JP2008029044A - 直流多端子配電システムとその運転方法 - Google Patents
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Abstract
な事故電流を流すことなく安定して運転の行える直流多端子配電システムを提供する。
【解決手段】装置故障や配電線事故が発生した場合にも過大な事故電流を流すことなく安
定して運転が行えるようにするために、絶縁形直流/直流変換装置の交流回路に電流共振
回路を入れ、電流を高周波振動させて電流の零点をつくり、該変換装置で事故電流を遮断
する。また、絶縁形直流/直流変換装置において、変換装置の回路損失を更に小さくする
ため高周波変圧器の高圧側で交流電流を高周波で共振させる。更に、直流配電システムの
事故時に、絶縁形直流/直流変換装置を用いて事故電流を遮断し、電流が零となったとき
に断路器によって切離し、健全部分を再起動する。
【選択図】図1
Description
保護に好適な直流多端子配電システムとその運転方法に関する。
れている。
の分散電源や負荷は、既設の交流送電設備を使って電力の需給が行われるため、電源側で
は直流を交流に変換する直流/交流変換装置、負荷側では交流を直流に変換する交流/直
流変換装置が使われている。
ムが実現できれば、直流を交流、交流を直流に変換するプロセスが省略でき、効率の良い
電力給電が行えると考えられる。
統に接続する必要があり、負荷や分散電源の電圧を直流配電系統の電圧にレベル変換する
インターフェース、即ち、高圧大容量の直流・直流変換装置(DC/DCコンディショナ
ー)や装置保護のための直流遮断器の開発が必要である。
2006−14456号公報には、直流多端子配電システムについて記載されている。
燃料電池、21は直流/直流変換装置、3はマイクロガスタービンや風力発電設備等の分
散電源、31は交流/直流変換装置、4はキャパシタ等のエネルギー蓄積装置、41は直
流/直流変換装置、5は負荷、51は負荷5が直流負荷の場合は直流/直流変換装置、交
流負荷の場合は直流/交流変換装置、12,13,22,23,32,33,42,43
,52,53は、各装置を故障装置や配電線事故から切離すための直流遮断器である。
テムでは、配電線は2回線構成が考えられている。配電線6,7はこのためのものである
。
開放し、配電線7で負荷に継続的に直流給電を行う。また、分散電源の最大限の活用を図
り、既設交流系統との電力の遣り取りを極力行わない運転が行われる。
211は充電用、212は放電用のスイッチ回路を示す。
電線)と装置(燃料電池)との絶縁が取れないことや配電線や燃料電池で事故が発生する
と事故電流が流れる問題がある。
流変換装置が考えられている。
波用変圧器、216,217は電圧平滑用のコンデンサ、220は変換装置の制御装置で
ある。
れるが、配電線や燃料電池で事故が発生すると、直流遮断器が動作するまでの間に変圧器
が飽和し過大な事故電流が流れることが考えられ、直流遮断器の電流遮断責務も大きくな
ることが懸念される。
、簡単で安価となるメリットはあるが、直流多端子配電システム(配電線)と装置(燃料
電池)との絶縁が取れないことや配電線や燃料電池で事故が発生すると事故電流が流れる
問題があり、また、変圧器を変換装置間に持った両方向制御が行える絶縁型直流/直流変
換装置では、直流多端子配電システム(配電線)と装置(燃料電池)間の絶縁は取れるが
、配電線や燃料電池で事故が発生すると、直流遮断器が動作するまでの間に変圧器が飽和
し過大な事故電流が流れることが考えられ、直流遮断器の電流遮断責務も大きくなること
が懸念されるという問題がある。
し、直流多端子配電システムで装置故障や配電線事故が発生した場合にも、過大な事故電
流を流すことなく安定して運転の行える直流多端子配電システムを提供することにある。
大な事故電流を流すことなく安定して運転が行えるようにするために、絶縁型直流/直流
変換装置の交流回路に電流共振回路を入れ、電流を振動させて電流の零点をつくり、変換
装置で事故電流を遮断することで、事故電流を絶縁型直流/直流変換装置で遮断するため
、直流多端子配電システムと各装置間等に設置された直流遮断器の設置を省くようにした
ものである。
、高周波変圧器の高圧側で交流電流を共振させ降圧し、更に、直流配電システムの事故時
に、絶縁形直流/直流変換装置を用いて事故電流を遮断し、電流が零となったときに事故
点を断路器によって切離し、健全部分を再起動するようにしたものである。
な事故電流を流すことなく安定して運転が行え、また、直流多端子配電システムと各装置
間等に設置された直流遮断器の電流遮断責務を軽減できるとともに、場合によっては直流
遮断器の設置を省くことができ、低コストな直流多端子配電システムが得られる。
ッチング素子で電流を切る必要がなくなり、スイッチング素子の損失を小さくできる。こ
の結果、直流/直流変換装置の運転効率を高めることができ、延いては直流多端子配電シ
ステムの高効率運転が行える。
を流すことなく安定して運転の行うという目的を、簡単な構成で実現した。
を表すので、異なったものについて説明する。
、34は分散電源3に設置される遮断器、15,16,25,26,35,36,45,
46,55,56は、直流回路に設置される直流多端子配電システム(配電線)から機器
や装置を切離す断路器である。
装置21,41,51及び交流/直流変換装置11,31を一旦停止し、配電線路の直流
電流を零にする。直流電流が零になった時点で事故区間の配電線を断路器で切離す。その
後に健全な配電線を使って再度、絶縁型の直流/直流変換装置21,41,51及び交流
/直流変換装置11,31を起動して電力給電が行われる。
取り替えが行われる。
コストが安くて済む特徴があり、従来考えられている図5に示した直流多端子配電システ
ムに比べて、高価な直流遮断器が必要ないので低コストなシステム構成ができる。
イッチングを電流が零で行うので、スイッチング損失を小さくでき、しいては絶縁型直流
/直流変換装置の高効率運転が行える。
換装置の構成を示す。
コンデンサとリアクトルの直列回路からなる共振回路で、直流/交流変換装置213(こ
こでは213を直流/交流変換装置として説明し、214を交流/直流変換装置として説
明するが、逆でもかまわない)にコンデンサと変圧器の漏れリアクタンスとリアクトルで
決まる高周波共振周波数の電流を流す。
なるアームの上下のスイッチ素子がオン(t1)すると、高周波用変圧器215に配電線
の直流電圧が印加され電流が流れる。電流は共振回路2130によって高周波振動し反転
した時点(t2)で切れる。オン信号は電流が前もって設定された値以下となったときに
停止する。電流が切れた後、t3で今度は直流/交流変換装置213のブリッジの残りの
アームの上下のスイッチ素子がオン(t3)すると、高周波用変圧器215には今とは逆
の配電線の直流電圧が印加され、逆向きの電流が流れる。先程と同様に、電流は共振回路
2130によって高周波振動し電流が反転した時点(t4)で切れる。この動作を繰り返
して高周波用変圧器215の2次側の平滑用コンデンサ216に、交流/直流変換装置2
14によって整流された直流電圧が得られる。
が、直流/交流変換装置213の上下アームの導通期間の周波数(回数)、図3では(t1
〜t3)の時間幅を変えることによっても変えられ、周波数が高くなるとインバータの出
力電圧が高くなりたくさんの電流が流れて直流電圧が高くなる。この周波数は、例えば直
流電圧を規定の値に制御する等の機能をもたせた制御装置220によって決定される。
が流れ、電流が逆向きになろうとしたときに電流が切れるので、スイッチング素子により
必ず電流を切ることができる。電流を切る動作は、スイッチング素子に流れる電流が前も
って設定された電流値以下となった場合にスイッチング素子へのオン信号を停止すること
によって行う。
換装置の他の構成を示す。
2140はコンデンサとリアクトルの直列回路からなる共振回路で、直流/交流変換装置
214にコンデンサと変圧器の漏れリアクタンスとリアクトルで決まる共振周波数の高周
波の交流電流を流す。動作は図2の場合と同様である。
電流が逆向きになろうとしたときに電流が切れるので、スイッチング素子により必ず電流
を切ることができる。
共振させるのが、同じ容量に対してスイッチング素子の電圧が高いので電流が小さくてす
み、変換装置の回路損失を更に小さくできるメリットがある。
効率のよい給電システムであるので地球環境上も好ましく、今後適用が期待される。
10…変圧器、11,31…交流/直流変換装置、12,13,22,23,32,33
,42,43,52,53…直流遮断器、21,41,51…直流/直流変換装置、211
…充電用スイッチ回路、212…放電用スイッチ回路、213,214…交流/直流また
は直流/交流変換装置、215…高周波用変圧器、216,217…電圧平滑用のコンデ
ンサ、220…制御装置、2101…リアクトル、2102…コンデンサ、2130,
2140…共振回路。
Claims (3)
- 複数の電源を直流/直流変換装置または交流/直流変換装置を介して直流配電システム
に繋ぎ、該直流配電システムから複数の直流/直流変換装置または直流/交流変換装置を
介して負荷に接続して構成される直流多端子配電システムにおいて、
前記直流/直流変換装置を絶縁形の直流/直流変換装置とし、更に、直流/直流変換装
置は直流/交流/直流変換を行い、中間の交流回路に共振回路を入れて高周波の共振電流
を流し、高周波変圧器で昇降圧すると共に絶縁をとり、交流/直流変換を介して直流を得
る絶縁形の直流/直流変換装置を備えていることを特徴とする直流多端子配電システム。 - 請求項1記載の直流多端子配電システムにおいて、
前記絶縁形の直流/直流変換装置における中間の交流回路の高周波変圧器の高圧側の交
流電流を高周波で共振させ、高周波変圧器で降圧するとともに絶縁をとり、前記交流/直
流変換器を介して直流を得る直流/直流変換装置を備えていることを特徴とする直流多端
子配電システム。 - 直流配電システムの事故時に、請求項1または請求項2記載の絶縁形の直流/直流変換
装置を用いて中間の交流回路で事故電流を遮断し、電流が零となったときに断路器によっ
て切離し、健全部分を再起動することを特徴とする直流多端子配電システムの運転方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006195058A JP2008029044A (ja) | 2006-07-18 | 2006-07-18 | 直流多端子配電システムとその運転方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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JP2008029044A true JP2008029044A (ja) | 2008-02-07 |
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ID=39119144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2006195058A Pending JP2008029044A (ja) | 2006-07-18 | 2006-07-18 | 直流多端子配電システムとその運転方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2008029044A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102157929A (zh) * | 2011-04-13 | 2011-08-17 | 国网电力科学研究院 | 多端特高压直流输电系统主接线方法 |
CN102290851A (zh) * | 2011-08-15 | 2011-12-21 | 许继电源有限公司 | 一种大规模储能装置及其主电路 |
US9762047B2 (en) | 2015-06-16 | 2017-09-12 | Abb Technology Ltd. | Technologies for zonal fault protection of DC distribution systems |
JPWO2021205801A1 (ja) * | 2020-04-08 | 2021-10-14 |
-
2006
- 2006-07-18 JP JP2006195058A patent/JP2008029044A/ja active Pending
Cited By (8)
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DE112021002212T5 (de) | 2020-04-08 | 2023-01-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Gleichstromleistungsverteilungssystem |
JP7271788B2 (ja) | 2020-04-08 | 2023-05-11 | 三菱電機株式会社 | 直流配電システム |
US20230352930A1 (en) * | 2020-04-08 | 2023-11-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Dc power distribution system |
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