JP2005292948A - Energy saving device and electricity distribution line system - Google Patents

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Hideki Yoshitake
秀樹 吉武
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that an energy saving device which maintains a constant voltage does not necessarily work effectively to an inverter device in which a power consumption is not proportional to the square of a source voltage. <P>SOLUTION: The energy saving device that is installed in an electricity distribution system of a customer and minimizes a power consumption of a load connected to it comprises a power measurement means that measures the power of the load side from the installation point, and a voltage regulating means that regulates an output voltage so that the power readout measured by the power measurement means is minimized. Furthermore this energy saving device is equipped with a limiter that limits a voltage value within a predetermined range by setting upper and lower limits to the voltage value outputted from the voltage regulating means. The power measurement means obtains the power by summing up the power of each branch circuit branched from the electricity distribution system. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は省エネのための機器に関する。   The present invention relates to a device for energy saving.

近年、省エネルギの観点から、オフィス、家庭の別を問わず、電力消費量を削減する方向を目指す活動が行われており、それを支援するための省エネ装置が提案されている。   In recent years, from the viewpoint of energy saving, regardless of whether it is an office or a home, activities aiming to reduce power consumption have been performed, and energy-saving devices for supporting it have been proposed.

その一例として、図22、図23を用いて従来の省エネ装置の技術について説明する。図22は、その従来の省エネ装置を用いたシステムの構成を示す概略図を示す。また図23は、従来より主として省エネの対象としている家電機器である照明器具における電圧―消費電力特性の傾向を示す図である。そして図23に示すように、照明器具が負荷となる場合は、電圧が上がるほど消費電力が増加する、いわゆる抵抗性の負荷特性を示す。   As an example, the technology of the conventional energy saving apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 22 is a schematic diagram showing the configuration of a system using the conventional energy saving device. FIG. 23 is a diagram showing a tendency of voltage-power consumption characteristics in a lighting fixture which is a home appliance mainly targeted for energy saving conventionally. And as shown in FIG. 23, when a lighting fixture becomes load, what is called a resistive load characteristic that power consumption increases, so that a voltage rises is shown.

一方、電力の供給先から供給される電力は、契約電力を使用しても電力供給規定(101V±6V)を満足するように引き込み線などの電圧降下を想定して高めに電圧設定されており、このため、負荷が軽い状態では、電圧は高めになる。従って、従来の省エネ装置は、定格電圧よりも高くなりがちな電圧を対象機器の定格値或いは定格値より低めに設定して、消費電力を抑制して省エネを図ろうとするものであった。これにより白熱電球やインバ−タでない一般の蛍光灯に対しては電圧降下分の自乗にほぼ比例した省エネを実現している。   On the other hand, the power supplied from the power supply destination is set to a higher voltage assuming a voltage drop such as a lead-in line so that the power supply regulation (101V ± 6V) is satisfied even if contract power is used. For this reason, the voltage increases when the load is light. Therefore, the conventional energy-saving device intends to save energy by setting the voltage, which tends to be higher than the rated voltage, to be lower than the rated value of the target device or lower than the rated value to suppress power consumption. This achieves energy saving that is almost proportional to the square of the voltage drop for incandescent bulbs and general fluorescent lamps that are not inverters.

図22において、具体的な省エネ装置43の構成としては、図に示す通り、負荷となる機器46に供給する配電線45を通る電圧を電圧計測手段44により計測し、計測した電圧信号47を電圧制御手段48に入力し、電圧制御手段48は、出力電圧を所定範囲になるように制御していた。すなわち、従来の省エネ装置43は、最低限出力電圧の制御機能を有していればよかった。   In FIG. 22, as a specific configuration of the energy saving device 43, as shown in the figure, the voltage passing through the distribution line 45 supplied to the load device 46 is measured by the voltage measuring means 44, and the measured voltage signal 47 is converted into the voltage. The voltage is input to the control unit 48, and the voltage control unit 48 controls the output voltage to be within a predetermined range. That is, the conventional energy-saving device 43 only has to have a minimum output voltage control function.

なお、従来技術として、特許文献1に、モータを有する負荷設備の消費電力を求め、現状設備の消費電力とインバータ制御運転の消費電力の差を求め、消費電力の差に基づいて消費電力に基づいたメリット料金を求める省エネルギー運転方法が提案されている。
特開2001−155083号公報(図1)
In addition, as a prior art, the power consumption of the load equipment which has a motor is calculated | required as patent document 1, the difference between the power consumption of the present installation and the power consumption of inverter control driving | operation is calculated | required, and based on power consumption based on the difference in power consumption An energy-saving operation method has been proposed that seeks a merit fee.
Japanese Patent Laying-Open No. 2001-155083 (FIG. 1)

しかしながら上記した従来の省エネ装置は、主として抵抗性負荷の照明器具などに対しては有効であるが、消費電力が電源電圧の自乗に比例しないインバータ機器に対しては、必ずしも有効でない。これについて図を用いて説明する。   However, the above-described conventional energy-saving device is mainly effective for a resistive load lighting fixture or the like, but is not necessarily effective for an inverter device whose power consumption is not proportional to the square of the power supply voltage. This will be described with reference to the drawings.

図2は、インバータ機器の例としてインバータエアコンの電源用に入力する入力電圧と、それに対応する消費電流および消費電力の変化分の関係を示す図である。図2で示すように、インバータ機器では、照明器具などの抵抗性負荷でないので、必ずしも入力電圧が低い方が消費電力が最小になるわけではなく、消費電流はむしろ電源電圧が高い方が小さくなり、消費電力も低くなっている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between an input voltage input for a power source of an inverter air conditioner as an example of an inverter device, and a corresponding change in current consumption and power consumption. As shown in FIG. 2, since the inverter device is not a resistive load such as a lighting fixture, the power consumption is not necessarily minimized when the input voltage is low, and the power consumption is rather small when the power supply voltage is high. The power consumption is also low.

また、抵抗性負荷とインバータ機器が混在している場合、機器の稼動状態によっては、必ずしも電圧を下げると省エネになるとは限らない。即ち、照明器具など抵抗性負荷の消費電力が小さくて、インバータ機器の消費電力が大きい場合はむしろ電圧を上げた方が省
エネになる。さらに、抵抗性負荷とインバータ負荷の比率によっては、定格電圧付近が消費電力の極小点になることも有り得る。
Further, when a resistive load and an inverter device are mixed, depending on the operating state of the device, reducing the voltage does not necessarily save energy. That is, when the power consumption of a resistive load such as a lighting fixture is small and the power consumption of an inverter device is large, it is rather energy efficient to increase the voltage. Further, depending on the ratio between the resistive load and the inverter load, the vicinity of the rated voltage may be the minimum point of power consumption.

以上のように、本実施の形態においては、インバータでない蛍光灯のような抵抗性の負荷に対しては、電源電圧が定格電圧より高すぎる場合に電源電圧を下げることで、大幅な省エネ効果を得ることができる。   As described above, in the present embodiment, for a resistive load such as a fluorescent lamp that is not an inverter, when the power supply voltage is too high than the rated voltage, the power supply voltage is lowered, thereby providing a significant energy saving effect. Can be obtained.

定電力特性であるインバータ負荷に対しては状況が違ってくる。図3にインバータエアコンの例でインバータ負荷の電圧に対する消費電力,電流特性の実測値を示す。電圧を±5%変化させているのに対して電力は±1%程度しか変化しておらず、従って、電流は電圧に反比例して電圧が上がると減少し、逆に電圧が下がると増加する。この場合、配電線ロスを考慮すると電圧を下げる方が消費電力が大きくなることも有り得る。すなわち、図2に示すように、配線長が10mの場合は電圧が下がる程、消費電力も下がっているが、配線長が30mの場合は電圧が下がる程、消費電力も上がっている。20mでは定格電圧の100Vで、消費電力が最小になる。このように、配線長や負荷特性によって、消費電力が最小になる電圧が変わってくるので、省エネのためには消費電力を計測しながら消費電力が最小になる電圧に設定する必要があることがわかる。   The situation is different for inverter loads with constant power characteristics. FIG. 3 shows measured values of power consumption and current characteristics with respect to inverter load voltage in an example of an inverter air conditioner. While the voltage is changed by ± 5%, the power is changed only by about ± 1%. Therefore, the current decreases in inverse proportion to the voltage, and decreases when the voltage decreases. . In this case, when the distribution line loss is taken into account, the power consumption may increase as the voltage is lowered. That is, as shown in FIG. 2, when the wiring length is 10 m, the power consumption decreases as the voltage decreases. However, when the wiring length is 30 m, the power consumption increases as the voltage decreases. At 20 m, the rated voltage is 100 V and the power consumption is minimized. In this way, the voltage that minimizes power consumption varies depending on the wiring length and load characteristics. Therefore, to save energy, it is necessary to set the voltage to minimize power consumption while measuring power consumption. Understand.

本発明は上記従来の課題に鑑み、省エネ対象の消費電力を常時モニタしつつ、消費電力が最小になるように電源電圧制御するものである。これにより対象となる機器の負荷特性に関係なく省エネ制御を行う省エネ装置を提供することを目的とする。   In view of the above-described conventional problems, the present invention performs power supply voltage control so that power consumption is minimized while constantly monitoring power consumption of an energy saving target. Accordingly, an object of the present invention is to provide an energy-saving device that performs energy-saving control regardless of the load characteristics of the target device.

上記課題を解決するために、本発明の省エネ装置は、需要家内の配電線系統に設置し接続する負荷の電力消費量を最小にする省エネ装置であって、設置した点から負荷側の電力を計測する電力計測手段と、前記電力計測手段で計測した電力計測値が最小となるように出力電圧を制御する電圧制御手段とを備えた。また、本発明の省エネ装置は、電圧制御手段から出力される電圧値に上下限値を設定して所定範囲内に制限するリミッタを設けた。また電力計測手段は、配電線系統から分岐した分岐回路ごとに求めた電力を合計して求める。   In order to solve the above problems, an energy saving device of the present invention is an energy saving device that minimizes the power consumption of a load that is installed and connected to a distribution line system in a consumer. Power measurement means for measuring and voltage control means for controlling the output voltage so that the power measurement value measured by the power measurement means is minimized. Moreover, the energy-saving device of the present invention is provided with a limiter that sets upper and lower limit values for the voltage value output from the voltage control means and limits the voltage value within a predetermined range. The power measuring means calculates the power obtained for each branch circuit branched from the distribution line system.

また、本発明の省エネ装置は、電圧制御手段は、電力消費量が最小になる電圧値を検出し、その電圧値となるように出力電圧を制御する。また、電圧制御手段は、出力電圧を出力電圧許容範囲内で変化させて出力電力が最小になる出力電圧値を検出する。また、電圧制御手段は、所定の経過時間ごとに電力消費量が最小になる出力電圧値を検出する。また、電圧制御手段は、少なくとも3段階の出力電圧とその時の電力消費量のデータから、2次曲線近似計算を行いて最小消費電力量となる出力電圧値を検出する。   In the energy saving device of the present invention, the voltage control unit detects a voltage value that minimizes the power consumption, and controls the output voltage so as to be the voltage value. The voltage control means detects the output voltage value at which the output power is minimized by changing the output voltage within the allowable output voltage range. In addition, the voltage control means detects an output voltage value at which the power consumption is minimized every predetermined elapsed time. Further, the voltage control means detects the output voltage value at which the minimum power consumption is obtained by performing a quadratic curve approximation calculation from the data of at least three stages of output voltages and the power consumption at that time.

また、本発明の省エネ装置は、需要家内の配電線系統に設置し接続する負荷の電力消費量を最小にする省エネ装置であって、設置した点から負荷側の電圧を計測する電圧計測手段と、前記負荷の入力電圧が目標電圧値になるように電圧制御する電圧制御手段とを備えた。また、省エネ制御対象は、入力電圧が上がるほど消費電力が増加する抵抗性の負荷特性を有する負荷に限定して設定する。また、装置を設置する設置点から負荷までの配電線のインピーダンスを考慮して、電圧制御手段から出力する電圧値を演算して求める演算手段を有する。   The energy-saving device of the present invention is an energy-saving device that minimizes the power consumption of a load that is installed and connected to a distribution line system in a consumer, and voltage measuring means that measures the voltage on the load side from the point of installation. And voltage control means for controlling the voltage so that the input voltage of the load becomes a target voltage value. Further, the energy saving control target is set only to a load having a resistive load characteristic in which power consumption increases as the input voltage increases. Moreover, it has a calculation means which calculates and calculates | requires the voltage value output from a voltage control means in consideration of the impedance of the distribution line from the installation point which installs an apparatus to a load.

消費電力を計測しながら、消費電力が最小になるように電源電圧を制御することにより、負荷の種類,配電線長などの条件に関係無く省エネ効果を得ることができる。   By controlling the power supply voltage so that the power consumption is minimized while measuring the power consumption, an energy saving effect can be obtained regardless of conditions such as the type of load and the length of the distribution line.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施の形態1の省エネ装置について図1を用いて説明する。図1は本実施の形態における省エネ装置を用いたシステム示す図であり、4は省エネの対象となる負荷、5は負荷までの配電線を示す。また1は省エネ装置であり、電力計測手段3及び電圧制御手段2を備える。   The energy saving apparatus of Embodiment 1 of this invention is demonstrated using FIG. FIG. 1 is a diagram showing a system using an energy saving device according to the present embodiment, where 4 is a load to be saved and 5 is a distribution line up to the load. Reference numeral 1 denotes an energy saving device, which includes power measuring means 3 and voltage control means 2.

図1において、省エネ装置1の電圧制御手段2の出力は、配電線5を介して負荷4に接続しており、電力計測手段3は配電線5と負荷4の合成の電力を測定しその結果取得した消費電力量を電圧制御手段2に入力する。そして電圧制御手段2は省エネ装置1の出力電力が最小になるように出力電圧を制御する。なお、電圧制御手段2における詳細な出力電圧の決定方法、および出力電圧制御方法については後述する。   In FIG. 1, the output of the voltage control means 2 of the energy-saving device 1 is connected to the load 4 via the distribution line 5, and the power measurement means 3 measures the combined power of the distribution line 5 and the load 4, and the result The acquired power consumption is input to the voltage control means 2. And the voltage control means 2 controls an output voltage so that the output electric power of the energy saving apparatus 1 may become the minimum. A detailed output voltage determination method and output voltage control method in the voltage control means 2 will be described later.

すなわち、本実施の形態では、供給される電力系統中に設けた省エネ装置により、対象の負荷に供給する電圧を所定の範囲内になるように制御することを特徴としている。   That is, the present embodiment is characterized in that the voltage supplied to the target load is controlled to be within a predetermined range by the energy saving device provided in the supplied power system.

ここで、このような特徴を備える省エネ装置が省エネに貢献する理由について図2と合わせて図3を用いて説明する。なお、図3は、配線ロスを含めたエアコン系統の入力電圧と消費電力の関係を配線の長さ別に示した図である。   Here, the reason why the energy saving apparatus having such a feature contributes to energy saving will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the input voltage and power consumption of the air conditioner system including the wiring loss for each wiring length.

前述したように、負荷がインバータでない蛍光灯などの抵抗性の場合は、消費電力は電圧の自乗にほぼ比例するので、電源電圧を下げれば省エネが実現できた。しかし、一般にインバータエアコンなどのインバータ機器は定電力特性をもつことが多く、このように定電力特性をもつインバータ機器においては、抵抗性負荷とは逆に電圧を下げると電流が増え、配電線ロスが増加する場合がある。すなわち、配電線のロスを含めた総合ロスを考慮すると、例えば図3に示すように配電線の長さによっては電圧を上げた方が消費電力が減少し省エネになる場合、電圧を下げた方が省エネになる場合、あるいは中間の電位が省エネになる場合もあり、その傾向は一律ではない。   As described above, in the case of resistance such as a fluorescent lamp whose load is not an inverter, the power consumption is almost proportional to the square of the voltage, so that energy saving can be realized by lowering the power supply voltage. However, in general, inverter devices such as inverter air conditioners often have constant power characteristics. In such inverter devices with constant power characteristics, the current increases when the voltage is lowered, contrary to the resistive load, and distribution line loss occurs. May increase. That is, considering the total loss including the loss of the distribution line, for example, as shown in FIG. 3, depending on the length of the distribution line, when the voltage is increased and the power consumption is reduced and the energy is saved, the voltage is reduced. May be energy saving, or the intermediate potential may be energy saving, and the tendency is not uniform.

従って、負荷の種類,配電線長などの条件に関係無く省エネ効果を得るために、本実施の形態で示すように、消費電力を計測しながら、消費電力が最小になるように電源電圧を制御することで消費電力を最小に抑えることができる。   Therefore, in order to obtain an energy saving effect regardless of conditions such as load type and distribution line length, as shown in this embodiment, power supply voltage is controlled to minimize power consumption while measuring power consumption. By doing so, power consumption can be minimized.

次に本実施の形態を発展させた第2の実施例について図4を用いて説明する。図4における実施例では、図1で示す省エネ装置1に、電圧制御手段2の出力電圧値に上限、下限値を設定するリミッタ6を設けたことを特徴としている。リミッタ6を設けることにより、負荷4に突出して高い、または低い電圧を入力することを防止できるので、負荷4に過電圧がかかったり、負荷4の動作不具合が発生したりすることがないようにできる。   Next, a second example obtained by developing the present embodiment will be described with reference to FIG. The embodiment in FIG. 4 is characterized in that the energy-saving device 1 shown in FIG. 1 is provided with a limiter 6 that sets an upper limit and a lower limit on the output voltage value of the voltage control means 2. By providing the limiter 6, it is possible to prevent a high or low voltage from being input to the load 4, so that an overvoltage is not applied to the load 4 or an operation failure of the load 4 is prevented. .

次に、本実施の形態における省エネ装置を、需要家内における配電系統に設置する設置方法について図5を用いて説明する。図5は、上記説明した本実施の形態における省エネ装置の設置位置の例を示す図であり、7は需要家において外部から電力供給を受ける受電点、9は電源側の分岐点、10は負荷側の分岐点を示す。また、8は受電点7と分岐点9の間の幹線回路、11a〜11dは分岐点10と負荷4a〜4dの間の分岐回路、12は負荷接続点を示す。   Next, an installation method for installing the energy saving apparatus according to the present embodiment in a power distribution system in a consumer will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of the installation position of the energy-saving device in the above-described embodiment, where 7 is a power receiving point for receiving power supply from the outside in the consumer, 9 is a branch point on the power source side, and 10 is a load. Indicates the branch point on the side. Reference numeral 8 denotes a trunk circuit between the power receiving point 7 and the branch point 9, 11a to 11d denote branch circuits between the branch point 10 and the loads 4a to 4d, and 12 denotes a load connection point.

そして、省エネ装置1は、上記した受電点7、分岐点9および10、および負荷接続点12のいずれを設置点として設置してもよい。また、省エネ装置1は、幹線回路8および分岐回路11a〜11d上のいずれの点を設置点にして設置してもよい。   And the energy-saving apparatus 1 may install any of the above-mentioned receiving point 7, the branch points 9 and 10, and the load connection point 12 as an installation point. Further, the energy saving device 1 may be installed using any point on the main circuit 8 and the branch circuits 11a to 11d as an installation point.

このように、省エネ装置は需要家内の配電系統のいたる所に設置可能であり、任意の設置点から負荷側に供給する電源電圧を制御して、負荷の省エネ制御を行なうことができる。   In this way, the energy saving device can be installed anywhere in the power distribution system in the consumer, and the power supply voltage supplied from the arbitrary installation point to the load side can be controlled to perform energy saving control of the load.

さらに、設置についての別の実施例について図6を用いて説明する。図6は、省エネ装置1を分岐点の電源側に設置した例を示す図であり、電圧は電源側の分岐点9で1台の電圧計測手段で測定する。そして、複数の分岐回路の合計電力を測定するために、測定の対象となる分岐回路(本実施の形態では分岐回路11a、11b)には電流検出器13a、13bを取り付けて、分岐点9での電圧と各分岐回路11a、11bの電流とから各分岐回路の電力を測定し、その和から複数の分岐回路の合計電力を求める。   Furthermore, another embodiment of the installation will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which the energy-saving device 1 is installed on the power source side of the branch point, and the voltage is measured by one voltage measuring unit at the branch point 9 on the power source side. In order to measure the total power of a plurality of branch circuits, current detectors 13a and 13b are attached to the branch circuit to be measured (branch circuits 11a and 11b in this embodiment), and The power of each branch circuit is measured from this voltage and the current of each branch circuit 11a, 11b, and the total power of the plurality of branch circuits is obtained from the sum.

本実施例では、上記のようにして求めた各分岐回路の合計電力が最小になるように電圧を調整して省エネ制御を行う。   In this embodiment, the energy is controlled by adjusting the voltage so that the total power of each branch circuit obtained as described above is minimized.

なお、図6において、負荷4a、4bをインバータでない抵抗性負荷である照明機器とした場合、各分岐の電力はいずれも電圧を下げれば消費電力も減少する同一傾向を示すので、省エネ装置1は複数の分岐回路の合計電力を測定しながら電圧を下げる制御を行なうだけでよい。このように、省エネ制御対象の機器を電圧―消費電力特性が同傾向のものに種類を揃えて選定することで、省エネ装置1に、無作為に対象負荷を選定するより効率的に省エネを行なうことが可能となる。   In FIG. 6, when the loads 4a and 4b are lighting devices that are resistive loads that are not inverters, the power of each branch shows the same tendency that the power consumption decreases if the voltage is lowered. It is only necessary to perform control to lower the voltage while measuring the total power of a plurality of branch circuits. In this way, by selecting the devices that are subject to energy-saving control with the same type of voltage-power consumption characteristics, the energy-saving device 1 can perform energy saving more efficiently than selecting the target load randomly. It becomes possible.

なお、図7のように分岐回路11d途中で、2次分岐点10cでさらに2次分岐している場合に、省エネ装置1を、2次分岐点の電源側に設置することにより、省エネ対象の目的とする機器を絞り込んで省エネ制御を行うこともできる。   In addition, when the secondary branch is further performed at the secondary branch point 10c in the middle of the branch circuit 11d as shown in FIG. 7, by installing the energy saving device 1 on the power source side of the secondary branch point, It is also possible to perform energy saving control by narrowing down the target equipment.

次に、上記説明した省エネ装置1において、消費電力を最小にする出力電圧に設定する出力電圧の制御方法について図8を用いて説明する。図8は、本実施の形態において行なう出力電圧の制御手順を示すフローチャートである。図8において、まずステップ1で所定時間T1を設定する。この所定時間T1は電圧出力の制御を行なう制御周期であり、本実施の形態では例えば30分としている。   Next, in the energy saving apparatus 1 described above, an output voltage control method set to an output voltage that minimizes power consumption will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the output voltage control procedure performed in the present embodiment. In FIG. 8, first, in step 1, a predetermined time T1 is set. The predetermined time T1 is a control cycle for controlling the voltage output, and is set to, for example, 30 minutes in the present embodiment.

また同時に経過時間T2を0にリセットする。なお、省エネ装置1にはタイマを内蔵しており、経過時間T2は以降タイマによりタイマカウントされる。   At the same time, the elapsed time T2 is reset to zero. The energy saving device 1 has a built-in timer, and the elapsed time T2 is counted by the timer thereafter.

次にステップ2で、経過時間T2タイマより取得する。そして、ステップ3でT2とT1を比較し、30分経過するまでステップ1から3を繰り返す。  Next, in step 2, it is obtained from the elapsed time T2 timer. In step 3, T2 and T1 are compared, and steps 1 to 3 are repeated until 30 minutes have elapsed.

次に、経過時間がT2、すなわち30分を超えたら、ステップ4へ進み、変数nを0に設定し、ステップ5で出力電圧VnをVn=95+0.5n(V)で求める。そしてステップ6で出力電圧Vnにおける負荷の消費電力Wnを測定し、各出力電圧Vnとその時の消費電力Wnを内蔵するメモリに記憶する。さらにステップ7でnを1増加し、ステップ8でnを20と比較し、nが20を超えるまでステップ5から8までを繰り返す。すなわち、省エネ装置の出力電圧を例えば95Vから105Vまで0.5V刻みで1段階ずつ上げていき、
出力電圧95Vから105Vまで各段階での出力電圧と消費電力をメモリに記憶させる。
Next, when the elapsed time exceeds T2, that is, 30 minutes, the process proceeds to step 4, where the variable n is set to 0, and in step 5, the output voltage Vn is obtained as Vn = 95 + 0.5n (V). In step 6, the power consumption Wn of the load at the output voltage Vn is measured, and each output voltage Vn and the power consumption Wn at that time are stored in a built-in memory. Further, n is incremented by 1 in step 7, n is compared with 20 in step 8, and steps 5 to 8 are repeated until n exceeds 20. In other words, increase the output voltage of the energy-saving device in steps of 0.5V from 95V to 105V, for example.
The output voltage and power consumption at each stage from the output voltage 95V to 105V are stored in the memory.

次に、出力電圧Vnが105Vまでの消費電力を計測終了したら、ステップ9で、メモリに記憶した内容から消費電力Wnの最小値、及びその時の出力電圧Vnを求め、さらに今後の出力電圧をVnに固定する。そして、ステップ1に戻り、次の30分間経過するま
で、省エネ装置からの出力電圧はVnを維持する。
Next, when the measurement of the power consumption up to the output voltage Vn of 105 V is completed, in step 9, the minimum value of the power consumption Wn and the output voltage Vn at that time are obtained from the contents stored in the memory, and the future output voltage is further determined as Vn. To fix. And it returns to step 1 and the output voltage from an energy-saving device maintains Vn until the next 30 minutes pass.

なお、各段階のVn,Wnをメモリに記憶する代わりに、電圧を昇圧してい行く各段階で、常にWnの最小値とその時のVnのみを更新、記憶させてもよい。それによりメモリ容量を節約できる。   Instead of storing Vn and Wn at each stage in the memory, only the minimum value of Wn and Vn at that time may always be updated and stored at each stage where the voltage is boosted. Thereby, memory capacity can be saved.

なお、上記設定値は一例であり、刻み幅及び経過時間をより細かくすれば、出力電圧の変化を大きくすることなく、より連続に近い処理を行なうことができる。また、刻み幅を粗くすればより短時間で次の出力電圧設定値を見つけることができる。出力電圧の可変範囲もより広く取れば、省エネ効果が大きくなるし、狭くとれば、より短時間で次の出力電圧設定値を見つけることができる。   Note that the above set value is an example, and if the step size and elapsed time are made finer, it is possible to perform processing that is more continuous without increasing the change in output voltage. Further, if the step size is increased, the next output voltage set value can be found in a shorter time. If the variable range of the output voltage is made wider, the energy saving effect is increased, and if it is made narrower, the next output voltage set value can be found in a shorter time.

また、最初の設定電圧を決定してから2回目以降は、ステップ6からステップ9までを図9に示すステップ10におきかえてもよい。すなわちステップ9では、所定時間T1(30分)経過後、前回決定した出力電圧をV、所定の電圧幅をdVとした時に、省エネ装置1による現在の出力電圧Vを基準に±dV変化させて、出力電圧3段階での負荷側の消費電力を測定する。この時、出力電圧を±dV変化させた時の電圧が電圧制御範囲の上下限値を逸脱する場合は、逸脱する出力電圧は上下限値に設定し直す。そして、以上3段階の電圧における消費電力が最も小さくなる出力電圧値を次に出力する電圧に設定し、次の所定時間の間固定する。なおdVの値としては、1V〜3V程度が妥当である。   Further, from the second time after the first set voltage is determined, step 6 to step 9 may be replaced with step 10 shown in FIG. That is, in step 9, after the predetermined time T1 (30 minutes) has elapsed, when the previously determined output voltage is V and the predetermined voltage width is dV, the current output voltage V by the energy saving device 1 is changed by ± dV with reference to the current output voltage V. Then, the power consumption on the load side at the three output voltage levels is measured. At this time, if the voltage when the output voltage is changed by ± dV deviates from the upper and lower limit values of the voltage control range, the deviating output voltage is reset to the upper and lower limit values. Then, the output voltage value at which the power consumption at the three levels of voltages is the smallest is set as the next output voltage, and is fixed for the next predetermined time. In addition, about 1V-3V is appropriate as a value of dV.

また、dVの値を小さく(例えば0.2V程度)し、所定の時間も小さく(例えば30秒)すれば、大きく変化することなく、殆ど連続に消費電力の最小化を行なうことができる。 また、上記例では、消費電力の測定を3段階にしたが、測定段階の数は4段階以上でも構わない。   Further, if the value of dV is reduced (for example, about 0.2 V) and the predetermined time is also decreased (for example, 30 seconds), the power consumption can be minimized almost continuously without changing greatly. In the above example, the power consumption is measured in three stages, but the number of measurement stages may be four or more.

さらに、図9で示した出力電圧の決定する方法については、3段階のうちのいずれかから決定するのではなく、各電圧値における消費電力値から2次曲線近似によって消費電力値を最小にする電圧値を求めてもよい。すなわち、図10に示すように、3段階の出力電圧値V1、V2、V3の各出力電圧値における消費電力をそれぞれW(V1)、W(V2)、W(V3)を求め、その3点から2次曲線近似を行い、その2次近似曲線から、消費電力の極小点W(Vn)とその時の出力電圧Vnを求める。そして、図9のフローチャートのステップ1に戻り、次の所定時間T1(30分間)は電源電圧の設定電圧をVnに固定する。   Furthermore, the method for determining the output voltage shown in FIG. 9 is not determined from any of the three stages, but the power consumption value is minimized by quadratic curve approximation from the power consumption value at each voltage value. A voltage value may be obtained. That is, as shown in FIG. 10, W (V1), W (V2), and W (V3) are obtained for the power consumption at each of the three output voltage values V1, V2, and V3. From this quadratic approximate curve, the minimum point W (Vn) of the power consumption and the output voltage Vn at that time are obtained. Then, returning to step 1 in the flowchart of FIG. 9, the set voltage of the power supply voltage is fixed to Vn for the next predetermined time T1 (30 minutes).

なお、図10は任意の3点から2次近似曲腺により求める極小点が電圧制御範囲内である場合を示しているが、求めた極小点が電圧制御範囲を逸脱する場合について図11を用いて説明する。図11は、3段階の出力電圧値V1、V2、V3から求めた極小点Vが電圧制御範囲の上限値を超えた場合の近似曲線を示す図であり、この場合は電圧制御範囲の上限値をVhを電源電圧の設定電圧Vnとする。   FIG. 10 shows a case where the minimum point obtained from any three points by the secondary approximate curve is within the voltage control range, but FIG. 11 is used when the obtained minimum point deviates from the voltage control range. I will explain. FIG. 11 is a diagram showing an approximate curve when the minimum point V obtained from the three-stage output voltage values V1, V2, and V3 exceeds the upper limit value of the voltage control range. In this case, the upper limit value of the voltage control range is shown. Vh is the set voltage Vn of the power supply voltage.

なお、以上は、インバータ機器のように、消費電力量を最小にする電圧値が不定である場合の出力電圧値の設定方法について説明したが、抵抗性負荷の場合は、負荷が省エネになる電圧として例えば定格電圧より5%程度低めに一定にするのが最も良い。したがって、配電線に接続する機器が抵抗性負荷の特性を持つ場合は、図12に示すように、配電線に電圧計測手段16のみを設け、電圧計測手段16で計測した電圧値を電圧制御手段2に入力することで、電圧制御手段2は、出力する電圧値が一定となるように制御を行なうことができる。このようにすることで、電流値の計測を省略でき、電圧値の計測のみで省エネの制御が可能となる。   In the above, the method for setting the output voltage value when the voltage value that minimizes the amount of power consumption is indefinite, such as an inverter device, has been described. However, in the case of a resistive load, the voltage that makes the load energy-saving For example, it is best to make it constant, for example, about 5% lower than the rated voltage. Therefore, when the device connected to the distribution line has the characteristic of a resistive load, as shown in FIG. 12, only the voltage measurement means 16 is provided in the distribution line, and the voltage value measured by the voltage measurement means 16 is used as the voltage control means. 2, the voltage control means 2 can perform control so that the output voltage value is constant. By doing in this way, the measurement of an electric current value can be abbreviate | omitted and energy-saving control is attained only by measuring a voltage value.

また、省エネ装置1が省エネ対象とする機器4と距離があり、配電線のインピーダンスが無視できない場合について図13を用いて説明する。図13において、省エネ装置1は、出力電圧V0と出力電流Iを計測し電力量および力率を求める計測手段18、装置から機器までの配電線のインピーダンスZをあらかじめ記憶させた記憶手段20、電力計測手段18で求めた電力量および力率と、記憶手段20に記憶している配電線のインピーダンスZとから機器4の入力端での電圧値を演算する演算手段19を備えている。   Moreover, the case where there is a distance from the device 4 to be saved by the energy saving device 1 and the impedance of the distribution line cannot be ignored will be described with reference to FIG. In FIG. 13, the energy saving apparatus 1 includes a measuring unit 18 that measures the output voltage V0 and the output current I to obtain an electric energy and a power factor, a storage unit 20 that stores in advance the impedance Z of the distribution line from the device to the device, A calculation means 19 for calculating a voltage value at the input end of the device 4 from the power amount and power factor obtained by the measurement means 18 and the distribution line impedance Z stored in the storage means 20 is provided.

そして省エネ装置1は、機器4の入力端での電圧値が目標電圧値V1となるように配電線のインピーダンスZを考慮して演算手段19で求めた電圧値V0を電圧制御手段17から出力する。なお、演算手段19においては、電圧値V0は、V0=V1+Z×Iで求める。   The energy-saving device 1 outputs from the voltage control unit 17 the voltage value V0 obtained by the calculation unit 19 in consideration of the impedance Z of the distribution line so that the voltage value at the input end of the device 4 becomes the target voltage value V1. . In the calculation means 19, the voltage value V0 is obtained by V0 = V1 + Z × I.

また図14は、省エネ装置1が2次側に中間タップ付のトランス21の2次側の単相3線回路に設置されている例を示す図であり、それぞれの系統に独立に電力計測回路3と電圧制御手段2を有している。そしてそれぞれ独立に電力計測とその計測した電力を小さくするように出力電圧を制御する。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which the energy-saving device 1 is installed in a single-phase three-wire circuit on the secondary side of the transformer 21 with an intermediate tap on the secondary side, and a power measurement circuit is independently provided for each system. 3 and voltage control means 2. Then, the output voltage is controlled such that the power is measured independently and the measured power is reduced.

このようにすることにより、各相に接続されている負荷が異なり、消費電力が最小になる電圧が異なる場合でも、各相単位で消費電力が最小になるような制御が可能となる。   By doing so, even when the load connected to each phase is different and the voltage at which the power consumption is minimized is different, it is possible to perform the control so that the power consumption is minimized for each phase.

続いて、これまでに上記で説明した省エネ装置1における電圧制御手段について説明する。   Then, the voltage control means in the energy saving apparatus 1 demonstrated above until now is demonstrated.

図15は、以上で説明した省エネ装置1を、実現する例としてインバータ回路22で構成した一例を示す図である。図15において、インバータ回路22は、配電線に2次側が直列に接続されたトランス24とインバータ部23を備えている。そしてインバータ回路22は、インバータ部23において、トランス24の2次側に出力する電圧値を制御する。この方法の一例として、トランス24の2次側の電圧を電源電圧と同相にすると出力電圧を上昇させ、逆相にすると減少させることができる。なお本インバータ回路は一例であり、他の構成でも構わない。   FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which the energy saving device 1 described above is configured with an inverter circuit 22 as an example of realizing the energy saving device 1. In FIG. 15, the inverter circuit 22 includes a transformer 24 and an inverter unit 23 whose secondary side is connected in series to the distribution line. The inverter circuit 22 controls the voltage value output to the secondary side of the transformer 24 in the inverter unit 23. As an example of this method, the output voltage can be increased when the voltage on the secondary side of the transformer 24 is in phase with the power supply voltage, and can be decreased when the voltage is reversed. This inverter circuit is an example, and other configurations may be used.

また、省エネ装置1における電圧制御手段の別の方法として、タップ付トランスとタップ切替手段で構成した例について図16、図17を用いて説明する。図16がタップ付トランス,図17がタップ付単巻変圧器28で構成した例である。なお電力計測手段などの他の構成は全て省略しており、いずれもタップ26、29を切替ることにより電圧をステップ的に変化させることができるものである。   Further, as another method of the voltage control means in the energy saving device 1, an example constituted by a tapped transformer and a tap switching means will be described with reference to FIGS. FIG. 16 shows an example in which a transformer with a tap is formed, and FIG. In addition, all other structures, such as an electric power measurement means, are abbreviate | omitted and all can change a voltage stepwise by switching the taps 26 and 29. FIG.

なお本回路は一例であり、他の構成でも構わない。例えば、図16のタップ付トランスは2次側にタップ26があるが、1次側にタップを設け、タップ切替手段もトランスの1次側に接続しても構わない。   Note that this circuit is an example, and other configurations may be used. For example, although the transformer with a tap of FIG. 16 has a tap 26 on the secondary side, a tap may be provided on the primary side, and the tap switching means may be connected to the primary side of the transformer.

このように、本実施の形態の上述した各実施例における電圧制御手段として、このようなタップ付トランス又はタップ付単巻変圧器とタップ切替手段を用いて、電源電圧を制御し省エネ制御を行う。   As described above, as the voltage control means in each of the above-described examples of the present embodiment, such a tapped transformer or a tapped single transformer and a tap switching means are used to control the power supply voltage and perform energy saving control. .

さらに、省エネ装置1における電圧制御手段の別の方法として、リアクタンス、スイッチ素子、リアクトル、およびタップ付トランスとタップ切替手段で構成した例について図18、図19を用いて説明する。   Further, as another method of the voltage control means in the energy saving device 1, an example constituted by reactance, a switch element, a reactor, a transformer with a tap and a tap switching means will be described with reference to FIGS.

図18において、省エネ装置1における電圧制御手段は、配電線に直列に接続されたリ
アクタンス30とその負荷側に複数のスイッチ素子31を介して複数のコンデンサ32と複数のリアクトル33を接続して構成している。
In FIG. 18, the voltage control means in the energy saving device 1 is configured by connecting a plurality of capacitors 32 and a plurality of reactors 33 via a plurality of switch elements 31 to a reactance 30 connected in series to a distribution line and a load side thereof. doing.

このような構成の電圧制御手段では、複数のスイッチ素子31を入り切りすることによりリアクトル30と複数のリアクトル33及びコンデンサ32の分圧回路が構成され負荷側への出力電圧を段階的に可変することができる。スイッチ素子31により、例えばリアクトル33を接続すると出力電圧は下がり、コンデンサ32を接続すると出力電圧は上がる。   In the voltage control means having such a configuration, the voltage dividing circuit of the reactor 30, the plurality of reactors 33, and the capacitor 32 is configured by turning on and off the plurality of switch elements 31, and the output voltage to the load side is varied stepwise. Can do. For example, when the reactor 33 is connected by the switch element 31, the output voltage decreases, and when the capacitor 32 is connected, the output voltage increases.

ここで、リアクトル33及びコンデンサ32の容量を異なる所定の容量に設定しておけば、より少ない回路で同じ合成容量と刻み幅を実現できる。例えば、リアクトルにより、遅れ20kvarで出力電圧の刻み幅を5kvarとしたい場合、同じ容量のリアクトルで構成した場合は、5kvarのリアクトル4個とスイッチ素子4個必要となる。これに対し、リアクトルの容量を変え、スイッチ素子の切り替えの接続パターンの種類を増やすことで10kvarリアクトル1個と5kvarのリアクトル2個即ち合計3個のリアクトルと3個のスイッチ素子で同じ合成容量,刻み幅を実現できる。   Here, if the capacitances of the reactor 33 and the capacitor 32 are set to different predetermined capacities, the same combined capacity and step size can be realized with fewer circuits. For example, if it is desired to set the output voltage step size to 5 kvar with a delay of 20 kvar due to the reactor, and if it is configured with a reactor of the same capacity, four 5 kvar reactors and four switch elements are required. On the other hand, by changing the capacity of the reactor and increasing the types of connection patterns for switching the switch elements, one 10 kvar reactor and two 5 kvar reactors, that is, a total of three reactors and three switch elements, the same combined capacity, The step size can be realized.

また図19は、コンデンサ単体の代わりにリアクトル付コンデンサを採用した例である。これはコンデンサ単体では高調波を拡大するケースがあるので、その対策である。   FIG. 19 shows an example in which a capacitor with a reactor is used instead of the capacitor alone. This is a countermeasure against the fact that there are cases in which harmonics are magnified with a single capacitor.

また、図18および図19で示すリアクトル30の代わりに電源側の配電線のリアクタンス分を活用すれば、リアクトル30は省略してもいいし、完全に無くせないとしても、容量を小さくすることができる。   Further, if the reactance of the power distribution line is used instead of the reactor 30 shown in FIGS. 18 and 19, the reactor 30 may be omitted or the capacity can be reduced even if it cannot be completely eliminated. it can.

さらには、無効電力発生回路を用いて電力制御する例について図20および図21を用いて説明する。図20は、上記した省エネ装置1の電圧制御手段を実現する例を示すもので、配電線に直列に接続されたリアクタンス30と、リアクトル30の負荷側に接続されたコンデンサ35とリアクタンス30の負荷側に接続されたリアクトル36と、リアクトル36の通電時間を連続に制御する位相制御手段37とからなる。そして、コンデンサ35と、リアクトル36と、リアクトルの通電時間を連続に制御する位相制御手段37により無効電力発生回路50が構成されている。   Furthermore, an example of power control using a reactive power generation circuit will be described with reference to FIGS. FIG. 20 shows an example of realizing the voltage control means of the energy saving apparatus 1 described above. The reactance 30 connected in series to the distribution line, the capacitor 35 connected to the load side of the reactor 30, and the load of the reactance 30 And a phase control means 37 for continuously controlling the energization time of the reactor 36. And the reactive power generation circuit 50 is comprised by the phase control means 37 which controls the capacitor | condenser 35, the reactor 36, and the energization time of a reactor continuously.

ここで図20中の位相制御手段37は、例えば図21のサイリスタ回路42に示すようなサイリスタの逆並列回路で構成され、このサイリスタ回路42は、電源周波数に同期してサイリスタの点弧角を制御することによりリアクトルを完全オフ状態からフル通電状態まで、連続制御することができる。従って、例えば、図20におけるコンデンサ35を10kvar,リアクトル36を20kvarに設定しておくと、位相制御手段37でリアクトル36の通電時間を制御することにより進み10kvarから遅れ10kvarまで連続に無効電力の制御が可能となる。これによりリアクトル30と無効電力発生回路50との分圧値で出力電圧が決定される。   Here, the phase control means 37 in FIG. 20 is constituted by, for example, an antiparallel circuit of a thyristor as shown in the thyristor circuit 42 of FIG. 21, and this thyristor circuit 42 sets the firing angle of the thyristor in synchronization with the power supply frequency. By controlling, the reactor can be continuously controlled from the completely off state to the fully energized state. Therefore, for example, when the capacitor 35 in FIG. 20 is set to 10 kvar and the reactor 36 is set to 20 kvar, the reactive power control is continuously performed from the advance 10 kvar to the delay 10 kvar by controlling the energization time of the reactor 36 by the phase control means 37. Is possible. As a result, the output voltage is determined by the divided value of the reactor 30 and the reactive power generation circuit 50.

また、無効電力発生回路50の別の構成例について、図21の単相結線図を用いて説明する。図21は、無効電力発生回路50の回路構成の一例を示す図であり、38、39、41はリアクトル、40はコンデンサ、42はサイリスタ回路を示す。このような回路構成でなる無効電力発生回路50において、サイリスタ回路42が無通電状態では電流はリアクトル38,39とコンデンサ40の直列回路のみに流れ、コンデンサ40の容量をリアクトル38,39の容量より大きく設定しているので、最大の進み無効電流が流れる。一方、サイリスタ回路42をフル導通状態にすると最大の遅れ電流が流れる。これはリアクトル38,41の経路で大きな電流が流れると共に、リアクトル38,41の分圧電圧がリアクトル39とコンデンサ40の直列回路に印加されるため、コンデンサ40に流れ
る進み電流が減少するからである。また本無効電力発生回路50を用いた場合、高調波電流が小さくでき、またコンデンサ,リアクトルの容量も小さくできるという特徴がある。
Another configuration example of the reactive power generation circuit 50 will be described with reference to the single-phase connection diagram of FIG. FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the reactive power generation circuit 50, in which 38, 39, and 41 are reactors, 40 is a capacitor, and 42 is a thyristor circuit. In the reactive power generation circuit 50 having such a circuit configuration, when the thyristor circuit 42 is in a non-energized state, current flows only in the series circuit of the reactors 38 and 39 and the capacitor 40, and the capacitance of the capacitor 40 is larger than the capacitance of the reactors 38 and 39. Since it is set large, the maximum leading reactive current flows. On the other hand, when the thyristor circuit 42 is brought into a full conduction state, a maximum delay current flows. This is because a large current flows through the path of the reactors 38 and 41 and the divided voltage of the reactors 38 and 41 is applied to the series circuit of the reactor 39 and the capacitor 40, so that the advance current flowing through the capacitor 40 is reduced. . Further, when the reactive power generation circuit 50 is used, the harmonic current can be reduced, and the capacities of the capacitor and the reactor can be reduced.

以上で説明したように本実施の形態によれば、消費電力を計測しながら、消費電力が最小になるように電源電圧を制御することにより、負荷の種類,配電線長などの条件に関係無く省エネ効果を得ることができる。また、出力電圧に上下限値を設定できるので、省エネの対象となる機器に過電圧がかかったり、入力電圧が低すぎて動作不具合が発生しないようにすることができる。さらに、需要家内の配電系統のいたる所に設置可能であり、省エネ対象機器の省エネだけでなく、配電線のロスも含めた省エネを実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, the power supply voltage is controlled so that the power consumption is minimized while measuring the power consumption, so that the load type and the distribution line length are not affected. Energy saving effect can be obtained. In addition, since the upper and lower limit values can be set for the output voltage, it is possible to prevent an overvoltage from being applied to a device that is an object of energy saving or an operation failure caused by an input voltage that is too low. Furthermore, it can be installed anywhere in the power distribution system in the consumer, and energy saving including loss of distribution lines can be realized as well as energy saving of the energy saving target device.

また、複数の分岐回路の合計電力を求めることができるので、各分岐回路の合計電力が最小になるような省エネ制御を行うことができる。また、同一傾向の電圧―電力特性の負荷のみを省エネ制御の対象とするので、対象を無作為に選定するのに比べてより効果的な省エネ制御が可能となる。また、所定の時間間隔毎に負荷の消費電力が最小になるように電源電圧の設定を変更するということであるため、稼動している機器やその稼動状態が変化して電圧―電力特性が変化しても、常に最適な省エネ制御を実現することができる。   In addition, since the total power of a plurality of branch circuits can be obtained, energy saving control can be performed so that the total power of each branch circuit is minimized. In addition, since only loads with the same tendency of voltage-power characteristics are targeted for energy saving control, more effective energy saving control is possible compared to selecting a target at random. In addition, since the power supply voltage setting is changed so that the power consumption of the load is minimized at a predetermined time interval, the voltage-power characteristics change due to changes in the operating equipment and its operating status. Even so, optimal energy saving control can always be realized.

また、所定の時間,検討する電圧を細かく設定することにより、対象となる負荷の変化に対応した省エネ制御を行うことができる。また、検討する電圧点の数を3点とすれば、演算を行うためのメモリ容量を小さくすることができる。   Moreover, energy saving control corresponding to a change in a target load can be performed by finely setting a voltage to be examined for a predetermined time. Further, if the number of voltage points to be considered is 3, the memory capacity for performing the calculation can be reduced.

さらに、2次曲線近似で消費電力が最小となる電圧を求めることで、高精度で高速な省エネ制御か可能となる。また、省エネ装置を機器の接続点即ち配電線と機器の間に設置し、機器に供給する電圧をある目標電圧に電圧一定制御するので、対象となる機器に最適な省エネ制御が実現できる。さらに、機器までの配電線での電圧降下を差し引いて、機器の受電電圧を求めて省エネ制御を行うので、省エネ装置を対象機器の直近に設置しなくても、対象機器が最も効率よく運転する電圧を行うことができる。   Furthermore, by obtaining a voltage that minimizes power consumption by quadratic curve approximation, high-accuracy and high-speed energy-saving control is possible. In addition, an energy-saving device is installed between the connection points of equipment, that is, between the distribution line and the equipment, and the voltage supplied to the equipment is controlled to a certain target voltage, so that optimum energy-saving control can be realized for the target equipment. In addition, since the energy drop control is performed by subtracting the voltage drop in the distribution line to the device, the target device operates most efficiently even if the energy-saving device is not installed near the target device. Voltage can be done.

また、単相3線式の系統にそれぞれ独立に電力計測回路と電圧制御手段を有しているので、各相に接続されている負荷が異なり、消費電力が最小になる電圧が異なる場合でも、各相単位で消費電力が最小になるような制御が可能となる。また、電圧制御手段を実現する例としてインバータ回路で構成しているので、より高速で高精度な出力電圧設定が可能となる。   In addition, since each single-phase three-wire system has a power measurement circuit and voltage control means independently, even if the load connected to each phase is different and the voltage that minimizes power consumption is different, Control that minimizes the power consumption for each phase is possible. Further, since the inverter circuit is configured as an example for realizing the voltage control means, it is possible to set the output voltage with higher speed and higher accuracy.

さらに、電圧制御手段をタップ付トランスとタップ切替手段で構成しているので、省エネ装置自体のロスを小さくすることができる。また、電圧制御手段を配電線に直列に接続されたリアクタンスとその負荷側に複数のスイッチ素子を介して複数のコンデンサと複数のリアクトルを接続することで構成するので、
簡単な回路で、ロスの少ない省エネ装置を実現できる。また、リアクトル及びコンデンサの容量を異なる容量に設定することにより、より少ない回路で実現できる。さらに、簡単な回路で、ロスの少なくしかも連続値で電圧制御可能な省エネ装置を実現できる。
Furthermore, since the voltage control means is composed of a transformer with taps and a tap switching means, the loss of the energy saving device itself can be reduced. Moreover, since the voltage control means is configured by connecting a plurality of capacitors and a plurality of reactors via a plurality of switching elements on the load side and a reactance connected in series to the distribution line,
With a simple circuit, an energy-saving device with little loss can be realized. Moreover, it can implement | achieve with fewer circuits by setting the capacity | capacitance of a reactor and a capacitor | condenser to a different capacity | capacitance. Furthermore, it is possible to realize an energy-saving device that can control voltage with a continuous value with a simple circuit with a simple circuit.

本発明は、電力量を計測し、消費電力が最小となるように電圧出力を行なうようにしているので、電力供給を受けて動作する機器に対し、省エネ装置として広く利用が可能である。   Since the present invention measures the amount of electric power and outputs voltage so that power consumption is minimized, it can be widely used as an energy-saving device for devices that operate by receiving power supply.

本発明の実施の形態における省エネ装置を用いたシステム示す図The figure which shows the system using the energy-saving apparatus in embodiment of this invention インバータエアコンの電圧―電力,電流特性を示す図Diagram showing voltage-power and current characteristics of inverter air conditioner インバータエアコンの配電線を含む消費電力の一実測例における特性を示す図The figure which shows the characteristic in one actual measurement example of the power consumption including the distribution line of the inverter air conditioner 本発明の実施の形態における第2の実施例の省エネ装置を用いたシステム示す図The figure which shows the system using the energy-saving apparatus of the 2nd Example in embodiment of this invention 本実施の形態における省エネ装置の設置位置の例を示す図The figure which shows the example of the installation position of the energy-saving apparatus in this Embodiment 省エネ装置を分岐点の電源側に設置した例を示す図The figure which shows the example which installed the energy-saving device in the power source side of the branch point 省エネ装置を2次分岐点の電源側に設置した例を示す図The figure which shows the example which installed the energy-saving device in the power supply side of the secondary branch point 本発明の実施の形態において行なう出力電圧の制御手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the control procedure of the output voltage performed in embodiment of this invention 本発明の実施の形態の別の実施例において行なう出力電圧の制御手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the control procedure of the output voltage performed in another Example of embodiment of this invention 出力電圧3点から2次近似曲腺により極小点を求めることを説明する図The figure explaining obtaining the minimum point from the output voltage 3 points by the secondary approximate curve 出力電圧3点から2次近似曲腺により極小点を求めることを説明する第2の図2nd figure explaining obtaining | requiring a minimum point by a secondary approximate curve from 3 output voltage points 本発明の実施の形態における電圧値が一定となるように制御を行なう省エネ装置を用いたシステム示す図The figure which shows the system using the energy-saving device which controls so that the voltage value in embodiment of this invention may become fixed 配電線のインピーダンスZを考慮して制御を行なう省エネ装置を用いたシステム示す図The figure which shows the system using the energy saving device which controls in consideration of the impedance Z of the distribution line 本発明の実施の形態における、2次側に中間タップ付のトランスの2次側の単相3線回路に省エネ装置を用いたシステム示す図The figure which shows the system which used the energy-saving apparatus for the single-phase three-wire circuit of the secondary side of the transformer with an intermediate | middle tap in the secondary side in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における、インバータ回路で構成した省エネ装置を用いたシステム示す図The figure which shows the system using the energy-saving device comprised with the inverter circuit in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における、タップ付トランスで電圧制御手段を構成した省エネ装置を用いたシステム示す図The figure which shows the system using the energy-saving device which comprised the voltage control means with the transformer with a tap in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における、タップ付単巻変圧器で電圧制御手段を構成した省エネ装置を用いたシステム示す図The figure which shows the system using the energy-saving device which comprised the voltage control means with the autotransformer with a tap in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における、リアクタンスとスイッチ素子を有する省エネ装置を用いたシステム示す図The figure which shows the system using the energy-saving device which has reactance and the switch element in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における、リアクタンスとスイッチ素子を有する別の実施例の省エネ装置を用いたシステム示す図The figure which shows the system using the energy-saving apparatus of another Example which has reactance and switch element in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における、無効電力発生回路を用いて電圧制御手段を構成した省エネ装置を用いたシステム示す図The figure which shows the system using the energy-saving device which comprised the voltage control means using the reactive power generation circuit in embodiment of this invention 無効電力発生回路の回路構成の一例を示す図The figure which shows an example of the circuit structure of a reactive power generation circuit 従来の省エネ装置を用いたシステムの構成を示す概略図Schematic showing the system configuration using a conventional energy-saving device 電圧―消費電力特性の傾向を示す図Figure showing the trend of voltage-power consumption characteristics

符号の説明Explanation of symbols

1 省エネ装置
2 電圧制御手段
3 電力計測手段
4、4a〜4g 負荷
5 配電線
6 リミッタ
7 受電点
8 幹線回路
9 電源側分岐点
10 負荷側分岐点
11a〜11d 分岐回路
12 負荷接続点
28 タップ付単巻変圧器
26、29 タップ切替手段
25 タップ付トランス
26 タップ切替手段
30、33,34 リアクトル
31 スイッチ素子
32、35 コンデンサ
37 位相制御手段
50 無効電力発生回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Energy-saving device 2 Voltage control means 3 Electric power measurement means 4, 4a-4g Load 5 Distribution line 6 Limiter 7 Power receiving point 8 Trunk circuit 9 Power supply side branch point 10 Load side branch point 11a-11d Branch circuit 12 Load connection point 28 With tap Autotransformer 26, 29 Tap switching means 25 Transformer with tap 26 Tap switching means 30, 33, 34 Reactor 31 Switch element 32, 35 Capacitor 37 Phase control means 50 Reactive power generation circuit

Claims (18)

需要家内の配電線系統に設置し接続する負荷の電力消費量を最小にする省エネ装置であって、設置した点から負荷側の電力を計測する電力計測手段と、前記電力計測手段で計測した電力計測値が最小となるように出力電圧を制御する電圧制御手段とを備えた省エネ装置。 An energy-saving device that minimizes the power consumption of a load that is installed and connected to a distribution line system in a consumer. The power measurement means measures the power on the load side from the installed point, and the power measured by the power measurement means An energy-saving device provided with voltage control means for controlling the output voltage so that the measured value is minimized. 電圧制御手段から出力される電圧値に上下限値を設定して所定範囲内に制限するリミッタを設けた請求項1記載の省エネ装置。 The energy-saving device according to claim 1, further comprising a limiter that sets upper and lower limit values to a voltage value output from the voltage control means and limits the voltage value within a predetermined range. 電力計測手段は、配電線系統から分岐した分岐回路ごとに求めた電力を合計して求める請求項1または2記載の省エネ装置。 The energy saving device according to claim 1 or 2, wherein the power measuring means calculates the power obtained for each branch circuit branched from the distribution line system. 電圧制御手段は、電力消費量が最小になる電圧値を検出し、その電圧値となるように出力電圧を制御する請求項1から3のいずれかに記載の省エネ装置。 The energy-saving device according to any one of claims 1 to 3, wherein the voltage control means detects a voltage value at which power consumption is minimized and controls the output voltage so as to be the voltage value. 電圧制御手段は、出力電圧を出力電圧許容範囲内で変化させて出力電力が最小になる出力電圧値を検出する請求項4記載の省エネ装置。 5. The energy saving apparatus according to claim 4, wherein the voltage control means detects the output voltage value at which the output power is minimized by changing the output voltage within an allowable output voltage range. 電圧制御手段は、所定の経過時間ごとに電力消費量が最小になる出力電圧値を検出する請求項4または5記載の省エネ装置。 6. The energy-saving device according to claim 4, wherein the voltage control means detects an output voltage value at which the power consumption is minimized every predetermined elapsed time. 電圧制御手段は、少なくとも3段階の出力電圧とその時の電力消費量のデータから、2次曲線近似計算を行いて最小消費電力量となる出力電圧値を検出する請求項5または6記載の省エネ装置。 7. The energy-saving device according to claim 5, wherein the voltage control means detects an output voltage value which becomes a minimum power consumption by performing a quadratic curve approximation calculation from data of at least three stages of output voltages and power consumption at that time. . 需要家内の配電線系統に設置し接続する負荷の電力消費量を最小にする省エネ装置であって、設置した点から負荷側の電圧を計測する電圧計測手段と、前記負荷の入力電圧が目標電圧値になるように電圧制御する電圧制御手段とを備えた省エネ装置。 An energy-saving device that minimizes the power consumption of a load that is installed and connected to a distribution line system in a consumer, voltage measuring means for measuring the voltage on the load side from the installed point, and the input voltage of the load is a target voltage An energy-saving device comprising voltage control means for controlling the voltage so as to be a value. 省エネ制御対象は、入力電圧が上がるほど消費電力が増加する抵抗性の負荷特性を有する負荷に限定して設定する請求項8記載の省エネ制御。 The energy saving control according to claim 8, wherein the energy saving control target is set only to a load having a resistive load characteristic in which power consumption increases as the input voltage increases. 装置を設置する設置点から負荷までの配電線のインピーダンスを考慮して、電圧制御手段から出力する電圧値を演算して求める演算手段を有する請求項8また9記載の省エネ装置。 The energy-saving device according to claim 8 or 9, further comprising calculation means for calculating and obtaining a voltage value output from the voltage control means in consideration of an impedance of a distribution line from an installation point where the device is installed to a load. 電圧制御手段はインバータ回路である請求項1から10のいずれかに記載の省エネ装置。 The energy-saving device according to any one of claims 1 to 10, wherein the voltage control means is an inverter circuit. 単相三線回路に設置され、電力計測手段を2系統持ち、各系統独立に負荷側の電力を計測する請求項1から7、および11のいずれかに記載の省エネ装置。 The energy-saving device according to any one of claims 1 to 7, and 11, wherein the energy-saving device is installed in a single-phase three-wire circuit, has two systems for measuring power, and measures power on the load side independently for each system. 電圧制御手段は、タップ付トランスとタップ切替手段、あるいはタップ付単巻変圧器とタップ切替手段で構成される請求項1から12のいずれかに記載の省エネ装置。 The energy-saving device according to any one of claims 1 to 12, wherein the voltage control means includes a tapped transformer and a tap switching means, or a tapped single transformer and a tap switching means. 電圧制御手段は、配電線に直列に接続された第1のリアクトルと、前記第1のリアクトルの負荷側に接続された第1のスイッチ手段と第1のコンデンサの複数の直列回路と、同じく前記第1のリアクトルの負荷側に接続されたスイッチ手段と第2のリアクトルの複数の直列回路とからなる請求項1から12のいずれかに記載の省エネ装置。 The voltage control means includes a first reactor connected in series to the distribution line, a first switch means connected to a load side of the first reactor, and a plurality of series circuits of first capacitors, The energy-saving device according to any one of claims 1 to 12, comprising switch means connected to the load side of the first reactor and a plurality of series circuits of the second reactor. 第1のコンデンサ及び複数の第2のリアクトルの定数が異なる請求項14記載の省エネ装置。 The energy saving device according to claim 14, wherein constants of the first capacitor and the plurality of second reactors are different. 電圧制御手段は、配電線に直列に接続された第1のリアクトルと、前記第1のリアクトルの負荷側に接続され位相制御手段を有する無効電力発生回路とからなる請求項1から12のいずれかに記載の省エネ装置。 The voltage control means comprises a first reactor connected in series to a distribution line, and a reactive power generation circuit having a phase control means connected to the load side of the first reactor. The energy-saving device described in 1. 需要家内で配線される配電線系統と、前記配電線系統に設置し接続する機器の消費電力量を最小にするように出力電圧を制御する省エネ装置とを備える配電線システムであって、前記省エネ装置を設置する点は、外部から電力供給を受ける受電点から電源側分岐点までの幹線回路上の点、および負荷側分岐点から負荷を接続する負荷接続点までの分岐回路上の点の少なくともいずれかである配電線システム。 A distribution line system comprising: a distribution line system wired in a consumer; and an energy-saving device that controls an output voltage so as to minimize power consumption of equipment installed and connected to the distribution line system. The point where the device is installed is at least a point on the trunk circuit from the power receiving point that receives power supply to the power supply side branch point and a point on the branch circuit from the load side branch point to the load connection point that connects the load. Distribution line system that is either. 設置する省エネ装置は、前記省エネ装置が省エネ対象にする負荷が同傾向の電圧―消費電力特性であるように回路上の点に設置した請求項17記載の配電線システム。 18. The distribution line system according to claim 17, wherein the energy-saving device to be installed is installed at a point on the circuit so that a load targeted by the energy-saving device has the same tendency of voltage-power consumption characteristics.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013090456A (en) * 2011-10-18 2013-05-13 Panasonic Corp Power conditioner
JP2014147265A (en) * 2013-01-30 2014-08-14 Kyocera Corp Power supply system
EP3059829A1 (en) * 2015-02-17 2016-08-24 Servicio, Operacion y Optimizacion de Resultados, S.L. System and method for regulating energy in electrical installations

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