JP2004320949A

JP2004320949A - Voltage drop compensating device

Info

Publication number: JP2004320949A
Application number: JP2003114305A
Authority: JP
Inventors: Akio Suzuki; 明夫鈴木; Kazuo Nakamura; 一夫中村
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the capacity of an inverter that is connected in parallel with another AC power supply that backs up a voltage drop of an electric power system, and to restrain the voltage of a load from dropping while being interlocked with the voltage drop of the electric power system. <P>SOLUTION: A power supply switch 31, which opens a circuit if a voltage V<SB>s</SB>of the electric power system 2 drops, is connected to the electric power system 2. A reactor 32 is connected to the power supply switch 31, a load 33 is connected to the reactor 32, and an AC generator 34 that functions as another AC power supply and an electric motor 35 that drives the AC generator 34 are provided on the load side of the reactor 32. Furthermore, an inverter 36 having a capacitor 37 is connected to the DC side, or a transformer 42 is connected in place of the reactor 32. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統の電圧が低下した場合でも、負荷へ電力の供給を継続することができる電圧低下補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は電圧低下補償装置の第１従来例を示した主回路接続図である。この図３に図示の第１従来例回路において、系統電源２にはサイリスタで構成した第１交流スイッチ５を介して負荷１を接続すると共に、この第１交流スイッチ５の負荷側には第２交流スイッチ６を介してインバータ４を接続しているが、このインバータ４の直流側には直流エネルギーを蓄積するための大容量のコンデンサ３を接続し、その交流側にはリアクトル７とコンデンサ８とでなるフィルタを接続している。
【０００３】
系統電源２の電圧Ｖ_Ｓは、コンデンサ１２と抵抗１３で分圧して検出し、これを制御回路１１へ入力している。系統電圧Ｖ_Ｓが正常のときは、制御回路１１から第１交流スイッチ５へオン指令が与えられるから、系統電源２から負荷１へ交流電力が供給されている。このときインバータ４は制御回路１１からの指令に基づく動作により、負荷１の無効電力分や高調波成分を吸収して系統電源２の力率を１に維持する。
ここで系統電源２の電圧Ｖ_Ｓが所定の不足電圧設定値まで低下したことを検出すると、制御回路１１は第１交流スイッチ５をオフにする指令を与えて負荷１を系統電源２から切り離すと共に、インバータ４はコンデンサ３に蓄積していた電荷を交流電力に変換し、この交流電力を系統電源２の代わりに負荷１へ供給する指令を発するので、負荷１は系統電源２の停電時でも運転を継続することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図４は電圧低下補償装置の第２従来例を示した主回路接続図である。この第２従来例回路において、双方向変換器２３とマイクロタービン発電機２４と負荷２５との並列接続回路が、商用電源２０から遮断器２１と高速度スイッチ２２を経て接続されている。商用電源２０はマイクロタービン発電機２４と共に負荷２５へ交流電力を供給しており、双方向変換器２３はこのときに生じる無効電力分や高調波成分を補償するのであるが、商用電源２０とマイクロタービン発電機２４が停止した場合には高速度スイッチ２２をオフとし、双方向変換器２３の直流側に接続しているコンデンサ２６に蓄積していた電荷を、当該双方向変換器２３が交流電力に変換して負荷２５へ供給するから、負荷２５は停電により運転を中断するのを回避できる（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１０１５７６号公報
【特許文献２】
特開２００１−２７５２５６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図３に図示の第１従来例回路では、系統電源２の電圧Ｖ_Ｓが正常のときは第１交流スイッチ５をオンにして負荷１へ電力を供給する。このとき第２交流スイッチ６はオンで、整流器として作用するインバータ４がコンデンサ３を充電する。ここで電圧Ｖ_Ｓが低下すれば制御回路１１が動作して第１交流スイッチ５をオフとし、インバータ４はコンデンサ３の蓄積エネルギーを交流電力に変換して負荷１へ供給する。しかしこのときインバータ４は負荷１の全容量に相当する電力を供給できるように大容量のものを設置する必要があるから、当該インバータ４が大形化する不具合がある。更に、系統電源２の電圧低下状態が長時間続く場合は、コンデンサ３もその時間に比例してその容量をますます大きくしなければならなくなる不具合もある。更に、系統電源２の電圧が低下した場合は、インバータ４の出力電圧が確立するまでの期間は、負荷１への印加電圧が系統電源２の電圧に連動して低下してしまう不具合もある。
【０００７】
図４に図示の第２従来例回路も、商用電源２０とマイクロタービン発電機２４が共に停止した場合に、双方向変換器２３は負荷２５の全容量を賄える大きさを必要とするし、この双方向変換器２３の出力電圧が確立するまでの期間は、負荷２５の印加電圧が系統電源２の電圧に連動して低下してしまう不具合を生じるのは、第１従来例回路の場合と同様である。
そこでこの発明の目的は、電力系統の電圧低下をバックアップする別途の交流電源に並列接続するインバータの容量を縮小すると共に、負荷の電圧が電力系統の電圧低下に連動して低下するのを抑制することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明の電圧低下補償装置は、
電力系統に、この電力系統の電圧が低下すれば開路する電源開閉器を接続し、該電源開閉器にリアクトルを接続し、該リアクトルに負荷を接続し、このリアクトルの負荷側に別途の交流電源と、直流側にコンデンサを有するインバータとを接続する。
または前記リアクトルの代わりに変圧器を接続する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を表した主回路接続図である。この第１実施例回路において、電力系統３０からは電源開閉器３１とリアクトル３２を経て交流電力を負荷３３へ供給している。このときリアクトル３２の負荷側には別途の交流電源としての交流発電機３４とインバータ３６とが接続されており、交流発電機３４は電動機３５により駆動されて無負荷運転している。インバータ３６の直流側にはコンデンサ３７が接続されており、このインバータ３６が負荷３３の無効電力分や高調波成分を吸収することにより、電力系統３０は力率１で運転することができる。
【００１０】
電力系統３０の電圧が低下したことを図示していない電圧検出器が検出すれば、電源開閉器３１をオフにすることで、無負荷運転していた交流発電機３４が電力系統３０の代わりに負荷３３へ電力を供給するから、負荷３３は運転を継続することができる。このとき、インバータ３６は電源開閉器３１がオンしていたときと同様に負荷３３の無効電力分や高調波成分を吸収するように動作するから、交流発電機３４は力率１で運転することができる。よってインバータ３６は、前述したように負荷３３の無効電力分や高調波成分を吸収できる容量を備えていれば良いことから、従来のように負荷３３の全容量を賄うことができる大きさを備える必要は無いし、コンデンサ３７も同様にその容量を減少させることができる。また、交流発電機３４は力率１での運転となることから、当該交流発電機３４とこれを駆動する電動機３５とは、負荷３３の有効電力分を賄える容量を備えていれば十分である。
【００１１】
更に、電力系統３０の電圧が低下した場合に、従来は負荷３３に印加される電圧もこれに連動して低下してしまっていたが、本発明ではリアクトル３２を挿入することで、電力系統３０の電圧が低下しても交流発電機３４は従前の電圧を維持することができ、これら両者の差電圧は当該リアクトル３２が分担する。それ故、電力系統３０の電圧が低下してから電源開閉器３１がオフとなるまでの期間に負荷３３の印加電圧が電力系統３０の電圧と共に低下する恐れを回避することができる。
なお、電力系統３０の電圧が低下している期間が短い場合は、交流発電機３４には電動機３５の代わりに蓄勢輪（フライホィール）を結合しておき、通常は交流発電機３４が電動機となって蓄勢輪にエネルギーを蓄積しているが、電力系統３０の電圧が低下したときにこの蓄勢輪が交流発電機３４を駆動する構成にすることもできる。
【００１２】
図２は本発明の第２実施例を表した主回路接続図であるが、この第２実施例回路では、リアクトル３２の代わりに変圧器４２を使用するところが図１で既述の第１実施例回路と異なっているが、これ以外は同じであるから、同じ部分の説明は省略する。すなわち第１実施例回路におけるリアクトル３２のインピーダンスが変圧器４２のインピーダンスに変わっている。
【００１３】
【発明の効果】
従来の電圧低下補償装置は、負荷の全容量を賄うことができる大きさのインバータとコンデンサを備えていたことから、装置が大形化してしまう欠点があったし、電力系統の電圧が低下し始めてから電圧低下補償装置がその動作を確立するまでの期間は、負荷に印加される電圧が、電力系統の電圧低下に連動して下降してしまう不具合があった。これに対して本発明では、インバータとコンデンサの容量は負荷の無効電力分に相当する大きさであれば良いことから、従来よりも大幅にその容量と寸法を縮小することができる効果が得られるし、別途の交流電源は負荷の有効電力分に相当する大きさ出よいことから、その容量と寸法を縮小することができる。更に、主回路にリアクトルを挿入することで、電力系統の電圧が低下した場合でも、負荷に印加される電圧がこれに連動して低下するのを抑制できる効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を表した主回路接続図
【図２】本発明の第２実施例を表した主回路接続図
【図３】電圧低下補償装置の第１従来例を示した主回路接続図
【図４】電圧低下補償装置の第２従来例を示した主回路接続図
【符号の説明】
１，２５，３３負荷
２系統電源
３，２６，３７コンデンサ
４，３６インバータ
５第１交流スイッチ
６第２交流スイッチ
１１制御回路
２０商用電源
２１遮断器
２２高速度スイッチ
２３双方向変換器
２４マイクロタービン発電機
３０電力系統
３１電源開閉器
３２リアクトル
３４交流発電機
３５電動機
４２変圧器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a voltage drop compensation device that can continue to supply power to a load even when the voltage of a power system drops.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 is a main circuit connection diagram showing a first conventional example of the voltage drop compensating device. In the first prior art circuit shown in FIG. 3, a load 1 is connected to a system power supply 2 via a first AC switch 5 composed of a thyristor, and a second side of the first AC switch 5 is connected to a load side. An inverter 4 is connected via an AC switch 6. A large-capacity capacitor 3 for storing DC energy is connected to the DC side of the inverter 4, and a reactor 7 and a capacitor 8 are connected to the AC side. Is connected.
[0003]
Voltage V _S of the system power source 2 is detected by dividing by the capacitor 12 and a resistor 13, and inputs it to the control circuit 11. When the system voltage V _S is normal, since the on command is given from the control circuit 11 to the first AC switch 5, the AC power is supplied from the system power supply 2 to the load 1. At this time, the inverter 4 maintains the power factor of the system power supply 2 at 1 by absorbing reactive power and harmonic components of the load 1 by an operation based on a command from the control circuit 11.
Here, if the voltage V _S of the system power source 2 is detected to be decreased to a predetermined undervoltage set value, the control circuit 11 loads 1 provides an instruction to turn off the first AC switch 5 with disconnected from the system power supply 2 The inverter 4 converts the electric charge stored in the capacitor 3 into AC power, and issues a command to supply the AC power to the load 1 instead of the system power supply 2, so that the load 1 operates even when the system power supply 2 fails. Can be continued (for example, see Patent Document 1).
[0004]
FIG. 4 is a main circuit connection diagram showing a second conventional example of the voltage drop compensating device. In this second conventional circuit, a parallel connection circuit of a bidirectional converter 23, a microturbine generator 24, and a load 25 is connected from a commercial power supply 20 via a circuit breaker 21 and a high-speed switch 22. The commercial power supply 20 supplies AC power to the load 25 together with the microturbine generator 24, and the bidirectional converter 23 compensates for the reactive power and harmonic components generated at this time. When the turbine generator 24 stops, the high-speed switch 22 is turned off, and the electric charge stored in the capacitor 26 connected to the DC side of the bidirectional converter 23 is transferred to the bidirectional converter 23 by the AC power. And supply to the load 25, the load 25 can be prevented from interrupting the operation due to a power failure (for example, see Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-101576 A [Patent Document 2]
JP 2001-275256 A
[Problems to be solved by the invention]
In the first prior art example circuit shown in Figure 3, when the voltage V _S of the system power source 2 is normal to supply power to the load 1 is turned on the first AC switch 5. At this time, the second AC switch 6 is turned on, and the inverter 4 acting as a rectifier charges the capacitor 3. Here the voltage V _S off the first AC switch 5 operates the control circuit 11 when lowered, the inverter 4 is supplied to convert stored energy of the capacitor 3 into AC power to the load 1. However, at this time, it is necessary to install a large-capacity inverter 4 so as to be able to supply electric power corresponding to the entire capacity of the load 1, so that there is a problem that the inverter 4 becomes large. Further, when the voltage drop of the system power supply 2 continues for a long time, there is a problem that the capacity of the capacitor 3 must be further increased in proportion to the time. Furthermore, when the voltage of the system power supply 2 decreases, the voltage applied to the load 1 decreases in conjunction with the voltage of the system power supply 2 until the output voltage of the inverter 4 is established.
[0007]
The second conventional circuit shown in FIG. 4 also requires that the bidirectional converter 23 be large enough to cover the full capacity of the load 25 when both the commercial power supply 20 and the microturbine generator 24 are stopped. During the period until the output voltage of the bidirectional converter 23 is established, a problem that the applied voltage of the load 25 decreases in conjunction with the voltage of the system power supply 2 occurs similarly to the first conventional circuit. It is.
Therefore, an object of the present invention is to reduce the capacity of an inverter connected in parallel to a separate AC power supply that backs up a voltage drop in a power system, and to suppress a load voltage from decreasing in conjunction with a voltage drop in a power system. It is in.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a voltage drop compensator according to the present invention includes:
A power switch that opens when the voltage of this power system drops is connected to the power system, a reactor is connected to the power switch, a load is connected to the reactor, and a separate AC power source is connected to the load side of the reactor. And an inverter having a capacitor on the DC side.
Alternatively, a transformer is connected instead of the reactor.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a main circuit connection diagram showing a first embodiment of the present invention. In the circuit of the first embodiment, AC power is supplied from a power system 30 to a load 33 via a power switch 31 and a reactor 32. At this time, an AC generator 34 as an additional AC power supply and an inverter 36 are connected to the load side of the reactor 32, and the AC generator 34 is driven by the electric motor 35 to perform no-load operation. A capacitor 37 is connected to the DC side of the inverter 36, and the inverter 36 absorbs the reactive power and harmonic components of the load 33, so that the power system 30 can be operated at a power factor of 1.
[0010]
When a voltage detector (not shown) detects that the voltage of the power system 30 has dropped, the power generator 31 is turned off, so that the AC generator 34 that has been operating without load replaces the power system 30. Since power is supplied to the load 33, the load 33 can continue operating. At this time, since the inverter 36 operates to absorb the reactive power and the harmonic components of the load 33 in the same manner as when the power switch 31 is turned on, the AC generator 34 must be operated at a power factor of 1. Can be. Therefore, since the inverter 36 only needs to have a capacity capable of absorbing the reactive power and harmonic components of the load 33 as described above, the inverter 36 has a size capable of covering the entire capacity of the load 33 as in the related art. It is not necessary, and the capacity of the capacitor 37 can be similarly reduced. Further, since the AC generator 34 operates at a power factor of 1, the AC generator 34 and the motor 35 for driving the AC generator 34 need only have a capacity capable of covering the active power of the load 33. .
[0011]
Further, when the voltage of the power system 30 is reduced, the voltage applied to the load 33 is conventionally reduced in conjunction with this, but in the present invention, by inserting the reactor 32, The voltage of the AC generator 34 can maintain the previous voltage even if the voltage of the AC power supply decreases, and the reactor 32 shares the difference voltage between the two. Therefore, it is possible to avoid the possibility that the voltage applied to the load 33 decreases together with the voltage of the power system 30 during a period from when the voltage of the power system 30 decreases to when the power switch 31 is turned off.
When the period during which the voltage of the power system 30 is low is short, a power storage wheel (flywheel) is connected to the AC generator 34 instead of the motor 35, and the AC generator 34 is normally connected to the motor. Thus, the energy is stored in the energy storage wheel, but the energy storage wheel may drive the AC generator 34 when the voltage of the power system 30 decreases.
[0012]
FIG. 2 is a main circuit connection diagram showing a second embodiment of the present invention. In the circuit of the second embodiment, a transformer 42 is used instead of the reactor 32 in the first embodiment already described in FIG. Although it is different from the example circuit, it is the same except for this, and the description of the same part is omitted. That is, the impedance of the reactor 32 in the circuit of the first embodiment is changed to the impedance of the transformer 42.
[0013]
【The invention's effect】
The conventional voltage drop compensator had an inverter and a capacitor large enough to cover the entire capacity of the load.Therefore, there was a drawback that the device became larger, and the voltage of the power system decreased. During the period from the start until the voltage drop compensating device establishes its operation, there is a problem that the voltage applied to the load drops in conjunction with the voltage drop of the power system. On the other hand, according to the present invention, since the capacity of the inverter and the capacitor only needs to be large enough to correspond to the reactive power of the load, the effect that the capacity and the size can be significantly reduced as compared with the related art can be obtained. However, the size of the separate AC power supply can be reduced because its size is equivalent to the active power of the load. Further, by inserting the reactor into the main circuit, even when the voltage of the power system is reduced, an effect is obtained that the voltage applied to the load can be prevented from being reduced in conjunction therewith.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main circuit connection diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a main circuit connection diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a first conventional example of a voltage drop compensating device. Main circuit connection diagram shown FIG. 4 Main circuit connection diagram showing a second conventional example of the voltage drop compensation device
1, 25, 33 Load 2 System power supply 3, 26, 37 Capacitor 4, 36 Inverter 5 First AC switch 6 Second AC switch 11 Control circuit 20 Commercial power supply 21 Circuit breaker 22 High-speed switch 23 Bidirectional converter 24 Micro turbine Generator 30 Power system 31 Power switch 32 Reactor 34 Alternator 35 Motor 42 Transformer

Claims

A power switch that opens when the voltage of this power system drops is connected to the power system, a reactor is connected to the power switch, a load is connected to the reactor, and a separate AC power source is connected to the load side of the reactor. And an inverter having a capacitor on the DC side.

A power switch, which is opened when the voltage of the power system drops, is connected to the power system, a transformer is connected to the power switch, a load is connected to the transformer, and a separate load is connected to the load side of the transformer. A voltage drop compensator characterized in that the AC power supply is connected to an inverter having a capacitor on the DC side.