JP2008228537A

JP2008228537A - 並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置及びその瞬停・停電対策方法、直列補償型瞬時電圧低下対策装置及びその瞬停対策方法、ならびに、自立運転機能付並列接続型交直変換装置及びその交直変換方法

Info

Publication number: JP2008228537A
Application number: JP2007067405A
Authority: JP
Inventors: Shinji Tsubota; 慎二坪田; Takeshi Kobayashi; 猛小林; Yoshinori Kawasaki; 吉則河崎
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2027-03-15
Also published as: JP4640361B2

Abstract

【課題】負荷電圧の低下を防止し、負荷電圧の歪を改善する並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置を提供する。
【解決手段】並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置１は、瞬時電圧低下または停電の発生に応じて交流スイッチ５を解列し、並列接続した交直変換器６から負荷変圧器７を通して負荷８に給電する並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置であって、負荷変圧器７の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、この電圧補正量に基づいて交直変換器６を制御する制御回路２を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、瞬時電圧低下または停電の発生に応じて系統連系スイッチを解列し、交直変換器から負荷変圧器を通して負荷に給電する並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置、直列補償型瞬時電圧低下対策装置、及び、瞬時電圧低下または停電の発生に応じて商用電力系統から負荷を解列し、その後自立運転を開始し、前記商用電力系統から独立して、交直変換器から負荷変圧器を通して前記負荷に給電する自立運転機能付並列接続型交直変換装置に関する。

従来の偏磁抑制手段は，交直変換器が発生する交流電圧に含まれる直流成分により発生する変換器用変圧器の偏磁抑制を対象としている。一般的な手段として，制御装置に取り込んだ変換器電流計測値から直流成分を推定して，交直変換器出力電圧指令値を補正することで偏磁抑制を行っている。

図１２は、従来の並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置９０の構成を示すブロック図である。並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置９０は、交流スイッチ９５を備えている。交流スイッチ９５の一端は、外部の入力電源８１に接続されており、他端は、外部の負荷変圧器９７を介して負荷９８に接続されている。並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置９０には、交流スイッチ９５の入力電源８１側に接続された計器用変圧器８８と、交流スイッチ９５の負荷変圧器９７側に接続された計器用変圧器８９とが設けられている。

並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置９０は、交直変換器９６を備えている。交直変換器９６は、変換器用変圧器８５を介して交流スイッチ９５の負荷変圧器９７側に接続されており、また、直流電源８７に接続されている。

並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置９０には、制御回路９２が設けられている。制御回路９２は、負荷電圧制御回路７２を有している。図１３は、負荷電圧制御回路７２を説明するためのブロック図である。

負荷電圧制御回路７２は、実効値演算回路６０を有している。実効値演算回路６０は、計器用変圧器８９により測定された負荷電圧の実効値を演算して減算器６３に与える。減算器６３は、負荷電圧指令値から実効値を減算した差分を伝達関数回路６２に供給する。伝達関数回路６２は、減算器６３から供給された差分に基づいて生成した伝達関数信号を加算器６５に与える。加算器６５は、伝達関数回路６２から与えられた伝達関数信号と負荷電圧指令値とを加算した信号を乗算器６４に与える。

制御回路９２は、基準電圧発生回路７０を有している。基準電圧発生回路７０は、計器用変圧器８８によって測定された負荷電圧に基づいて、基準電圧を生成して入力電源異常検出部７１及び負荷電圧制御回路７２に供給する。

負荷電圧制御回路７２の乗算器６４は、加算器６５から与えられた信号と、基準電圧発生回路７０によって供給された基準電圧とを乗算した信号をゲートパルス発生回路７３に供給する。ゲートパルス発生回路７３は、乗算器６４から供給された乗算信号に基づいて生成したゲートパルスによって交直変換器９６を制御する。入力電源異常検出部７１は、計器用変圧器８８によって計測された負荷電圧と、基準電圧発生回路７０から供給された基準電圧とに基づいて、交流スイッチ９５を解列する。
特開平５−１４６１６６号公報（平成５年（１９９３）６月１１日公開）特開２００１−２３１２６９号公報（平成１３年８月２４日（2001.8.24）公開）特開平６−３８５４７号公報（平成６年（1994）２月１０日公開）

図１４は、負荷電圧制御回路７２の動作を説明するための波形図である。破線は、瞬時電圧低下が生じないときの波形を示しており、実線は瞬時電圧低下が生じたときの波形を示している。瞬時電圧低下・停電対策装置の瞬時電圧低下・停電補償動作時においては、負荷変圧器９７の過渡的な偏磁によって、負荷電圧低下・歪みが生じるおそれがある。最悪の場合、負荷変圧器９７の過大な励磁突入電流が瞬時電圧低下・停電対策装置の過電流耐量を超過して装置停止に至るおそれがある。

時刻ｔ９１において、瞬時電圧低下または停電が発生し、商用電源電圧及び負荷電圧がゼロボルトになり、負荷変圧器磁束が変化しなくなる。そして、時刻ｔ９２において、交直変換器９６から負荷電圧が供給され、負荷変圧器磁束が偏磁しながら変化し始める。次に、時刻ｔ９３から時刻ｔ９４まで、負荷変圧器磁束の偏磁の度合い（絶対値）が大きくなり、負荷電流の振幅が増大する（過大な励磁突入電流が生じる）。

従来の偏磁抑制手段は，変換器用変圧器８５の定常的な偏磁抑制を対象としている。このため、高速性を要求される瞬時電圧低下・停電補償動作時における負荷変圧器９７の過渡的な偏磁抑制に適用することができないという問題がある。

また，従来手段のように電流計測値を用いた場合，異なる負荷条件に対する柔軟性に欠け、偏磁抑制機能が十分に生かせない場合がある。

また、瞬時電圧低下または停電が発生した場合の負荷変圧器９７の偏磁を抑制するためには，急峻な過渡電圧変動に対して１／４サイクル程度以下の速度で応答する必要がある。

また，過渡電圧変動の様相はその都度異なるため，不確定要素を極力小さくした対策を必要とする。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷変圧器の偏磁を抑制し、瞬時電圧低下または停電の発生時における負荷給電停止を回避し、負荷電圧の低下を防止し、負荷電圧の歪を改善することにある。

本発明に係る並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置は、上記課題を解決するために、瞬時電圧低下または停電の発生に応じて系統連系スイッチを解列し、並列接続した交直変換器から負荷変圧器を通して負荷に給電する並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置であって、前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

この特徴によれば、負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量に基づいて交直変換器が制御される。このため、交直変換器から給電される負荷変圧器の偏磁が抑制され、瞬時電圧低下または停電の発生時における負荷給電停止を回避することができ、負荷電圧の低下を防止し、負荷電圧の歪を改善することができる。

本発明に係る並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置では、前記制御手段は、前記交直変換器から前記負荷変圧器に供給される負荷電圧と基準電圧とに基づいて前記電圧補正量を生成する負荷変圧器磁束補正手段を含むことが好ましい。

上記構成によれば、簡単な構成により電圧補正量を生成することができる。

本発明に係る並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置では、前記負荷変圧器磁束補正手段は、前記負荷電圧と前記基準電圧とに基づいて、前記負荷変圧器の磁束変化量に対応する磁束変化量信号を生成し、前記磁束変化量信号に基づいて前記電圧補正量を生成することが好ましい。

上記構成によれば、磁束変化量信号に基づいて負荷変圧器の偏磁を確実に抑制することができる。

本発明に係る並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置では、前記負荷変圧器磁束補正手段は、前記負荷電圧と前記基準電圧との差に基づいて前記磁束変化量信号を生成する積分回路を有しており、前記積分回路によって生成される磁束変化量信号は、所定期間毎にリセットされることが好ましい。

上記構成によれば、計器用変圧器、制御用部品によって生じる計測誤差に基づいて蓄積された磁束変化量の誤差をリセットすることができ、負荷変圧器の偏磁をより適切に抑制することができる。

本発明に係る並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置では、前記負荷変圧器磁束補正手段は、前記瞬時電圧低下または停電の発生から一定時間経過した後に、前記電圧補正量の出力を停止することが好ましい。

瞬時電圧低下・停電補償動作時に生じる負荷変圧器の磁束変化量が負荷電圧偏差とこの偏差が生じた時間の積分値であるという関係上，強制的な磁束変化量の補正は負荷電圧偏差を発生させるので、瞬時電圧低下または停電の発生から一定時間経過した後に、電圧補正量の出力を停止することにより、装置の負荷電圧維持機能を損なわずに負荷変圧器偏磁抑制を実現することができる。

本発明に係る直列補償型瞬時電圧低下対策装置は、瞬時電圧低下の発生に応じて系統連系スイッチを解列し、直列接続した交直変換器から負荷変圧器を通して負荷に給電する直列補償型瞬時電圧低下対策装置であって、前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

この特徴によれば、負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量に基づいて交直変換器が制御される。このため、交直変換器から給電される負荷変圧器の偏磁が抑制され、瞬時電圧低下の発生時における負荷給電停止を回避することができ、負荷電圧の低下を防止し、負荷電圧の歪を改善することができる。

本発明に係る自立運転機能付並列接続型交直変換装置は、瞬時電圧低下または停電の発生に応じて商用電力系統から負荷を解列し、その後自立運転を開始し、前記商用電力系統から独立して、交直変換器から負荷変圧器を通して前記負荷に給電する自立運転機能付並列接続型交直変換装置であって、前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

本発明に係る並列補償型瞬時電圧低下停電対策方法は、瞬時電圧低下または停電の発生に応じて系統連系スイッチを解列し、並列接続した交直変換器から負荷変圧器を通して負荷に給電する並列補償型瞬時電圧低下停電対策方法であって、前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御することを特徴とする。

本発明に係る直列補償型瞬時電圧低下対策方法は、瞬時電圧低下の発生に応じて系統連系スイッチを解列し、直列接続した交直変換器から負荷変圧器を通して負荷に給電する直列補償型瞬時電圧低下対策方法であって、前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御することを特徴とする。

本発明に係る自立運転機能付並列接続型交直変換方法は、瞬時電圧低下または停電の発生に応じて商用電力系統から負荷を解列し、その後自立運転を開始し、前記商用電力系統から独立して、交直変換器から負荷変圧器を通して前記負荷に給電する自立運転機能付並列接続型交直変換方法であって、前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御することを特徴とする。

本発明に係る並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置は、以上のように、前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御する制御手段を備えているので、交直変換器から給電される負荷変圧器の偏磁が抑制され、瞬時電圧低下または停電の発生時における負荷給電停止を回避することができ、負荷電圧の低下を防止し、負荷電圧の歪を改善することができるという効果を奏する。

本発明に係る直列補償型瞬時電圧低下対策装置は、以上のように、前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御する制御手段を備えているので、交直変換器から給電される負荷変圧器の偏磁が抑制され、瞬時電圧低下の発生時における負荷給電停止を回避することができ、負荷電圧の低下を防止し、負荷電圧の歪を改善することができるという効果を奏する。

本発明に係る自立運転機能付並列接続型交直変換装置は、以上のように、前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御する制御手段を備えているので、交直変換器から給電される負荷変圧器の偏磁が抑制され、瞬時電圧低下または停電の発生時における負荷給電停止を回避することができ、負荷電圧の低下を防止し、負荷電圧の歪を改善することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態について図１ないし図１１に基づいて説明すると以下の通りである。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置１ａの構成を示すブロック図である。並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置１ａは、交流スイッチ５を備えている。交流スイッチ５の一端は、外部の入力電源１１に接続されており、他端は、外部の負荷変圧器７を介して負荷８に接続されている。交流スイッチ５の仕様は用途により異なり，図１または後述する図１０では高速遮断スイッチが用いられる。一方、後述する図１１では交流スイッチ５の替わりに一般的な遮断器９が用いられる。

交直変換装置は図１と図１１とで同一構成で、図１０のみ接続形態が異なるが使用機器は同一である。変換器用変圧器１５は図１、図１１では、交流スイッチ５（または遮断器９）と負荷変圧器７との間に並列接続している。また，図１０では交流スイッチ５と並列接続されており，入力電源１１に対しては直列に接続されている。

並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置１ａには、交流スイッチ５の入力電源１１側に接続された計器用変圧器１８と、交流スイッチ５の負荷変圧器７側に接続された計器用変圧器１９とが設けられている。

並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置１ａは、交直変換器６を備えている。交直変換器６は、変換器用変圧器１５を介して交流スイッチ５の負荷変圧器７側に接続されており、また、直流電源１７に接続されている。

並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置１ａには、制御回路２が設けられている。制御回路２は、負荷電圧制御回路２２及び負荷変圧器磁束補正回路３を有している。図２は、負荷電圧制御回路２２及び負荷変圧器磁束補正回路３を説明するためのブロック図である。

負荷電圧制御回路２２は、実効値演算回路３０を有している。実効値演算回路３０は、計器用変圧器１９により測定された負荷電圧の実効値を演算して減算器３３に与える。減算器３３は、負荷電圧指令値から実効値を減算した差分を伝達関数回路３２に供給する。伝達関数回路３２は、減算器３３から供給された差分に基づいて生成した負荷電圧振幅補正量を加算器３５に与える。加算器３５は、伝達関数回路３２から与えられた負荷電圧振幅補正量と負荷電圧指令値とを加算した変換器出力電圧振幅指令値を乗算器３４に与える。

制御回路２は、基準電圧発生回路２０を有している。基準電圧発生回路２０は、計器用変圧器１８によって測定された負荷電圧に基づいて、基準交流電圧を生成して入力電源異常検出部２１、負荷電圧制御回路２２及び負荷変圧器磁束補正回路３に供給する。

負荷電圧制御回路２２の乗算器３４は、加算器３５から与えられた変換器出力電圧振幅指令値と、基準電圧発生回路２０によって供給された基準電圧とを乗算した変換器出力電圧指令値を加算器２５に供給する。

負荷変圧器磁束補正回路３は、減算器２６を有している。減算器２６は、基準電圧発生回路２０によって生成された基準交流電圧を、計器用変圧器１９から得られた負荷８の負荷電圧から減算した負荷電圧偏差を積分回路４に供給する。厳密には基準電圧発生回路２０で生成した基準交流電圧は、入力電源１１の電圧に対する基準電圧だが，図１に示す交流スイッチ５および装置内部電路の電圧降下は無視することができ，等価である。基準電圧発生回路２０で生成した基準交流電圧を入力電源異常検出部２１と共用することで制御処理部を圧縮できる。

積分回路４は、減算器２６から供給された負荷電圧偏差を積分して負荷変圧器７の磁束変化量を算出し、線間／相変換回路２７に供給する。線間／相変換回路２７は、積分回路４から供給された磁束変化量を線間／相変換し、減算器２８に供給する。減算器２８は、線間／相変換回路２７から供給された磁束変化量を磁束変化量指令値から減算した偏差を伝達関数回路２９に供給する。伝達関数回路２９は、ＰＩ制御の伝達関数により、負荷変圧器７の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、加算器２５に与える。

加算器２５は、乗算器３４から供給された変換器出力電圧指令値と、伝達関数回路２９から供給された電圧補正量とを加算した信号をゲートパルス発生回路２３に供給する。ゲートパルス発生回路２３は、加算器２５から供給された信号に基づいて、対応したゲートパルス信号を算出して交直変換器６へ出力する。高速性を要求される瞬時電圧低下・停電対策装置または瞬時電圧低下対策装置では、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が通常用いられている。

入力電源異常検出部２１は、計器用変圧器１８によって計測された負荷電圧と、基準電圧発生回路２０から供給された基準電圧とに基づいて、交流スイッチ５を解列する。

負荷電圧偏差を積分回路４で積分することで負荷変圧器７の磁束変化量を算出することができる。この磁束変化量を可能な限りゼロとすることが負荷変圧器７の偏磁を抑制することになる。実際には負荷変圧器７の励磁突入電流が、装置停止に達する電流値以下であって、負荷電圧低下・歪みを生じない範囲に収まればよい。

前記の磁束変化量は負荷変圧器７が接続されている回路に対する値であるため、負荷変圧器７の偏磁を抑制する交直変換器６に対応した磁束変化量を、変換器用変圧器１５の変圧比および結線方式に対応した値に変換する。

本実施の形態では、磁束変化量指令値（すなわち、ゼロ）から前記の交直変換器６に対応した磁束変化量を減算した値を、伝達関数回路２９に与える。この伝達関数回路２９からの出力が負荷変圧器磁束補正回路３の出力である変換器出力電圧補正量となる。伝達関数回路２９は、要求仕様に応じて任意の構成とすることができ、具体例として、比例・積分制御を実行する構成、及び比例制御を実行する構成がある。

負荷変圧器磁束補正回路３により生成された変換器出力電圧補正量と、負荷電圧制御回路２２により生成された変換器出力交流電圧指令値とは、加算器２５で合成され，ゲートパルス発生回路２３に与えられる。ゲートパルス発生回路２３は、対応したゲートパルス信号を算出して，交直変換装置６へ出力する。これらによって，負荷変圧器の偏磁抑制を実現することができる。

図３は、負荷変圧器磁束補正回路３の動作を説明するための波形図である。商用電源電圧及び負荷電圧における破線は、瞬時電圧低下が生じないときの波形を示しており、負荷変圧器磁束及び負荷電流における破線は図１４の従来技術の構成における波形を示しており、実線は本実施の形態に係る負荷変圧器磁束補正回路３を設けた構成による波形を示している。瞬時電圧低下または停電が発生すると、入力電源異常検出回路２１により、交流スイッチ５が解列され、交直変換器６から変換器用変圧器１５及び負荷変圧器７を介して負荷８に負荷電流が供給される。本実施の形態では、負荷変圧器磁束補正回路３により、負荷変圧器７の偏磁を抑制する変換器出力電圧補正量を生成し、この変換器出力電圧補正量に基づいて交直変換器６を制御する。このため、負荷変圧器の偏磁を抑制し、瞬時電圧低下または停電の発生時における負荷給電停止を回避し、負荷電圧の低下を防止し、負荷電圧の歪を改善する。

時刻ｔ１において、瞬時電圧低下または停電が発生し、商用電源電圧及び負荷電圧がゼロボルトになり、負荷変圧器磁束が変化しなくなる。そして、時刻ｔ２から、負荷変圧器磁束補正回路３によって生成された変換器出力電圧補正量に基づいて交直変換器６が制御され、負荷電圧が供給され、負荷変圧器磁束が変化し始める。図３に示すように、負荷変圧器磁束補正回路３によって生成された変換器出力電圧補正量に基づき、負荷電圧は、過渡的に持ち上がるように変化し、負荷変圧器磁束は、従来技術を示す破線よりも偏磁が低減された態様で変化する。このため、負荷電流には、破線で示す従来技術の構成による振幅増大（過大な励磁突入電流）が発生しない。

このように、本実施の形態では、制御回路２に取り込んだ負荷電圧に同期した基準電圧を基準電圧発生回路２０により生成し、過渡変動する負荷電圧と基準電圧との差分を積分することによって負荷変圧器７の磁束変化量を推定する。また、伝達関数回路２９は、磁束変化量推定値から、磁束変化量がゼロになる変換器出力電圧補正量を出力する。磁束変化量は、電圧変化量と時間との積分値であり、かつ、時間は正の値のため、変換器出力電圧補正量の符号は、磁束変化量推定値の符号と異なる。伝達関数回路２９は、ＰＩ制御の伝達関数に相当する回路で構成することができる。

図４は、他の負荷変圧器磁束補正回路３ａを説明するための回路図であり、図５は、その動作を説明するための波形図である。破線は図１４の従来技術の構成における波形を示しており、実線は本実施の形態に係る負荷変圧器磁束補正回路３ａを設けた構成による波形を示している。図２を参照して前述した負荷変圧器磁束補正回路３と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。負荷変圧器磁束補正回路３と異なる点は、変換器出力電圧補正量を算出する手段として，伝達関数回路２９の替わりに補正電圧演算部３７を設けた点である。

補正電圧演算部３７への入力として交直変換器６に対応した磁束変化量を与えることで、負荷変圧器７の偏磁抑制に必要な変換器出力電圧補正量の振幅及び極性を求める。補正電圧演算特性は要求仕様に応じて任意の構成とすることができ、具体例として、瞬時電圧低下・停電を検出した時点の磁束変化量に対して以下の特性を持つものがある。

極性…磁束変化量の逆極性
振幅…磁束変化量／（１／４サイクルに相当する時間）の振幅値
瞬時電圧低下または停電が発生すると、入力電源異常検出回路２１により、交流スイッチ５が解列され、交直変換器６から変換器用変圧器１５及び負荷変圧器７を介して負荷８に負荷電流が供給される。本実施の形態では、補正電圧演算部３７を設けた負荷変圧器磁束補正回路３ａにより、負荷変圧器７の偏磁を抑制する変換器出力電圧補正量を生成し、この変換器出力電圧補正量に基づいて交直変換器６を制御する。このため、負荷変圧器７の偏磁を抑制し、瞬時電圧低下または停電の発生時における負荷給電停止を回避し、負荷電圧の低下を防止し、負荷電圧の歪を改善する。

時刻ｔ３において、瞬時電圧低下または停電が発生し、商用電源電圧及び負荷電圧がゼロボルトになり、負荷変圧器磁束が変化しなくなる。そして、時刻ｔ４から、負荷変圧器磁束補正回路３ａによって生成された変換器出力電圧補正量に基づいて交直変換器６が制御され、負荷電圧が供給され、負荷変圧器磁束が変化し始める。図５に示すように、負荷変圧器磁束補正回路３ａによって生成された変換器出力電圧補正量に基づき、負荷電圧は、過渡的に持ち上がるように変化し、負荷変圧器磁束は、従来技術を示す破線よりも偏磁が低減された態様で変化する。このため、負荷電流には、破線で示す従来技術の構成による振幅増大（過大な励磁突入電流）が発生しない。

図６は、さらに他の負荷変圧器磁束補正回路３ｂを説明するための回路図であり、図７は、その動作を説明するための波形図である。図４を参照して前述した負荷変圧器磁束補正回路３ａの構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。負荷変圧器磁束補正回路３ａと異なる点は、積分回路４に基準電圧発生回路２０ａからリセット信号を供給する点である。

実際の機器では計器用変圧器１８・１９や制御装置の部品のばらつきによって計測誤差が生じるため、積分回路４の出力である磁束変化量には誤差が蓄積される場合がある。そのため，適切でない瞬時電圧低下・停電補償動作時の変換器出力電圧補正量を出力して、負荷変圧器偏磁抑制が正常に機能しない可能性がある。

前記の対策として通常運転中に積分回路４を一定時間毎に初期化（リセット）することで解決することができる。実用上、通常運転中の負荷変圧器７の磁束変化量算出値の誤差は比較的小さく、偏磁抑制が必要とされる過渡時の磁束変化量と区別するために商用周波数の１サイクル毎に初期化を行う。

積分回路４は、瞬時電圧低下または停電が発生する前の負荷電圧が、マイナスからプラスに移行するゼロクロスのタイミングにおいてリセットされる。

時刻ｔ５において、瞬時電圧低下または停電が発生し、商用電源電圧及び負荷電圧がゼロボルトになり、負荷変圧器磁束が変化しなくなる。そして、時刻ｔ６から、負荷変圧器磁束補正回路３ｂによって生成された変換器出力電圧補正量に基づいて交直変換器６が制御され、負荷電圧が供給され、負荷変圧器磁束が変化し始める。図７に示すように、負荷変圧器磁束補正回路３ｂによって生成された変換器出力電圧補正量に基づき、負荷電圧は、過渡的に持ち上がるように変化し、負荷変圧器磁束は、偏磁が低減された態様で変化する。このため、負荷電流には、破線で示す振幅増大（過大な励磁突入電流）が発生しない。

これらによって、負荷変圧器偏磁抑制の計測・演算誤差による制御不良を防止することができる。

図８は、さらに他の負荷変圧器磁束補正回路３ｃを説明するための回路図であり、図９は、その動作を説明するための波形図である。図９における破線のグラフは、図３における実線のグラフと同じである。図４を参照して前述した負荷変圧器磁束補正回路３ａの構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。負荷変圧器磁束補正回路３ａと異なる点は、負荷変圧器磁束補正回路３ｃの出力段にパルス出力部３６を設けた点である。

図２、図４及び図６に示した負荷変圧器磁束補正回路３・３ａ・３ｂの構成は、負荷変圧器７の偏磁抑制に必要不可欠な手段である反面、瞬時電圧低下・停電対策装置、瞬時電圧低下対策装置あるいは自立運転機能付並列接続型交直変換装置に本来要求される負荷電圧維持機能を損なう場合があるという問題がある。瞬時電圧低下・停電補償動作時に生じる負荷変圧器７の磁束変化量が、負荷電圧偏差とこの偏差が生じた時間の積分値であるという関係上、強制的な磁束変化量の補正は、負荷電圧偏差を発生させる。

言い換えれば，負荷変圧器偏磁抑制は偏磁による過電流、負荷電圧低下・歪みが生じる短時間のみ必要であり，負荷変圧器７の磁束変化量が無視できるぐらいまで小さくなった時点では必要としないということである。

負荷変圧器磁束補正回路３ｃの出力段にパルス出力部３６を設けることで、瞬時電圧低下・停電補償時のあらかじめ設定された期間のみ、図２、図４及び図６に示した負荷変圧器磁束補正回路３・３ａ・３ｂと同等の変換器出力電圧補正量を出力し、設定時間を超過した時点で変換器出力電圧補正量の出力を停止する。

時刻ｔ７において、瞬時電圧低下または停電が発生し、商用電源電圧及び負荷電圧がゼロボルトになり、負荷変圧器磁束が変化しなくなる。そして、時刻ｔ８から、負荷変圧器磁束補正回路３ｃによって生成された変換器出力電圧補正量に基づいて交直変換器６が制御され、負荷電圧が供給され、負荷変圧器磁束が変化し始める。変換器出力電圧補正量の出力は、時刻ｔ７から１／２サイクル後において停止される。

これらによって，装置の負荷電圧維持機能を損なわずに負荷変圧器偏磁抑制を実現することができる。

（実施の形態２）
図１０は、実施の形態２に係る直列補償型瞬時電圧低下対策装置１ｂの構成を示すブロック図である。図１を参照して前述した並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置１ａの構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は省略する。並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置１ａと異なる点は、変換器用変圧器１５が、交流スイッチ５の入力電源１１側及び負荷変圧器７側の双方に接続されている直列補償型瞬時電圧低下対策装置である点である。

このように構成された直列補償型瞬時電圧低下対策装置１ｂにおいても、制御回路２に負荷変圧器磁束補正回路３・３ａ・３ｂ・３ｃおよび加算器２５を設けることにより、実施の形態１で前述した効果と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図１１は、実施の形態３に係る自立運転機能付並列接続型交直変換装置１ｃの構成を示すブロック図である。図１を参照して前述した並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置１ａの構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は省略する。並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置１ａと異なる点は、交流スイッチ５の替わりに汎用の遮断器９を設け、自立運転機能付並列接続型交直変換装置を構成している点である。

従来の自立運転機能付並列接続型交直変換装置の制御回路に負荷変圧器磁束補正回路３・３ａ・３ｂ・３ｃおよび加算器２５を追加することにより、実施の形態１で示した負荷変圧器偏磁抑制機能を具備することができ、実施の形態１で前述した効果と同様の効果を得ることができる。

この場合，瞬時電圧低下または停電が発生した場合，遮断器９を開放して，その後自立運転を開始する場合の電圧立ち上げ時間を短縮する。

なお、実施の形態１〜３における図３、図５、図７及び図９では、瞬時電圧低下が発生し、商用電源電圧及び負荷電圧がゼロボルトになる例を示したが、本発明はこれに限定されない。瞬時電圧低下または停電により、商用電源電圧及び負荷電圧が、１００％低下せず、一部低下する場合に対しても本発明を適用することができる。

以上のように、実施の形態１〜３によれば、瞬時電圧低下・停電対策装置、瞬時電圧低下対策装置および自立運転機能付並列接続型交直変換装置に比べて負荷変圧器の容量が大きい場合でも、運転切換時に発生し得る負荷変圧器偏磁による過電流停止を防止することができる。また，負荷変圧器偏磁により生じる負荷電圧低下・歪みを軽減することができる。加えて，計測・演算誤差による制御不良を防止するとともに、装置の最も重要な機能である負荷電圧維持機能を損なわずに前記の効果を得ることができる。

さらに，本発明は電流計測値ではなく負荷電圧計測値を用いているため、負荷容量、負荷力率および高調波歪みなどの各種負荷条件に対して対応可能である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置及びその瞬停・停電対策方法、直列補償型瞬時電圧低下対策装置及びその瞬停対策方法、ならびに、自立運転機能付並列接続型交直変換装置及びその交直変換方法に適用することができる。

実施の形態１に係る並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置の構成を示すブロック図である。上記瞬時電圧低下停電対策装置に設けられた負荷変圧器磁束補正回路を説明するための回路図である。上記負荷変圧器磁束補正回路の動作を説明するための波形図である。上記瞬時電圧低下停電対策装置に設けられた他の負荷変圧器磁束補正回路を説明するための回路図である。上記他の負荷変圧器磁束補正回路の動作を説明するための波形図である。上記瞬時電圧低下停電対策装置に設けられたさらに他の負荷変圧器磁束補正回路を説明するための回路図である。上記さらに他の負荷変圧器磁束補正回路の動作を説明するための波形図である。上記瞬時電圧低下停電対策装置に設けられたさらに他の負荷変圧器磁束補正回路を説明するための回路図である。上記さらに他の負荷変圧器磁束補正回路の動作を説明するための波形図である。実施の形態２に係る直列補償型瞬時電圧低下対策装置の構成を示すブロック図である。実施の形態３に係る自立運転機能付並列接続型交直変換装置の構成を示すブロック図である。従来の並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置の構成を示すブロック図である。上記瞬時電圧低下停電対策装置に設けられた負荷電圧制御回路を説明するためのブロック図である。上記負荷電圧制御回路の動作を説明するための波形図である。

符号の説明

１ａ並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置
１ｂ直列補償型瞬時電圧低下対策装置
１ｃ自立運転機能付並列接続型交直変換装置
２制御回路（制御手段）
３負荷変圧器磁束補正回路（負荷変圧器磁束補正手段）
４積分回路
５交流スイッチ（系統連系スイッチ）
６交直変換器
７負荷変圧器
８負荷
９遮断器
１１入力電源
１５変換器用変圧器
１７直流電源

Claims

瞬時電圧低下または停電の発生に応じて系統連系スイッチを解列し、並列接続した交直変換器から負荷変圧器を通して負荷に給電する並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置であって、
前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御する制御手段を設けたことを特徴とする並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置。
前記制御手段は、前記交直変換器から前記負荷変圧器に供給される負荷電圧と基準電圧とに基づいて前記電圧補正量を生成する負荷変圧器磁束補正手段を含む請求項１記載の並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置。
前記負荷変圧器磁束補正手段は、前記負荷電圧と前記基準電圧とに基づいて、前記負荷変圧器の磁束変化量に対応する磁束変化量信号を生成し、前記磁束変化量信号に基づいて前記電圧補正量を生成する請求項２記載の並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置。
前記負荷変圧器磁束補正手段は、前記負荷電圧と前記基準電圧との差に基づいて前記磁束変化量信号を生成する積分回路を有しており、
前記積分回路によって生成される磁束変化量信号は、所定期間毎にリセットされる請求項３記載の並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置。
前記負荷変圧器磁束補正手段は、前記瞬時電圧低下または停電の発生から一定時間経過した後に、前記電圧補正量の出力を停止する請求項２記載の並列補償型瞬時電圧低下停電対策装置。
瞬時電圧低下の発生に応じて系統連系スイッチを解列し、直列接続した交直変換器から負荷変圧器を通して負荷に給電する直列補償型瞬時電圧低下対策装置であって、
前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御する制御手段を設けたことを特徴とする直列補償型瞬時電圧低下対策装置。
瞬時電圧低下または停電の発生に応じて商用電力系統から負荷を解列し、その後自立運転を開始し、前記商用電力系統から独立して、交直変換器から負荷変圧器を通して前記負荷に給電する自立運転機能付並列接続型交直変換装置であって、
前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御する制御手段を設けたことを特徴とする自立運転機能付並列接続型交直変換装置。
瞬時電圧低下または停電の発生に応じて系統連系スイッチを解列し、並列接続した交直変換器から負荷変圧器を通して負荷に給電する並列補償型瞬時電圧低下停電対策方法であって、
前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御することを特徴とする並列補償型瞬時電圧低下停電対策方法。
瞬時電圧低下の発生に応じて系統連系スイッチを解列し、直列接続した交直変換器から負荷変圧器を通して負荷に給電する直列補償型瞬時電圧低下対策方法であって、
前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御することを特徴とする直列補償型瞬時電圧低下対策方法。
瞬時電圧低下または停電の発生に応じて商用電力系統から負荷を解列し、その後自立運転を開始し、前記商用電力系統から独立して、交直変換器から負荷変圧器を通して前記負荷に給電する自立運転機能付並列接続型交直変換方法であって、
前記負荷変圧器の偏磁を抑制する電圧補正量を生成し、前記電圧補正量に基づいて前記交直変換器を制御することを特徴とする自立運転機能付並列接続型交直変換方法。