JP2002315230A - 無停電工事用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配電工事の終了により工事対象戸の系統電源
が復旧する過渡期に、ＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ）
逆充電による入力側の過電圧を防止し、保護装置による
インバータの運転停止を確実に回避して工事対象戸の停
電を防止する。 【解決手段】 インバータ３０のバックアップ電源の基
準位相情報を自走発振により形成する手段と、対象戸２
２の受電位相を検出して検出位相情報を出力する手段
と、対象戸２２の系統電源が復旧する過渡期に、基準位
相情報の位相を検出位相情報の位相に移相補正する手段
と、この補正後のバックアップ電源と系統電源との位相
残差に基づく逆充電によりインバータ３０の直流電圧が
調整開始電圧に上昇したときに、基準位相情報の変化周
波数をｍ倍に高くし、直流電圧が調整終了電圧に低下し
たときに基準位相情報の変化周波数を元に戻し、位相残
差を解消する手段と、バックアップ電源の位相を基準位
相情報の位相に制御する手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低圧配電線工事に
用いられる無停電工事用電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各戸の引込線の取換え、修理等の
低圧配電線工事においては、無停電で工事を行うため、
無停電工事用電源装置が用いられる。

【０００３】この無停電工事用電源装置は、例えば特願
平９−１０１０７２号の出願の明細書，図面等に記載さ
れているように、工事車両（電源車）の車載バッテリー
等を直流電源とし、この直流電源を系統電源に相当する
交流のバックアップ電源に変換する静止型のＤＣ／ＡＣ
変換器（インバータ）を設けて形成される。

【０００４】そして、無停電配電工事の際は、工事前か
らこの電源装置を工事対象戸の引込線に接続して系統電
源に連系運転し、その後、工事対象戸を配電線（系統）
から切離して配電工事が行われ、この工事中は電源装置
の自立運転の交流のバックアップ電源が工事対象戸に給
電される。

【０００５】さらに、工事が終了すると、工事対象戸を
配電線に再接続し、その引込線の系統電源を復旧して電
源装置を連系運転に戻した後、この電源装置を停止して
引込線から切離し、工事対象戸を事故前の系統給電状態
に戻して工事が完了する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記既出願の電源装置
の場合、工事対象戸の引込線が配電線に再接続されて工
事対象戸の系統電源が復旧する過渡期において、通常、
系統電源の位相（電圧位相）と、この電源装置のインバ
ータ出力のバックアップ電源の位相（電圧位相）とにず
れがあるため、バックアップ電源の位相と系統電源の位
相とが一致していなければ、とくにバックアップ電源が
系統電源より遅れ位相のときに、インバータ出力のバッ
クアップ電源の電圧Ｖ_INV，系統電圧Ｖ_Sの位相差（Ｖ
_INV−Ｖ_S）と、インバータの交流出力側の連系リアクト
ル等のインピーダンスＸとに基づき、つぎの数１の式で
表される電源Ｉ_Sが、系統から電源装置に流入する。

【０００７】

【数１】Ｉ_S＝（Ｖ_INV−Ｖ_S）／Ｘ

【０００８】なお、電圧Ｖ_S，Ｖ_INV，インピーダンス
Ｘ，電流Ｉ_S は、いずれもベクトル量である。

【０００９】そして、インピーダンスＸは極めて小さ
く、電圧Ｖ_S，Ｖ_INVの差が僅かであっても、電源装置に
流入する電流Ｉ_Ｓは極めて大きく、いわゆる過電流とな
る。

【００１０】また、何らかの手法でインバータ出力のバ
ックアップ電源の位相を系統電源の位相に合わせたとし
ても、位相が一致するまでの間、前記の過電流が流れ
る。

【００１１】この過電流はインバータの入力側の電源用
電解コンデンサを逆充電し、この逆充電によってコンデ
ンサの端子間電圧が上昇し、この電圧の上昇によってイ
ンバータの直流の入力電圧が過大になると、保護装置が
作動してインバータの運転が止まり、工事対象戸が停電
してその需要家に迷惑がかかる。

【００１２】この位相のずれによる逆充電を防止するた
め、例えば特願平１１−１１０３１７号の出願の明細
書，図面等には、配電線工事が終了して工事対象戸に系
統電源が復旧する過渡期に、工事中に交流電源（バック
アップ電源）を工事対象戸に給電するＤＣ／ＡＣ変換部
（インバータ）の制御基準の演算位相（基準位相）と、
出力側の系統電源の検出位相との誤差（位相差）を監視
し、この位相差が設定値以上になると、基準位相を検出
位相に移相補正し、バックアップ電源を系統電源に位相
同期させることが記載されている。

【００１３】また、本出願人は、特願平１１−１６９０
８７号の出願により、ほぼ図６に示すように構成して前
記過渡期にインバータの直流入力側から車載バッテリー
（２次電池）側への放電路を形成し、インバータの入力
電圧の過電圧を防止するようにした無停電電源装置を既
に出願している。

【００１４】この図６においては、３相の系統電源１の
低圧配電線２から引出された工事対象戸（図示せず）の
引込線３が図中の×印の個所で切断されて工事が行われ
る。

【００１５】一方、工事車両（電源車）に設けられた無
停電工事用電源装置４は、２次電池（車載バッテリー）
５を直流電源とし、２次電池５と回路部６とからなる。

【００１６】そして、回路部６のリアクトル７，スイッ
チング半導体８及びこの半導体８に並列に接続された放
電路用のダイオード９が形成する昇圧チェッパ回路１０
により、２次電池５の２５０〜２６０Ｖの直流を昇圧し
て高周波交流に変換し、この高周波交流により、充電路
用のダイオード１１を介してインバータ１２の直流入力
側に設けられた電源用電解コンデンサ１３を充電し、例
えば３６０Ｖの直流入力電圧（規定電圧）の直流電源を
形成する。

【００１７】さらに、インバータ１２は主回路１４と制
御回路１５とからなり、主回路１４は複数の電力用半導
体１６の３相ブリッジにより形成され、各電力用半導体
１６には放電路用のダイオード１７が逆並列に接続され
ている。

【００１８】また、制御回路１５はコンデンサ１３の端
子間電圧等の主回路１４の入，出力の電圧，電流を監視
し、この監視結果に基づき、主回路１４の各電力用半導
体１６の運転を制御する。

【００１９】そして、この運転制御により主回路１４は
コンデンサ１３の直流電源を系統周波数の３相のバック
アップ電源に変換し、配電工事中は、このバックアップ
電源を電圧バランサとしての交流リアクトル１８，電磁
接触器からなる開閉器１９及び接続ケーブル２０を介し
て引込線３から工事対象戸に給電する。

【００２０】この場合、工事開始前の工事対象戸が系統
電源１から切離されるまでは、電源装置４が系統電源１
に連系した運転状態になり、このとき、インバータ１２
の主回路４は、系統電圧に同期して連系運転され、その
交流のバックアップ電源の位相，振幅が系統電圧に同期
する。

【００２１】つぎに、×印の切断個所で工事対象戸が系
統電源１から切断され、工事が始まると、インバータ１
２の運転モードが連系運転モードから自立運転モードに
切換わって主回路１４が自立運転され、その交流電力が
工事中にも工事対象戸に給電され続けて無停電工事が行
われる。

【００２２】さらに、工事が終了して前記の切断個所が
再接続されると、電源装置４が再び系統電源１に連系し
た運転状態になり、インバータ１２が再び連系運転モー
ドになり、その後ストップ操作で停止するまでその連系
運転のバックアップ電源が系統電源１とともに工事対象
戸に給電される。

【００２３】ところで、工事中の自立運転の間は電源装
置４が系統電源１から切離され、電源装置４内のいわゆ
る自走発振のＰＬＬ同期制御でバックアップ電源が位相
制御される。

【００２４】そして、その間に系統電源１の位相と自走
発振の位相とにずれが生じるため、自立運転から連系運
転に切換わった工事終了直後、系統電源１の位相とイン
バータ１２の主回路１４から出力されるバックアップ電
源の位相とがずれる。

【００２５】この位相のずれが生じると、インバータ１
２は自然に充電運転に移行し、系統電源１の電流の一部
がインバータ１２の主回路１４に流れ込み、この電流が
主回路１４を通ってコンデンサ１３を逆充電し、位相の
ずれが僅かであっても、その端子間電圧が過大になる。

【００２６】そこで、図６の電源装置４は、ダイオード
１１に並列に、放電路用のスイッチング半導体２１を設
け、コンデンサ１３の端子間電圧が前記の逆充電で過大
になると、制御回路１５によりスイッチング半導体２１
をオン，オフしてスイッチング半導体８をオフに保持す
る。

【００２７】そのため、コンデンサ１３の過電圧充電エ
ネルギの放電路が形成され、その放電電流が、スイッチ
ング半導体２１，リアクトル１０を介して２次電池５に
至る放電路を断続的に流れ、２次電池５を放電負荷に利
用してコンデンサ１３の過電圧，すなわちインバータ１
２の入力側の過電圧が防止される。

【００２８】なお、実際には、コンデンサ１３の端子間
電圧の瞬時的な変動等を考慮し、その端子間電圧が設定
値１の電圧に上昇すると、スイッチング半導体８，１１
を共に一定期間オフしてコンデンサ１３の充電を停止
し、それでもコンデンサ１３の端子間電圧が上昇して設
定値２の電圧に上昇したときに、スイッチング半導体２
１をオンオフしてスイッチング半導体８をオフに保持
し、コンデンサ１３の充電エネルギを放電する。

【００２９】そして、この放電により、前記の保護装置
の作動によるインバータ１２の運転停止が回避され、工
事対象戸の停電が防止される。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のこの種の無
停電工事用電源装置の場合、工事が終了して工事対象戸
に系統電源が復旧する過渡期、バックアップ電源と系統
電源との設定値以上の大きな位相のずれ（位相ジャン
プ）を検出することを条件に、バックアップ電源の位相
を系統電源の位相に移相補正するのみでは、バックアッ
プ電源が系統電源に完全には同期しない事態が生じ、こ
のとき、ＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ）の直流入力電
圧の過電圧が発生して保護装置が作動し、ＤＣ／ＡＣ変
換器の運転が停止するおそれがあり、工事対象戸の停電
を招来する。

【００３１】すなわち、工事対象戸の系統電源が復旧す
る過渡期には、活線状態での復旧作業により、例えば切
断された電線同士が人手で接続され、この接続作業中は
系統電源の瞬時的な接，離や不完全な接続状態が発生
し、工事対象戸に給電される系統電源が断，続したり変
動したりするため、正確な移相補正が困難で補正誤差が
生じ易く、この誤差により両電源が完全には同期せず、
位相補正後にも両電源の位相のずれが残り、この結果、
ＤＣ／ＡＣ変換器の入力側への逆充電を防止することが
できず、保護装置が動作して工事対象戸が停電する。

【００３２】なお、前記の設定値を小さくして移相補正
を頻繁に行うと、バックアップ電源及び系統電源の僅か
な位相変動が生じても、その都度移相補正が行われ、不
必要な移相補正のくり返しにより、却って配電線の位相
がずれ、バックアップ電源の位相を系統電源の位相に合
わせて両電源を迅速に同期させることができない。

【００３３】一方、図６の構成の場合、逆充電によるイ
ンバータ１２の直流入力側のコンデンサ１３の過電圧
を、２次電池５を放電負荷に利用して低減するのみであ
るため、２次電池５に大電流が流れ、２次電池５にとっ
て好ましくなく、場合によっては２次電池５が損傷する
問題点がある。

【００３４】本発明は、配電工事が終了して工事対象戸
の系統電源が復旧するときに、バックアップ電源の位相
を系統電源の位相に迅速に合わせて両電源を同期させ、
車載バッテリー等の直流電源に過大な電流が流れないよ
うにしてＤＣ／ＡＣ変換器の直流の入力電圧の過電圧を
確実に防止し、その運転停止を確実に回避して工事対象
戸の停電が発生しないようにすることを課題とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明の無停電工事用電源装置においては、ＤＣ
／ＡＣ変換器が出力するバックアップ電源の基準位相情
報を自走発振により形成する手段と、工事対象戸の受電
位相を検出して検出位相情報を出力する手段と、配電工
事の終了により工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期
に、両位相情報の設定値以上の位相差の検出により、基
準位相情報の位相を前記検出位相情報の位相に移相補正
する手段と、移相補正後のバックアップ電源と系統電源
との位相残差に基づく逆充電によりＤＣ／ＡＣ変換器の
入力側の直流電圧が規定電圧より高い調整開始電圧に上
昇したときに、前記直流電圧が規定電圧に近い調整終了
電圧に低下するまで基準位相情報の変化周波数をｍ倍
（ｍは１より大きい設定値）に高くし、前記直流電圧が
調整終了電圧に低下したときに基準位相情報の変化周波
数を元に戻し、前記位相残差を解消する手段と、基準位
相情報に基づく駆動制御信号により、ＤＣ／ＡＣ変換器
のスイッチング動作を制御し、バックアップ電源の位相
を基準位相情報の位相に制御する手段とを備える。

【００３６】したがって、配電工事の終了により工事対
象戸の系統電源が復旧する過渡期、それまで工事対象戸
に給電されていたバックアップ電源と復旧した系統電源
との設定値以上の位相差を検出すると、バックアップ電
源の基準位相が系統電源の位相に移相補正される。

【００３７】さらに、この移相補正後の逆充電により、
ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧が調整開始電圧に上昇する
と、バックアップ電源が本来の位相変化のｍ倍の周波数
で位相変化して進相調整され、この調整によりバックア
ップ電源の位相が系統電源の位相に一層近くなり、ＤＣ
／ＡＣ変換器の直流電圧がその規定電圧に近い調整終了
電圧まで低下すると、バックアップ電源の位相変化が元
に戻される。

【００３８】そのため、移相補正を不必要にくり返すこ
となく、迅速に、バックアップ電源が系統電源に精度よ
く同期し、ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧が逆充電によっ
て過大とならず、直流電源としての車載バッテリー等に
過大な電流が流れることもなく、保護装置によるＤＣ／
ＡＣ変換器の運転停止が確実に防止され、系統電源が復
旧するときの工事対象戸の停電発生が回避される。

【００３９】そして、ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧が調
整開始電圧から調整終了電圧に低下する間、ＤＣ／ＡＣ
変換器の入力側と直流電流との間に、ＤＣ／ＡＣ変換器
から直流電流への放電路を形成したときは、この放電路
を介した逆充電の放電によってもＤＣ／ＡＣ変換器の入
力側の過電圧が一層迅速に解消される。

【００４０】このとき、前記の移相補正及び進相調整に
より、これらの補正や調整を行なわない場合に比して、
放電路を流れる電流が極めて少なく、直流電源としての
車載バッテリー等に過電流充電による損傷等が生じるこ
ともない。

【００４１】したがって、一層効果的にＤＣ／ＡＣ変換
器の運転停止を防止して工事対象戸の停電の発生を回避
することができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の１形態について、
図１〜図５を参照して説明する。図３は電源車を用いた
配電線工事を模式的に示し、工事対象戸２２に到着した
工事車両（電源車）２３は、電気自動車からなり、その
車載バッテリーの２次電池２４が無停電工事用電源装置
２５の直流電源を形成し、２次電池２４から車載の回路
部２６に直流電源が給電される。

【００４３】また、工事対象戸２２は３線の引込線２７
を介して例えば３相２００Ｖの低圧配電線２８に接続さ
れ、図中の×印の個所Ａ又はＢを工事切断個所とする
と、配電線工事の前，後には配電線２８の３相２００Ｖ
の系統電源が引込線２７を介して工事対象戸２２に給電
される。

【００４４】そして、電源装置２３の回路部２６から引
出された３相３線の接続ケーブル２９が、工事前に、引
込線２７の家屋側にクリップ等で接続される。

【００４５】つぎに、回路部２６は図１に示すように構
成され、同図において、図６と同一符号は、同一もしく
は相当するものを示す。

【００４６】そして、この形態にあっても、２次電池２
４の２５０〜２６０Ｖの直流を後段の静止型のＤＣ／Ａ
Ｃ変換器としてのインバータ３０の直流入力電圧に適し
た３６０Ｖ程度に昇圧するため、昇圧チョッパ回路１０
を設け、工事中はインバータ３０の制御回路３１から供
給された駆動信号Ｓ₁ によりスイッチング半導体９を例
えば１５ＫHzで周期的にオンオフして３６０Ｖに昇圧し
た高周波交流を形成し、この高周波の電流を、ダイオー
ド１１を介してインバータ３０の主回路３２の直流入力
側に設けられた電解コンデンサ１３に供給し、コンデン
サ１３をインバータ３０の直流入力の規定電圧である３
６０Ｖに充電する。

【００４７】なお、ダイオード１１に逆並列接続された
スイッチング半導体２１は、制御回路３１の駆動信号Ｓ
₂により、通常はオフに保持される。

【００４８】つぎに、インバータ３０の主回路３２は図
６のインバータ１２の主回路１４と同様、複数の電力用
半導体１６の３相ブリッジにより形成され、各電力用半
導体１６には放電路用のダイオード１７が逆並列に接続
されている。

【００４９】また、制御回路３１はマイクロコンピュー
タのソフトウェア処理により、後述の制御基準信号に基
づいて各電力用半導体１６のＰＷＭ制御駆動パルスを形
成し、引込線２７が系統活線状態になる工事の前，後
は、主回路３２を系統との連系運転に制御し、引込線２
７が系統停電状態になる工事中は、主回路３２を自立運
転に制御する。

【００５０】そして、これらの運転制御により、主回路
３２はコンデンサ１３の直流電源を系統周波数のバック
アップ電源に変換し、この電源をリアクトル１８，開閉
器１９及び接続ケーブル２９を介して引込線２７から工
事対象戸２２に給電する。

【００５１】ところで、制御回路３１は図６の制御回路
１５と異なり、ソフトウェア処理によって形成された図
２の構成の主回路制御機能を有し、この機能に基づき、
つぎの（ａ）〜（ｆ）の各手段を備える。

【００５２】（ａ）バックアップ電源の基準位相情報を
自走発振により形成する手段 （ｂ）工事対象戸２２の受電位相を検出して検出位相情
報を出力する手段 （ｃ）配電工事の終了により、工事対象戸２２が系統に
再接続されて工事対象戸２２の系統電源が復旧する過渡
期に、両位相情報の設定値以上の位相差の検出により、
基準位相情報の位相を検出位相情報の位相に移相補正す
る手段 （ｄ）移相補正後のバックアップ電源と系統電源との位
相残差に基づく逆充電によりインバータ３０の直流電圧
が規定電圧より高い調整開始電圧（例えば３８０Ｖ）に
上昇したときに、インバータ３０の入力側の直流電圧が
規定電圧に近い調整終了電圧（例えば３６５Ｖ）に低下
するまで基準位相情報の変化周波数をｍ倍（ｍは１より
大きい設定値）に高くし、インバータ３０の直流電圧が
調整終了電圧に低下したときに基準位相情報の変化周波
数を元に戻し、前記位相残差を解消する手段 （ｆ）基準位相情報に基づく駆動制御信号により、イン
バータ３０のスイッチング動作を制御し、バックアップ
電源の位相を基準位相情報の位相に制御する手段

【００５３】また、制御回路３１は、ソフトウェア処理
により、図６の制御回路１５と同様の昇圧放電制御の機
能も有し、この機能により、スイッチング半導体８をオ
ン，オフしてスイッチング半導体２１をオフする工事中
の昇圧チョッパの手段と、インバータ３０の直流電圧が
調整開始電圧から調整終了電圧に低下する工事終了の過
渡期間、スイッチング半導体８をオフしてスイッチング
半導体２１をオン，オフし、インバータ３０の入力側か
ら２次電池２４への放電路を形成する手段も備える。

【００５４】つぎに、工事対象戸２２の受電位相を検出
するため、図１に示すように、３相Ｕ，Ｖ，Ｗのうちの
２相，例えばＵ相とＷ相につき、開閉器１９の接続ケー
ブル２９側に計器用変圧器３３ｕ，３３ｗを設け、これ
らの計測信号を制御回路３１に供給する。

【００５５】そして、２相処理で主回路３２の３相の制
御を行うため、制御回路３１は計器用変圧器３３ｕ，３
３ｗのＵ相，Ｗ相の電圧Ｖｕ，Ｖｗの計測信号を図２の
交流電圧検出部３４によりそれぞれデジタル情報に変換
する。

【００５６】さらに、電圧Ｖｕ，Ｖｗ（ベクトル量）の
情報を３相／２相変換し、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧Ｖ
ｕ，Ｖｖ，ＶｗがＶｕ＋Ｖｖ＋Ｖｗ＝０になる条件下、
つぎの数２の式の３相／２相変の演算により、Ｕ相，Ｖ
相，Ｗ相の３相を２相に変換し、この２相の電圧Ｖａ，
Ｖｂ（ベクトル量）の情報を得る。

【００５７】

【数２】

【００５８】そして、電圧Ｖａ，Ｖｂの情報を位相検出
部３５に供給し、この検出部３５により、つぎの数３の
式で示されるインバータ３０の出力電圧の時々刻々の検
出位相θｃ(t)を求める。

【００５９】

【数３】

【００６０】この検出位相θｃ(t) は、工事対象戸２２
の時々刻々の受電位相であり、配電工事前，後は系統電
圧の位相であり、工事中はインバータ２０の出力電圧の
位相である。

【００６１】一方、自走発振の演算部３６により、例え
ば単位位相Δ及びその２倍の位相２Δの累積演算をくり
返し、バックアップ電源の電圧の時々刻々の基準位相θ
ｒ(t) 及びこの基準位相θｒ(t)の２倍の位相変化の位
相θｒ(t)’を自走発振により形成して求める。

【００６２】なお、基準位相θｒ(t)をθｃ(t)＝ωｔ＋
δ，（ω：角周波数，δ：初期位相）とすると、位相θ
ｒ(t)’はθｒ(t)’＝２ωｔ＋δであり、基準位相θｒ
(t)の２倍の周波数で変化する。

【００６３】そして、系統電源の１周期（１／６０秒又
は１／５０秒）における単位位相Δの累積が３６０°に
なるように、単位位相Δ，２Δの累積間隔，すなわち、
カウントアップ速度が定められ、基準位相θｒ(t)は検
出位相θｃ(t)と同じ速さで変化し、位相θｒ(t)’は検
出位相θｃ(t)の２倍の速さで変化する。

【００６４】さらに、位相検出部３５の検出位相θｃ
(t) の情報（検出位相情報）と、演算部３６の基準位相
θｒ(t) の情報（基準位相情報）とを、基準位相出力部
３７に供給し、この出力部７の位相比較部３８により、
基準位相θｒ(t) と検出位相θｃ(t)との位相差（θｒ
(t)−θｃ(t)）を求める。

【００６５】そして、位相差（θｒ(t)−θｃ(t)）が小
さく誤差が少ないときは、出力部３７の出力選択部３９
が基準位相情報を選択し、この情報を演算部３６に戻し
て演算部３６の自走発振をＰＬＬ同期制御する。

【００６６】一方、位相差（θｒ(t)−θｃ(t)）が移相
補正基準の設定値α以上になると、出力選択部３９が検
出位相情報を選択し、この検出位相情報が基準位相情報
として演算部３６に戻され、演算部３６の基準位相情報
の位相が検出位相情報の位相に移相補正される。

【００６７】さらに、出力選択部３９から基準位相θ
_R(t) の情報として出力された基準位相情報又は検出位
相情報が、制御位相選択部４０を介して制御基準作成部
４１に供給される。

【００６８】また、電圧検出部３４の電圧Ｖａ，Ｖｂの
情報を基準振幅出力部４２に供給し、この出力部４２に
より、電圧Ｖａ，Ｖｂの検出振幅と設定振幅Ｖａ(set)
，Ｖｂ(set) との誤差を演算し、それぞれの誤差出力
にＰＩ制御又はＰＩＤ制御を施して、２相の基準振幅Ｖ
ａ(ref)，Ｖｂ(ref)の情報を形成し、両基準振幅Ｖａ(r
ef)，Ｖｂ(ref)の情報を制御基準作成部４１に供給す
る。

【００６９】そして、制御基準作成部４１は基準位相θ
_R(t) の情報と基準振幅Ｖａ(ref)，Ｖｂ(ref) の情報と
に基づき、つぎの数４の２式で示されるＰＷＭ制御用の
２相の制御基準信号Ｖａ_(REF)，Ｖｂ_(REF)を生成し、２
相／３相変換部４３に供給する。

【００７０】

【数４】

【００７１】変換部４３はつぎの数５の式の演算によ
り、基準電圧Ｖａ_(REF)，Ｖｂ_(REF)を３相Ｕ相，Ｖ相，
Ｗ相の制御基準信号Ｖｕ_(REF)，Ｖｖ_(REF)，Ｖｗ_(REF)
に変換し、これらをＤ／Ａ変換してインバータ起動パル
ス発生部４４に供給する。

【００７２】

【数５】

【００７３】パルス発生回路４４は各相の制御基準信号
Ｖｕ_(REF)，Ｖｖ_(REF)，Ｖｗ_(REF)と一定レベルの信号
とを比較して図１の電力用各半導体１６のＰＷＭ制御駆
動パルスとしての３相の駆動パルスを形成し、これらの
パルスを図１のインバータ３０に供給してそのインバー
タ動作を制御し、基準振幅Ｖａ(set)，Ｖｂ(set)と基準
位相θ_R (t) とに基づくフィードバック制御で図１のコ
ンデンサ１３の直流電源を系統周波数の３相の交流電源
に変換する。

【００７４】そして、配電工事前，後は工事対象戸２２
の受電電圧が系統電圧になり、検出位相θｃ(t) が系統
電圧の位相になるため、出力選択部３９の選択出力によ
り、基準位相θ_R(t) が系統電圧の位相に制御されてイ
ンバータ２０は連系運転され、工事中は引込線２７の系
統電圧が消失し、工事対象戸２２の受電電圧がインバー
タ２０のバックアップ電源の出力電圧になるため、イン
バータ２０は自立運転される。

【００７５】一方、インバータ２０の入力電圧である電
解コンデンサ１３の端子間電圧Ｖ_DCを、制御回路部３１
の直流電圧検出部４５により検出してデジタル情報に変
換する。

【００７６】この検出部４５は電圧Ｖ_DCの定常電圧Ｖ₁
が３６０Ｖ，調整開始電圧Ｖ₂ が３８０Ｖ，調整終了電
圧Ｖ₃が電圧Ｖ₂より定常電圧Ｖ₁に近い３６５Ｖに設定
され、Ｖ_DC≦Ｖ₁ になる連系運転又は自立運転の定常状
態の間は、昇圧放電パルス発生部４６に昇圧を指令す
る。

【００７７】この指令により、パルス発生部４６は駆動
パルスＳ₁ を発生してスイッチング半導体をオン，オフ
し、駆動パルスＳ₂ をオフしてスイッチング半導体２１
をオフする。

【００７８】つぎに、工事終了直後の工事対象戸２２の
系統電源が復旧する過渡期について説明する。この過渡
期は、多くの場合、自走発振によって形成された基準位
相θ_R(t) が系統電圧の検出位相θｃ(t)からずれる。

【００７９】そして、図４の１点破線イが単相表記の系
統電圧，同図の実線ロが単相表記のインバータ２０の出
力電圧とすると、例えば図５のｔａ時に系統電源が復旧
した場合、その直後、系統電圧に対してインバータ２０
の出力電圧が遅れ位相であり、インバータ２０が直ちに
逆充電状態になり、図５の（ａ）に示すように、電圧Ｖ
_DCが復旧前期間Ｔ₁の電圧Ｖ₁から電圧Ｖ₂，Ｖ₃に上昇す
る。

【００８０】このとき、電圧Ｖ_DCが電圧Ｖ₃から電圧Ｖ₂
に上昇するまでの図５の期間Ｔ₂ には、検出部４５が昇
圧パルスの出力指令をオフし、パルス発生部４６が図５
の（ｂ）に示す駆動パルスＳ₁ をオフし、半導体スイッ
チ８がオフして昇圧チョッパが停止する。なお、図５の
（ｃ）は半導体スイッチ２１の駆動パルスＳ₂を示す。

【００８１】また、この期間Ｔ₁には、θ_R(t)−θｃ(t)
≧αになることから、出力選択部３９が検出位相θｃ
(t)を選択し、基準位相θｒ(t)，θ_R(t)が検出位相θｃ
(t)に移相補正される。

【００８２】この移相補正により、インバータ３０の出
力電は図４の跳躍部ＪＭＰに示すように、瞬時に系統電
圧の位相に近づく。

【００８３】さらに、この移相補正後、残存する位相差
（位相残差）に基づいて電圧Ｖ_DCがさらに上昇し、ｔｂ
時にＶ₃ に達すると、検出部４５が選択部４０に２倍周
波数変化の位相θｒ(t)’の選択を指令する。

【００８４】このとき、図５の（ｄ）に示すように制御
基準作成部４１に供給される基準位相θ_R(t) が、系統
周波数と同じ変化周波数ｆｓのθｒ(t)から位相変化周
波数２・ｆｓのθ_R(t)’に切換わる。

【００８５】また、ｔｂ時になると、検出部４５はパル
ス発生部４６に放電を指令し、図５の（ａ）に示すよう
に、ｔｂ時から電圧Ｖ_DCが電圧Ｖ₃ に低下するまでの期
間Ｔ _３に、パルス発生部４６が駆動パルスＳ₂を出力
し、スイッチング半導体２１をオン，オフし、コンデン
サ１３の充電エネルギの２次電池２４側への放電路を形
成する。

【００８６】そして、基準位相θ_R(t) がθｒ(t) から
θｒ(t)’に切換わると、基準位相θ _R(t) が２倍周波数
の進み位相で変化し、インバータ３０が逆充電状態から
放電状態に移行し、図４に示すように、実線ロのインバ
ータ３０の出力電圧の位相が１点破線イの系統電圧に同
期するように迅速に調整される。なお、図４の破線ハは
位相の２倍周波数変化の特性曲線である。

【００８７】そして、この調整とスイッチング半導体２
１のオン，オフに基づく放電とにより、インバータ３０
の逆充電が防止されて電圧Ｖ_DCが迅速に低下し、ｔｃ時
に電圧Ｖ_DCが電圧Ｖ₁ に低下すると、検出部４５は選択
部４０に位相θｒ(t) の選択を指令し、基準位相θ_R(t)
を元の基準位相θｒ(t)に戻す。

【００８８】また、検出部４５はパルス発生部４６への
放電指令をオフし、パルス発生部４６に再び昇圧指令を
供給する。

【００８９】そのため、図５のｔｃ時以降の期間Ｔ₄ に
は、系統電圧に同期した位相θｒ(t) に基づく基準位相
θ_R(t) にしたがってインバータ３０が連続運転される
とともに、半導体スイッチ８がオン、オフして直流電源
５の昇圧チョッパが再開される。

【００９０】したがって、系統電源の復旧過渡期に、イ
ンバータ３０の出力電圧の基準位相の系統電圧の位相へ
の移相補正と、この補正後の位相変化周波数を２倍にし
た位相残差の位相調整とにより、インバータ３０の出力
電圧の位相を制御の発散等を招来することなく、迅速に
系統電圧の位相に制御することができる。

【００９１】さらに、スイッチング半導体２１のスイッ
チングにより、インバータ３０の直流入力側に、直流電
源２４側への放電路が形成され、この放電路によっても
インバータ３０の直流入力側の過電圧が防止される。

【００９２】そのため、インバータ３０が迅速に逆充電
状態から放電状態に戻り、インバータ３０の直流入力側
の逆充電による過電圧が防止されて保護装置によるイン
バータ３０の運転停止を確実に回避することができる。

【００９３】そして、この場合によっては、前記の放電
路を省き、制御回路３１による前記の移相補正と調整と
によりインバータ３０を迅速に逆充電状態から放電状態
に移行し、インバータ３０の入力側の逆充電による過電
圧を防止するのみでもよい。

【００９４】また、制御回路３１の構成は図２のものに
限られるものではなく、ソフトウェア処理でなくハード
ウェア回路で形成されていてもよい。

【００９５】さらに、基準位相θ_R(t) を調整する際の
位相θｒ(t)’の変化周波数は、２倍の周波数に限られ
るものでなく、ｍ倍（ｍは２以上の設定値）であってよ
く、スイッチング半導体８，２１のスイッチング周波数
も１５ＫHzに限られるものではない。

【００９６】そして、本発明の無停電工事電源装置は車
載のものに限られるものでなく、直流電源２４は、蓄電
池や燃料電池等の種々の電池であってよく、場合によっ
ては、エンジン発電機等の発電出力を整流平滑して形成
した直流電源であってもよい。

【００９７】

【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。まず、請求項１の場合は、配電工事の終了により工
事対象戸２２の系統電源が復旧する過渡期に、工事対象
戸２２に給電中のＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ３０）
のバックアップ電源と、復旧した系統電源との位相差が
設定値以上であれば、バックアップ電源の位相を系統電
源の位相に跳躍（ジャンプ）するように移相補正するこ
とができる。

【００９８】さらに、この移相補正後にＤＣ／ＡＣ変換
器の直流電圧が位相残差によって調整開始電圧に上昇す
ると、バックアップ電源が本来の位相変化のｍ倍の周波
数で位相変化して進相調整され、この調整によりバック
アップ電源の位相を系統電源に瞬時に同期させることが
できる。

【００９９】そして、この調整によりＤＣ／ＡＣ変換器
の入力側の直流電圧が規定電圧に近い調整終了電圧まで
低下すると、バックアップ電源の位相変化を元に戻し、
バックアップ電源を再び系統電源と同じ位相変化にし
て、系統電源に同期した状態で運転することができる。

【０１００】したがって、ＤＣ／ＡＣ変換器の入力側が
逆充電によって過大とならず、系統復旧時の保護装置に
よるＤＣ／ＡＣ変換器の停止を確実に防止して、工事対
象戸２２の不用意な停電の発生を確実に防止することが
できる。

【０１０１】また、請求項２の場合は、前記の過渡期に
おいて、ＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ３０）の直流電
圧が調整開始圧力から調整終了電圧に変化する間に、Ｄ
Ｃ／ＡＣ変換器から直流電源２４への逆充電の放電路を
形成したため、ＤＣ／ＡＣ変換器の入力側の逆充電によ
る過電圧が前記の放電路を介した放電によっても抑制さ
れ、このとき、前記の移相補正と進相調整とにより逆充
電量が少なく、直流電源２４としての車載バッテリー等
の２次電源に損傷を与えることもなく、工事終了により
工事対象戸２２に系統電源が復旧したときに、一層確実
に、しかも、電源装置に損傷を与えることもなく、ＤＣ
／ＡＣ変換器の直流電圧の過電圧を回避して工事対象戸
２２の停電発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の１形態の結線図である。

【図２】図１の一部の詳細な結線図である。

【図３】図１の構成を車輌に搭載した場合の配電線工事
の様式図である。

【図４】図１のインバータの出力電圧及び系統電圧の波
形図である。

【図５】（ａ）から（ｄ）は図１の動作説明用のタイミ
ングチャートである。

【図６】従来例の結線図である。

【符号の説明】

８，２１ スイッチング半導体 ２２ 工事対象戸 ２４ ２次電池（直流電源） ２８ 低圧配電線 ３０ インバータ（ＤＣ／ＡＣ変換器） ３１ 制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｒ (72)発明者 栄 紀雄 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機 株式会社内 Ｆターム(参考） 5G015 FA02 FA12 GA07 HA16 JA24 JA34 JA52 KA01 5G066 HA01 HB05 5H007 BB05 CA01 CB05 CC12 CC23 DA03 DB01 DC04 DC05 EA02 FA01 FA12 FA16

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止型のＤＣ／ＡＣ変換器により、直流
   電源を系統周波数の交流のバックアップ電源に変換し、 系統から切離されて配電工事中の工事対象戸に、前記バ
   ックアップ電源を給電し、 前記配電工事の終了による前記工事対象戸の系統電源復
   旧後、前記バックアップ電源の給電を停止する無停電工
   事用電源装置において、 前記バックアップ電源の基準位相情報を自走発振により
   形成する手段と、 前記工事対象戸の受電位相を検出して検出位相情報を出
   力する手段と、 前記配電工事の終了により前記工事対象戸の系統電源が
   復旧する過渡期に、前記両位相情報の設定値以上の位相
   差の検出により、前記基準位相情報の位相を前記検出位
   相情報の位相に移相補正する手段と、 前記移相補正後の前記バックアップ電源と系統電源との
   位相残差に基づく逆充電により前記ＤＣ／ＡＣ変換器の
   入力側の直流電圧が規定電圧より高い調整開始電圧に上
   昇したときに、前記直流電圧が前記規定電圧に近い調整
   終了電圧に低下するまで前記基準位相情報の変化周波数
   をｍ倍（ｍは１より大きい設定値）に高くし、前記直流
   電圧が前記調整終了電圧に低下したときに前記変化周波
   数を元に戻し、前記位相残差を解消する手段と、 前記基準位相情報に基づく駆動制御信号により、前記Ｄ
   Ｃ／ＡＣ変換器のスイッチング動作を制御し、前記バッ
   クアップ電源の位相を前記基準位相情報の位相に制御す
   る手段とを備えたことを特徴とする無停電工事用電源装
   置。
2. 【請求項２】 ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧が調整開始
   電圧から調整終了電圧に低下する間、前記ＤＣ／ＡＣ変
   換器の入力側と直流電源との間に、前記ＤＣ／ＡＣ変換
   器から直流電源への放電路を形成する手段を備えたこと
   を特徴とする請求項１記載の無停電工事用電源装置。