JP2005065400A - Power storage system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超伝導を利用した電力貯蔵装置に関する。 The present invention relates to a power storage device using superconductivity.
従来より、この種の電力貯蔵装置としては、超伝導コイルに電力のエネルギーを磁気エネルギーとして貯蔵する所謂SMES(超伝導電力貯蔵装置)が知られている。上記電力貯蔵装置は、例えば半導体製造工場などに設置して、この半導体製造工場の電力ラインに、0.1秒程度に亘って電圧が低下する瞬時低下(以下、瞬低という)が生じた場合、負荷側の電力ラインを所定電圧に回復させる瞬低補償装置として用いられている。 Conventionally, as this type of power storage device, so-called SMES (superconducting power storage device) is known which stores power energy as magnetic energy in a superconducting coil. When the power storage device is installed in a semiconductor manufacturing factory, for example, and an instantaneous drop (hereinafter referred to as an instantaneous drop) occurs in the power line of the semiconductor manufacturing factory, the voltage drops for about 0.1 seconds. It is used as a voltage sag compensator that restores a load-side power line to a predetermined voltage.
上記電力貯蔵装置は、上記電力ラインの電圧値を常時観測しており、この電圧値が正常値のときは電力ラインから電力の供給を受け、この電力のエネルギーを超伝導コイルに貯蔵する。そして、上記電力ラインの電圧値の低下を検出して、瞬低の開始を検出した場合、上記超伝導コイルに貯蔵されたエネルギーから電力を取り出して負荷側の電力ライン(以下、電力負荷ラインという)に出力して、この電力負荷ラインの電圧値が迅速に回復するようにしている。 The power storage device constantly monitors the voltage value of the power line. When the voltage value is normal, the power storage device receives power from the power line and stores the energy of the power in the superconducting coil. And when the fall of the voltage value of the said electric power line is detected and the start of an instantaneous drop is detected, electric power is taken out from the energy stored in the said superconducting coil, and the electric power line (henceforth an electric power load line is called hereafter) The voltage value of this power load line is recovered quickly.
上記電力貯蔵装置は、超伝導体からなる上記超伝導コイルを極低温に冷却すると共に、この超伝導コイルに電力を入出力するリード端子もまた、超伝導体で形成して、極低温に冷却している。 The power storage device cools the superconducting coil made of a superconductor to a cryogenic temperature, and a lead terminal for inputting / outputting power to / from the superconducting coil is also made of a superconductor and cooled to a cryogenic temperature. doing.
上記超伝導コイルおよびリード端子を冷却する冷凍機としては、ヘリウムガスを作動流体とするパルス管冷凍機が用いられている。このパルス管冷凍機は、高圧のヘリウムガスを吐出する圧縮機に接続され、この圧縮機の回転数を制御して、冷凍能力を調節している(例えば特開2002−106991:特許文献1参照)。 As a refrigerator for cooling the superconducting coil and the lead terminal, a pulse tube refrigerator using helium gas as a working fluid is used. This pulse tube refrigerator is connected to a compressor that discharges high-pressure helium gas, and adjusts the refrigerating capacity by controlling the rotational speed of the compressor (see, for example, JP-A-2002-106991: Patent Document 1). ).
上記電力貯蔵装置において、上記超伝導コイルおよびリード端子を収容する熱シールド内に、上記パルス管冷凍機の冷却ヘッドを配置し、この冷却ヘッドに上記リード端子を接続している。上記熱シールド内に温度センサを設け、この温度センサの検出値に基いて上記圧縮機の回転数を制御することによって、上記冷却ヘッドで生成する冷熱量を調節して、上記超伝導コイルおよびリード端子の温度を極低温に維持するようにしている。 In the power storage device, a cooling head of the pulse tube refrigerator is disposed in a heat shield that accommodates the superconducting coil and the lead terminal, and the lead terminal is connected to the cooling head. A temperature sensor is provided in the heat shield, and the amount of cold generated by the cooling head is adjusted by controlling the number of revolutions of the compressor based on the detected value of the temperature sensor, so that the superconducting coil and the lead are adjusted. The terminal temperature is kept at a very low temperature.
しかしながら、上記従来の電力貯蔵装置は、上記電力ラインの瞬低を検出して超伝導コイルから電力を取り出す際、上記リード端子を流れる電流の急激な増大により、このリード端子に比較的大量の発熱が起こる。また、上記超伝導コイルにおいても、急激な放電とその後の受電に伴う大幅な磁界の変化により、比較的大量の発熱が起こる。このリード端子および超伝導コイルの発熱による熱シールド内の温度上昇を上記温度センサで検出し、この温度センサの検出値に応じて上記圧縮機の回転数を増大するので、上記熱シールド内の温度が上昇を開始してから、上記パルス管冷凍機の冷凍能力が増大するまでに、時間差が生じる。したがって、上記発熱量によっては、上記超伝導コイルおよびリード端子の温度が、超伝導破壊を生じる温度にまで上昇する虞があるという問題がある。
そこで、本発明の目的は、リード端子および超伝導コイルの温度上昇を効果的に防止できる電力貯蔵装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power storage device that can effectively prevent temperature rise of lead terminals and superconducting coils.
上記目的を達成するため、本発明の電力貯蔵装置は、電力のエネルギーを貯蔵する電力貯蔵部と、
電力ラインの電圧の瞬時低下を検出する瞬低検出手段と、
上記瞬低検出手段が上記電力ラインの電圧の瞬時低下を検出した場合、上記電力貯蔵部に貯蔵されたエネルギーから電力を取り出して電力負荷ラインに出力する出力手段と、
上記電力貯蔵部に搭載された冷凍機と、
上記冷凍機に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、
上記圧縮機に供給する電力の周波数を変更する第1周波数変更手段と、
上記冷凍機の駆動部に供給する電力の周波数を変更する第2周波数変更手段と、
上記瞬低検出手段が上記電力ラインの電圧の瞬時低下を検出した場合、上記第1周波数変更手段または第2周波数変更手段の少なくとも一方に指令して、上記圧縮機または冷凍機の駆動部の少なくとも一方に供給する電力の周波数を最大にする周波数最大化手段と
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a power storage device of the present invention includes a power storage unit that stores energy of power,
A voltage sag detecting means for detecting an instantaneous drop in the voltage of the power line;
When the instantaneous voltage drop detecting means detects an instantaneous drop in the voltage of the power line, an output means for taking out the power from the energy stored in the power storage unit and outputting it to the power load line;
A refrigerator mounted on the power storage unit;
A compressor for compressing a refrigerant to be supplied to the refrigerator;
First frequency changing means for changing the frequency of power supplied to the compressor;
Second frequency changing means for changing the frequency of power supplied to the drive unit of the refrigerator,
When the instantaneous voltage drop detecting means detects an instantaneous drop in the voltage of the power line, at least one of the first frequency changing means or the second frequency changing means is commanded, and at least one of the drive units of the compressor or the refrigerator Frequency maximizing means for maximizing the frequency of the power supplied to one side is provided.
上記構成の電力貯蔵装置によれば、上記瞬低検出手段によって電力ラインの電圧の瞬時低下、すなわち、瞬低が検出された場合、上記出力手段によって、上記電力貯蔵部に貯蔵されたエネルギーから電力が取り出されて、この電力が電力負荷ライン(負荷側の電力ライン)に出力される。これと共に、上記周波数最大化手段の指令を受けた上記第1周波数変更手段によって、上記圧縮機に供給される電力の周波数が最大になる。また、上記周波数最大化手段の指令を受けた上記第2周波数変更手段によって、上記冷凍機の駆動部に供給される電力の周波数が最大になる。これによって、上記冷凍機の冷凍能力が最大になる。したがって、上記冷凍機が搭載された電力貯蔵部は、エネルギーが取り出されるのと殆ど時間差を生じることなく、最大の冷却能力で冷却される。その結果、上記電力貯蔵部は、電力の取り出しに伴う温度上昇が効果的に防止される。したがって、上記電力貯蔵部の例えば超伝導破壊などが、効果的に防止される。 According to the power storage device having the above configuration, when the instantaneous voltage drop of the power line is detected by the voltage sag detecting unit, that is, when a voltage sag is detected, the output unit generates power from the energy stored in the power storage unit. Is taken out and this power is output to the power load line (load-side power line). At the same time, the frequency of the electric power supplied to the compressor is maximized by the first frequency changing means that has received a command from the frequency maximizing means. Moreover, the frequency of the electric power supplied to the drive unit of the refrigerator is maximized by the second frequency changing unit that has received the instruction from the frequency maximizing unit. This maximizes the refrigeration capacity of the refrigerator. Therefore, the power storage unit on which the refrigerator is mounted is cooled with the maximum cooling capacity with almost no time difference from when the energy is extracted. As a result, the power storage unit is effectively prevented from rising in temperature due to power extraction. Therefore, for example, superconducting breakdown of the power storage unit is effectively prevented.
なお、上記周波数最大化手段は、上記第1周波数変更手段と、上記第2周波数変更手段とのいずれか一方または両方に指令して、上記圧縮機に供給する電力の周波数と、上記冷凍機の駆動部に供給する電力の周波数とのいずれか一方または両方を最大化してもよい。いずれの場合であっても、上記冷凍機の冷凍能力を迅速に最大化できればよい。 The frequency maximizing means instructs one or both of the first frequency changing means and the second frequency changing means to supply the frequency of electric power to be supplied to the compressor, and the refrigerator. One or both of the frequencies of the power supplied to the drive unit may be maximized. In any case, it is sufficient that the refrigeration capacity of the refrigerator can be maximized quickly.
一実施形態の電力貯蔵装置は、上記電力貯蔵部は超伝導コイルを有し、
上記冷凍機は、上記超伝導コイルを冷却する冷凍機であることを特徴としている。
In one embodiment, the power storage unit includes a superconducting coil.
The refrigerator is a refrigerator that cools the superconducting coil.
一実施形態の電力貯蔵装置によれば、上記電力貯蔵部は超伝導コイルを有し、この超伝導コイルに、上記電力のエネルギーが貯蔵される。この超伝導コイルが、上記冷凍機で冷却される。上記瞬低検出手段によって瞬低が検出され、上記出力手段によって、上記超伝導コイルに貯蔵されたエネルギーから電力が取り出される際、上記周波数最大化手段による上記第1周波数変更手段および第2周波数変更手段への指令によって、上記冷凍機の冷凍能力が最大になる。したがって、上記冷凍機で冷却される超伝導コイルは、電力が取り出されるのと殆ど時間差を生じることなく、最大の冷却能力で冷却される。その結果、上記超伝導コイルにおいて、急激な放電とその後の受電に伴う大幅な磁界の変化が生じても、発熱が殆ど生じないから、発熱による温度上昇が効果的に防止される。したがって、上記超伝導コイルの超伝導破壊が、効果的に防止される。 According to the power storage device of one embodiment, the power storage unit includes a superconducting coil, and the energy of the power is stored in the superconducting coil. This superconducting coil is cooled by the refrigerator. When the voltage sag is detected by the voltage sag detecting means and the power is extracted from the energy stored in the superconducting coil by the output means, the first frequency changing means and the second frequency changing by the frequency maximizing means. The refrigeration capacity of the refrigerator is maximized by a command to the means. Therefore, the superconducting coil cooled by the refrigerator is cooled with the maximum cooling capacity with almost no time difference from when electric power is extracted. As a result, in the superconducting coil, even if there is a significant change in the magnetic field due to a rapid discharge and subsequent power reception, no heat is generated, and therefore a temperature rise due to heat generation is effectively prevented. Therefore, the superconducting breakdown of the superconducting coil is effectively prevented.
一実施形態の電力貯蔵装置は、上記電力貯蔵部は超伝導コイルを有し、
上記冷凍機は、上記超伝導コイルのリード端子を冷却する冷凍機であることを特徴としている。
In one embodiment, the power storage unit includes a superconducting coil.
The refrigerator is a refrigerator that cools the lead terminal of the superconducting coil.
一実施形態の電力貯蔵装置によれば、上記電力貯蔵部は超伝導コイルを有し、この超伝導コイルに、上記電力のエネルギーが貯蔵される。この超伝導コイルに電力を入出力するリード端子が、上記冷凍機で冷却される。上記瞬低検出手段によって瞬低が検出され、上記出力手段によって、上記超伝導コイルに貯蔵されたエネルギーから電力が取り出される際、上記周波数最大化手段による上記第1周波数変更手段および第2周波数変更手段への指令によって、上記冷凍機の冷凍能力が最大になる。したがって、上記冷凍機で冷却されるリード端子は、上記超伝導コイルから電力が取り出されるのと殆ど時間差を生じることなく、最大の冷却能力で冷却される。その結果、上記リード端子は、上記電力の取り出しによって電流が急激に増大しても、発熱が殆ど生じないから、発熱による温度上昇が効果的に防止される。したがって、上記リード端子の超伝導破壊が、効果的に防止される。 According to the power storage device of one embodiment, the power storage unit includes a superconducting coil, and the energy of the power is stored in the superconducting coil. The lead terminal for inputting / outputting electric power to / from the superconducting coil is cooled by the refrigerator. When the voltage sag is detected by the voltage sag detecting means and the power is extracted from the energy stored in the superconducting coil by the output means, the first frequency changing means and the second frequency changing by the frequency maximizing means. The refrigeration capacity of the refrigerator is maximized by a command to the means. Therefore, the lead terminal cooled by the refrigerator is cooled with the maximum cooling capacity with almost no time difference from when the electric power is taken out from the superconducting coil. As a result, the lead terminal hardly generates heat even when the current increases suddenly by taking out the electric power, so that temperature rise due to heat generation is effectively prevented. Therefore, the superconducting breakdown of the lead terminal is effectively prevented.
以上より明らかなように、本発明の電力貯蔵装置によれば、電力のエネルギーを貯蔵する電力貯蔵部と、電力ラインの電圧の瞬時低下を検出する瞬低検出手段と、上記瞬低検出手段が上記電力ラインの電圧の瞬時低下を検出した場合、上記電力貯蔵部に貯蔵されたエネルギーから電力を取り出して電力負荷ラインに出力する出力手段と、上記電力貯蔵部に搭載された冷凍機と、上記冷凍機に供給する冷媒を圧縮する圧縮機と、上記圧縮機に供給する電力の周波数を変更する第1周波数変更手段と、上記冷凍機の駆動部に供給する電力の周波数を変更する第2周波数変更手段と、上記瞬低検出手段が上記電力ラインの電圧の瞬時低下を検出した場合、上記第1周波数変更手段または第2周波数変更手段の少なくとも一方に指令して、上記圧縮機または冷凍機の駆動部の少なくとも一方に供給する電力の周波数を最大にする周波数最大化手段とを備えるので、上記瞬低検出手段が電力ラインの瞬低を検出した場合、上記出力手段によって超伝導コイルから所定の電力が電力負荷ラインに出力されると共に、上記周波数最大化手段の指令を受けた上記第1周波数変更手段によって、上記圧縮機に供給する電力の周波数が最大にされ、また、上記周波数最大化手段の指令を受けた上記第2周波数変更手段によって、上記冷凍機の駆動部に供給する電力の周波数が最大にされて、上記冷凍機の冷凍能力が最大になる。したがって、上記超伝導コイルからエネルギー取り出すのと殆ど時間差を生じることなく、上記電力貯蔵部を最大能力で冷却できるので、この電力貯蔵部は、上記電力の取り出しに伴う温度上昇を効果的に防止できる。その結果、上記電力貯蔵部の例えば超伝導破壊を、効果的に防止できる。 As is clear from the above, according to the power storage device of the present invention, the power storage unit that stores the energy of the power, the instantaneous voltage drop detecting unit that detects the instantaneous decrease in the voltage of the power line, and the instantaneous voltage drop detecting unit include When an instantaneous drop in the voltage of the power line is detected, output means for extracting power from the energy stored in the power storage unit and outputting it to the power load line, a refrigerator mounted on the power storage unit, and A compressor for compressing refrigerant supplied to the refrigerator; first frequency changing means for changing a frequency of electric power supplied to the compressor; and a second frequency for changing the frequency of electric power supplied to the drive unit of the refrigerator. When the change means and the instantaneous drop detection means detect an instantaneous drop in the voltage of the power line, the compressor is instructed to at least one of the first frequency change means or the second frequency change means, and the compressor Or a frequency maximizing means for maximizing the frequency of power supplied to at least one of the drive units of the refrigerator, so that when the sag detecting means detects a power line sag, the output means Predetermined power is output from the conduction coil to the power load line, and the frequency of the power supplied to the compressor is maximized by the first frequency changing means that has received a command from the frequency maximizing means. The frequency of the electric power supplied to the drive unit of the refrigerator is maximized by the second frequency changing unit that receives the instruction of the frequency maximizing unit, and the refrigerating capacity of the refrigerator is maximized. Accordingly, since the power storage unit can be cooled with the maximum capacity without causing a time difference from taking out the energy from the superconducting coil, the power storage unit can effectively prevent the temperature rise associated with the extraction of the power. . As a result, for example, superconducting breakdown of the power storage unit can be effectively prevented.
また、一実施形態の電力貯蔵装置によれば、上記電力貯蔵部は超伝導コイルを有し、上記冷凍機は、上記超伝導コイルを冷却する冷凍機であるので、この冷凍機で冷却される超伝導コイルを、エネルギーが取り出されるのと殆ど時間差を生じることなく、最大の冷却能力で冷却できる。その結果、上記超伝導コイルにおいて、急激な放電とその後の受電に伴う大幅な磁界の変化が生じても、発熱による温度上昇を効果的に防止できて、この超伝導コイルの超伝導破壊を効果的に防止できる。 Further, according to the power storage device of one embodiment, the power storage unit has a superconducting coil, and the refrigerator is a refrigerator that cools the superconducting coil, and thus is cooled by the refrigerator. Superconducting coils can be cooled with maximum cooling capacity with little time difference from when energy is extracted. As a result, in the superconducting coil, even if there is a significant change in the magnetic field due to sudden discharge and subsequent power reception, the temperature rise due to heat generation can be effectively prevented, and superconducting breakdown of this superconducting coil can be effectively prevented. Can be prevented.
また、一実施形態の電力貯蔵装置によれば、上記電力貯蔵部は超伝導コイルを有し、上記冷凍機は、上記超伝導コイルのリード端子を冷却する冷凍機であるので、この冷凍機で冷却されるリード端子を、上記超伝導コイルからエネルギーが取り出されるのと殆ど時間差を生じることなく、最大の冷却能力で冷却できる。その結果、上記リード端子について、上記電力の取り出しによって電流が急激に増大しても、発熱による温度上昇を効果的に防止できて、このリード端子の超伝導破壊を効果的に防止できる。 Also, according to the power storage device of one embodiment, the power storage unit has a superconducting coil, and the refrigerator is a refrigerator that cools the lead terminal of the superconducting coil. The lead terminal to be cooled can be cooled with the maximum cooling capacity with almost no time difference from when energy is extracted from the superconducting coil. As a result, even if the current suddenly increases due to the extraction of the electric power for the lead terminal, the temperature rise due to heat generation can be effectively prevented, and the superconducting breakdown of the lead terminal can be effectively prevented.
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
図1は、本発明の第1実施形態の電力貯蔵装置を示す概略図である。この電力貯蔵装置は、超伝導コイルに電力のエネルギーを磁気エネルギーとして貯蔵する所謂SMESである。この電力貯蔵装置は、雷などに起因して、電力ラインに0.1秒程度に亘って瞬低が生じた場合に、電力負荷ラインを所定電圧に回復させる瞬低補償装置として形成されている。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a power storage device according to a first embodiment of the present invention. This power storage device is a so-called SMES that stores power energy as magnetic energy in a superconducting coil. This power storage device is formed as a voltage sag compensator that recovers the power load line to a predetermined voltage when a sag occurs in the power line for about 0.1 seconds due to lightning or the like. .
上記電力貯蔵装置は、超伝導体で形成された超伝導コイル1と、冷凍機としてのパルス管冷凍機2を備え、上記超伝導コイル1と上記パルス管冷凍機2の冷却ヘッド21とを、熱シールド4内に収容している。上記超伝導コイル1には、この超伝導コイル1に対して電力の入出力を行なうリード端子11,11が設けられている。このリード端子11は超伝導体で形成されている。上記超伝導コイル1、リード端子11および熱シールド4で、本発明の電力貯蔵部100を形成している。
The power storage device includes a superconducting coil 1 formed of a superconductor and a pulse tube refrigerator 2 as a refrigerator, and the superconducting coil 1 and the cooling
この電力貯蔵装置は、電力ラインとしての三相電源6に接続されており、この三相電源6の電圧値を常時観測すると共に、この電圧値の瞬間的な低下、すなわち、瞬低を検出する瞬低検出手段としての瞬低検出器7を備える。上記三相電源6は、上記瞬低検出器7ならびに切替スイッチ9を介してAC/DC変換器8に接続されている。このAC/DC変換器8によって、上記三相電源6の交流電力を直流電力に変換して、上記リード端子11を介して超伝導コイル1に入力するようになっている。また、上記AC/DC変換器8および切替スイッチ9は、上記瞬低検出器7が瞬低を検出したとき、この瞬低検出器7から受けた信号に基いて、出力手段として機能する。すなわち、上記瞬低検出器7から瞬低の発生を示す信号を受けると、上記AC/DC変換器8は、上記超伝導コイル1に貯蔵されたエネルギーから取り出した所定量の直流電力を交流電力に変換し、上記切替スイッチ9は、上記変換された交流電力を負荷10側に出力するように形成されている。上記負荷10は、瞬低を回避すべき機器などが接続された電力負荷ラインである。
This power storage device is connected to a three-phase power supply 6 as a power line, and constantly monitors the voltage value of the three-phase power supply 6 and detects an instantaneous drop of the voltage value, that is, a momentary drop. A voltage sag detector 7 is provided as a voltage sag detector. The three-phase power source 6 is connected to the AC /
上記超伝導コイル1に設けられたリード端子11は、上記パルス管冷凍機の冷却ヘッド21に接続されている。このパルス管冷凍機の冷却ヘッド21は、図示しないパルス管の先端に連結されており、このパルス管の他端は、上記熱シールド4の外側に位置する冷凍機本体22に固定されている。この冷凍機本体22には、図示しないが、上記パルス管の他端に連通可能に形成された回転弁と、この回転弁を駆動するモータと、上記パルス管の先端に連通するバッファタンクとが設けられている。上記冷凍機本体22は、冷媒としてのヘリウムガスを圧縮する圧縮機15の吐出側と吸入側とに、高圧配管と低圧配管とを介して夫々接続されている。
A
上記冷凍機本体22内の回転弁がモータで回転駆動されるに伴って、この回転弁を介して、上記高圧配管と低圧配管とが上記パルス管の他端に順次連通される。これによって、上記パルス管の他端にパルス状のヘリウムガスの圧力変動を与え、このパルス管の先端に寒冷を生成して、上記冷却ヘッドに極低温を生成するようになっている。
As the rotary valve in the refrigerator
上記圧縮機15は、ヘリウムガスの圧縮動作を行なう圧縮部を駆動するモータを内蔵しており、このモータに供給する電力を制御する圧縮機制御装置16に接続されている。この圧縮機制御装置16は、電源17から供給された電力の周波数を変更して上記圧縮機15に出力する第1周波数変更手段としてのインバータ部と、このインバータ部の動作を制御する制御部とを有する。この制御部は、上記熱シールド4内の温度に応じて、所定の周波数の電力を圧縮機15に供給するように形成されていると共に、上記瞬低検出器7から瞬低が生じた旨の信号を受け取った場合、上記圧縮機15への供給電力の周波数を最大値に増大させる機能を有する。つまり、周波数最大化手段としての機能を有する。
The
また、上記冷凍機本体22は、図示しない回転弁を駆動する駆動部としてのモータへの供給電力を制御する弁制御装置19に接続されている。この弁制御装置19は、電源20から供給された電力の周波数を変更する第2周波数変更手段としてのインバータ部と、このインバータ部の動作を制御する制御部とを有する。この制御部は、上記熱シールド4内の温度に応じた所定の周波数の電力を、上記回転弁を駆動するモータに供給すると共に、上記瞬低検出器7から瞬低が生じた旨の信号を受け取った場合、上記冷凍機本体22のモータへの供給電力の周波数を最大値に増大させる機能を有する。つまり、周波数最大化手段としての機能を有する。
The refrigerator
上記構成の電力貯蔵装置は、上記瞬低検出器7が検出する上記三相電源8の電圧が所定の定格電圧である場合、この三相電源からの電力を上記AC/DC変換器8で直流電力に変換し、上記リード端子11を介して超伝導コイル1に入力して、この超伝導コイル1に電力を電磁エネルギーとして貯蔵する。また、上記熱シールド4内の温度に応じて、上記圧縮機制御装置16が上記圧縮機15に所定の周波数の電力を供給すると共に、上記弁制御装置19が上記冷凍機本体の回転弁の駆動モータに所定の周波数の電力を供給する。これによって、上記超伝導コイル1およびリード端子11は、極低温に維持されて超伝導が保持される。
When the voltage of the three-
一方、上記三相電源6に瞬低が生じた場合、この瞬低の発生を上記瞬低検出器7が検出し、この瞬低検出器7から瞬低の発生を示す信号を受けた上記AC/DC変換器8は、上記超伝導コイル1に貯蔵されたエネルギーから所定量の直流電力を取り出し、交流電力に変換する。この交流電力を、上記切替スイッチ9が負荷10側に出力する。これによって、上記負荷10側の電圧値は、降下が殆ど生じること無く、所定値に回復される。
On the other hand, when a sag occurs in the three-phase power source 6, the sag detector 7 detects the occurrence of the sag and receives the signal indicating the occurrence of sag from the sag detector 7. The /
また、上記瞬低検出器7が上記瞬低の発生を検出すると、この瞬低検出器7から瞬低の発生を示す信号を受けた上記圧縮機制御装置16の制御部は、上記インバータ部を制御して、上記圧縮機15への供給電力の周波数を最大値にする。これによって、上記圧縮機15は、モータおよび圧縮部の回転数が最大値になって、この圧縮機15が吐出ヘリウムガスの圧力が最大値になる。また、上記瞬低検出器7から瞬低の発生を示す信号を受けた上記弁制御装置19の制御部は、上記インバータ部を制御して、上記冷凍機本体22のモータへの供給電力の周波数を最大値にする。これによって、上記冷凍機本体22内のモータの回転数が最大値になり、このモータが駆動する回転弁の回転数が最大値になる。その結果、上記パルス管冷凍機2の冷凍能力が最大となり、上記冷却ヘッド21における冷却能力が最大となる。したがって、上記超伝導コイル1に貯蔵されたエネルギーから所定量の直流電力が取り出されるのと殆ど時間差を生じることなく、この超伝導コイル1に接続されたリード端子11が、最大能力で冷却される。その結果、このリード端子11は、上記超伝導コイル1からの電力の取り出しに応じて比較的大きい値の電流が流れても、発熱による温度上昇は殆ど生じない。したがって、上記リード端子11および超伝導コイルの超伝導破壊の発生が、効果的に防止できる。
When the voltage sag detector 7 detects the occurrence of the voltage sag, the control unit of the
図2は、第2実施形態の電力貯蔵装置を示す概略図である。第2実施形態の電力貯蔵装置は、リード端子11を冷却する冷凍機2と共に、超伝導コイル1を冷却する冷凍機について、圧縮機および冷凍機本体に供給する電力の周波数を制御する。第2実施形態について、第1実施形態と同一の構成部分には同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a power storage device according to the second embodiment. The power storage device of the second embodiment controls the frequency of power supplied to the compressor and the refrigerator main body for the refrigerator that cools the superconducting coil 1 together with the refrigerator 2 that cools the
本実施形態の電力貯蔵装置は、超伝導コイル1を、容器5内に満たした液体ヘリウム51に浸漬して、この液体ヘリウムを介して上記超伝導コイル1を冷却している。上記超伝導コイル1と、リード端子11と、容器5および液体ヘリウム51と、熱シールド4で、本発明の電力貯蔵部200を形成している。上記液体ヘリウムを満たした容器5に、上記2段型パルス管冷凍機3の冷却ヘッド31を接続している。この冷却ヘッド31は、順次連結された2段の蓄冷器の先端に設けられており、上記2段の蓄冷器は、2つのパルス管に各々接続されている。上記2つのパルス管は、熱シールド4の外側に固定された冷凍機本体32に接続され、この冷凍機本体32からパルス状に圧力が変動するヘリウムガスが供給される。このヘリウムガスのパルス状の圧力変動により、各パルス管の先端に寒冷を生成し、上記2段の蓄冷器を順次冷却して、上記2段目の蓄冷器の先端に極低温を生成するようになっている。
In the power storage device of the present embodiment, the superconducting coil 1 is immersed in the
上記冷凍機本体32は、リード端子を冷却するパルス管冷凍機の冷凍機本体22と同様に、ヘリウムガス圧縮機35の吐出側と吸入側とに接続されている。このヘリウムガス圧縮機35は、ヘリウムガスの圧縮動作を行なう圧縮部と、この圧縮部を駆動するモータとを内蔵しており、このモータに供給される電力の周波数が、図示しない圧縮機制御装置で制御されるようになっている。この圧縮機制御装置は、リード端子のパルス管冷凍機2におけるのと同様に、電源から供給された電力の周波数を変更して出力する第1周波数変更手段としてのインバータ部と、このインバータ部の動作を制御する制御部とを有する。この制御部は、上記容器5内の液体ヘリウム51の温度に応じて、所定の周波数の電力を上記圧縮機35に供給するように形成されている。また、上記瞬低検出器7から瞬低が生じた旨の信号を受け取った場合、上記圧縮機35への供給電力の周波数を最大値に増大させる機能を有して、周波数最大化手段としての機能を有する。
The refrigerator
また、上記冷凍機本体32は、図示しない回転弁とこの回転弁を駆動するモータを備え、このモータへの供給電力を制御する図示しない弁制御装置に接続されている。この弁制御装置は、リード端子のパルス管冷凍機2におけるのと同様に、電源から供給された電力の周波数を変更する第2周波数変更手段としてのインバータ部と、このインバータ部の動作を制御する制御部とを有する。この制御部は、上記容器5内の液体ヘリウム51の温度に応じて、所定の周波数の電力を上記モータに供給する。また、上記瞬低検出器7から瞬低が生じた旨の信号を受け取った場合、上記冷凍機本体32のモータへの供給電力の周波数を最大値に増大させて、周波数最大化手段としての機能を有する。
The refrigerator
第2実施形態の電力貯蔵装置において、上記三相電源6に瞬低が生じると、上記瞬低検出器7がこの瞬低を検出し、この瞬低検出器7からの信号に基いて、上記AC/DC変換器8が、上記超伝導コイル1に貯蔵されたエネルギーから所定量の直流電力を取り出して交流電力に変換し、この交流電力を、上記切替スイッチ9が負荷10側に出力する。これによって、上記負荷10側の電圧値は、降下が殆ど生じること無く、所定値に回復される。
In the power storage device of the second embodiment, when a voltage sag occurs in the three-phase power supply 6, the voltage sag detector 7 detects the voltage sag, and based on the signal from the voltage sag detector 7, the above The AC /
また、上記瞬低検出器7が上記瞬低の発生を検出すると、この瞬低検出器7から信号を受けた上記圧縮機制御装置の制御部は、上記インバータ部を制御して、上記圧縮機35への供給電力の周波数を最大値にする。また、上記弁制御装置の制御部は、上記瞬低検出器7からの信号を受けて、上記インバータ部を制御して、上記冷凍機本体32のモータへの供給電力の周波数を最大値にする。これによって、上記冷凍機本体32に供給されるヘリウムガスの圧力が最大値になると共に、上記冷凍機本体22内のモータで駆動される回転弁の回転数が最大値になる。その結果、上記2段型パルス管冷凍機3の冷凍能力が最大となり、上記冷却ヘッド31における冷却能力が最大となる。したがって、上記超伝導コイル1に貯蔵されたエネルギーから所定量の直流電力が取り出されるのと殆ど時間差を生じることなく、この超伝導コイル1が浸漬された液体ヘリウム51が、最大能力で冷却される。その結果、上記超伝導コイル1は、電力の取り出しに応じて急激な放電とその後の受電に伴う大幅な磁界の変化が生じても、発熱による温度上昇が殆ど生じない。したがって、この超伝導コイル1の超伝導破壊の発生が、効果的に防止できる。
Further, when the voltage sag detector 7 detects the occurrence of the voltage sag, the control unit of the compressor control device that has received a signal from the voltage sag detector 7 controls the inverter unit to control the compressor. The frequency of the power supplied to 35 is maximized. Moreover, the control part of the said valve control apparatus receives the signal from the said voltage drop detector 7, controls the said inverter part, and makes the frequency of the electric power supplied to the motor of the said refrigerator
また、上記瞬低検出器7から信号を受けた上記圧縮機制御装置16と弁制御装置19とによって、第1実施形態と同様に、上記リード端子11を冷却するパルス管冷凍機2の冷凍能力が最大にされて、上記リード端子11が最大能力で冷却されて、超伝導破壊が防止される。
In addition, the refrigeration capacity of the pulse tube refrigerator 2 that cools the
以上のように、上記瞬低検出器7が三相電源6の瞬低を検出すると、上記リード端子11を冷却するパルス管冷凍機2と、上記超伝導コイル1を冷却する2段型パルス管冷凍機3との冷凍能力を最大能力にするので、瞬低補償動作による電力貯蔵部の温度上昇が、効果的に防止される。その結果、上記リード端子11および超伝導コイル1の超伝導破壊が効果的に防止できるので、この電力貯蔵装置は、安定して瞬低補償動作を行なうことができる。
As described above, when the voltage sag detector 7 detects a voltage sag of the three-phase power source 6, the pulse tube refrigerator 2 that cools the
上記実施形態では、上記リード端子11を冷却するパスル管冷凍機2と、上記超伝導コイル1を冷却する2段型パルス管冷凍機3との両方を、上記瞬低検出器7からの信号に基いて冷凍能力を最大化する制御を行なったが、上記超伝導コイル1を冷却する2段型パルス管冷凍機3のみについて、冷凍能力を最大化する制御を行なってもよい。
In the above embodiment, both the pulse tube refrigerator 2 that cools the
上記実施形態において、冷凍機としてパルス管冷凍機2および2段型パルス管冷凍機3を用いたが、例えばギフォード・マクマホン型冷凍機やスターリング冷凍機などの他の冷凍機を用いてもよい。また、上記2段型パルス管冷凍機3は、単段型でもよく、あるいは、2段以上の冷却段を有するものでもよい。また、上記冷凍機に用いる冷媒はヘリウムガスに限られず、他の冷媒を用いてもよい。 In the above-described embodiment, the pulse tube refrigerator 2 and the two-stage pulse tube refrigerator 3 are used as the refrigerator, but other refrigerators such as a Gifford-McMahon refrigerator and a Stirling refrigerator may be used. The two-stage pulse tube refrigerator 3 may be a single-stage type or may have two or more cooling stages. The refrigerant used in the refrigerator is not limited to helium gas, and other refrigerants may be used.
1 超伝導コイル
2 パルス管冷凍機
4 熱シールド
6 三相電源
7 瞬低検出器
8 AC/DC変換器
9 切替スイッチ
10 負荷
11 リード端子
15 圧縮機
16 圧縮機制御装置
17 電源
19 弁制御装置
20 電源
21 冷却ヘッド
22 冷凍装置本体
100 電力貯蔵部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Superconducting coil 2 Pulse tube refrigerator 4 Heat shield 6 Three-phase power supply 7
Claims (3)
電力ラインの電圧の瞬時低下を検出する瞬低検出手段(7)と、
上記瞬低検出手段(7)が上記電力ライン(6)の電圧の瞬時低下を検出した場合、上記電力貯蔵部(100,200)に貯蔵されたエネルギーから電力を取り出して電力負荷ライン(10)に出力する出力手段(8,9)と、
上記電力貯蔵部(100,200)に搭載された冷凍機(2,3)と、
上記冷凍機(2,3)に供給する冷媒を圧縮する圧縮機(15,35)と、
上記圧縮機(15,35)に供給する電力の周波数を変更する第1周波数変更手段と、
上記冷凍機(2,3)の駆動部に供給する電力の周波数を変更する第2周波数変更手段と、
上記瞬低検出手段(7)が上記電力ライン(6)の電圧の瞬時低下を検出した場合、上記第1周波数変更手段または第2周波数変更手段の少なくとも一方に指令して、上記圧縮機(15,35)または冷凍機(2,3)の駆動部の少なくとも一方に供給する電力の周波数を最大にする周波数最大化手段と
を備えることを特徴とする電力貯蔵装置。 An electric power storage unit (100, 200) for storing electric energy;
A voltage sag detecting means (7) for detecting an instantaneous drop in the voltage of the power line;
When the instantaneous drop detecting means (7) detects an instantaneous drop in the voltage of the power line (6), power is extracted from the energy stored in the power storage unit (100, 200) and the power load line (10). Output means (8, 9) for outputting to
A refrigerator (2, 3) mounted on the power storage unit (100, 200);
A compressor (15, 35) for compressing refrigerant supplied to the refrigerator (2, 3);
First frequency changing means for changing the frequency of power supplied to the compressor (15, 35);
Second frequency changing means for changing the frequency of power supplied to the drive unit of the refrigerator (2, 3);
When the instantaneous voltage drop detecting means (7) detects an instantaneous drop in the voltage of the power line (6), the compressor (15) is instructed to at least one of the first frequency changing means or the second frequency changing means. , 35) or a frequency maximizing means for maximizing the frequency of power supplied to at least one of the drive units of the refrigerator (2, 3).
上記電力貯蔵部(100,200)は超伝導コイル(1)を有し、
上記冷凍機は、上記超伝導コイル(1)を冷却する冷凍機(3)であることを特徴とする電力貯蔵装置。 The power storage device according to claim 1,
The power storage unit (100, 200) has a superconducting coil (1),
The power storage device according to claim 1, wherein the refrigerator is a refrigerator (3) for cooling the superconducting coil (1).
上記電力貯蔵部(100,200)は超伝導コイル(1)を有し、
上記冷凍機は、上記超伝導コイルのリード端子(11)を冷却する冷凍機(2)であることを特徴とする電力貯蔵装置。 The power storage device according to claim 1,
The power storage unit (100, 200) has a superconducting coil (1),
The power storage device according to claim 1, wherein the refrigerator is a refrigerator (2) that cools the lead terminal (11) of the superconducting coil.
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