JP2003037938A - Power conversion system - Google Patents

Power conversion system

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JP2003037938A
JP2003037938A JP2001225462A JP2001225462A JP2003037938A JP 2003037938 A JP2003037938 A JP 2003037938A JP 2001225462 A JP2001225462 A JP 2001225462A JP 2001225462 A JP2001225462 A JP 2001225462A JP 2003037938 A JP2003037938 A JP 2003037938A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To support to the operation that a voltage on the system side or the load side becomes almost zero. SOLUTION: When a system voltage is lost while power is supplied from the power system 12 to the load 14 through a breaker 20 and a series transformer 24, the breaker 20 is opened, a shorting switch 22 is turned on, primary windings of phases of the series transformer 24 are mutually shorted, energy charged in an energy charging element 30 is supplied to the load 14 through a series power converter 28 and the series transformer 24 used as a delta-star connection transformer, and power to the load 14 is prevented from being interrupted while the energy charging element 30 maintains the energy.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換システム
に係り、特に、電力系統から負荷に交流電力を供給する
に際して、必要に応じて負荷に印加する電圧を変化させ
るに好適な電力変換システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power conversion system, and more particularly to a power conversion system suitable for changing a voltage applied to a load as needed when AC power is supplied from a power system to the load. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電力系統から負荷に電力を供給す
るに際して、電力系統と負荷とを結ぶ回路(配電線)中
に直列変圧器を挿入し、直接変圧器の一次側巻線を電力
系統と負荷に接続し、二次側巻線を直列電力変換器に接
続し、直列電力変換器の出力に応じて直列変圧器の一次
側の電圧を調整し、負荷に印加される電圧を制御する電
力変換システムが採用されている。この場合、直列電力
変換器の直流出力側に、コンデンサなどの直流エネルギ
ー蓄積要素を接続するとともに、並列電力変換器の直流
出力側を接続し、並列電力変換器の交流入力側を並列変
圧器を介して電力系統と並列に接続し、負荷電圧指令値
に基づいて電力変換器制御装置により各電力変換器の電
力変換動作を制御する構成が採用されている。例えば、
直列電力変換器は、負荷電圧と同相の電圧を発生するこ
とで、直列変圧器を介して電圧降下を与え、負荷にかか
る電圧を下げる制御を行う。この場合、負荷が受動負荷
であれば、負荷電圧が下がることによって負荷電流が減
少し、消費電力が低減される。この低減分の電力は、電
圧降下を発生させる直列電力変換器を介して、電力変換
器の直流出力側に流れ、この電力は、並列電力変換器に
よって交流電力に変換されて電力系統に回生され、直流
電圧が一定に維持される。
2. Description of the Related Art Conventionally, when power is supplied from a power system to a load, a series transformer is inserted in a circuit (distribution line) connecting the power system and the load, and the primary winding of the transformer is directly connected to the power system. Connected to the load and the secondary winding to the series power converter, adjusting the voltage on the primary side of the series transformer according to the output of the series power converter and controlling the voltage applied to the load. A power conversion system is adopted. In this case, connect a DC energy storage element such as a capacitor to the DC output side of the series power converter, connect the DC output side of the parallel power converter, and connect the AC input side of the parallel power converter to the parallel transformer. A configuration is adopted in which the power converter is connected in parallel to the power grid via the power converter and the power converter controller controls the power conversion operation of each power converter based on the load voltage command value. For example,
The series power converter gives a voltage drop through the series transformer by generating a voltage in the same phase as the load voltage, and performs control to reduce the voltage applied to the load. In this case, if the load is a passive load, the load voltage is reduced, so that the load current is reduced and the power consumption is reduced. This reduced power flows through the series power converter that causes a voltage drop to the DC output side of the power converter, and this power is converted to AC power by the parallel power converter and regenerated in the power grid. , DC voltage is kept constant.

【0003】このように構成された電力変換システムに
おいては、電力系統からみると負荷で消費される電力は
直列電力変換器から並列電力変換器を通して回生される
分だけ低減される。また電力系統の電圧は1日の間で時
間帯によって高低が変化し一定ではない。特に、負荷が
受動負荷の場合は、電圧が上昇すればその分だけ余分に
電力を消費するため、電力系統の電圧が上昇する。その
とき、負荷にかかる電圧を電力変換システムで抑えるこ
とで、その分だけ電力が低減される。
In the power conversion system configured as described above, the power consumed by the load in the electric power system is reduced by the amount regenerated from the series power converter through the parallel power converter. In addition, the voltage of the electric power system varies from high to low depending on the time of day, and is not constant. In particular, when the load is a passive load, if the voltage rises, extra power is consumed correspondingly, so that the voltage of the power system rises. At that time, the power applied to the load is reduced by suppressing the voltage applied to the load by the power conversion system.

【0004】一方、直列電力変換器から発生する電圧を
負荷電圧と逆相にすれば、直列変圧器を介して負荷電圧
を上昇させることができる。この場合は、直列電力変換
器と並列電力変換器との間の直流回路における電力の流
れは逆となり、並列電力変換器から直列電力変換器を介
して負荷に電力が供給されることになる。
On the other hand, if the voltage generated from the series power converter has a phase opposite to that of the load voltage, the load voltage can be increased via the series transformer. In this case, the flow of power in the DC circuit between the series power converter and the parallel power converter is reversed, and power is supplied from the parallel power converter to the load via the series power converter.

【0005】以上のことから、電力変換システムでは、
直列電力変換器が発生できる電圧の上限および直列電力
変換器と並列電力変換器が扱うことができる電力によっ
て決まる範囲内において負荷の電圧を上下に自由に制御
することができる。なお、この種のシステムに関連する
ものとしては、例えば、特開平9−74678号公報が
挙げられる。
From the above, in the power conversion system,
The voltage of the load can be freely controlled up and down within a range determined by the upper limit of the voltage that can be generated by the series power converter and the power that the series power converter and the parallel power converter can handle. Note that, as a system related to this type of system, there is, for example, JP-A-9-74678.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来技術における電力
変換システムは、負荷電圧を下げて節電を図る目的のシ
ステムとして用いられていた。しかし、負荷電圧を自由
に制御できることから、電力変換システムを従来技術と
は異なる機能を有数するシステムとしての応用が期待さ
れ、以下に、2つの応用例を挙げて説明する。
The power conversion system in the prior art has been used as a system for reducing the load voltage to save power. However, since the load voltage can be freely controlled, the power conversion system is expected to be applied as a system having a function different from that of the related art, and two application examples will be described below.

【0007】1つは、誘導電動機などの始動電圧低減に
関する用途である。大容量の誘導電動機の始動時は、そ
の始動突入電流が大きいため、通常、直入れ始動される
ことはなく、何らかの方法により、起動時の印加電圧を
下げた状態で起動し、回転速度の上昇にしたがって連続
あるいは段階的切替で印加電圧を上昇させる制御が行わ
れる。このような制御を行う場合、交直電力変換器を2
台直列に接続し、一方の電力変換器の交流出力側を交流
系統に接続し、いわゆる順変換器として用い、他方の電
力変換器をいわゆる逆変換器として用い、逆変換器側の
電圧と周波数を可変にして始動する構成が採用されてい
る。この場合、順変換器と逆変換器はそれぞれ対象とな
る誘導電動機と同等の容量が必要となる。また、特に回
路を切替ない限り、始動後も誘導電動機に接続されて正
規電圧での運転が行われる。一方、制御対象の誘導電動
機を速度制御する場合は、逆変換器の周波数を変化させ
て実現するために、常時接続は有用となる。
[0007] One is an application relating to reduction of a starting voltage of an induction motor or the like. At the time of starting a large capacity induction motor, the starting rush current is large, so normally it is not started by direct insertion, but by some method, the applied voltage at the time of starting is started and the rotation speed is increased. According to the control, the applied voltage is increased by continuous or stepwise switching. When performing such control, the AC / DC power converter is
Connected in series, connecting the AC output side of one power converter to the AC system and using it as a so-called forward converter, the other power converter as a so-called reverse converter, and the voltage and frequency of the reverse converter side A configuration is adopted in which the start is made variable. In this case, the forward converter and the inverse converter each require the same capacity as the target induction motor. Further, unless the circuit is switched, the induction motor is connected to the motor even after the engine is started and the operation is performed at the normal voltage. On the other hand, when the speed of the induction motor to be controlled is controlled, the constant connection is useful because the frequency of the inverse converter is changed and realized.

【0008】しかし、始動時だけに必要である場合は、
順変換器および逆変換器共に誘導電動機と同等の容量を
備えた設備が遊休することになり、無駄になる。また一
度に複数の誘導電動機を始動する場合は、複数の電動機
の回転速度の上昇が揃わない場合を考えると、周波数制
御は困難である。さらに、回転速度制御の必要性がない
場合、負荷の誘導電動機を電力変換器に常時接続してい
ると、順変換器および逆変換器自身の電力損失が常時生
じることとなり、不経済になる。
However, if it is necessary only at the start,
Both the forward converter and the inverse converter have a capacity equivalent to that of the induction motor, and the equipment is idle, resulting in a waste. Further, when starting a plurality of induction motors at a time, frequency control is difficult in consideration of the case where the rotation speeds of the plurality of motors do not increase uniformly. Furthermore, if the rotation speed control is not necessary and the induction motor of the load is always connected to the power converter, the power loss of the forward converter and the reverse converter itself will always occur, which is uneconomical.

【0009】従来技術における電力変換システムは、定
格周波数の下で電圧を自由に変えられる構成であるた
め、上記順逆変換器に代わるものとして応用が検討され
るようになった。
Since the power conversion system in the prior art has a structure in which the voltage can be freely changed under the rated frequency, its application has been studied as an alternative to the forward-inverse converter.

【0010】しかし、従来の構成では、負荷電圧は系統
電圧と直列変圧器の電圧降下との差で決まるが、直列変
圧器での電圧降下は、直列電力変換器の出力による励磁
電流の大きさと位相によって決まり、通常、この電流が
定格電流に対して極く小さいため、精度良い制御が困難
である。また系統電圧は常にわずかながら変動している
ため、系統電圧とのベクトル差によって決まる負荷電圧
を精度良く定めることが困難である。
However, in the conventional configuration, the load voltage is determined by the difference between the system voltage and the voltage drop of the series transformer, but the voltage drop in the series transformer is equal to the magnitude of the exciting current due to the output of the series power converter. It is determined by the phase, and normally this current is extremely small with respect to the rated current, so accurate control is difficult. Further, since the system voltage always fluctuates slightly, it is difficult to accurately determine the load voltage determined by the vector difference from the system voltage.

【0011】一方、もう1つの応用例は、系統電圧の短
時間(数10ms)の低下もしくは喪失を補償し、負荷
電圧を維持することに関する用途である。この用途で
は、上述の順逆電力変換器を用い、各電力変換器間の直
流回路の容量を特に大きく取る、つまり、コンデンサを
大容量にする、あるいは電池を用いるなどとしたもの、
いわゆる無停電電源装置として用いることができる。無
停電電源装置を構成した場合でも、順逆電力変換器は負
荷と電力系統との間に常時直列に接続されるので、常時
接続に伴う損失の問題が生じる。
On the other hand, another application example is an application relating to maintaining a load voltage by compensating for a short time (several 10 ms) drop or loss of the system voltage. In this application, the forward-reverse power converter described above is used, and the capacity of the DC circuit between the power converters is particularly large, that is, the capacity of the capacitor is large, or the battery is used.
It can be used as a so-called uninterruptible power supply. Even when the uninterruptible power supply is configured, the forward-reverse power converter is always connected in series between the load and the power system, so that there is a problem of loss due to the constant connection.

【0012】従来技術における電力変換システムは、定
格周波数の下で電圧を自由に変えられる構成であるた
め、上記の順逆電力変換器に代わるものとしての応用が
検討されるようになった。
Since the power conversion system in the prior art has a structure in which the voltage can be freely changed under the rated frequency, its application as an alternative to the above-mentioned forward / reverse power converter has been studied.

【0013】しかし、従来の構成では、以下のような問
題点が生じる。
However, the conventional structure has the following problems.

【0014】(1)系統電圧が喪失した場合のうち、系
統電圧の喪失が回路を開放する形で生じた場合は、直列
変圧器の系統側の回路が開放されるため、三相の回路が
閉じなくなり、開放した相では負荷電流が流れなくな
る。
(1) Among the system voltage losses, when the system voltage loss occurs in the form of opening the circuit, the system side circuit of the series transformer is opened, so that a three-phase circuit is generated. It will not close and the load current will not flow in the open phase.

【0015】(2)系統電圧が喪失した場合のうち、系
統電圧の喪失が回路の短絡で生じた場合は、直列電力変
換器から出力される電圧は負荷と短絡インピーダンスと
で分圧され、また負荷電流は短絡点を介して流れる。し
たがって、直列電力変換器から発生する電力は負荷と短
絡インピーダンスの両方に供給され、また負荷電流を維
持するためには事故点の除去ができなくなる。
(2) When the system voltage is lost due to the short circuit of the system voltage, the voltage output from the series power converter is divided between the load and the short-circuit impedance, and The load current flows through the short circuit point. Therefore, the power generated by the series power converter is supplied to both the load and the short-circuit impedance, and the fault point cannot be removed in order to maintain the load current.

【0016】本発明の課題は、系統あるいは負荷側のい
ずれかの電圧が0近くになる場合の運転に対応すること
ができる電力変換システムを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a power conversion system capable of coping with the operation when the voltage on either the grid side or the load side is close to zero.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、電力系統に並列接続された並列変圧器
と、前記並列変圧器に接続されて電力を変換する並列電
力変換器と、前記電力系統と負荷とを結ぶ回路に挿入さ
れて前記電力系統に直列接続された直列変圧器と、前記
直列変圧器に接続されて電力を変換する直列電力変換器
と、前記並列電力変換器と前記直列電力変換器の直流出
力側において直流エネルギーを蓄積するエネルギー蓄積
要素と、前記電力系統と前記直列変圧器とを結ぶ回路に
挿入されて前記回路を開閉する遮断器と、前記直列変圧
器の3相巻線のうち前記電力系統に接続された一次側巻
線の各相の電力系統側を互いに短絡する短絡スイッチと
を備えてなる電力変換システムを構成したものである。
In order to solve the above problems, the present invention relates to a parallel transformer connected in parallel to a power system, and a parallel power converter connected to the parallel transformer for converting electric power. A series transformer that is inserted in a circuit that connects the power system and a load and that is connected in series to the power system; a series power converter that is connected to the series transformer and converts power; and a parallel power converter. And an energy storage element that stores DC energy on the DC output side of the series power converter, a circuit breaker that is inserted into a circuit connecting the power system and the series transformer to open and close the circuit, and the series transformer. And a short-circuit switch for short-circuiting the power system side of each phase of the primary side winding connected to the power system among the three-phase windings.

【0018】前記した手段によれば、系統側が短絡した
場合、あるいは系統電圧が喪失したときには、遮断器を
開き、短絡スイッチを投入し、並列電力変換器の出力電
圧を上昇させて負荷電圧を一定に維持し、エネルギー蓄
積要素に蓄積されたエネルギーを基に直列電力変換器の
出力を短絡スイッチを介して負荷に供給し、エネルギー
蓄積要素のエネルギーが持続する間、負荷の停電を防ぐ
ことができる。これにより、系統側あるいは負荷側のい
ずれかの電圧が0近くになった場合の運転に対応するこ
とができる。
According to the above means, when the system side is short-circuited or the system voltage is lost, the circuit breaker is opened, the short-circuit switch is turned on, the output voltage of the parallel power converter is increased, and the load voltage is kept constant. The output of the series power converter based on the energy stored in the energy storage element is supplied to the load through the short-circuit switch, and the power failure of the load can be prevented while the energy of the energy storage element is maintained. . This makes it possible to cope with the operation when the voltage on either the system side or the load side is close to zero.

【0019】前記電力変換システムを構成するに際して
は、以下の要素を付加することができる。
In constructing the power conversion system, the following elements can be added.

【0020】(1)前記直列変圧器は、オープンデルタ
の変圧器として構成され、前記短絡スイッチにより各相
の一次側巻線が短絡されたときに、デルタ−スター結線
の変圧器として機能してなる。
(1) The series transformer is configured as an open delta transformer and functions as a delta-star connection transformer when the primary winding of each phase is short-circuited by the short-circuit switch. Become.

【0021】直列変圧器をオープンデルタの変圧器で構
成したときには、短絡スイッチにより各相の一次側巻線
が短絡されたことによって、直列変圧器がデルタ−スタ
ー結線の変圧器として機能し、系統側の短絡時にもエネ
ルギー蓄積要素に蓄積されたエネルギーを短絡スイッチ
を介して負荷に供給することができる。
When the series transformer is composed of an open delta transformer, the series winding functions as a delta-star connection transformer because the primary winding of each phase is short-circuited by the short-circuit switch. The energy stored in the energy storage element can be supplied to the load via the short-circuiting switch even when the side is short-circuited.

【0022】(2)前記遮断器と前記直列変圧器を迂回
し前記電力系統と前記負荷とを結ぶ回路を開閉する補助
短絡スイッチと、前記電力系統の電圧を検出する系統電
圧検出器と、前記負荷の電圧を検出する負荷電圧検出器
と、系統復電時に前記系統電圧検出器の検出出力と前記
負荷電圧検出器の検出電圧を基に前記電力系統の電圧に
同期させて前記補助短絡スイッチを投入するスイッチ投
入制御手段とを備えてなる。
(2) An auxiliary short-circuit switch for opening and closing a circuit connecting the power system and the load by bypassing the circuit breaker and the series transformer, a system voltage detector for detecting a voltage of the power system, and A load voltage detector that detects the voltage of the load, the auxiliary short-circuit switch in synchronization with the voltage of the power system based on the detection output of the system voltage detector and the detection voltage of the load voltage detector when the system is restored. And a switch closing control means for turning on.

【0023】この場合、負荷電圧を0から系統電圧相当
まで上昇させる場合あるいは停電していた系統の電圧を
復電する場合、系統電圧と負荷電圧を検出し、検出電圧
を基に系統電圧の電圧に同期させて補助短絡スイッチを
投入することで再閉路動作を円滑に行うことができる。
In this case, when the load voltage is raised from 0 to the system voltage equivalent or when the voltage of the system that has been out of power is restored, the system voltage and the load voltage are detected, and the voltage of the system voltage is detected based on the detected voltage. The reclosing operation can be smoothly performed by turning on the auxiliary short-circuiting switch in synchronization with.

【0024】(3)前記電力系統の電圧を検出する系統
電圧検出器と、前記系統電圧検出器により前記電力系統
の電圧が設定電圧より低下したことが検出されたときに
前記並列電力変換器の電力変換動作を停止させ、その
後、前記系統電圧検出器により前記電力系統の電圧が設
定電圧まで回復したことが検出されたときには前記並列
電力変換器を再起動させる電力変換器制御手段とを備え
てなる。
(3) A system voltage detector for detecting the voltage of the power system, and a system voltage detector for the parallel power converter when the system voltage detector detects that the voltage of the power system is lower than a set voltage. A power converter control means for stopping the power conversion operation, and then restarting the parallel power converter when the system voltage detector detects that the voltage of the power system has recovered to a set voltage. Become.

【0025】この場合、系統電圧喪失時に、並列電力変
換器を一次停止させ、その後、系統電圧が設定電圧まで
回復したときには、並列電力変換器を再起動させること
で直流電圧を維持することができる。これにより、系統
側あるいは負荷側のいずれかの電圧が0近くになった場
合の運転に対応し、且つ通常状態に復旧する電力変換シ
ステムで、特に系統電圧が短絡により喪失した場合でも
運転を継続することができる。
In this case, when the system voltage is lost, the parallel power converter is temporarily stopped, and when the system voltage is recovered to the set voltage thereafter, the parallel power converter is restarted to maintain the DC voltage. . As a result, the power conversion system responds to the operation when the voltage on either the system side or the load side is close to 0, and restores the normal state, especially when the system voltage is lost due to a short circuit. can do.

【0026】(4)前記エネルギー蓄積要素を複数個備
えているとともに、前記複数個のエネルギー蓄積要素を
直列または並列接続する切り替え回路を備えてなる。
(4) A plurality of energy storage elements are provided, and a switching circuit for connecting the plurality of energy storage elements in series or in parallel is provided.

【0027】この場合、系統電圧の喪失に伴って並列電
力変換器の運転が停止され、負荷電圧を直列電力変換器
の出力電圧によって維持するときに、高い電圧が必要に
なったときでも、複数個のエネルギー蓄積要素を直列接
続することで高い電圧を供給することができる。
In this case, the operation of the parallel power converter is stopped due to the loss of the system voltage, and even if a high voltage is required when the load voltage is maintained by the output voltage of the series power converter, a plurality of power converters are required. A high voltage can be supplied by connecting the individual energy storage elements in series.

【0028】また、本発明は、系統電圧喪失補償用ある
いは誘導電動機始動用のシステムとして、電力系統に並
列接続された並列変圧器と、前記並列変圧器に接続され
て電力を変換する並列電力変換器と、前記電力系統に直
列に接続された負荷に接続されて電力を変換する直列電
力変換器と、前記並列電力変換器と前記直列電力変換器
の直流出力側において直流エネルギーを蓄積するエネル
ギー蓄積要素と、前記電力系統と前記負荷とを結ぶ回路
を開閉する補助短絡スイッチと、前記電力系統の電圧を
検出する系統電圧検出器と、前記負荷の電圧を検出する
負荷電圧検出器と、前記負荷への給電時に前記補助短絡
スイッチを投入し、前記系統電圧検出器により前記電力
系統の電圧喪失が検出されたときには、前記補助短絡ス
イッチを開放し、系統復電時に前記系統電圧検出器の検
出出力と前記負荷電圧検出器の検出電圧を基に前記電力
系統の電圧に同期させて前記補助短絡スイッチを投入す
るスイッチ投入制御手段とを備えてなる電力変換システ
ムを構成したものである。
The present invention also provides, as a system for compensating for system voltage loss or for starting an induction motor, a parallel transformer connected in parallel to a power system and a parallel power converter connected to the parallel transformer for converting power. Power converter, a series power converter connected to a load connected in series to the power system to convert power, and an energy storage that stores DC energy at the DC output side of the parallel power converter and the series power converter An element, an auxiliary short-circuit switch that opens and closes a circuit that connects the power system and the load, a system voltage detector that detects the voltage of the power system, a load voltage detector that detects the voltage of the load, and the load The auxiliary short-circuit switch is turned on at the time of power supply to, and when the voltage loss of the power system is detected by the system voltage detector, the auxiliary short-circuit switch is opened, Power comprising switch closing control means for closing the auxiliary short-circuiting switch in synchronism with the voltage of the power system based on the detection output of the system voltage detector and the detection voltage of the load voltage detector during power restoration and restoration. It is a configuration of the conversion system.

【0029】前記した手段によれば、通常時には補助短
絡スイッチを投入することで負荷に電力を供給すること
ができ、系統電圧喪失時には補助短絡スイッチを開放す
ることで負荷電圧を維持することができる。また系統電
圧の復電時には、補助短絡スイッチを投入することで通
常状態に復帰することができる。
According to the above-mentioned means, the power can be supplied to the load by turning on the auxiliary short-circuit switch in the normal state, and the load voltage can be maintained by opening the auxiliary short-circuit switch when the system voltage is lost. . Further, when the system voltage is restored, the normal state can be restored by turning on the auxiliary short-circuit switch.

【0030】また、本発明は、系統電圧喪失補償用シス
テムとして、電力系統と負荷とを結ぶ回路を開閉する補
助短絡スイッチと、前記電力系統に前記補助短絡スイッ
チを介して直列に接続された負荷に接続されて電力を変
換する直列電力変換器と、前記直列電力変換器の直流出
力側において直流エネルギーを蓄積するエネルギー蓄積
要素と、前記電力系統の電圧を検出する系統電圧検出器
と、前記負荷への給電時に前記補助短絡スイッチを投入
し、前記系統電圧検出器により前記電力系統の電圧喪失
が検出されたときには、前記補助短絡スイッチを開放す
るスイッチ投入制御手段とを備えてなる電力変換システ
ムを構成したものである。
The present invention also provides, as a system voltage loss compensation system, an auxiliary short-circuit switch for opening and closing a circuit connecting a power system and a load, and a load connected in series to the power system via the auxiliary short-circuit switch. Connected to the series power converter for converting power, an energy storage element for storing DC energy on the DC output side of the series power converter, a system voltage detector for detecting the voltage of the power system, and the load A power conversion system comprising: a switch closing control means for opening the auxiliary short-circuit switch when the system voltage detector detects a voltage loss in the power system when power is supplied to the auxiliary short-circuit switch. It is composed.

【0031】前記した手段によれば、通常時には補助短
絡スイッチを投入することで負荷への給電が実施され、
系統電圧喪失時には補助短絡スイッチを開放することで
エネルギー蓄積要素に蓄積されたエネルギーを直列電力
変換器を介して負荷に供給することができる。
According to the above-mentioned means, power is normally supplied to the load by turning on the auxiliary short-circuit switch.
When the system voltage is lost, the energy stored in the energy storage element can be supplied to the load by opening the auxiliary short-circuit switch.

【0032】これにより、系統側あるいは負荷側のいず
れかの電圧が0近くになった場合の運転に対応し、且つ
通常状態に復旧する電力変換システムで、特に、系統電
圧が短絡により喪失した場合でも運転を継続することが
できる。
As a result, in a power conversion system which can be operated when the voltage on either the system side or the load side is close to 0 and which is restored to the normal state, especially when the system voltage is lost due to a short circuit. But you can continue driving.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明の一実施形態を示す
電力変換システムの全体構成図である。図1において、
電力変換システム10は、三相の電力系統12と負荷1
4との間に配置されており、この電力変換システム10
は、並列変圧器16、並列電力変換器18、遮断器2
0、短絡スイッチ22、直列変圧器24、計器用変圧器
26、直列電力変換器28、エネルギー蓄積要素30、
制御装置32、負荷電圧指令設定器34、計器用変圧器
36を備えて構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power conversion system showing an embodiment of the present invention. In FIG.
The power conversion system 10 includes a three-phase power system 12 and a load 1.
This power conversion system 10 is disposed between the power conversion system 10 and
Is a parallel transformer 16, a parallel power converter 18, a circuit breaker 2
0, short-circuit switch 22, series transformer 24, instrument transformer 26, series power converter 28, energy storage element 30,
The control device 32, the load voltage command setting device 34, and the instrument transformer 36 are provided.

【0034】並列変圧器16は、電力系統12と並列に
接続され、一次側巻線が電力系統12に接続され、二次
側巻線が並列電力変換器18の交流入力側に接続されて
いる。並列電力変換器18は、例えば、図2に示すよう
に、サイリスタ、GTOなどのスイッチング素子Tr1
〜Tr6、ダイオードD1〜D6を備え、変換器制御装
置32からの制御信号にしたがって交直変換動作を行
い、交流電力を直流電力にあるいは直流電力を交流電力
に変換するように構成されており、直流出力側がエネル
ギー蓄積要素30に接続されている。
The parallel transformer 16 is connected in parallel with the power system 12, the primary winding is connected to the power system 12, and the secondary winding is connected to the AC input side of the parallel power converter 18. . The parallel power converter 18 is, for example, as shown in FIG. 2, a switching element Tr1 such as a thyristor or a GTO.
To Tr6 and diodes D1 to D6, the AC / DC conversion operation is performed in accordance with a control signal from the converter control device 32, and AC power is converted to DC power or DC power is converted to AC power. The output side is connected to the energy storage element 30.

【0035】エネルギー蓄積要素30は、例えば、コン
デンサや電池で構成されており、並列電力変換器18と
直列電力変換器28の直流出力側において直流エネルギ
ーを蓄積するように構成されている。
The energy storage element 30 is composed of, for example, a capacitor or a battery, and is configured to store DC energy at the DC output sides of the parallel power converter 18 and the series power converter 28.

【0036】一方、遮断器20は、電力系統12と負荷
14とを結ぶ回路(配電線)中に挿入されており、制御
装置32からの指令にしたがって回路を開閉するように
なっている。
On the other hand, the circuit breaker 20 is inserted in a circuit (distribution line) that connects the power system 12 and the load 14, and opens and closes the circuit according to a command from the control device 32.

【0037】直列変圧器24は、電力系統12と負荷1
4とを結ぶ回路に挿入されている。この直列変圧器24
には、図3に示すように、オープンデルタの回路構成が
採用されており、一次側巻線が電力系統12および負荷
14に接続され、二次側巻線が直列電力変換器28の交
流側に接続されている。
The series transformer 24 includes the power system 12 and the load 1
It is inserted in the circuit connecting 4 and. This series transformer 24
3, an open delta circuit configuration is adopted, the primary winding is connected to the power system 12 and the load 14, and the secondary winding is the AC side of the series power converter 28. It is connected to the.

【0038】短絡スイッチ22は、遮断器20と直列変
圧器24との間に設置され、制御装置32からの投入指
令に応答して、直列変圧器24の各相の一次側巻線を互
いに短絡するように構成されている。この短絡時には、
直列変圧器24はデルタ−スタ−結線の変圧器として機
能するようになっている。
The short-circuit switch 22 is installed between the circuit breaker 20 and the series transformer 24 and short-circuits the primary windings of each phase of the series transformer 24 to each other in response to a closing command from the controller 32. Is configured to. During this short circuit,
The series transformer 24 functions as a delta-star connection transformer.

【0039】直列電力変換器28は、並列電力変換器1
8と同様に、トランジスタTr1〜Tr6、ダイオード
D1〜D6を備えて構成されており、制御装置32から
の制御信号にしたがって電力変換動作を行い、交流電力
を直流電力に、または直流電力を交流電力に変換するよ
うに構成されている。
The series power converter 28 is the parallel power converter 1
Similar to 8, it is configured to include transistors Tr1 to Tr6 and diodes D1 to D6, performs a power conversion operation according to a control signal from the control device 32, and converts AC power into DC power or DC power into AC power. Is configured to convert to.

【0040】制御装置32は、負荷14の電圧を検出す
る負荷電圧検出器としての変圧器26の出力電圧と、系
統電圧を検出する系統電圧検出器としての変圧器36の
出力電圧と、負荷電圧指令設定器34の設定による負荷
電圧指令をそれぞれ取り込み、各出力電圧と負荷電圧指
令を基に各電力変換器18、28のスイッチング素子を
制御するための制御信号を生成し、生成した制御信号を
各電力変換器18、28に出力し、各電力変換器18、
28の電力変換動作を制御する電力変換器制御手段とし
て構成されているとともに、遮断器20や短絡スイッチ
22の開閉動作を制御するスイッチ投入制御手段として
構成されている。
The control device 32 controls the output voltage of the transformer 26 as a load voltage detector for detecting the voltage of the load 14, the output voltage of the transformer 36 as a system voltage detector for detecting the system voltage, and the load voltage. The load voltage command by the setting of the command setting device 34 is respectively taken in, the control signal for controlling the switching element of each power converter 18, 28 is generated based on each output voltage and the load voltage command, and the generated control signal is generated. It outputs to each power converter 18, 28, each power converter 18,
It is configured as power converter control means for controlling the power conversion operation of the switch 28, and is also configured as switch closing control means for controlling the opening / closing operation of the circuit breaker 20 and the short-circuit switch 22.

【0041】上記構成において、短絡スイッチ22が開
放状態にあって、遮断器20が投入されると、電力系統
12からの交流電力は遮断器20、直列変圧器24を介
して負荷14に供給される。このとき制御装置32から
の制御信号にしたがって並列電力変換器18と直列電力
変換器28による電力変換動作が行われると、直列電力
変換器28の出力による励磁電流の大きさと位相によっ
て直列変圧器24による電圧降下が決定される。このと
き直列電力変換器28から負荷電圧と同相の電圧が発生
すると、負荷14にかかる電圧が下がり、負荷14が受
動負荷であれば、負荷電圧の低下に伴って負荷電流が減
少し、消費電力が低減される。この低減分の電力は直列
電力変換器28を介してエネルギー蓄積要素30側に流
れ、並列電力変換器18、並列変圧器16を介して電力
系統12に回生され、直流電圧が一定に維持される。
In the above structure, when the short circuit switch 22 is in the open state and the circuit breaker 20 is turned on, the AC power from the power system 12 is supplied to the load 14 via the circuit breaker 20 and the series transformer 24. It At this time, when the power conversion operation by the parallel power converter 18 and the series power converter 28 is performed according to the control signal from the control device 32, the series transformer 24 is generated according to the magnitude and phase of the exciting current by the output of the series power converter 28. The voltage drop due to is determined. At this time, when a voltage in phase with the load voltage is generated from the series power converter 28, the voltage applied to the load 14 decreases, and if the load 14 is a passive load, the load current decreases as the load voltage decreases, and the power consumption decreases. Is reduced. The reduced power flows to the energy storage element 30 side via the series power converter 28, is regenerated to the power system 12 via the parallel power converter 18 and the parallel transformer 16, and the DC voltage is maintained constant. .

【0042】一方、直流電力変換器28から発生する電
圧が負荷電圧を逆相になると、直列変圧器24を介して
電圧上昇が与えられ、並列電力変換器18と直列電力変
換器28との間の直流回路における電力の流れは逆とな
り、並列電力変換器18から直列電力変換器28を介し
て負荷14に電力が供給される。このように、電力変換
システム10は負荷14に印加される電圧を上下に自由
に制御することができる。
On the other hand, when the voltage generated from the DC power converter 28 has a reverse phase with respect to the load voltage, a voltage rise is given through the series transformer 24, and the voltage rises between the parallel power converter 18 and the series power converter 28. The flow of electric power in the DC circuit is reversed, and electric power is supplied from the parallel electric power converter 18 to the load 14 via the serial electric power converter 28. In this way, the power conversion system 10 can freely control the voltage applied to the load 14 up and down.

【0043】ここで、負荷電圧を0近辺に制御する運転
を行うときには、図4に示すように、起動前に、遮断器
20を開放し、短絡スイッチ22を投入し、直列変圧器
24の各相の一次側巻線を互いに短絡し、直列変圧器2
4をデルタ−スター結線の変圧器として用いる。直列電
力変換器28の起動により、負荷電圧を0近辺に制御す
るに際して、直列電力変換器28から電圧が発生する
と、この電圧は直列変圧器24を介して負荷14に供給
される。この供給エネルギーは、一時的にはエネルギー
蓄積要素30のエネルギーである。このとき電力系統1
2に系統電圧があるときには、並列電力変換器18を運
転し、消費された分のエネルギーを補充し、一定の直流
電圧を維持することができる。
Here, when performing the operation of controlling the load voltage to around 0, as shown in FIG. 4, the breaker 20 is opened, the short-circuit switch 22 is turned on, and each of the series transformers 24 is turned on before starting. Phase primary windings are short-circuited to each other and series transformer 2
4 is used as a transformer with a delta-star connection. When a voltage is generated from the series power converter 28 when the load voltage is controlled to around 0 by the activation of the series power converter 28, this voltage is supplied to the load 14 via the series transformer 24. This supply energy is temporarily the energy of the energy storage element 30. At this time, power system 1
When there is a system voltage at 2, the parallel power converter 18 can be operated to replenish the consumed energy and maintain a constant DC voltage.

【0044】次に、変圧器36の出力電圧が設定電圧以
下に低下した系統電圧喪失時、例えば、系統電圧が数1
0msの間0Vになったときには、図5に示すように、
系統電圧喪失と同時に遮断器20を開放するとともに短
絡スイッチ22を投入する。このとき直列電力変換器2
8は、負荷電圧を一定に維持するように出力電圧を上昇
させる運転が行われ、エネルギー蓄積要素30に蓄積さ
れたエネルギーが負荷14に供給され、エネルギー蓄積
要素30のエネルギーが持続する間、負荷14の停電を
防止することができる。
Next, when the output voltage of the transformer 36 drops below the set voltage and the system voltage is lost, for example, the system voltage becomes
When it becomes 0 V for 0 ms, as shown in FIG.
Simultaneously with the loss of system voltage, the circuit breaker 20 is opened and the short-circuit switch 22 is turned on. At this time, the series power converter 2
8 is operated to increase the output voltage so as to maintain the load voltage at a constant level, the energy stored in the energy storage element 30 is supplied to the load 14, and the energy of the energy storage element 30 continues for the duration of the load. It is possible to prevent 14 blackouts.

【0045】このように、本実施形態によれば、系統側
あるいは負荷側のいずれかの電圧が0近くになった場合
でも負荷14に電力を供給することができる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to supply power to the load 14 even when the voltage on either the system side or the load side is close to zero.

【0046】次に、本発明の第2実施形態を図6にした
がって説明する。本実施形態は、遮断器20と直列変圧
器24に並列に、遮断器20と直列変圧器24を迂回し
電力系統12と負荷14とを結ぶ回路を開閉する補助短
絡スイッチ38を設け、補助短絡スイッチ38の開閉動
作を制御装置32によって制御するようにしたものであ
り、他の構成は図1のものと同様である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, an auxiliary short-circuit switch 38 that opens and closes a circuit that bypasses the circuit breaker 20 and the series transformer 24 and connects the power system 12 and the load 14 is provided in parallel with the circuit breaker 20 and the series transformer 24. The opening / closing operation of the switch 38 is controlled by the control device 32, and other configurations are similar to those of FIG.

【0047】制御装置32は、計器用変圧器36の出力
電圧と計器用変圧器26の出力電圧を取り込み、負荷電
圧を0から系統電圧相当まで上昇させる場合あるいは停
電していた系統電圧を復電する場合、各変圧器36、2
6の出力電圧を基に系統電圧と同期させて、例えば、零
クロス点に同期させて補助短絡スイッチ28を投入する
スイッチ投入制御手段として構成されている。
The control device 32 takes in the output voltage of the instrument transformer 36 and the output voltage of the instrument transformer 26 and restores the system voltage when the load voltage is raised from 0 to the system voltage or when the system voltage is interrupted. If so, each transformer 36, 2
It is configured as a switch closing control means for closing the auxiliary short-circuit switch 28 in synchronization with the system voltage based on the output voltage of 6, for example, in synchronization with the zero cross point.

【0048】遮断器20が開放され、短絡スイッチ22
が投入され、直列電力変換器28から負荷14に電力が
供給されている状態で、負荷電圧を0から系統電圧相当
まで上昇させる場合あるいは停電していた系統電圧を復
電する場合について考えると、いずれの場合でも、系統
へ再並列して、系統からの給電を直接受ける正規状態に
復旧させる必要がある。
The circuit breaker 20 is opened and the short circuit switch 22 is opened.
Considering the case where the load voltage is raised from 0 to the system voltage equivalent or the system voltage which has been out of power is restored in a state where the power is supplied to the load 14 from the series power converter 28, In either case, it is necessary to re-parallel to the grid and restore the normal state in which power is directly supplied from the grid.

【0049】このような場合、図7に示すように、ま
ず、直列電力変換器28の出力電圧の大きさと位相を調
整し、補助短絡スイッチ38の投入によって再閉路を実
施する。このとき系統の電圧に同期させて補助短絡スイ
ッチ38を投入する。次に、短絡スイッチ22を開放し
て直列電力変換器28から直列変圧器24を経由して負
荷14に供給する電流を0とし、給電経路を完全に系統
側に移行させる。このとき直列電力変換器28は短絡ス
イッチ22の開放後に一旦その動作を停止させる。その
後に遮断器20を投入し、通常状態の回路に復旧する。
この状態で、再び直列電力変換器28を再起動し、補助
短絡スイッチ38を開放することで、これ以降は、通常
の負荷電圧制御を行うことができる。
In such a case, as shown in FIG. 7, first, the magnitude and phase of the output voltage of the series power converter 28 are adjusted, and the auxiliary short-circuit switch 38 is turned on to reclose the circuit. At this time, the auxiliary short-circuit switch 38 is turned on in synchronization with the system voltage. Next, the short-circuit switch 22 is opened to set the current supplied from the series power converter 28 to the load 14 via the series transformer 24 to 0, and the power feeding path is completely shifted to the system side. At this time, the series power converter 28 temporarily stops its operation after opening the short circuit switch 22. After that, the circuit breaker 20 is turned on to restore the circuit to the normal state.
In this state, by restarting the series power converter 28 again and opening the auxiliary short-circuit switch 38, normal load voltage control can be performed thereafter.

【0050】本実施形態によれば、系統側あるいは負荷
側のいずれかの電圧が0近くなった場合の運転に対応
し、且つ通常状態に復旧する電力変換システムを実現す
ることができるとともに、復旧動作を円滑に行うことが
できる。
According to the present embodiment, it is possible to realize an electric power conversion system which can be operated in the case where the voltage on either the system side or the load side is close to 0 and which can be restored to the normal state. The operation can be performed smoothly.

【0051】次に、本発明の第3実施形態を図8にした
がって説明する。本実施形態は、電力変換器制御手段の
1要素として、変圧器36と制御装置32との間に不足
電圧継電器40を設け、電力系統の電圧が設定電圧より
も低下したこと、例えば、系統の短絡に伴って系統電圧
が喪失したことが検出されたときに、並列電力変換器1
8の電力変換動作を停止させ、その後、電力系統の電圧
が設定電圧まで回復したとき、すなわち系統電圧が復電
したときには、並列電力変換器18を再起動させるよう
にしたものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, as one element of the power converter control means, an undervoltage relay 40 is provided between the transformer 36 and the control device 32, and the voltage of the power system is lower than the set voltage. When it is detected that the system voltage has been lost due to the short circuit, the parallel power converter 1
The power conversion operation of No. 8 is stopped, and then the parallel power converter 18 is restarted when the voltage of the power system is restored to the set voltage, that is, when the system voltage is restored.

【0052】具体的には、系統電圧の喪失が系統の短絡
によって生じた場合、並列電力変換器18から並列変圧
器16を介して短絡点に向かって過電流が流れる可能性
がある。この場合、短絡によって、(1)過電流から機
器を保護するためにシステムを停止させることがある、
(2)短絡の過電流によって、直流回路のエネルギーを
放電してしまうことがある、という2つの可能性があ
る。いずれの場合も、並列電力変換器18側の問題でシ
ステムを停止することとなり、そのままでは停電時に負
荷14に電力を供給できなくなる。
Specifically, when the loss of system voltage occurs due to a system short circuit, an overcurrent may flow from the parallel power converter 18 to the short circuit point via the parallel transformer 16. In this case, a short circuit may (1) shut down the system to protect the device from overcurrent,
(2) There are two possibilities that the overcurrent of the short circuit may discharge the energy of the DC circuit. In either case, the system will be stopped due to a problem on the side of the parallel power converter 18, and as it is, power cannot be supplied to the load 14 during a power failure.

【0053】これを回避するために、本実施形態におい
ては、不足電圧継電器40により系統電圧の喪失が検出
されたときには、制御装置32からの指令により並列電
力変換器18の電力変換動作を一旦停止させる。その
後、系統電圧が通常の電圧まで復電したあとは、制御装
置32からの指令により並列電力変換器18を再起動し
て直流電圧を一定に維持する制御を行う。
In order to avoid this, in the present embodiment, when the loss of the system voltage is detected by the undervoltage relay 40, the power conversion operation of the parallel power converter 18 is temporarily stopped by a command from the control device 32. Let After that, after the system voltage is restored to a normal voltage, the parallel power converter 18 is restarted by a command from the control device 32, and control is performed to maintain the DC voltage constant.

【0054】本実施形態によれば、系統側あるいは負荷
側のいずれかの電圧が0近くなる場合の運転に対応し、
且つ、通常状態に復旧する電力変換システムで、特に系
統電圧が短絡に喪失した場合でも運転を継続することが
できる。
According to the present embodiment, the operation when the voltage on either the system side or the load side is close to 0 is dealt with,
In addition, in the power conversion system that returns to the normal state, the operation can be continued especially when the system voltage is lost due to a short circuit.

【0055】次に、エネルギー要素30の他の実施形態
を図9にしたがって説明する。本実施形態におけるエネ
ルギー要素30は、コンデンサや電池などで構成される
エネルギー蓄積要素30a、30bを複数個備えている
とともに、各エネルギー蓄積要素30a、30bを直接
または並列接続するための切替回路42a、42bを備
えて構成されている。
Next, another embodiment of the energy element 30 will be described with reference to FIG. The energy element 30 according to the present embodiment includes a plurality of energy storage elements 30a and 30b including capacitors and batteries, and a switching circuit 42a for connecting the energy storage elements 30a and 30b directly or in parallel. 42b.

【0056】系統電圧の喪失が生じた場合、並列電力変
換器18の電力変換動作を停止し、負荷電圧を直列電力
変換器28の出力電圧によって維持する制御が行われ
る。この場合、直流回路の電圧としては、直列電力変換
器28の交流側の出力電圧よりも高い電圧が必要になる
場合がある。例えば、直列電力変換器28を、図2に示
すように、トランジスタを用いて構成した場合、直列電
力変換器28の交流出力電圧は、トランジスタを用いて
直流回路の正負の電圧を切替て出力されるため、得られ
る最大電圧は直流電圧に依存する。したがって、系統電
圧喪失時など直列電力変換器28の出力電圧として高い
電圧を必要とするときに、切替回路42a、42bの切
替により、エネルギー蓄積要素30a、30bを並列接
続から直列接続に切替ることで、エネルギー蓄積要素3
0から直列電力変換器28の直流側に高い電圧を供給す
ることができる。
When the system voltage is lost, the power conversion operation of the parallel power converter 18 is stopped, and the load voltage is controlled by the output voltage of the series power converter 28. In this case, the voltage of the DC circuit may need to be higher than the output voltage of the series power converter 28 on the AC side. For example, when the series power converter 28 is configured using transistors as shown in FIG. 2, the AC output voltage of the series power converter 28 is output by switching the positive and negative voltages of the DC circuit using the transistors. Therefore, the maximum voltage that can be obtained depends on the DC voltage. Therefore, when a high voltage is required as the output voltage of the series power converter 28 such as when the system voltage is lost, the energy storage elements 30a and 30b are switched from the parallel connection to the series connection by switching the switching circuits 42a and 42b. And energy storage element 3
It is possible to supply a high voltage from 0 to the DC side of the series power converter 28.

【0057】次に、本発明の第4実施形態を図10にし
たがって説明する。本実施形態は、電力変換システム1
0を系統電圧喪失補償用あるいは誘導電動機始動用のシ
ステムに用いるために、図8に示す電力変換システム1
0から、遮断器20、短絡スイッチ22、直列変圧器2
4を取り除き、直列電力変換器28の交流側を直接負荷
14に接続し、補助短絡スイッチ38を通常時には投入
するようにしたものであり、他の構成は図8のものと同
様である。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the power conversion system 1
In order to use 0 in the system for compensation of system voltage loss or for starting the induction motor, the power conversion system 1 shown in FIG.
From 0, circuit breaker 20, short-circuit switch 22, series transformer 2
4 is removed, the AC side of the series power converter 28 is directly connected to the load 14, and the auxiliary short-circuit switch 38 is turned on at normal times. Other configurations are similar to those of FIG.

【0058】本実施形態における制御装置32は、負荷
14への給電時に補助短絡スイッチ38を投入し、電力
系統の電圧喪失時には補助短絡スイッチ38を開放し、
系統復電時には系統電圧と負荷電圧を基に系統電圧の電
圧に同期させて補助短絡スイッチ38を投入するスイッ
チ投入制御手段として機能するようになっている。な
お、本実施形態においては、直列電力変換器28の出力
電圧は負荷14の定格電圧相当に調整する必要がある。
The control device 32 in the present embodiment turns on the auxiliary short-circuit switch 38 when power is supplied to the load 14, and opens the auxiliary short-circuit switch 38 when the voltage of the power system is lost.
When the system is restored, it functions as a switch closing control means for closing the auxiliary short-circuit switch 38 in synchronization with the system voltage based on the system voltage and the load voltage. In addition, in the present embodiment, the output voltage of the series power converter 28 needs to be adjusted to correspond to the rated voltage of the load 14.

【0059】系統電圧喪失時には、いかに早く短絡スイ
ッチ22を短絡するかあるいはその短絡のタイミングと
遮断器20の開放のタイミングをどのように整合させる
かである。この難しさは、直列電力変換器28が直列変
圧器24を介して負荷14に接続されていることに起因
する。
When the system voltage is lost, how quickly the short-circuit switch 22 is short-circuited or how the timing of the short-circuit and the timing of opening the circuit breaker 20 are matched. This difficulty is due to the series power converter 28 being connected to the load 14 via the series transformer 24.

【0060】この難しさを解消するために、本実施形態
においては、直列変圧器24を省略し、直列電力変換器
28を負荷14に直接接続することとしており、電力変
換システム10を系統電圧喪失補償用あるいは誘導電動
機始動用システムに用いることができる。
In order to eliminate this difficulty, in the present embodiment, the series transformer 24 is omitted and the series power converter 28 is directly connected to the load 14, so that the power conversion system 10 loses the system voltage. It can be used for compensating or induction motor starting systems.

【0061】次に、本発明の第5実施形態を図11にし
たがって説明する。本実施形態は、図8に示す電力変換
システム10から、並列変圧器16、並列電力変換器1
8、遮断器20、短絡スイッチ22、直列変圧器24を
取り除き、直列電力変換器28の交流側を直接負荷14
に接続し、補助短絡スイッチ38を通常は閉じるように
したものである。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a parallel transformer 16 and a parallel power converter 1 are added to the power conversion system 10 shown in FIG.
8, the circuit breaker 20, the short-circuit switch 22, and the series transformer 24 are removed, and the AC side of the series power converter 28 is directly connected to the load 14
, And the auxiliary short-circuit switch 38 is normally closed.

【0062】本実施形態における制御装置32は、負荷
14への給電時に補助短絡スイッチ38を投入し、不足
電圧継電器40によって系統電圧の喪失が検出されたと
きには補助短絡スイッチ38を開放するスイッチ投入制
御手段として機能することになる。
The control device 32 in the present embodiment turns on the auxiliary short-circuit switch 38 at the time of supplying power to the load 14, and opens the auxiliary short-circuit switch 38 when the loss of the system voltage is detected by the undervoltage relay 40. It will function as a means.

【0063】本実施形態によれば、系統電圧喪失補償用
のシステムに特化するならば、直列電力変換器28に対
するエネルギーの蓄積をエネルギー蓄積要素30によっ
て行えば良いため、並列電力変換器18を取り除くこと
ができる。また通常時は補助短絡スイッチ38を介して
負荷14に給電されるため、直列電力変換器28が扱う
電力はエネルギー蓄積要素30の損失を補う分だけとな
る。
According to the present embodiment, if the system power loss compensation system is specialized, the energy storage element 30 may be used to store energy in the series power converter 28. Can be removed. In addition, since the load 14 is normally supplied with power via the auxiliary short-circuit switch 38, the series power converter 28 handles only the power to compensate for the loss of the energy storage element 30.

【0064】本実施形態によれば、系統側あるいは負荷
側のいずれかの電圧が0近くなる場合の運転に対応し、
且つ通常状態に復旧する電力変換システムで、特に、系
統電圧が短絡による喪失した場合でも運転を継続するこ
とができる。
According to the present embodiment, the operation when the voltage of either the system side or the load side is close to 0 is dealt with,
In addition, in the power conversion system that returns to the normal state, in particular, the operation can be continued even when the system voltage is lost due to a short circuit.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
系統側が短絡した場合、あるいは系統電圧が喪失した場
合でも、系統側あるいは負荷側のいずれかの電圧が0近
くになった場合の運転に対応することができるととも
に、エネルギー蓄積要素のエネルギーが持続する間、負
荷に給電することができる。
As described above, according to the present invention,
Even if the system side is short-circuited or the system voltage is lost, it is possible to handle the operation when the voltage on either the system side or the load side is close to 0, and the energy of the energy storage element continues. The load can be powered for a period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態を示す電力変換システム
のブロック構成図である。
FIG. 1 is a block configuration diagram of a power conversion system showing a first embodiment of the present invention.

【図2】電力変換器の回路構成図である。FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a power converter.

【図3】直列変圧器の回路構成図である。FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a series transformer.

【図4】図1に示すシステムの負荷電圧を0近辺に制御
するときの作用を説明するためのタイムチャートであ
る。
FIG. 4 is a time chart for explaining the operation when the load voltage of the system shown in FIG. 1 is controlled to around 0.

【図5】図1に示すシステムの系統電圧喪失時における
作用を説明するためのタイムチャートである。
5 is a time chart for explaining the operation of the system shown in FIG. 1 when the system voltage is lost.

【図6】本発明の第2実施形態を示す電力変換システム
のブロック構成図である。
FIG. 6 is a block configuration diagram of a power conversion system showing a second embodiment of the present invention.

【図7】図6に示すシステムの作用を説明するためのタ
イムチャートである。
FIG. 7 is a time chart for explaining the operation of the system shown in FIG.

【図8】本発明の第3実施形態を示す電力変換システム
のブロック構成図である。
FIG. 8 is a block configuration diagram of a power conversion system showing a third embodiment of the present invention.

【図9】エネルギー蓄積要素の他の実施形態を示す回路
構成図である。
FIG. 9 is a circuit configuration diagram showing another embodiment of the energy storage element.

【図10】本発明の第4実施形態を示す電力変換システ
ムのブロック構成図である。
FIG. 10 is a block configuration diagram of a power conversion system showing a fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第5実施形態を示す電力変換システ
ムのブロック構成図である。
FIG. 11 is a block configuration diagram of a power conversion system showing a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 電力変換システム 12 電力系統 14 負荷 16 並列変圧器 18 並列電力変換器 20 遮断器 22 短絡スイッチ 24 直列変圧器 26 計器用変圧器 28 直列電力変換器 30 エネルギー蓄積要素 32 制御装置 34 負荷電圧指令設定器 36 計器用変圧器 38 補助短絡スイッチ 40 不足電圧継電器 10 Power conversion system 12 power system 14 load 16 parallel transformer 18 Parallel power converter 20 circuit breaker 22 Short-circuit switch 24 series transformer 26 Instrument transformers 28 Series power converter 30 energy storage elements 32 control device 34 Load voltage command setter 36 Meter Transformer 38 Auxiliary short-circuit switch 40 Undervoltage relay

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電力系統に並列接続された並列変圧器
と、前記並列変圧器に接続されて電力を変換する並列電
力変換器と、前記電力系統と負荷とを結ぶ回路に挿入さ
れて前記電力系統に直列接続された直列変圧器と、前記
直列変圧器に接続されて電力を変換する直列電力変換器
と、前記並列電力変換器と前記直列電力変換器の直流出
力側において直流エネルギーを蓄積するエネルギー蓄積
要素と、前記電力系統と前記直列変圧器とを結ぶ回路に
挿入されて前記回路を開閉する遮断器と、前記直列変圧
器の3相巻線のうち前記電力系統に接続された一次側巻
線の各相の電力系統側を互いに短絡する短絡スイッチと
を備えてなる電力変換システム。
1. A parallel transformer connected in parallel to an electric power system, a parallel power converter connected to the parallel transformer to convert electric power, and inserted into a circuit connecting the electric power system and a load to supply the electric power. A series transformer connected in series to the grid, a series power converter connected to the series transformer to convert electric power, and a DC energy storage at the DC output side of the parallel power converter and the series power converter. An energy storage element, a circuit breaker that is inserted into a circuit connecting the power system and the series transformer to open and close the circuit, and a primary side of the three-phase winding of the series transformer that is connected to the power system. A power conversion system, comprising: a short-circuit switch that short-circuits each phase of the windings on the power system side.
【請求項2】 請求項1に記載の電力変換システムにお
いて、前記直列変圧器は、オープンデルタの変圧器とし
て構成され、前記短絡スイッチにより各相の一次側巻線
が短絡されたときに、デルタ−スター結線の変圧器とし
て機能してなることを特徴とする電力変換システム。
2. The power conversion system according to claim 1, wherein the series transformer is configured as an open delta transformer, and when the primary winding of each phase is short-circuited by the short-circuit switch, -A power conversion system characterized by functioning as a star-connected transformer.
【請求項3】 請求項1または2に記載の電力変換シス
テムにおいて、前記遮断器と前記直列変圧器を迂回し前
記電力系統と前記負荷とを結ぶ回路を開閉する補助短絡
スイッチと、前記電力系統の電圧を検出する系統電圧検
出器と、前記負荷の電圧を検出する負荷電圧検出器と、
系統復電時に前記系統電圧検出器の検出出力と前記負荷
電圧検出器の検出電圧を基に前記電力系統の電圧に同期
させて前記補助短絡スイッチを投入するスイッチ投入制
御手段とを備えてなることを特徴とする電力変換システ
ム。
3. The power conversion system according to claim 1, wherein an auxiliary short-circuit switch that opens / closes a circuit that bypasses the circuit breaker and the series transformer and connects the power system and the load, and the power system. A system voltage detector that detects the voltage of, and a load voltage detector that detects the voltage of the load,
And a switch closing control means for closing the auxiliary short-circuiting switch in synchronization with the voltage of the power system based on the detection output of the system voltage detector and the detection voltage of the load voltage detector when the system is restored. Power conversion system characterized by.
【請求項4】 請求項1、2または3のうちいずれか1
項に記載の電力変換システムにおいて、前記電力系統の
電圧を検出する系統電圧検出器と、前記系統電圧検出器
により前記電力系統の電圧が設定電圧より低下したこと
が検出されたときに前記並列電力変換器の電力変換動作
を停止させ、その後、前記系統電圧検出器により前記電
力系統の電圧が設定電圧まで回復したことが検出された
ときには前記並列電力変換器を再起動させる電力変換器
制御手段とを備えてなることを特徴とする電力変換シス
テム。
4. Any one of claims 1, 2 and 3
In the power conversion system according to the item, a system voltage detector that detects the voltage of the power system, and the parallel power when the system voltage detector detects that the voltage of the power system is lower than a set voltage. A power converter control means for stopping the power conversion operation of the converter, and then restarting the parallel power converter when the system voltage detector detects that the voltage of the power system has recovered to a set voltage. An electric power conversion system comprising:
【請求項5】 請求項1、2、3または4のうちいずれ
か1項に記載の電力変換システムにおいて、前記エネル
ギー蓄積要素を複数個備えているとともに、前記複数個
のエネルギー蓄積要素を直列または並列接続する切り替
え回路を備えてなることを特徴とする電力変換システ
ム。
5. The power conversion system according to claim 1, wherein the power conversion system includes a plurality of the energy storage elements, and the plurality of energy storage elements are connected in series or An electric power conversion system comprising a switching circuit connected in parallel.
【請求項6】 電力系統に並列接続された並列変圧器
と、前記並列変圧器に接続されて電力を変換する並列電
力変換器と、前記電力系統に直列に接続された負荷に接
続されて電力を変換する直列電力変換器と、前記並列電
力変換器と前記直列電力変換器の直流出力側において直
流エネルギーを蓄積するエネルギー蓄積要素と、前記電
力系統と前記負荷とを結ぶ回路を開閉する補助短絡スイ
ッチと、前記電力系統の電圧を検出する系統電圧検出器
と、前記負荷の電圧を検出する負荷電圧検出器と、前記
負荷への給電時に前記補助短絡スイッチを投入し、前記
系統電圧検出器により前記電力系統の電圧喪失が検出さ
れたときには、前記補助短絡スイッチを開放し、系統復
電時に前記系統電圧検出器の検出出力と前記負荷電圧検
出器の検出電圧を基に前記電力系統の電圧に同期させて
前記補助短絡スイッチを投入するスイッチ投入制御手段
とを備えてなる電力変換システム。
6. A parallel transformer connected in parallel to a power system, a parallel power converter connected to the parallel transformer to convert power, and a power connected to a load connected in series to the power system. , A parallel power converter, an energy storage element that stores DC energy on the DC output side of the parallel power converter and the series power converter, and an auxiliary short circuit that opens and closes a circuit that connects the power system and the load. A switch, a system voltage detector that detects the voltage of the power system, a load voltage detector that detects the voltage of the load, and the auxiliary short-circuit switch is turned on when power is supplied to the load. When a voltage loss in the power system is detected, the auxiliary short-circuit switch is opened, and based on the detection output of the system voltage detector and the detection voltage of the load voltage detector when the system is restored. A power conversion system comprising: switch-on control means for switching on the auxiliary short-circuit switch in synchronization with the voltage of the power system.
【請求項7】 電力系統と負荷とを結ぶ回路を開閉する
補助短絡スイッチと、前記電力系統に前記補助短絡スイ
ッチを介して直列に接続された負荷に接続されて電力を
変換する直列電力変換器と、前記直列電力変換器の直流
出力側において直流エネルギーを蓄積するエネルギー蓄
積要素と、前記電力系統の電圧を検出する系統電圧検出
器と、前記負荷への給電時に前記補助短絡スイッチを投
入し、前記系統電圧検出器により前記電力系統の電圧喪
失が検出されたときには、前記補助短絡スイッチを開放
するスイッチ投入制御手段とを備えてなる電力変換シス
テム。
7. An auxiliary short-circuit switch that opens and closes a circuit that connects a power system and a load, and a series power converter that is connected to a load connected in series to the power system via the auxiliary short-circuit switch to convert power. An energy storage element that stores DC energy on the DC output side of the series power converter, a system voltage detector that detects the voltage of the power system, and the auxiliary short-circuit switch is turned on when power is supplied to the load, A power conversion system comprising switch-on control means for opening the auxiliary short-circuit switch when the system voltage detector detects a voltage loss in the power system.
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