JP2012105516A - 瞬時電圧低下保護装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力交流電圧が定格入力電圧の90%未満70%以上の範囲であるときには、切替部13のスイッチをオンしたまま補助インバータ30で直流−交流変換動作を行わせ、入力交流電力に基づく補償電力を生成して注入トランス32を介して入力交流電力に加算する。それにより、電解コンデンサ17の蓄積電力を用いずに、負荷2が定格入力電圧の90%の交流電圧で時間制限なく運転できる。入力交流電圧が定格入力電圧の70%未満にまで下がったならば、切替部13のスイッチをオフして主インバータ18で直流−交流変換動作を行わせ、電解コンデンサ17に蓄積された直流電力を変換して得られる代替交流電力で負荷2を運転する。
【選択図】図1
Description
制御部25は入力電圧検知部21で得られる電圧値を常時監視し、この電圧値が正常な範囲に収まっている場合には、切替部13中の少なくとも1つのスイッチをオンさせて商用交流電源1から供給される交流電力をそのまま出力端12から出力し、負荷2へと供給する。また、制御部25は、インバータ駆動部23を介しインバータ18で交流−直流変換(図4中で右方から入力される交流電力を直流電力に変換して左方へ出力する)動作を行わせることにより、或いは、補充電駆動部22を介し補充電部20を動作させることにより、電解コンデンサ17をほぼフルに充電する。
なお、切替部13における各スイッチの使い分けについては本願の趣旨ではないので説明を省略する(詳しくは特許文献2参照)。また、電解コンデンサ17を充電する際のインバータ18と補充電部20との使い分けについても本願の趣旨ではないので説明を省略する(詳しくは特許文献1参照)。
即ち、上述したように日本国内においては商用交流電源の電圧の安定性はかなり高いものの、一部の国においては商用交流電源からの交流電圧の変動(揺らぎ)が日常的に頻繁に発生している。また同一国の中でも地方・地域によって商用交流電源からの交流電圧の安定性が悪い場合も多々ある。そうした国や地域において上記瞬時電圧低下保護装置を使用した場合、入力交流電圧が定格入力電圧の−10%を下回ることが比較的高い頻度で起き、その度に電解コンデンサに蓄積されていた直流電力を利用した電圧保護(代替交流電力の出力)が実行されることになる。そのため、電解コンデンサのフル充電−急速放電の繰り返しが高い頻度で起こり、電解コンデンサ自体の寿命が短くなる。こうした事態は装置の信頼性の低下につながるほか、電解コンデンサの頻繁な交換が必要となるため運転コストを増大させることになる。
a)商用交流電源から供給される交流電力を利用して前記蓄電手段を充電する充電手段と、
b)前記蓄電手段に蓄えられた直流電力を利用して入力交流電力に代わる代替交流電力を生成する代替電力供給手段と、
c)入力交流電力を整流したあとに直流−交流変換してその入力交流電圧に同期した交流電圧を生起させて該入力交流電圧に加算する電圧補償手段と、
d)入力交流電圧を検知して該電圧が定格入力電圧より低い第1判定電圧よりも低いか否か、及び、該第1判定電圧より低い第2判定電圧よりも低いか否かを判定する入力電圧判定手段と、
e)前記入力電圧判定手段により入力交流電圧が第1判定電圧以上であると判定されたときには入力交流電圧を負荷に出力し、前記入力交流電圧が第1判定電圧よりも低く第2判定電圧以上であると判定されたときには前記電圧補償手段を作動させて該電圧補償手段により入力交流電圧に対して電圧が補償された交流電力を負荷に出力し、前記入力交流電圧が第2判定電圧よりも低いと判定されたときには前記代替電力供給手段を作動させて代替交流電力を負荷に出力するように、前記代替電力供給手段及び前記電圧補償手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
制御部40において入力電圧判定部41は、入力電圧検知部21から与えられる入力交流電圧の電圧値情報を常に監視し、その電圧値が定格入力電圧(例えば100V、200V、220V、240Vなど仕様により異なる)に対して90%以上、90%未満70%以上、70%未満のいずれの範囲に入っているかを判定する。即ち、この例では、定格入力電圧の90%の値が本発明における第1判定電圧、定格入力電圧の70%の値が本発明における第2判定電圧に相当する。入力交流電圧が定格入力電圧に対して90%以上であれば(定格入力電圧からの電圧低下が10%以内であれば)、商用交流電源1からの交流電力の供給は正常であると判断し、切替制御部43は切替駆動部24を介して切替部13の少なくとも1つのスイッチ(通常は電磁リレー14)を導通状態とする。また、補助インバータ30は停止状態とされる。これにより、商用交流電源1から入力端11に供給された交流電力が出力端12にスルーされ、負荷2に供給される(図2(b)の<A>又は<B>参照)。
上記第1実施例では補助インバータを主インバータとは別に設けていたが、この第2実施例の瞬時電圧低下保護装置では補助インバータと主インバータとを兼用し、そのインバータへの入出力線の切替えや制御の切替えにより、第1実施例と同様の電圧保護を行うようにしている。
以上の制御により、この第2実施例の瞬時電圧低下保護装置においても第1実施例と同様に、交流入力電圧の低下度合に応じて、電解コンデンサ17の蓄積電力を用いず又は該蓄積電力を用いて、負荷2に交流電力を供給することができる。具体的には、入力交流電圧が定格入力電圧に対して90%よりも下がっても70%以上であれば、電解コンデンサ17の蓄積電力を用いることなく、定格入力電圧の90%の交流電圧を時間制限なく負荷2に与えることができる。
11…入力端
12…出力端
13…切替部
14…電磁リレー
15…双方向サイリスタ
16…FETスイッチ
17…電解コンデンサ
18…インバータ(主インバータ)
19…フィルタ
2…負荷
20…補充電部
21…入力電圧検知部
22…補充電駆動部
23…インバータ駆動部(主インバータ駆動部)
24…切替駆動部
25…制御部
30…補助インバータ
31…整流平滑部
32…注入トランス
33…補助インバータ駆動部
34…第1スイッチ
35…第2スイッチ
37…第2切替駆動部
40…制御部
41…入力電圧判定部
42…インバータ制御部
43…切替制御部
Claims (5)
- 商用交流電源から交流電力が供給される際に該電力に基づく直流電力を蓄えるための蓄電手段を有し、前記商用交流電源から負荷に供給される交流電圧が一時的に低下したときに、それに代えて前記蓄電手段に蓄えられている直流電力を利用して負荷に交流電力を供給する瞬時電圧低下保護装置において、
a)商用交流電源から供給される交流電力を利用して前記蓄電手段を充電する充電手段と、
b)前記蓄電手段に蓄えられた直流電力を利用して入力交流電力に代わる代替交流電力を生成する代替電力供給手段と、
c)入力交流電力を整流したあとに直流−交流変換してその入力交流電圧に同期した交流電圧を生起させて該入力交流電圧に加算する電圧補償手段と、
d)入力交流電圧を検知して該電圧が定格入力電圧より低い第1判定電圧よりも低いか否か、及び、該第1判定電圧より低い第2判定電圧よりも低いか否かを判定する入力電圧判定手段と、
e)前記入力電圧判定手段により入力交流電圧が第1判定電圧以上であると判定されたときには入力交流電圧を負荷に出力し、前記入力交流電圧が第1判定電圧よりも低く第2判定電圧以上であると判定されたときには前記電圧補償手段を作動させて該電圧補償手段により入力交流電圧に対して電圧が補償された交流電力を負荷に出力し、前記入力交流電圧が第2判定電圧よりも低いと判定されたときには前記代替電力供給手段を作動させて代替交流電力を負荷に出力するように、前記代替電力供給手段及び前記電圧補償手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする瞬時電圧低下保護装置。 - 請求項1に記載の瞬時電圧低下保護装置であって、
前記充電手段及び前記代替電力供給手段は、前記入力交流電力を直流電力に変換して前記蓄電手段を充電するとともに、該蓄電手段から放出された直流電力を交流電力に変換する双方向インバータを用いたものであることを特徴とする瞬時電圧低下保護装置。 - 請求項2に記載の瞬時電圧低下保護装置であって、
前記電圧補償手段は、前記入力交流電圧を整流する整流手段と、前記双方向インバータと別の、前記整流手段による直流電力を交流電力に変換する補助インバータと、該補助インバータで得られる交流電圧を入力交流電圧に加算する注入トランスと、を含むことを特徴とする瞬時電圧低下保護装置。 - 請求項2に記載の瞬時電圧低下保護装置であって、
前記電圧補償手段は、前記双方向インバータを共用し、前記入力交流電圧を整流する整流手段と、前記双方向インバータで得られる交流電圧を入力交流電圧に加算する注入トランスと、前記双方向インバータにおける直流−交流変換のための入力を前記整流手段の出力と前記蓄電手段とで切り換えるとともに、該双方向インバータにおける直流−交流変換の出力を前記注入トランスと負荷への出力側とで切り替える切替手段と、を含むことを特徴とする瞬時電圧低下保護装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の瞬時電圧低下保護装置であって、
前記電圧補償手段による補償交流電圧加算後の交流電圧が第1判定電圧と同レベルとなるように該補償交流電圧が設定されていることを特徴とする瞬時電圧低下保護装置。
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