JP2947372B2 - 多機能電力変換システム - Google Patents
多機能電力変換システムInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
- H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多機能電力変換システム
に関し、詳しくは、高圧の電力系統に連係される電力変
換装置と蓄電池とを組合せ、商用電源の状況や負荷の受
電状況に応じて電力変換装置の動作モードを適宜選択す
ることにより、電力変換装置にアクティブフィルタ動
作、ＵＰＳ（無停電電源装置）動作、非常用発電動作、
ピークカット発電動作、蓄電池充電動作等を行わせるよ
うにした多機能電力変換システムに関する。
に関し、詳しくは、高圧の電力系統に連係される電力変
換装置と蓄電池とを組合せ、商用電源の状況や負荷の受
電状況に応じて電力変換装置の動作モードを適宜選択す
ることにより、電力変換装置にアクティブフィルタ動
作、ＵＰＳ（無停電電源装置）動作、非常用発電動作、
ピークカット発電動作、蓄電池充電動作等を行わせるよ
うにした多機能電力変換システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エレクトロニクス応用機器の増加
により、負荷機器に占める整流負荷の割合は増加の一途
をたどっているが、反面、これらの整流機器は、周知の
ように電力系統に高調波電流を生じさせ、また、無効電
流の発生源ともなっている。高調波電流は電力系統のコ
ンデンサ等、電力機器の焼損、系統電圧の歪みによる各
種ハイテク機器の誤動作、通信障害等の原因ともなり、
無効電流は力率の低下による送電損失の増加や系統電圧
の変動を引き起こす。このため、現在では、交流ＬＣフ
ィルタ等のパッシブフィルタや電力変換装置を用いたア
クティブフィルタを系統に接続し、上記高調波電流等を
抑制している。
により、負荷機器に占める整流負荷の割合は増加の一途
をたどっているが、反面、これらの整流機器は、周知の
ように電力系統に高調波電流を生じさせ、また、無効電
流の発生源ともなっている。高調波電流は電力系統のコ
ンデンサ等、電力機器の焼損、系統電圧の歪みによる各
種ハイテク機器の誤動作、通信障害等の原因ともなり、
無効電流は力率の低下による送電損失の増加や系統電圧
の変動を引き起こす。このため、現在では、交流ＬＣフ
ィルタ等のパッシブフィルタや電力変換装置を用いたア
クティブフィルタを系統に接続し、上記高調波電流等を
抑制している。
【０００３】また、コンピュータ等の電子機器では電源
の瞬時停止や電源電圧の瞬時低下によりシステムの停止
等、大きな被害を生じ、これが情報通信、サービス分野
等において大規模な混乱を招くことになる。従って、前
述したように高調波電流及び無効電流の除去、電圧の安
定化並びに安定供給を実現して電力の品質を向上させる
ことが急務となっている。
の瞬時停止や電源電圧の瞬時低下によりシステムの停止
等、大きな被害を生じ、これが情報通信、サービス分野
等において大規模な混乱を招くことになる。従って、前
述したように高調波電流及び無効電流の除去、電圧の安
定化並びに安定供給を実現して電力の品質を向上させる
ことが急務となっている。
【０００４】一方、近年における社会活動の情報化、高
度化、生産活動の大規模化等に起因して、電気エネルギ
ーに対する依存度は年々上昇の一途を辿っている。この
ため、電力会社では原子力発電等を推進して電力供給量
の増大を図っているほか、社会全体が、安全で化石燃料
を用いないクリーンな電源装置として蓄電池、太陽電
池、燃料電池等に注目している。
度化、生産活動の大規模化等に起因して、電気エネルギ
ーに対する依存度は年々上昇の一途を辿っている。この
ため、電力会社では原子力発電等を推進して電力供給量
の増大を図っているほか、社会全体が、安全で化石燃料
を用いないクリーンな電源装置として蓄電池、太陽電
池、燃料電池等に注目している。
【０００５】しかるに、電力需要には季節や時間帯によ
ってアンバランスが存在し、例えば、最近の傾向として
は夏季の昼間に電力需要量がピークを迎えることは余り
にも有名な話である。このような電力需要のアンバラン
スは電力供給側の設備利用率を変動させ、大きな経済的
損失の原因となるものであるから、電力需要の平準化が
望まれており、例えば、各電力会社では平準化を考慮し
た電気料金体系を整備し、また、需要家が積極的に需要
電力のピークカットを行なえば、需給調整契約により電
気料金を割引くといった制度を設けている。
ってアンバランスが存在し、例えば、最近の傾向として
は夏季の昼間に電力需要量がピークを迎えることは余り
にも有名な話である。このような電力需要のアンバラン
スは電力供給側の設備利用率を変動させ、大きな経済的
損失の原因となるものであるから、電力需要の平準化が
望まれており、例えば、各電力会社では平準化を考慮し
た電気料金体系を整備し、また、需要家が積極的に需要
電力のピークカットを行なえば、需給調整契約により電
気料金を割引くといった制度を設けている。
【０００６】更に、最近では、前述したように太陽電池
や燃料電池等の新エネルギーを用いた比較的小容量の電
源設備が徐々に実用化されつつあり、このような電源設
備を分散配置形電源として個々の需要家に設置するシス
テムも、今後、増加する傾向にある。
や燃料電池等の新エネルギーを用いた比較的小容量の電
源設備が徐々に実用化されつつあり、このような電源設
備を分散配置形電源として個々の需要家に設置するシス
テムも、今後、増加する傾向にある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、電力の
高品質化、安定供給は極めて重要な問題であることに鑑
み、従来からアクティブフィルタや商用電源／ＵＰＳ並
列給電システム等が提供されてきているが、これら単独
では何れもすべての要請に応えることはできず、特に、
需要電力のピークカット対策まで考慮したシステムは従
来、皆無であった。同時に、化石燃料を用いずに省エネ
ルギーや環境保護を図り、しかも各需要家ごとに設置し
て使用可能な簡易な電源システムの実現が望まれてい
る。
高品質化、安定供給は極めて重要な問題であることに鑑
み、従来からアクティブフィルタや商用電源／ＵＰＳ並
列給電システム等が提供されてきているが、これら単独
では何れもすべての要請に応えることはできず、特に、
需要電力のピークカット対策まで考慮したシステムは従
来、皆無であった。同時に、化石燃料を用いずに省エネ
ルギーや環境保護を図り、しかも各需要家ごとに設置し
て使用可能な簡易な電源システムの実現が望まれてい
る。
【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、単一のシステムに
てアクティブフィルタ動作、ＵＰＳ動作、非常用発電動
作、ピークカット発電動作、蓄電池充電動作を行うこと
ができ、電力の高品質化、安定供給及び電力需要の平準
化に寄与すると共に、環境保護に配慮し、また分散配置
形電源としても最適な多機能電力変換システムを提供す
ることにある。
たもので、その目的とするところは、単一のシステムに
てアクティブフィルタ動作、ＵＰＳ動作、非常用発電動
作、ピークカット発電動作、蓄電池充電動作を行うこと
ができ、電力の高品質化、安定供給及び電力需要の平準
化に寄与すると共に、環境保護に配慮し、また分散配置
形電源としても最適な多機能電力変換システムを提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、商用電源に接続された高圧の母線にトラ
ンス及び交流スイッチを順次介して接続された順逆変換
可能な電力変換装置と、この電力変換装置の直流側に接
続された直流エネルギー蓄積装置と、商用電源の停電ま
たは電圧低下等の異常を検出する商用電源異常検出手段
とを備え、 商用電源の健全時には、無瞬断給電が必要な
重要負荷に対して前記交流スイッチを介して給電する一
方で前記母線及び切換スイッチを介して前記非常用負荷
に給電し、かつ、電力変換装置を順変換動作させてアク
ティブフィルタとして運転 すると共に必要に応じて前記
直流エネルギー蓄積装置を充電し、または電力変換装置
を逆変換動作させて商用電源に対するピークカットのた
めの発電動作を行ない、 商用電源の停電または電圧低下
等の異常を前記商用電源異常検出手段により検出した時
には、前記交流スイッチをオフして電力変換装置を逆変
換動作させることにより無停電電源装置として運転し、
前記重要負荷に無瞬断で交流電力を供給すると共に、前
記切換スイッチを電力変換装置側に切り換えて前記非常
用負荷に交流電力を供給するものである。
め、本発明は、商用電源に接続された高圧の母線にトラ
ンス及び交流スイッチを順次介して接続された順逆変換
可能な電力変換装置と、この電力変換装置の直流側に接
続された直流エネルギー蓄積装置と、商用電源の停電ま
たは電圧低下等の異常を検出する商用電源異常検出手段
とを備え、 商用電源の健全時には、無瞬断給電が必要な
重要負荷に対して前記交流スイッチを介して給電する一
方で前記母線及び切換スイッチを介して前記非常用負荷
に給電し、かつ、電力変換装置を順変換動作させてアク
ティブフィルタとして運転 すると共に必要に応じて前記
直流エネルギー蓄積装置を充電し、または電力変換装置
を逆変換動作させて商用電源に対するピークカットのた
めの発電動作を行ない、 商用電源の停電または電圧低下
等の異常を前記商用電源異常検出手段により検出した時
には、前記交流スイッチをオフして電力変換装置を逆変
換動作させることにより無停電電源装置として運転し、
前記重要負荷に無瞬断で交流電力を供給すると共に、前
記切換スイッチを電力変換装置側に切り換えて前記非常
用負荷に交流電力を供給するものである。
【００１０】
【作用】本発明は、商用電源の状態や負荷の状況に応じ
て電力変換装置を順変換または逆変換動作させることに
より、アクティブフィルタ動作、ピークカット発電動
作、直流エネルギー蓄積装置の充電動作、ＵＰＳ動作や
非常用発電動作を行なう多機能電力変換システムとして
作用する。これにより、単一のシステムによって電力の
高品質化、安定供給、電力需要の平準化、環境保護等の
要請に応え、かつ分散配置形電源にも最適な電源システ
ムを実現することができる。すなわち、本発明において
は、高圧の電力系統に接続された電力変換システムにお
いて、商用電源の健全時には、コンピュータ等の重要負
荷に対して交流スイッチを介し商用電源から給電する一
方で、防災用負荷のように消費電力が比較的大きく、高
圧電源による運転が好ましい非常用負荷に対しては切換
スイッチを介して商用電源から給電するようにし、この
間、電力変換装置をアクティブフィルタとして運転する
ことにより、重要負荷に対する高調波電流や無効電流の
影響を極力排除している。 また、商用電源の健全時に
は、電力変換装置を順変換動作させて直流エネルギー蓄
積装置を充電する。更に、商用電源に対するピークカッ
ト運転が要請される場合には、電力変換装置を逆変換動
作させてこの電力変換装置から重要負荷に給電するもの
である。 そして、商用電源に停電や電圧低下等の異常が
発生した場合には、交流スイッチをオフして母線から切
り離した電力変換装置を逆変換動作させ、無停電電源装
置として運転することにより重要負荷に無瞬断で交流電
力を供給する、この際、非常用負荷は引き続き母線側に
接続されているため商用電源の停電や電圧低下等によっ
て一旦給電が停止されるが、前記切換スイッチを直ちに
電力変換装置側に切り換えることにより、非常用負荷に
対しても電力変換装置から給電が再開されることにな
る。
て電力変換装置を順変換または逆変換動作させることに
より、アクティブフィルタ動作、ピークカット発電動
作、直流エネルギー蓄積装置の充電動作、ＵＰＳ動作や
非常用発電動作を行なう多機能電力変換システムとして
作用する。これにより、単一のシステムによって電力の
高品質化、安定供給、電力需要の平準化、環境保護等の
要請に応え、かつ分散配置形電源にも最適な電源システ
ムを実現することができる。すなわち、本発明において
は、高圧の電力系統に接続された電力変換システムにお
いて、商用電源の健全時には、コンピュータ等の重要負
荷に対して交流スイッチを介し商用電源から給電する一
方で、防災用負荷のように消費電力が比較的大きく、高
圧電源による運転が好ましい非常用負荷に対しては切換
スイッチを介して商用電源から給電するようにし、この
間、電力変換装置をアクティブフィルタとして運転する
ことにより、重要負荷に対する高調波電流や無効電流の
影響を極力排除している。 また、商用電源の健全時に
は、電力変換装置を順変換動作させて直流エネルギー蓄
積装置を充電する。更に、商用電源に対するピークカッ
ト運転が要請される場合には、電力変換装置を逆変換動
作させてこの電力変換装置から重要負荷に給電するもの
である。 そして、商用電源に停電や電圧低下等の異常が
発生した場合には、交流スイッチをオフして母線から切
り離した電力変換装置を逆変換動作させ、無停電電源装
置として運転することにより重要負荷に無瞬断で交流電
力を供給する、この際、非常用負荷は引き続き母線側に
接続されているため商用電源の停電や電圧低下等によっ
て一旦給電が停止されるが、前記切換スイッチを直ちに
電力変換装置側に切り換えることにより、非常用負荷に
対しても電力変換装置から給電が再開されることにな
る。
【００１１】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１は、この実施例に係る多機能電力変換システム
１０を高圧かつ比較的大容量の電力系統に接続した場合
の単線図である。図において、ＡＣは商用電源であり、
この電源ＡＣには遮断器ＣＢ2及び変流器ＣＴ3を介して
母線Ｂが接続されている。また、母線Ｂの商用電源ＡＣ
側には、遮断器ＣＢ3，ＣＢ4を介して照明負荷や電動機
負荷等の一般負荷ＬＤ1，ＬＤ2が接続されている。
る。図１は、この実施例に係る多機能電力変換システム
１０を高圧かつ比較的大容量の電力系統に接続した場合
の単線図である。図において、ＡＣは商用電源であり、
この電源ＡＣには遮断器ＣＢ2及び変流器ＣＴ3を介して
母線Ｂが接続されている。また、母線Ｂの商用電源ＡＣ
側には、遮断器ＣＢ3，ＣＢ4を介して照明負荷や電動機
負荷等の一般負荷ＬＤ1，ＬＤ2が接続されている。
【００１２】一方、多機能電力変換システム１０におい
て、母線Ｂには商用電源ＡＣ側から高感度電圧低下（不
足電圧）継電器ＲＹ 1 、変流器ＣＴ2，ＣＴ1が順次接続
され、これらの変流器ＣＴ2，ＣＴ1間の母線Ｂには、遮
断器ＣＢ1 、トランスＴ 1 及び交流スイッチＳＷ 1 を介し
て、順逆変換動作可能な電力変換装置としてのインバー
タＩＮＶの交流側が接続されている。このインバータＩ
ＮＶは例えば自励式電圧形インバータであり、その直流
側には、変流器ＣＴ4を介して直流エネルギー蓄積装置
としての蓄電池ＢＴが接続されている。
て、母線Ｂには商用電源ＡＣ側から高感度電圧低下（不
足電圧）継電器ＲＹ 1 、変流器ＣＴ2，ＣＴ1が順次接続
され、これらの変流器ＣＴ2，ＣＴ1間の母線Ｂには、遮
断器ＣＢ1 、トランスＴ 1 及び交流スイッチＳＷ 1 を介し
て、順逆変換動作可能な電力変換装置としてのインバー
タＩＮＶの交流側が接続されている。このインバータＩ
ＮＶは例えば自励式電圧形インバータであり、その直流
側には、変流器ＣＴ4を介して直流エネルギー蓄積装置
としての蓄電池ＢＴが接続されている。
【００１３】また、インバータＩＮＶの交流側には線路
Ｂ’が接続され、この線路Ｂ’には変流器ＣＴ 5 が接続
されている。 上記線路Ｂ’には遮断器ＣＢ 6 を介して重
要負荷ＬＤ 4 が接続されていると共に、遮断器ＣＢ 5 及び
切換スイッチＳＷ 2 を介して非常用負荷ＬＤ 3 が接続され
ている。 ここで、重要負荷とは、コンピュータ負荷のよ
うに電源電圧の瞬時低下や瞬断 が許されない負荷をい
い、非常用負荷とは、消防法や建築基準法等によって義
務付けられた防災用負荷を含む負荷であり、通常、１０
秒程度の停電が許容されている負荷をいう。更に、母線
Ｂには遮断器ＣＢ 7 、トランスＴ 2 及び前記切換スイッチ
ＳＷ 2 を介して前記非常用負荷ＬＤ 3 が接続され、トラン
スＴ 2 の二次側には定格電圧継電器ＲＹ 2 及び電圧低下継
電器ＲＹ 3 が接続されている。
Ｂ’が接続され、この線路Ｂ’には変流器ＣＴ 5 が接続
されている。 上記線路Ｂ’には遮断器ＣＢ 6 を介して重
要負荷ＬＤ 4 が接続されていると共に、遮断器ＣＢ 5 及び
切換スイッチＳＷ 2 を介して非常用負荷ＬＤ 3 が接続され
ている。 ここで、重要負荷とは、コンピュータ負荷のよ
うに電源電圧の瞬時低下や瞬断 が許されない負荷をい
い、非常用負荷とは、消防法や建築基準法等によって義
務付けられた防災用負荷を含む負荷であり、通常、１０
秒程度の停電が許容されている負荷をいう。更に、母線
Ｂには遮断器ＣＢ 7 、トランスＴ 2 及び前記切換スイッチ
ＳＷ 2 を介して前記非常用負荷ＬＤ 3 が接続され、トラン
スＴ 2 の二次側には定格電圧継電器ＲＹ 2 及び電圧低下継
電器ＲＹ 3 が接続されている。
【００１４】次に、この実施例の動作を説明する。ま
ず、商用電源ＡＣの健全時には、交流スイッチＳＷ1が
オンしており、重要負荷ＬＤ4には商用電源ＡＣからト
ランスＴ 1 及び前記交流スイッチＳＷ 1 を介して交流電力
が供給されている。この時、電力変換システム１０内の
インバータＩＮＶは、変流器ＣＴ 1 ，ＣＴ 5 に流れる高調
波電流と逆位相の電流を流し、変流器ＣＴ 2 に流れる電
流を高調波分の少ない電流にすると同時に、変流器ＣＴ
1 ，ＣＴ 5 に流れる無効電流も制御して変流器ＣＴ2に流
れる電流を無効分のない力率１の電流となるように制御
する。すなわち、この場合、インバータＩＮＶは順変換
動作によりアクティブフィルタ運転及び無効電力抑制運
転を行う。
ず、商用電源ＡＣの健全時には、交流スイッチＳＷ1が
オンしており、重要負荷ＬＤ4には商用電源ＡＣからト
ランスＴ 1 及び前記交流スイッチＳＷ 1 を介して交流電力
が供給されている。この時、電力変換システム１０内の
インバータＩＮＶは、変流器ＣＴ 1 ，ＣＴ 5 に流れる高調
波電流と逆位相の電流を流し、変流器ＣＴ 2 に流れる電
流を高調波分の少ない電流にすると同時に、変流器ＣＴ
1 ，ＣＴ 5 に流れる無効電流も制御して変流器ＣＴ2に流
れる電流を無効分のない力率１の電流となるように制御
する。すなわち、この場合、インバータＩＮＶは順変換
動作によりアクティブフィルタ運転及び無効電力抑制運
転を行う。
【００１５】次いで負荷が増大し、商用電源ＡＣ側の変
流器ＣＴ3により検出される電流または電力に基づき、
需要電力が設定値を越えたことを検出した場合には、イ
ンバータＩＮＶが蓄電池ＢＴの直流電力を受けて逆変換
動作し、系統と連係して増加した負荷分の電力を供給す
る。この場合、電力変換システム１０がピークカット発
電動作することにより、商用電源ＡＣに対する需要電力
の平準化を図ることができる。なお、蓄電池ＢＴの電力
が減少し、あるいは需要電力が設定値以下に低下した場
合には、前述のアクティブフィルタ動作に戻る。
流器ＣＴ3により検出される電流または電力に基づき、
需要電力が設定値を越えたことを検出した場合には、イ
ンバータＩＮＶが蓄電池ＢＴの直流電力を受けて逆変換
動作し、系統と連係して増加した負荷分の電力を供給す
る。この場合、電力変換システム１０がピークカット発
電動作することにより、商用電源ＡＣに対する需要電力
の平準化を図ることができる。なお、蓄電池ＢＴの電力
が減少し、あるいは需要電力が設定値以下に低下した場
合には、前述のアクティブフィルタ動作に戻る。
【００１６】また、上述のようにピークカット運転を行
うと蓄電池ＢＴが放電するため、その充電が必要にな
る。この充電動作は、ピークカット運転終了後のアクテ
ィブフィルタ運転時に行われる。すなわち、インバータ
ＩＮＶの直流側の変流器ＣＴ4による検出電流が規定値
以上に流れないように電流制限をかけながらインバータ
ＩＮＶの直流電圧を制御することにより、所定の充電動
作が可能になる。また、この充電動作は、タイマー等を
用いて比較的安価な夜間（深夜）電力を利用することが
望ましい。これらの商用電源健全時の運転モードにおい
て、切換スイッチＳＷ 2 は定格電圧継電器ＲＹ 2 の動作に
より商用系（トランスＴ 2 側）に接続されており、非常
用負荷ＬＤ 3 には商用電源ＡＣから給電されている。
うと蓄電池ＢＴが放電するため、その充電が必要にな
る。この充電動作は、ピークカット運転終了後のアクテ
ィブフィルタ運転時に行われる。すなわち、インバータ
ＩＮＶの直流側の変流器ＣＴ4による検出電流が規定値
以上に流れないように電流制限をかけながらインバータ
ＩＮＶの直流電圧を制御することにより、所定の充電動
作が可能になる。また、この充電動作は、タイマー等を
用いて比較的安価な夜間（深夜）電力を利用することが
望ましい。これらの商用電源健全時の運転モードにおい
て、切換スイッチＳＷ 2 は定格電圧継電器ＲＹ 2 の動作に
より商用系（トランスＴ 2 側）に接続されており、非常
用負荷ＬＤ 3 には商用電源ＡＣから給電されている。
【００１７】商用電源ＡＣの停電時または電圧の瞬時低
下時には、高感度電圧低下継電器ＲＹ 1 が瞬時に動作し
て交流スイッチＳＷ 1 が瞬時にオフし、インバータＩＮ
Ｖが直ちに逆変換動作へ切り換わることにより、重要負
荷ＬＤ 4 に交流電力を無瞬断で供給する。この場合、イ
ンバータＩＮＶはＵＰＳまたは非常用電源として動作す
る。なお、交流スイッチＳＷ 1 を瞬時にオフさせるの
は、インバータＩＮＶから出力される交流電力が系統に
給電されて過負荷になるのを防止するためである。 ま
た、非常用負荷ＬＤ 3 は商用電源ＡＣの停電により給電
が一旦停止するが、電圧低下継電器ＲＹ 3 の動作により
切換スイッチＳＷ 2 がインバータＩＮＶ側（遮断器ＣＢ 5
側）に切り換わるので、インバータＩＮＶから非常用負
荷ＬＤ 3 に交流電力が供給される。上記切換スイッチＳ
Ｗ 2 の切り換えは短時間に行われるため、非常用負荷Ｌ
Ｄ 3 の性質上、何ら不都合はない。 なお、この実施例で
は、切換スイッチＳＷ 2 が商用系またはインバータ系の
何れか一方にのみ投入されるようにインターロックをと
ることが必要である。
下時には、高感度電圧低下継電器ＲＹ 1 が瞬時に動作し
て交流スイッチＳＷ 1 が瞬時にオフし、インバータＩＮ
Ｖが直ちに逆変換動作へ切り換わることにより、重要負
荷ＬＤ 4 に交流電力を無瞬断で供給する。この場合、イ
ンバータＩＮＶはＵＰＳまたは非常用電源として動作す
る。なお、交流スイッチＳＷ 1 を瞬時にオフさせるの
は、インバータＩＮＶから出力される交流電力が系統に
給電されて過負荷になるのを防止するためである。 ま
た、非常用負荷ＬＤ 3 は商用電源ＡＣの停電により給電
が一旦停止するが、電圧低下継電器ＲＹ 3 の動作により
切換スイッチＳＷ 2 がインバータＩＮＶ側（遮断器ＣＢ 5
側）に切り換わるので、インバータＩＮＶから非常用負
荷ＬＤ 3 に交流電力が供給される。上記切換スイッチＳ
Ｗ 2 の切り換えは短時間に行われるため、非常用負荷Ｌ
Ｄ 3 の性質上、何ら不都合はない。 なお、この実施例で
は、切換スイッチＳＷ 2 が商用系またはインバータ系の
何れか一方にのみ投入されるようにインターロックをと
ることが必要である。
【００１８】図２は上記動作のスケジュールを示すフロ
ーチャートである。図において、まずメインスイッチの
オンによりシステムの運転を開始し、商用電源ＡＣが健
全であれば（ステップＳ１，ＹＥＳ）タイマーにて一定
時限を確認し（Ｓ２）、次いで交流スイッチＳＷ1をオ
ンする（Ｓ３）。これにより、重要負荷ＬＤ4に対して
商用電源ＡＣから交流電力が供給される。ここで、図２
には切換スイッチＳＷ 2 の動作が示されていないが、前
述のごと く、切換スイッチＳＷ 2 は予め商用系（トラン
スＴ 2 側）に接続されているので、非常用負荷ＬＤ 3 に
は、母線Ｂから遮断器ＣＢ 7 及びトランスＴ 2 を介して交
流電力が給電されている。
ーチャートである。図において、まずメインスイッチの
オンによりシステムの運転を開始し、商用電源ＡＣが健
全であれば（ステップＳ１，ＹＥＳ）タイマーにて一定
時限を確認し（Ｓ２）、次いで交流スイッチＳＷ1をオ
ンする（Ｓ３）。これにより、重要負荷ＬＤ4に対して
商用電源ＡＣから交流電力が供給される。ここで、図２
には切換スイッチＳＷ 2 の動作が示されていないが、前
述のごと く、切換スイッチＳＷ 2 は予め商用系（トラン
スＴ 2 側）に接続されているので、非常用負荷ＬＤ 3 に
は、母線Ｂから遮断器ＣＢ 7 及びトランスＴ 2 を介して交
流電力が給電されている。
【００１９】システムはこの状態で需要電力を常時監視
しており、これが設定値以内であれば（Ｓ４，ＮＯ）、
次に現在の蓄電池ＢＴの放電（または充電）状態を判断
し、放電量が小であれば（Ｓ５，ＮＯ）アクティブフィ
ルタ運転及び無効電力抑制運転を行なう（Ｓ６）。そし
て、放電量が大であれば（Ｓ５，ＹＥＳ）前述したアク
ティブフィルタ運転及び無効電力抑制運転を行なうと共
に蓄電池ＢＴを直ちに充電する（Ｓ８）。なお、充電を
深夜電力により行なう場合にはタイマーをオンし（Ｓ
７）、このタイマーの指令によって充電動作に入る。
しており、これが設定値以内であれば（Ｓ４，ＮＯ）、
次に現在の蓄電池ＢＴの放電（または充電）状態を判断
し、放電量が小であれば（Ｓ５，ＮＯ）アクティブフィ
ルタ運転及び無効電力抑制運転を行なう（Ｓ６）。そし
て、放電量が大であれば（Ｓ５，ＹＥＳ）前述したアク
ティブフィルタ運転及び無効電力抑制運転を行なうと共
に蓄電池ＢＴを直ちに充電する（Ｓ８）。なお、充電を
深夜電力により行なう場合にはタイマーをオンし（Ｓ
７）、このタイマーの指令によって充電動作に入る。
【００２０】また、前記ステップＳ１において、商用電
源ＡＣの停電や電圧の瞬時低下等の異常が発生した場合
には（Ｓ１，ＮＯ）、交流スイッチＳＷ1を直ちにオフ
し（Ｓ９）、ＵＰＳ運転（非常用発電）を行なう（Ｓ１
０）。この運転により蓄電池ＢＴが放電するが、放電が
終止するまではＵＰＳ運転を継続し（Ｓ１１，ＮＯ）、
終止した時点で運転を停止する（Ｓ１１，ＹＥＳ）。更
に、前記ステップＳ４において、需要電力が大きくなっ
て設定値を越えた場合には（Ｓ４，ＹＥＳ）、予め選択
可能なピークカット運転の要否に従い（Ｓ１２）、ピー
クカット運転を行なう（Ｓ１３）か、あるいはステップ
Ｓ５の判断に移行する。
源ＡＣの停電や電圧の瞬時低下等の異常が発生した場合
には（Ｓ１，ＮＯ）、交流スイッチＳＷ1を直ちにオフ
し（Ｓ９）、ＵＰＳ運転（非常用発電）を行なう（Ｓ１
０）。この運転により蓄電池ＢＴが放電するが、放電が
終止するまではＵＰＳ運転を継続し（Ｓ１１，ＮＯ）、
終止した時点で運転を停止する（Ｓ１１，ＹＥＳ）。更
に、前記ステップＳ４において、需要電力が大きくなっ
て設定値を越えた場合には（Ｓ４，ＹＥＳ）、予め選択
可能なピークカット運転の要否に従い（Ｓ１２）、ピー
クカット運転を行なう（Ｓ１３）か、あるいはステップ
Ｓ５の判断に移行する。
【００２１】この実施例によれば、トランスＴ 1 の二次
側に設けられた交流スイッチＳＷ 1 に加わる電圧が母線
Ｂの電圧よりも低く、しかも、商用電源ＡＣの健全時、
異常時の何れの場合も交流スイッチＳＷ 1 には非常用負
荷ＬＤ 3 の電流が流れないため、交流スイッチＳＷ 1 とし
て低耐圧かつ電流容量の小さいものを使用することがで
き、コストの低減を図ることができる。
側に設けられた交流スイッチＳＷ 1 に加わる電圧が母線
Ｂの電圧よりも低く、しかも、商用電源ＡＣの健全時、
異常時の何れの場合も交流スイッチＳＷ 1 には非常用負
荷ＬＤ 3 の電流が流れないため、交流スイッチＳＷ 1 とし
て低耐圧かつ電流容量の小さいものを使用することがで
き、コストの低減を図ることができる。
【００２２】上記実施例において、直流エネルギー蓄積
装置としてはチョッパを介して太陽 電池を接続したもの
を用いてもよく、また、蓄電池や太陽電池、燃料電池等
を並列的に接続して用いてもよい。更に、本発明は電力
系統の相数を問わず適用することができる。
装置としてはチョッパを介して太陽 電池を接続したもの
を用いてもよく、また、蓄電池や太陽電池、燃料電池等
を並列的に接続して用いてもよい。更に、本発明は電力
系統の相数を問わず適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明では、商用電源の状
態や負荷の状況に応じて電力変換装置を順変換または逆
変換動作させることにより、単一のシステムによってア
クティブフィルタ動作、ピークカット発電動作、蓄電池
等の充電動作、ＵＰＳ動作や非常用発電動作を行わせる
ことができる。従って、高調波電流や無効電流の除去に
よる電力の高品質化、無瞬断給電や電圧安定化による電
力の安定供給、並びに、ピークカット運転による電力需
要の平準化、化石燃料を用いない非常時のクリーンな発
電システムの実現が可能になる。 また、交流スイッチの
低耐圧化、電流容量の低減により、コストの低減や装置
の小形化を図ることができる。 更に、本発明は構成が簡
単であり、分散配置形電源として最適である。
態や負荷の状況に応じて電力変換装置を順変換または逆
変換動作させることにより、単一のシステムによってア
クティブフィルタ動作、ピークカット発電動作、蓄電池
等の充電動作、ＵＰＳ動作や非常用発電動作を行わせる
ことができる。従って、高調波電流や無効電流の除去に
よる電力の高品質化、無瞬断給電や電圧安定化による電
力の安定供給、並びに、ピークカット運転による電力需
要の平準化、化石燃料を用いない非常時のクリーンな発
電システムの実現が可能になる。 また、交流スイッチの
低耐圧化、電流容量の低減により、コストの低減や装置
の小形化を図ることができる。 更に、本発明は構成が簡
単であり、分散配置形電源として最適である。
【図１】本発明の一実施例を示す系統構成図である。
【図２】本発明の実施例の動作スケジュールを示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
１０ 多機能電力変換システム ＩＮＶ インバータ ＢＴ 蓄電池 ＲＹ1 高感度電圧低下継電器 ＲＹ2 定格電圧継電器 ＲＹ3 電圧低下継電器 ＳＷ1 交流スイッチ ＳＷ2 切換スイッチ ＣＴ1〜ＣＴ5 変流器 ＣＢ1〜ＣＢ7 遮断器 Ｔ1，Ｔ2 トランス ＡＣ 商用電源 Ｂ 母線 Ｂ’ 線路 ＬＤ1，ＬＤ2 一般負荷 ＬＤ3 非常用負荷 ＬＤ4 重要負荷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 保夫 東京都港区芝浦４丁目８番33号 株式会 社関電工内 (72)発明者 定由 征次 川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電 機株式会社内 (72)発明者 加藤 幹男 川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電 機株式会社内 (72)発明者 黒木 一男 川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電 機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−30942（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−110449（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−100930（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−176942（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02J 3/01,3/38 H02J 7/34,9/06
Claims (1)
- 【請求項１】 商用電源に接続された高圧の母線にトラ
ンス及び交流スイッチを順次介して接続された順逆変換
可能な電力変換装置と、この電力変換装置の直流側に接
続された直流エネルギー蓄積装置と、商用電源の停電ま
たは電圧低下等の異常を検出する商用電源異常検出手段
とを備え、 商用電源の健全時には、無瞬断給電が必要な重要負荷に
対して前記交流スイッチを介して給電する一方で前記母
線及び切換スイッチを介して前記非常用負荷に給電し、
かつ、電力変換装置を順変換動作させてアクティブフィ
ルタとして運転すると共に必要に応じて前記直流エネル
ギー蓄積装置を充電し、または電力変換装置を逆変換動
作させて商用電源に対するピークカットのための発電動
作を行ない、 商用電源の停電または電圧低下等の異常を前記商用電源
異常検出手段により検出した時には、前記交流スイッチ
をオフして電力変換装置を逆変換動作させることにより
無停電電源装置として運転し、前記重要負荷に無瞬断で
交流電力を供給すると共に、前記切換スイッチを電力変
換装置側に切り換えて前記非常用負荷に 交流電力を供給
することを特徴とする多機能電力変換システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12274891A JP2947372B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 多機能電力変換システム |
| US08/032,244 US5747887A (en) | 1991-04-25 | 1993-03-17 | Multi-function electric power conversion system |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12274891A JP2947372B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 多機能電力変換システム |
| US08/032,244 US5747887A (en) | 1991-04-25 | 1993-03-17 | Multi-function electric power conversion system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04325832A JPH04325832A (ja) | 1992-11-16 |
| JP2947372B2 true JP2947372B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=26459814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12274891A Expired - Lifetime JP2947372B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 多機能電力変換システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5747887A (ja) |
| JP (1) | JP2947372B2 (ja) |
Families Citing this family (69)
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