的电压补偿动作。

又，本发明的电压补偿装置中，由于控制电源电路在装置起动时由电源侧端子供给电压，当利用该装置的起动所述短路开关闭合时，切断来自电源侧端子的电压供给，切换为来自负载侧端子的电压供给，故无必要通过噪声滤波器，能简化电压供给用的电路构成，提供小型且廉价的装置构成。

附图说明

图1为本发明实施形态1的电压补偿装置的概略构成图。

图2为本发明实施形态1的电压补偿装置的动作说明用电路图。

图3为本发明实施形态1的补偿电路的电路图。

图4为本发明实施形态2的电压补偿装置的构成图。

具体实施方式

实施形态1

以下说明本发明的实施形态1。图1为本发明实施形态1的电压补偿装置的概略构成图。

如图1所示，电压发生部即补偿电路2与交流电源1串联连接，补偿电路2输出补偿电压，该补偿电压叠加于电源电压上，补偿负载3的电压变动。又，旁路补偿电路2的短路开关4与补偿电路2并联。此外，根据监视电源电压的电压检测部5的信息，由控制部6发生控制信号，控制短路开关4和补偿电路2内的开关元件，进行供电控制。7是设于比补偿电路2的电源端子及电压检测部5的连接位置更上游(电源侧)的断路器。

又，电压检测部5不仅检测电源电压的电压值，而且同时具有检测其相位的相位检测装置。而且当电压检测部5检测到电源电压相位比基准电压相位超过规定量而有较大变动时，控制部6就对补偿电路2发生控制信号，补偿电路2停止补偿电压的发生，结束补偿动作。

电源电压正常时，闭合短路开关4，旁路补偿电路2。当电压检测部5检测到电源电压下降时，控制部6就断开短路开关4，切换到通过补偿电路2的电力供给。补偿电路2输出补偿电压，该补偿电压叠加于电源电压上，供给负载3。

上游的断路器7断开时，电压检测部5判断电源电压为0V，断开短路开关4，发生不足部分的100％的补偿电压，进行补偿动作。这时，形成图2所示的电路。这里，V1是电压检测部5检测的电源电压，V2是补偿电路2输出的补偿电压，V3是对负载的供给电压，R1是电压检测部5的输入阻抗5a，Rload是负载3的阻抗。

这时，V1+V2＝V3。

将V2考虑为电源时，V1:-V3＝R1:Rload。

由此，V1＝(-R1/Rload)V3。

补偿电路2输出的补偿电压V2，由于输出使得对负载3的供给电压V3等于正常时的电源电压Vt，故

V1＝(Rl/Rload)Vt，

电压检测部5检测的电源电压V1，与正常时的电源电压Vt相位差约180度，成为反相。这时，补偿电路2输出的补偿电压V2为

V2＝Vt-V1＝((Rload+R1)/Rload)Vt。

如上所述，当电压检测部5检测出电源电压相位比基准电压(正常时的电源电压Vt)的相位超过规定量而有较大的变动时，控制部6结束补偿动作。因此，电压检测部5检测的电源电压V1成为与正常时的电源电压Vt相位差约180度的反相时，电压检测部5利用具有的相位检测装置检测出超过规定量的值，补偿电路2停止补偿电压发生，结束补偿动作。

该实施形态中，电压检测部5检测出所检测的电源电压相位与基准电压相位有较大变动，从而检测出上游的断路器7被断开的状态。而且，由于迅速结束补偿动作，故不再继续不需要的补偿动作。从而进行电压补偿装置可进行高可靠性的运转控制。

又，通常的相位变动由于未看到超过60度的变动，故当用例如超过安全电压即30V的电压检测出超过60度的相位变动时，就判断断路器7被断开，使补偿动作迅速结束。

以下根据图3说明上述实施形态1中的补偿电路2的例子。

如图所示，补偿电路2具备由二极管D1～D4反向并联的4个IGBT(T1～T4)等半导体开关元件构成的全桥单相逆变器8、和作为能量存储装置的电容器9，用正负的任一极性输出补偿电压，叠加于电源电压上，从而补偿对负载3供给的电压的下降。

又，也可以具备多个如此构成的补偿电路2，串联连接各单相逆变器8的交流侧来使用，这时，利用各单相逆变器8分别发生的输出电压的总和，输出多级的补偿电压，能作高精度的电压补偿。

实施形态2

以下，对上述实施形态1所示的电压补偿装置，说明控制短路开关4和补偿电路2内的开关元件的控制部6的电源。

图4为本发明实施形态2的电压补偿装置的构成图。

如图所示，用来使控制部6动作的控制电源电路10与控制部6连接，控制电源电路10分别连接补偿电路2的电源侧端子11a与负载侧端子11b。又在控制电源电路10与补偿电路2的电源侧端子11a之间，插入当两极间的电压超过规定电压时就通电的作为阻抗的恒压装置12。在控制电源电路10的前级具备整流电路13，并构成为从补偿电路2的负载侧端子11b输入恒压装置12的后级的二极管(整流电路13内)的控制电源电路侧的电位。而且，从补偿电路12的电源侧端子11a通过恒压装置12和整流电路13对控制电源电路10供给电压，从负载侧端子11b具有噪声滤波器14，通过噪声滤波器14和整流电路13对控制电源电路10供给电压。

电压补偿装置起动时，短路开关4是断开状态，该短路开关4利用装置的起动来闭合。短路开关4断开状态下的电压补偿装置起动时，由电源侧端子11a通过恒压装置12对控制电源电路10供给电压，当利用该装置起动使短路开关4闭合时，就阻断恒压装置12后级的上述二极管，恒压装置12就被阻断。这时由于通过短路开关4对负载3侧供给电力，故切换到从负载侧端子11b对控制电源电路10供给电压。又，恒压装置12这样构成使起动时的电源电压无论什么极性都可使用。

又，本实施形态中是使用插入控制电源电路10与补偿电路2的电源侧端子11a之间的作为阻抗的恒压装置12，可靠地切换对控制电源电路10的电压供给，但不限于此，例如也可使用电阻作为阻抗。

这样，由于使得对控制部6动作用的控制电源电路10的电压供给，仅在装置起动时由电源侧供给，在其后的装置运转中由负载侧供给，因此没有必要在从电源侧的电压供给路径上使用滤波器，能使电路构成简化。因而能得到小型且廉价的装置构成的电压补偿装置。

Claims (5)

1.一种电压补偿装置，将具有能量存储装置并把存储于该能量存储装置的直流电压变换为交流输出的补偿电路与交流电源串联连接，并具备监视该电源电压的电压检测部和根据该电源电压进行供电控制的控制部，当所述电压检测部检测出电源电压的下降时，将所述补偿电路输出的补偿电压叠加于该电源电压上，以补偿对负载供电的电压下降，其特征在于，

所述电压检测部具有检测所述电源电压相位的相位检测装置，在所述补偿电路输出所述补偿电压的补偿动作中，检测出由所述相位检测装置检测的电源电压相位比基准相位超出规定量的变化，则停止所述补偿电路的所述补偿电压输出，结束补偿动作。

2.如权利要求1所述的电压补偿装置，其特征在于，

所述电源电压相位中超过规定量的变化是在超过规定电压的电压下超过所述基准相位约60度的变化。

3.如权利要求1或2所述的电压补偿装置，其特征在于，

具备与该补偿电路并联的用于旁路所述补偿电路的机械式短路开关，在所述控制部的控制下，所述电源电压正常时闭合所述短路开关，旁路所述补偿电路，所述电源电压下降时断开所述短路开关，用所述补偿电路的补偿电压输出来补偿所述电源电压的下降，

具备使所述控制部动作用的控制电源电路，

该控制电源电路，连接于所述补偿电路的负载侧端子，并具备切换装置，连接于所述补偿电路的电源侧端子，装置起动时所述短路开关闭合前由该电源侧端子供给电压，当利用该装置的起动所述短路开关时，所述切换装置切断来自所述电源侧端子的电压供给，切换为来自所述负载侧端子的电压供给。

4.如权利要求3所述的电压补偿装置，其特征在于，

利用在所述控制电源电路与所述补偿电路的电源侧端子之间插入的规定阻抗构成所述切换装置，通过从所述补偿电路的负载侧端子输入该阻抗的所述控制电源电路侧的电位，当利用该装置的起动所述短路开关闭合时，使所述阻抗的通电切断。

5.如权利要求3所述的电压补偿装置，其特征在于，

在所述控制电源电路与所述补偿电路的负载侧端子之间设置滤波器，从所述负载侧端子通过该滤波器对所述控制电源电路供给电压。

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