JP2018033215A - 直流電源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直流電源装置30は、交流電源21から供給される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を直流負荷17に出力する交直変換器31と、交直変換器31の出力側に接続され、直流負荷17の起動直後の過渡状態において直流負荷17に直流電圧を印加する安定化用蓄電池32と、交直変換器31及び安定化用蓄電池32を収容する可搬型の収容体34と、を備える。これによって、信頼性の高い可搬型の直流電源装置30を提供できる。
【選択図】図1
Description
<電源システムの構成>
図1は、第1実施形態に係る直流電源装置30を含む電源システム100の構成図である。
なお、図1では、常設交流電源11と常設交直変換器12(「常設整流器」ともいう。)とを接続する三相の配線や、交流電源21と交直変換器31とを接続する三相の交流ケーブルiの他、直流部分も一本線で図示している。
図1に示すように、電源システム100は、原子力発電所等の建屋Kの内部に設けられた各機器と、交流電源車20と、可搬型の直流電源装置30と、を備えている。
以下では、建屋K内に設けられた各機器、及び交流電源車20について簡単に説明した後、本実施形態に係る直流電源装置30について詳細に説明する。
常設交流電源11で発電された交流電力は、遮断器16a、交流電源盤14、及び遮断器16bを順次に介して常設交直変換器12に入力され、この常設交直変換器12において直流電力に変換される。さらに、前記した直流電力は、常設交直変換器12から遮断器16c、直流電源盤15、及び遮断器16dを順次に介して、直流負荷17に供給される。
なお、交流電源21は、ガスタービン発電機に限定されず、例えば、ディーゼル発電機であってもよい。
交直変換器31は、交流電源21から供給される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を直流負荷17に出力するコンバータである。交直変換器31の入力側は、交流ケーブルiを介して、交流電源21に接続される。交直変換器31の出力側は、遮断器33、直流ケーブルj、配線h、及び遮断器16f,16dを順次に介して、直流負荷17に接続される。
図2に示すように、交直変換器31は、ブリッジ回路31aと、制御装置31bと、平滑コンデンサ31cと、を備えている。
ブリッジ回路31aは、サイリスタS1〜S6がブリッジ形に接続された回路である。U相に対応するサイリスタS1,S2について説明すると、平滑コンデンサ31cの正側にカソードが接続されるサイリスタS1と、平滑コンデンサ31cの負側にアノードが接続されるサイリスタS2と、の接続点がU相の配線に接続されている(V相、W相についても同様)。
安定化用蓄電池32は、直流負荷17の起動直後の過渡状態において、直流負荷17の電圧を安定化させるための蓄電池である。このような安定化用蓄電池32として、鉛蓄電池やリチウムイオン蓄電池等を用いることができる。
図1に示すように、安定化用蓄電池32は、交直変換器31の直流側に接続されている。また、安定化用蓄電池32は、遮断器33、及び直流ケーブルj等を介して、直流負荷17に接続されている。
直流負荷17側)に設けられている。
なお、図3では、直流電源装置30を移動させるための駆動源であるエンジン等の図示を省略している。
図3に示す例では、変圧器(図示せず)を含む変圧器盤35pと、交直変換器31を含む交直変換器盤31p(「整流器盤」ともいう。)と、安定化用蓄電池32を含む蓄電池盤32pと、が直流電源装置30の前後方向で所定の間隔を設けて順次に配置されている。
災害によって常設交流電源11等(図1参照)に不具合が生じた場合には、前記したように、交流電源車20と直流電源装置30とが交流ケーブルiを介して接続され、直流電源装置30と直流負荷17とが直流ケーブルj等を介して接続される。そして、遮断器33,16f,16dが投入されることによって、交直変換器31又は安定化用蓄電池32から直流負荷17に直流電力が供給される。以下では、直流負荷17の起動直後の過渡状態と、その後の定常状態における電流・電圧の変化について説明する。
なお、図4(a)の時刻t0において遮断器33,16f,16dは開放状態であり、その後の時刻t1において遮断器33,16f,16dが投入されたとする。このように遮断器33,16f,16dが投入されると、直流負荷17の起動直後の過渡状態(時刻t1〜t4)において、直流負荷17に一時的に大電流が流れる。直流負荷17の一つである直流電動機は、起動時において逆起電力がゼロの状態だからである。図4(a)では、時刻t3において定格電流Isの3倍程度の電流Ipが直流負荷17に流れる例を示したが、実際には、定格電流Isの10倍程度の電流が流れることもある。
図4(b)に示す例では、時刻t1までは、交直変換器31の出力側の電圧が、直流負荷17の定格電圧Vsで維持されているが、直流負荷17の起動直後(時刻t1の直後)には、前記したように、直流負荷17に大電流が流れるため(図4(a)参照)、直流ケーブルjや配線h等において大きな電圧降下が生じる。
図4(c)に示す例では、時刻t0〜t2において安定化用蓄電池32は満充電の状態であり、前記したように、時刻t2から安定化用蓄電池32の放電が開始される。
その後、直流負荷17が過渡状態から定常状態に移行して、時刻t4以後に定格電流Isが流れる状態になると(図4(a)参照)、それに伴って、交直変換器31の出力側の電圧が、所定の電圧Vgから定格電圧Vsに戻る(図4(b)の時刻t4〜t5)。
第1実施形態によれば、常設交流電源11や常設蓄電池13に不具合が生じても、交流電源車20及び可搬型の直流電源装置30を建屋K付近に移動させ、直流電源装置30等から直流負荷17に給電できる。
また、直流負荷17の起動直後の過渡状態において、交直変換器31が負荷追従できない間は、安定化用蓄電池32から直流負荷17に所定の直流電圧が印加される。これによって、直流負荷17に大容量の直流電動機が含まれている場合でも、直流負荷17を適切に起動できる。
第2実施形態は、直流電源装置30A(図5参照)が変圧器36をさらに備えている点が第1実施形態とは異なっているが、その他については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
図5に示すように、直流電源装置30Aは、交直変換器31と、安定化用蓄電池32と、遮断器33と、収容体34と、変圧器36と、を備えている。
なお、直流負荷17の起動直後の過渡状態と、その後の定常状態における電流・電圧の変化については、第1実施形態(図4参照)と同様であるから、説明を省略する。
第2実施形態によれば、交流電源21の出力電圧が変圧器36によって所定の交流電圧に変換され、この交流電圧が交直変換器31に印加される。これによって、交直変換器31を介して直流負荷17に適切に給電できる。
第3実施形態は、交流電源車20を配備する代わりに、直流電源装置30B(図6参照)の収容体34内に交流電源21を設ける点が、第1実施形態とは異なっている。なお、その他については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
図6に示すように、直流電源装置30Bは、交流電源21と、交直変換器31と、安定化用蓄電池32と、遮断器33と、収容体34と、を備えている。
交流電源21は、例えば、ガスタービン発電機であり、交直変換器31の入力側(交流側)に接続されている。
第3実施形態によれば、直流電源装置30Bの収容体34内に交流電源21を設ける構成とすることで、交流電源車20を別に設ける構成(図1参照)と比較して、設備コストを低減できるとともに、設置スペースも削減できる。
以上、本発明に係る直流電源装置30等について各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、第1実施形態では、交直変換器31(図2参照)がサイリスタS1〜S6を備える構成について説明したが、周知の三相ダイオードブリッジ回路を備えるコンバータ等、他の構成の交直変換器を用いてもよい。
30,30A,30B 直流電源装置
31 交直変換器
32 安定化用蓄電池
33 遮断器
34 収容体
17 直流負荷(負荷)
20 交流電源車
21 交流電源
36 変圧器
Claims (5)
- 交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換し、前記直流電力を負荷に出力する交直変換器と、
前記交直変換器の出力側に接続され、前記負荷の起動直後の過渡状態において前記負荷に直流電圧を印加する安定化用蓄電池と、
前記交直変換器及び前記安定化用蓄電池を収容する可搬型の収容体と、を備えること
を特徴とする直流電源装置。 - 前記負荷を定常状態で駆動させているときの前記交直変換器の出力側の電圧は、前記安定化用蓄電池の満充電の電圧よりも高いこと
を特徴とする請求項1に記載の直流電源装置。 - 前記交流電源から印加される交流電圧を変化させ、変化後の交流電圧を前記交直変換器に印加する変圧器を備えること
を特徴とする請求項1に記載の直流電源装置。 - 前記交直変換器及び前記安定化用蓄電池の他に前記交流電源も、前記収容体に収容されていること
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の直流電源装置。 - 前記交流電源は、ガスタービン発電機であること
を特徴とする請求項4に記載の直流電源装置。
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