JP2008072860A - 間歇動作負荷給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】負荷の電圧低下幅と商用電源側の電圧低下幅を共にそれぞれの許容範囲内に低減し、他の負荷に発生するフリッカ現象による障害を抑制できるようにする。
【解決手段】作動時間Ｔにより繰り返し間歇動作し許容電圧低下幅をΔＶ_L とする負荷２１に対し、整流器出力の許容電圧低下幅をΔＶ_S とする商用電源１から整流器２３及び電圧平滑用キャパシタ２５を介して給電する給電システムとして、整流器２３の出力回路と電圧平滑用キャパシタ２５との間に容量Ｃの電圧補償用キャパシタ２６を並列に接続すると共に、電圧補償用キャパシタ２６と電圧平滑用キャパシタ２５との間をＲの直列の抵抗２８ａを通して接続し、許容電圧低下幅のΔＶ_S がΔＶ_L のｎ分の１のとき、
ＲＣ≧ｎＴ／２
の関係を満足する電圧補償用キャパシタ２６及び抵抗２８ａを用いた。
【選択図】図１

Description

本発明は、整流器の出力回路に電圧平滑用キャパシタを並列に接続して、作動時間Ｔ（ｓ）により繰り返し間歇動作し許容電圧低下幅をΔＶ_L とする負荷に対し、前記整流器出力の許容電圧低下幅をΔＶ_S とする商用電源から前記整流器及び前記電圧平滑用キャパシタを介して給電する間歇動作負荷給電システムに関する。

レーザ溶接機などの負荷は、１回の作動時間が商用電源周波数で数サイクルから数１０サイクル程度の繰り返しとなる間歇動作負荷であり、このような間歇動作負荷に給電する電源装置は、整流器の出力回路に電圧平滑用キャパシタが並列に接続され、商用電源から整流器及び電圧平滑用キャパシタを介して給電されるように構成されている（例えば、特許文献１、２参照）。

図５は商用電源から間歇動作負荷へ給電する従来の電気システム構成を示したものである。図５において、１は商用電源系統、２は間歇動作する負荷２１を含む電気システム、３は商用電源１から給電される電気負荷ａ、４は同じく電気負荷ｂを示す。同図の電気システムの例では、間歇動作する負荷２１への給電は、商用電源系統１から、スイッチ２２を介して、整流器２３で一旦直流電圧に変換し、この直流電圧を負荷２１に給電する。負荷２１は、一般に半導体電力変換器２１０とこの電力変換器で駆動される負荷２１１とで構成される。負荷２１１が交流動作であれば、２１０はインバータ、２１１が直流動作であれば、２１０はチョッパとなる。２４は２１０の電力変換器の半導体スイッチング動作による高周波電流を平滑化するために挿入される電圧平滑用キャパシタで一般的には、アルミ電解キャパシタが用いられる。以下電圧平滑用アルミ電解キャパシタをアルミ電解キャパシタと呼ぶ。同図で、１０１は整流器２３とアルミ電解キャパシタ２４との間の接続線、１０２はアルミ電解キャパシタ２４と負荷２１との間の接続線である。

図６は図５の電気システム２１の等価回路を示したものである。同図で、図５と同一構成要素は同一番号を付してある。図６において、１０は商用電源系統１の電源を、１１は配線１０１の抵抗を含めたアルミ電解キャパシタ２４から電源１０までの配線の合成抵抗を示している。更に、Ｖ_S は電気システム２の交流入力電圧、Ｉ_S は同じく電気システム２の交流入力電流を、Ｖ_D は整流器２３の出力電圧、Ｉ_D は同じく整流器２３の出力電流を、Ｖ_C はアルミ電解キャパシタ２４の端子電圧、Ｉ_C はアルミ電解キャパシタ２４の電流、Ｉ_L は負荷２１の電流を示している。

次に図６に示した電気システム２の負荷２１への給電動作について図７を用いて説明する。図７に示した波形記号は、図６に示した波形記号に対応する。時刻ｔ₁ からｔ₂ までは負荷電流が流れていないので、商用電源系統１の電圧（整流器２３の入力電圧Ｖ_S ）は正弦波状の波形となっている。時刻ｔ₂ で負荷電流Ｉ_L が流れ始める。負荷電流Ｉ_L はアルミ電解キャパシタ２４から供給され、アルミ電解キャパシタ２４から電流Ｉ_C が流れる。アルミ電解キャパシタ２４は放電動作になり、電圧Ｖ_C が低下する。アルミ電解キャパシタ２４が放電し、電圧Ｖ_C が低下すると整流器２３から電流Ｉ_D が流れる。整流器電流Ｉ_D は図示のような非正弦波のパルス状の電流波形となる。このパルス状電流の波高値はアルミ電解キャパシタ２４の電圧Ｖ_C が低下すれば低下する程大きくなる。即ち、図示のように時間経過と共に大きくなる。整流器電流Ｉ_D 及びアルミ電解キャパシタ２４からの電流Ｉ_C の破線はパルス状電流を平均値に換算して示した電流である。
特開平８−７１７４９号公報 特開昭６０−６４７６７号公報

図８はアルミ電解キャパシタ電圧と交流電源電圧の関係、整流器から流れる電流を説明する図である。図８（ａ）はアルミ電解キャパシタ２４の電圧Ｖ_C と交流電源電圧Ｖ_S の波高値とが同じである場合で、この場合は整流器２３からの電流Ｉ_D はゼロである。図８（ｂ）はアルミ電解キャパシタ２４の電圧Ｖ_C が交流電源電圧Ｖ_S の波高値よりΔＶ_D1下がった場合を示している。交流電源電圧Ｖ_S がアルミ電解キャパシタ２４の電圧Ｖ_C より超えた部分（同図ではｔ₁ とｔ₂ 間）で電流が流れる。図８の電流波形は模式的な波形で示してあり、波高値Ｉ_P で示してある。図８（ｃ）はアルミ電解キャパシタ２４の電圧Ｖ_C が図８（ｂ）より更に大きくΔＶ_D2下がった場合であり、整流器２３からの電流Ｉ_D 、つまり交流電源からの電流の値は図８（ｂ）より大きくなり、通流幅も更に大きくなる。図７では、アルミ電解キャパシタ２４の電圧Ｖ_C と交流電源電圧Ｖ_S の波高値との差ΔＶ_D が大きくなればなるほど整流器２３からの電流Ｉ_D は大きくなることを示している。

図７に戻って更に説明を加える。整流器電流Ｉ_D の交番電流が交流電源電流Ｉ_S となるので、交流電源電流Ｉ_S の波形も図示のように、整流器電流Ｉ_D と同じく非正弦波のパルス状の電流波形となる。商用電源系統１に非正弦波のパルス状の電流が流れると、電源側の抵抗１１による電圧降下が発生し、商用電源系統１の電圧Ｖ_S は図示のように歪んだ波形になる。時刻ｔ₂₁からｔ₂₂の電源電圧の１サイクルの波形の拡大を図９に示す。同図でＶ₁₀は電源１０の電圧波形で正弦波電圧である。Ｖ_S は電気システム２への給電電圧で、言い換えれば図５に示す負荷３及び４の電源電圧でもある。図８に示すように、電源電圧Ｖ_S の波形は非正弦波のパルス状電流Ｉ_S によって、Ｖ₁₀の正弦波電圧から大きく歪んだ波形となる。図９の例では、電源電圧Ｖ_S の波形はほぼ正弦波状で、波高値が小さくなった場合として示してあるが、波形が非正弦波状の波形に歪む場合もある。

さて、ここで問題のなるのは、非正弦波のパルス状電流が流れたことによる電源電圧の波形の歪みの発生である。レーザ溶接機などに代表される負荷では、図７で説明した負荷の作動時間Ｔ（同図でＴと表示した時間）が、商用電源周波数で数サイクルから数１０サイクル程度である。この短時間に負荷の電力を安定供給するため、直流回路に電圧平滑用としてアルミ電解キャパシタ２４を挿入している。挿入するアルミ電解キャパシタ２４の容量は有限であるので、負荷が運転されるとアルミ電解キャパシタ２４の電圧低下に伴いパルス状の電流が電源に流れ、商用電源系統１の電圧波形を歪ませる。その結果、同じ商用電源系統１に接続された負荷（図４の３、４）の電源を歪ませ、同じ商用電源系統１に接続された負荷の動作に障害を与える。この障害の代表的な例がフリッカ現象と呼ばれる障害である。

これは、電源周波数の数サイクル程度に亘る電源電圧の低下によって蛍光灯などの照明がちらつく現象である。この現象が繰り返し発生すると照明にとって大きな障害となる。このため、商用電源に流れる電流の歪みを規定値以下に制限している。前述したようなレーザ溶接機などでは、通電時間が商用電源周波数の数サイクルの短時間負荷の間歇運転であるので、アルミ電解キャパシタ２４の容量Ｃを大きくすることによって、負荷運転時における整流器２３の出力電圧Ｖ_D の低下を少なくしている。

図１０は直流電圧の変動量ΔＶ_D （Ｖ）とアルミ電解キャパシタ２４の容量Ｃ（Ｆ）との関係を示したもので、両者には反比例の関係がある。即ち、直流電圧の変動量を１／２にするのは、アルミ電解キャパシタ２４の容量を２倍にする必要があることを示している。図７及び図８において、電源側に流れる電流の大きさＩ_P とアルミ電解キャパシタ２４の電圧値との間には次式で表わされる関係がある。

Ｉ_P ∝ΔＶ_D ／Ｒ₀ ・・・・・・・・・（１）
ここで、
ΔＶ_D はアルミ電解キャパシタの電圧Ｖ_C と交流電源電圧Ｖ_S の波高値との差電 圧（Ｖ）
Ｒ₀ は抵抗１１の抵抗値（Ω）
アルミ電解キャパシタ２４の電圧低下ΔＶ_D は、整流器２３からの電流Ｉ_D の平均値（図７に示した整流器電流Ｉ_D の破線で示した電流）が負荷電流Ｉ_L と等しくなった時点で一定になる。

図１１は図７の動作波形を負荷動作の２サイクル分について示したもので、Ｉ_C 、Ｖ_C 、Ｉ_D は平均値に換算した波形で示してある。時刻Ｔ₁₀は、図７のＴ₂ に対応し、同じくＴ₁₁は図７のＴ₃ に、Ｔ₁₂は図７のＴ₄ にそれぞれ対応する時刻である。時刻Ｔ₁₀（時刻Ｔ₂₀も同じ）で負荷電流Ｉ_L が流れ始めるとアルミ電解キャパシタ２４からの給電が始まり、アルミ電解キャパシタ２４の電圧Ｖ_C は低下してゆく。アルミ電解キャパシタ２４の電圧が低下すると式（１）に示されたように、整流器２３から給電が始まり、アルミ電解キャパシタ２４の電圧Ｖ_C の低下に応じて整流器２３からの電流は増大してゆく。Ｔ₁₁（Ｔ₂₁）で負荷運転が停止するとアルミ電解キャパシタ２４の電圧低下は止まり、整流器２３からの給電電流はアルミ電解キャパシタ２４を充電し、アルミ電解キャパタの電圧は上昇してゆく。時刻Ｔ₁₂（Ｔ₂₂）で、アルミ電解キャパシタ２４の電圧Ｖ_C は整流器２３の入力電圧Ｖ_S の波高値に達し、整流器２３の電流Ｉ_D がゼロとなる。時刻Ｔ₁₁（Ｔ₂₂）でのアルミ電解キャパシタ２４の電圧低下は最大のΔＶ_CMAX、整流器２３からの電流も最大のＩ_DMAXとなる。

商用電源系統１に接続される負荷は、同一系統に接続される負荷の電源への影響を抑制するため、電源電流波形の歪みを規定値以下にするよう規定されている。このため、レーザ溶接機など、交流電源の周波数の数サイクルから数１０サイクル程度の作動時間で運転が完了する短時間負荷で且つ繰返し動作する間歇動作負荷などに対しては、交流電源に流れる電流の歪を規定値以下にするため直流回路にアルミ電解キャパシタ２４を挿入してこのアルミ電解キャパシタ２４の蓄えた電力を負荷に給電して、交流電源からのパルス状の給電電力を極力少なくするようにしている。必要なアルミ電解キャパシタ２４容量は、負荷電力の大きさと運転時間の積に関係するため、負荷電力がより大きくなるか又は運転時間がより長くなるとアルミ電解キャパシタ２４の容量をより大きくする必要があった。アルミ電解キャパシタ２４容量の増大は、電気システム装置の大型化、設置スペースの増大、費用の増大を引き起こす。このため、前述のような負荷給電に適した電気システムが求められていた。

本発明は、上記課題を解決するものであって、商用電源周波数の数サイクルから数十サイクルを作動時間として繰り返し間歇動作する負荷に対し、負荷の電圧低下幅と商用電源側の電圧低下幅を共にそれぞれの許容範囲内に低減し、商用電源に接続される他の負荷に発生するフリッカ現象による障害を抑制でき、さらにはキャパシタの容量低減、小型化を図るものである。

そのために本発明は、整流器の出力回路に電圧平滑用キャパシタを並列に接続して、作動時間Ｔ（ｓ）により繰り返し間歇動作し許容電圧低下幅をΔＶ_L とする負荷に対し、前記整流器出力の許容電圧低下幅をΔＶ_S とする商用電源から前記整流器及び前記電圧平滑用キャパシタを介して給電する間歇動作負荷給電システムであって、前記整流器の出力回路と前記電圧平滑用キャパシタとの間に容量Ｃ（Ｆ）の電圧補償用キャパシタを並列に接続すると共に、前記電圧補償用キャパシタと前記電圧平滑用キャパシタとの間をＲ（Ω）の直列の抵抗を通して接続し、前記許容電圧低下幅のΔＶ_S がΔＶ_L のｎ分の１のとき、
ＲＣ≧ｎＴ／２
の関係を満足する前記電圧補償用キャパシタ及び前記抵抗を用いたことを特徴とする。

また、前記電圧補償用キャパシタは、電気二重層キャパシタであり、前記電圧平滑用キャパシタは、アルミ電解キャパシタであり、前記整流器の出力側の許容電圧低下幅は、前記商用電源に接続される他の負荷に発生するフリッカ障害を抑制する電圧低下幅であることを特徴とする。

本発明によれば、繰り返し間歇動作する負荷の作動時間において、整流器の出力側に接続された電圧補償用キャパシタの電圧低下幅と負荷側に接続された電圧平滑用キャパシタの電圧低下幅をそれぞれ設定することができるので、商用電源側及び負荷側の双方に対して許容範囲内の電圧低下幅に制御することができる。したがって、商用電源周波数の数サイクルから数十サイクルを作動時間として繰り返し間歇動作する負荷に対し、負荷の電圧低下幅と商用電源側の電圧低下幅を共に許容範囲内に低減し、商用電源に接続される他の負荷に発生するフリッカ現象による障害を抑制できる。

これにより、例えばレーザ溶接機などの負荷の通電時間が電源周波数の数サイクルから数１０サイクル程度で、且つ間歇運転する負荷に給電しても、商用電源系統への障害の少ない給電が可能となる。また、アルミ電解キャパシタと電気二重層キャパシタを併用することにより、それぞれのキャパシタを電圧低下幅の許容範囲に合わせて最適設計を行うことができ、従来必要であったアルミ電解キャパシタの容量を大幅に低減することができるので、間歇動作負荷給電システムの小型化、コストの低減を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る間歇動作負荷給電システムの構成例を示す図である。本発明の実施形態に係る間歇動作負荷給電システムは、図５の示すような商用電源の給電系統に適用するものである。

図１において、図５と同一構成要素は同一番号を付してある。２５はアルミ電解キャパシタで図５の２４に相当するキャパシタである。２６は電気二重層キャパシタ、２７は整流器２３と電気二重層キャパシタ２６との間の給電線、２８は電気二重層キャパシタ２６とアルミ電解キャパシタ２５との間の給電線である。この給電線２８には、後述するように所定の抵抗値Ｒ_C を持たせる。

本発明の実施形態に係る間歇動作負荷給電システムは、図５に示した商用電源の給電系統に適用し、整流器２３とアルミ電解キャパシタ２５との間に電源側の電圧補償用キャパシタとして、蓄電装置である電気二重層キャパシタ２６を挿入したものであり、この電気二重層キャパシタ２６によって、アルミ電解キャパシタ２５への給電を主として電気二重層キャパシタ２６からにして整流器２３からの給電電流を大きく低減することにより、前述のような商用電源の給電系統において他の負荷に発生するフリッカ現象に対処できるようにしたものである。

図２は本発明の実施形態に係る電気システムの等価回路を示す図であり、従来の電気システムの等価回路図である図６に対応させて示したものである。図２において、図１及び図６と同じ構成要素には同じ番号を付してある。図２において、２８ａは給電線２８の抵抗を示す。Ｉ_S は整流器２３の入力電流（商用電源系統１からの電流）、Ｉ_D は整流器２３の出力電流、Ｉ_C1はアルミ電解キャパシタ２５の電流、Ｉ_C2は電気二重層キャパシタ２６の電流、Ｉ_C は給電線２８を流れる電流、Ｉ_L は負荷２１の電流、Ｖ_C1はアルミ電解キャパシタ２５の電圧、Ｖ_C2は電気二重層キャパシタ２６の電圧を示す。

図３は図１０に対応した図１及び図２の動作を説明する図である。図３により動作を説明する。Ｔ₁₀（Ｔ₂₀）は負荷の運転が始まる時刻であり、電気二重層キャパシタ２６の電圧Ｖ_C2、アルミ電解キャパシタ２５の電圧Ｖ_C1は、整流器２３の出力電流により電源側の電圧Ｖ_C まで充電されて、負荷電流Ｉ_L が流れ始める。Ｔ₁₁（Ｔ₂₁）は負荷が運転を停止する時刻である。時間Ｔ_L は、負荷２１の作動時間である。アルミ電解キャパシタ２５の電圧Ｖ_C1は負荷２１への給電によって、時間経過とともに低下する。同図では、負荷２１の作動時間Ｔ_L （秒）後にアルミ電解キャパシタ２５の電圧は、Ｖ_C12 （Ｖ）まで、ΔＶ_C1（Ｖ）の低下があることを示している。このときの電圧を。アルミ電解キャパシタ２５の電圧Ｖ_C1が低下すると、電気二重層キャパシタ２６から電流Ｉ_C2が流れ、電気二重層キャパシタ２６は、給電線２８を介してアルミ電解キャパシタ２５を充電することにより、電気二重層キャパシタ２６の電圧Ｖ_C2も低下してゆく。負荷２１の作動時間Ｔ_L （秒）後に電気二重層キャパシタ２６の電圧は、Ｖ_C22 までΔＶ_C2（Ｖ）の低下がある。

Ｔ₁₁（Ｔ₂₁）時点での給電線２８を流れる電流Ｉ_C は次式になる。

Ｉ_C ＝（ΔＶ_C1−ΔＶ_C2）／Ｒ_C ・・・・・・・（４）
ここで、
Ｒ_C は給電線２８の抵抗値（Ω）
ΔＶ_C1はアルミ電解キャパシタの電圧低下幅（Ｖ）
ΔＶ_C2は電気二重層キャパシタの電圧低下幅（Ｖ）
整流器電流Ｉ_D が非常に小さく無視すると、給電線２８の電流Ｉ_C は電気二重層キャパシタ２６からの電流Ｉ_C2となる。この場合、ΔＶ_C2は次式となる。

ΔＶ_C2≒Ｔ_L ・ΔＶ_C1／２・Ｒ_C ・Ｃ₂ ・・・・・・（５）
ここで、Ｃ₂ は電気二重層キャパシタ２６の静電容量（Ｆ）
上記の式（５）からΔＶ_C1とΔＶ_C2との比（ｎ）は、次式となる。

ｎ＝ΔＶ_C1／ΔＶ_C2＝２・Ｒ_C ・Ｃ₂ ／Ｔ_L ・・・・・（６）
上記の式（６）は次のことを表している。すなわち、この式のような関係をもたせると、整流器２３の出力側となる電圧Ｖ_C2の電圧低下幅ΔＶ_C2は、アルミ電解キャパシタ２５の電圧低下幅ΔＶ_C1の１／ｎになることを示している。整流器２３からの給電電流Ｉ_D は式（１）で示したように、整流器２３の出力側の電圧低下幅ΔＶ_D （＝ΔＶ_C2）に比例するので、電圧低下幅ΔＶ_C2がアルミ電解キャパシタ２５の電圧低下幅ΔＶ_C1の１／ｎになることは、整流器２３の入力電流Ｉ_S が１／ｎになることを示している。

ここで、負荷２１における運転時電圧からの許容電圧低下幅がΔＶ_L 、整流器２３の出力における運転時電圧からの許容電圧低下幅がΔＶ_S であるとする。このとき、アルミ電解キャパシタ２５の電圧低下幅ΔＶ_C1を許容電圧低下幅ΔＶ_L の範囲内とし、電気二重層キャパシタ２６の電圧低下幅ΔＶ_C2を許容電圧低下幅ΔＶ_S の範囲内とすると、負荷２１を許容電圧低下幅ΔＶ_L の範囲内で動作させながら、整流器２３の出力電圧を許容電圧低下幅ΔＶ_S の範囲内に抑制することができる。したがって、商用電源の給電系統に接続された他の負荷にフリッカ現象が発生するのを抑制できることになる。さらに、電気二重層キャパシタ２６、抵抗２８ａとして、Ｒ_C ・Ｃ₂ をｎ・Ｔ_L ／２より大きくする（Ｒ_C ・Ｃ₂ ＞ｎ・Ｔ_L ／２）ことにより、電気二重層キャパシタ２６の電圧低下幅ΔＶ_C2を小さくすることができ、より確実なフリッカ抑制効果を実現できる。

上記実施形態の作動時間Ｔ_L 、負荷電流Ｉ_L で間歇動作する負荷において、１回の作動時間毎に供給される電力量は、それぞれ電源からＰ_ST、電気二重層キャパシタ２６からＰ_C2、アルミ電解キャパシタ２５からＰ_C1、消費電力は、それぞれインピーダンスＲ_L の負荷２１による消費電力Ｐ_L 、電源供給ラインの抵抗Ｒ_S による消費電力Ｐ_RST 、キャパシタ電気二重層キャパシタ２６とアルミ電解キャパシタ２５との間の接続ラインの抵抗Ｒ_C による消費電力Ｐ_RCT とすると、
Ｐ_ST＋Ｐ_C1＋Ｐ_C2＝Ｐ_L ＋Ｐ_RST ＋Ｐ_RCT ・・・・・・（７）
となる。

この場合、アルミ電解キャパシタ２５、電気二重層キャパシタ２６は動作開始時でそれぞれ電源の電圧Ｖ_S まで充電されていて、アルミ電解キャパシタ２５はＶ_C からＶ_C12 までΔＶ_C1の電圧低下、電気二重層キャパシタ２６は電圧Ｖ_C からＶ_C22 までΔＶ_C2の電圧低下がそれぞれあり、ΔＶ_C2はΔＶ_C1のｎ分の１であるので、
ΔＶ_C1＝Ｖ_C −Ｖ_C12 ＝ｎΔＶ_C2 ・・・・・・（８）
ΔＶ_C2＝Ｖ_C −Ｖ_C22 ＝ΔＶ_C1／ｎ ・・・・・・（９）
ΔＶ_C1＝ｎΔＶ_C2 ・・・・・・（１０）
Ｐ_ST＝Ｔ_L Ｖ_S ΔＶ_C2／２Ｒ_S ・・・・・・（１１）
Ｐ_C1＝Ｃ₁ （Ｖ_C11 ²−Ｖ_C12 ²）／２ ・・・・・・（１２）
Ｐ_C2＝Ｃ₂ （Ｖ_C21 ²−Ｖ_C22 ²）／２ ・・・・・・（１３）
Ｐ_L ＝Ｔ_L Ｉ_L ² Ｒ_L ・・・・・・（１４）
Ｐ_RST ＝Ｔ_L Ｉ_S ² Ｒ_S ・・・・・・（１５）
Ｐ_RCT ＝Ｔ_L Ｔ_L Ｉ_C ² Ｒ_C ・・・・・・（１６）
となる。

図４は本発明の実施形態に係る他の間歇動作負荷給電システムの回路構成例を示す図である。図４の回路構成要素と図１の回路構成要素と同一構成要素は同一番号を付してある。図４の実施形態では、図１の実施形態の電気二重層キャパシタとアルミ電解キャパシタ間の給電線２８の抵抗に所定の抵抗値を持たせるため抵抗器２９を給電線２９１と給電線２９２との間に接続したものである。この場合、式（４）から（６）で示した抵抗Ｒ_C は、給電線２９１及び給電線２９２の抵抗値と抵抗器２９の抵抗値を含めた合成値である。また、図４の等価回路は図２と同じである。

以上説明したように、本発明の実施形態では、通電時間が商用電源周波数の数サイクルから数十サイクルで、且つ繰り返し運転する間歇動作負荷２１へ、整流器２３を介して給電する間歇動作負荷給電システムで、整流器２３の出力に電気二重層キャパシタ２６を接続して、この電気二重層キャパシタ２６から所定の抵抗値Ｒ_C を持った給電線でアルミ電解キャパシタ２５に接続し、このアルミ電解キャパシタ２５から負荷２１へ給電することにより、整流器２３の入力電流Ｉ_S の大きさを大幅に低減させるようにしたので、フリッカの発生が抑制できる。

フリッカ現象は、整流器２３の出力側に接続された電圧平滑用アルミ電解キャパシタ２５の電圧が商用電源系統１の電圧Ｖ_S の波高値より低下することによりアルミ電解キャパシタ２５に流れ込む電流によって発生していることに、本発明は着目してなされたものである。すなわち、整流器２３の出力側電圧の低下を少なくすれば、フリッカ現象が抑制されることに着目したものである。一方、電気二重層キャパシタ２６は、短時間で大電力を放電、充電する特性の優れた新しい蓄電デバイスであり、且つ従来のアルミ電解キャパシタ２５に対して２桁以上静電容量のある蓄電キャパシタであることに着眼し、従来のアルミ電解キャパシタ２５を電気二重層キャパシタ２６でアシストして、整流器２３の出力電圧の低下を減らして商用電源系統１への障害を抑制しようとするものである。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、電圧平滑用としてアルミ電解キャパシタを用い、電圧補償用として電気二重層キャパシタを用いたが、これらのキャパシタをそれぞれ他のキャパシタで代用することも可能である。

本発明の実施形態に係る間歇動作負荷給電システムの構成例を示す図である。 図１の等価回路を示す図である。 図１の給電システムの動作を説明する図である。 本発明の他の実施形態に係る間歇動作負荷給電システムの構成例を示す図である。 従来の間歇動作負荷給電システムの回路構成図を示す図である。 図５の等価回路を示す図である。 図５の給電システムの動作を説明する図である。 図７の動作説明の拡大図（１）である。 図７の動作説明の拡大図（２）である。 図５に示す給電システムの特性を示す図である。 図５に示す給電システムの動作を説明する図である。

符号の説明

１…商用電源系統、２…電気システム、３、４…負荷、１０…・商用系統電源、１１…抵抗、２１…負荷、２２…開閉器、２３…整流器、２４、２５…アルミ電解キャパシタ、２６…電気二重層キャパシタ、２７、２８、１０２、２９１，２９２…給電線、２８ａ…給電線の抵抗、２９…抵抗器、２１０…半導体電力変換装置、２１１…負荷、

Claims (4)

1. 整流器の出力回路に電圧平滑用キャパシタを並列に接続して、作動時間Ｔ（ｓ）により繰り返し間歇動作し許容電圧低下幅をΔＶ_L とする負荷に対し、前記整流器出力の許容電圧低下幅をΔＶ_S とする商用電源から前記整流器及び前記電圧平滑用キャパシタを介して給電する間歇動作負荷給電システムであって、
   前記整流器の出力回路と前記電圧平滑用キャパシタとの間に容量Ｃ（Ｆ）の電圧補償用キャパシタを並列に接続すると共に、前記電圧補償用キャパシタと前記電圧平滑用キャパシタとの間をＲ（Ω）の直列の抵抗を通して接続し、前記許容電圧低下幅のΔＶ_S がΔＶ_L のｎ分の１のとき、
   ＲＣ≧ｎＴ／２
   の関係を満足する前記電圧補償用キャパシタ及び前記抵抗を用いたことを特徴とする間歇動作負荷給電システム。
2. 請求項１において、前記電圧補償用キャパシタは、電気二重層キャパシタであることを特徴とする間歇動作負荷給電システム。
3. 請求項１において、前記電圧平滑用キャパシタは、アルミ電解キャパシタであることを特徴とする間歇動作負荷給電システム。
4. 請求項１において、前記整流器の出力側の許容電圧低下幅は、前記商用電源に接続される他の負荷に発生するフリッカ障害を抑制する電圧低下幅であることを特徴とする間歇動作負荷給電システム。

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