JP3748008B2 - 電力供給システム - Google Patents

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  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力供給に適した電力供給システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、商用電源からの電力は、バックアップ装置(バッテリ)を備えた電力供給システムにより、負荷側に供給されるようになっている。
【0003】
そして、たとえば停電時等において、商用電源からの電力の供給が絶たれると、電力供給システムのインバータによってバックアップ装置からの直流電力が交流電力に変換され、負荷側に与えられるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の電力供給システムでは、商用電源からの電力を負荷に対してダイレクトに供給するようになっているため、負荷側の需要状態に合わせた電圧下降や電圧上昇等のAVR機能をもたらすことが不可能となっている。
【0005】
また、使用電力の平滑化及び夜間電力の有効利用並びにこれらのスケジュール運転も不可能となっている。
【0006】
さらには、商用電源からの電力の供給が絶たれたときの負荷側に対する瞬停を防止することも不可能となっている。
【0007】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、負荷側への電力供給を適切に行うことができる電力供給システム及び電力供給方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を達成するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る電力供給システムは、商用電源の第1の供給ラインに設けられた遮断器と、前記遮断器の出力側に直列接続された補助トランスと、前記補助トランスの出力側に設けられるACスイッチと、前記ACスイッチの出力側に設けられるリアクトルと、前記リアクトルの出力側に設けられる第1の電磁接触器と、前記電磁接触器の出力側に設けられるACフィルタと、第1のインバータが直列接続され、第1のインバータには第2の電磁接触器を介してバッテリが接続されて、前記リアクトルの出力側に設けられ、前記商用電源からの電力を負荷側に供給する第2の供給ラインと、前記補助トランスに対する印加電圧を可変する第2のインバータと、前記第2のインバータのオン/オフ動作を制御する制御装置とを備え、前記負荷側への電力の節電を行う場合、前記制御装置によって前記第2のインバータのオン/オフ動作が制御され、前記補助トランスに第1の電圧が印加されるとともに、前記負荷側への電力の電圧を補償する場合、前記制御装置によって前記第2のインバータのオン/オフ動作が制御され、前記補助トランスには前記第1の電圧の位相を反転させた第2の電圧が印加されることを特徴とする。
【0009】
前記補助トランスの出力側には、第1のインバータ及びバッテリが直列接続されるとともに、前記制御装置によって、前記第1及び第2のインバータの駆動制御により、3つのモードで前記負荷側に電力が供給されるようにしてもよい。
【0010】
前記3つのモードのうち、第1のモードは、前記第2のインバータのみを駆動制御することで、前記商用電源からの電力を負荷側に供給するものであり、第2のモードは、前記第1のインバータ及び第2のインバータを駆動制御することで、前記商用電源からの電力と前記バッテリからの電力とを負荷側に供給するものであり、第3のモードは、前記第1のインバータ及び第2のインバータを駆動させることで、前記負荷側へは前記バッテリに充電する電力を前記商用電源の電力から引いた電力を供給するものであるようにしてもよい。
【0011】
前記制御装置は、停電等によって商用電源からの前記負荷側への電力の供給が絶たれたとき、前記第1のインバータを駆動制御し、前記バッテリからの直流電力を前記第1のインバータによって交流に変換し、前記負荷側に供給するようにしてもよい。
【0016】
前記のように構成された電力供給システムは、遮断器の出力側に直列接続された補助トランスと、この補助トランスに対する印加電圧を可変する第2のインバータとを備え、負荷側への電力の節電を行う場合、制御装置によって第2のインバータのオン/オフ動作を制御し、補助トランスに第1の電圧を印加するとともに、負荷側への電力の電圧を補償する場合、制御装置によって第2のインバータのオン/オフ動作を制御し、補助トランスには第1の電圧の位相を反転させた第2の電圧を印加するようにする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0018】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の電力供給システムの第1の実施の形態を示す回路図、図2は、図1の電力供給システムの動作を説明するための波形図である。
【0019】
図1に示す電力供給システムの第1の供給ラインとしての供給ラインAには、遮断器1、補助トランス2、ACスイッチ3、リアクトル4、電磁接触器5、ACフィルタ6及び第1のインバータ7が直列接続されている。
【0020】
第1のインバータ7には、電磁接触器8を介してバッテリ9が接続されている。
【0021】
補助トランス2には、リアクタンスをコントロールするための第2のインバータ11が接続されている。第1のインバータ7及び第2のインバータ11は、制御装置10によってオン/オフ動作が制御されるようになっている。
【0022】
リアクトル4の出力側には、負荷側へ交流を出力する第2の供給ラインとしての供給ラインBが接続されている。遮断器1の入力側には、負荷側へ交流をダイレクトに供給するための供給ラインCが接続されている。供給ラインCには、電磁接触器12が設けられている。
【0023】
次に、このような構成の電力供給システムの動作を、図2を用いて説明する。
【0024】
まず、負荷側の需要状態に合わせた電圧下降や電圧上昇等のAVR機能を働かせない場合、図1の第2のインバータ11を強制的に短絡する。電磁接触器12は、1〜11の各装置のいずれかが故障した場合にオンとなり、故障が生じた場合には商用電源からの交流が負荷にダイレクトに供給される。
【0025】
このときの、交流の波形は、図2(a)に示すようなサインカーブとなっている。
【0026】
次に、負荷側への電力の節電を行う場合、図1の電磁接触器12がオフとなる。このとき、制御装置10によって第2のインバータ11のオン/オフ動作が制御される。第2のインバータ11のオン/オフ動作により、補助トランス2に印加される第1の電圧は、図2(b)の波線eに示す波形となる。
【0027】
これにより、図1の供給ラインBを介して負荷側に供給される電圧は、図2(b)の実線fで示す波形となる。ちなみに、図2(b)の波線dは、商用電源の波形である。
【0028】
次に、負荷側への電力の電圧を補償する場合、制御装置10によって第2のインバータ11のオン/オフ動作が制御される。この場合、図2(c)の波線eで示すように、補助トランス2に印加される第2の電圧の位相が図2(b)に対して反転している。
【0029】
これにより、図1の供給ラインBを介して負荷側に供給される電圧は、図2(c)の実線fで示す波形となる。
【0030】
このように、第1の実施の形態では、遮断器1の出力側に直列接続された補助トランス2と、この補助トランス2に対する印加電圧を可変する第2のインバータ11とを備え、負荷側への電力の節電を行う場合、制御装置10によって第2のインバータ11のオン/オフ動作を制御し、補助トランス2に第1の電圧を印加するとともに、負荷側への電力の電圧を補償する場合、制御装置10によって第2のインバータ11のオン/オフ動作を制御し、補助トランス2には第1の電圧の位相を反転させた第2の電圧を印加するようにしたので、負荷側への電力供給を適切に行うことができる。
【0031】
(第2の実施の形態)
図3は、本発明の電力供給システムの第2の実施の形態を示す回路図、図4は、図3の電力供給システムの動作を説明するための図である。なお、以下に説明する図において、図1と共通する部分には同一符号を付し重複する説明を省略する。
【0032】
第2の実施の形態では、使用電力の平滑化及び夜間電力の有効利用並びにこれらのスケジュール運転を図るようにしたものである。
【0033】
すなわち、制御装置10により、第1のインバータ7及び第2のインバータ11を3つのモードで動作させるようにしている。
【0034】
第1のモードでは、第2のインバータ11のみを駆動させることで、商用電源からの電力▲1▼が負荷側に供給される。
【0035】
第2のモードでは、第1のインバータ7及び第2のインバータ11を駆動させることで、商用電源からの電力▲1▼とバッテリ9からの電力▲2▼とが負荷側に供給される。
【0036】
第3のモードでは、第1のインバータ7及び第2のインバータ11を駆動させることで、負荷側へは▲1▼−▲3▼の電力が供給される。これにより、バッテリ9には、電力▲3▼が充電される。
【0037】
次に、このような構成の電力供給システムの動作について説明する。
【0038】
まず、負荷側へは、図4(a)に示すような状態で電力が供給されるものとする。
【0039】
このとき、図4(b)に示すように、gの期間では、第3のモードにより、第1のインバータ7及び第2のインバータ11が駆動制御される。これにより、負荷側へは▲1▼−▲3▼の電力が供給されるとともに、バッテリ9には、電力▲3▼が充電される。
【0040】
また、hの期間では、第2のモードにより、第1のインバータ7及び第2のインバータ11が駆動制御される。これにより、商用電源からの電力▲1▼とバッテリ9からの電力▲2▼とが負荷側に供給される。
【0041】
さらに、iの期間では、第3のモードにより、第1のインバータ7及び第2のインバータ11が駆動制御される。これにより、負荷側へは▲1▼−▲3▼の電力が供給されるとともに、バッテリ9には、電力▲3▼が充電される。
【0042】
このように、第2の実施の形態では、第1のインバータ7及び第2のインバータ11を駆動制御することで、商用電源からの電力▲1▼を負荷側に供給する第1のモードと、商用電源からの電力▲1▼とバッテリ9からの電力▲2▼とを負荷側に供給する第2のモードと、負荷側へ電力▲1▼−▲3▼を供給する第3のモードとをとることができる。
【0043】
その結果、バッテリ9への電力貯蔵及びピークカット運転をスケージュール運転することができ、電力の有効利用が図れるので、消費電力の効率を向上させることができる。
【0044】
(第3の実施の形態)
図5は、本発明の電力供給システムの第3の実施の形態を示す回路図である。
【0045】
第3の実施の形態では、商用電源からの電力の供給が絶たれたときの負荷側に対する瞬停を防止するようにしたものである。
【0046】
すなわち、通常は、▲1▼に示すように、商用電源からの電力が負荷側に供給されている。
【0047】
そして、停電等によって商用電源からの負荷側への電力の供給が絶たれたとき、制御装置10により、第1のインバータ7が駆動制御され、バッテリ9からの直流電力が第1のインバータ7によって交流に変換され、▲2▼に示す電力が負荷側に供給される。
【0048】
このように、第3の実施の形態では、停電等によって商用電源からの負荷側への電力の供給が絶たれたとき、制御装置10により、第1のインバータ7を駆動制御させて、バッテリ9からの直流電力を交流変換した電力を負荷側に供給するようにしたので、停電等による負荷側に対する瞬停を防止することができる。
【0049】
また、停電時では、リアクトル4のエネルギ放電によって、第1のインバータの応答遅れを保証することができるので、瞬停防止をより確実なものとすることができる。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、遮断器の出力側に直列接続された補助トランスと、この補助トランスに対する印加電圧を可変する第2のインバータとを備え、負荷側への電力の節電を行う場合、制御装置によって第2のインバータのオン/オフ動作を制御し、補助トランスに第1の電圧を印加するとともに、負荷側への電力の電圧を補償する場合、制御装置によって第2のインバータのオン/オフ動作を制御し、補助トランスには第1の電圧の位相を反転させた第2の電圧を印加するようにしたので、負荷側への電力供給を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電力供給システムの第1の実施の形態を示す回路図である。
【図2】図1の電力供給システムの動作を説明するための波形図である。
【図3】本発明の電力供給システムの第2の実施の形態を示す回路図である。
【図4】図3の電力供給システムの動作を説明するための図である。
【図5】本発明の電力供給システムの第3の実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
1 遮断器
2 補助トランス
3 ACスイッチ
4 リアクトル
5 電磁接触器
6 ACフィルタ
7 第1のインバータ
8 電磁接触器
9 バッテリ
10 制御装置
11 第2のインバータ
12 電磁接触器
A,B,C 供給ライン

Claims (4)

  1. 商用電源の第1の供給ラインに設けられた遮断器と、前記遮断器の出力側に直列接続された補助トランスと、前記補助トランスの出力側に設けられるACスイッチと、前記ACスイッチの出力側に設けられるリアクトルと、前記リアクトルの出力側に設けられる第1の電磁接触器と、前記電磁接触器の出力側に設けられるACフィルタと、第1のインバータが直列接続され、第1のインバータには第2の電磁接触器を介してバッテリが接続されて、前記リアクトルの出力側に設けられ、前記商用電源からの電力を負荷側に供給する第2の供給ラインと、前記補助トランスに対する印加電圧を可変する第2のインバータと、前記第2のインバータのオン/オフ動作を制御する制御装置とを備え、前記負荷側への電力の節電を行う場合、前記制御装置によって前記第2のインバータのオン/オフ動作が制御され、前記補助トランスに第1の電圧が印加されるとともに、前記負荷側への電力の電圧を補償する場合、前記制御装置によって前記第2のインバータのオン/オフ動作が制御され、前記補助トランスには前記第1の電圧の位相を反転させた第2の電圧が印加されることを特徴とする電力供給システム。
  2. 前記補助トランスの出力側には、第1のインバータ及びバッテリが直列接続されるとともに、前記制御装置によって、前記第1及び第2のインバータの駆動制御により、3つのモードで前記負荷側に電力が供給されることを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
  3. 前記3つのモードのうち、第1のモードは、前記第2のインバータのみを駆動制御することで、前記商用電源からの電力を負荷側に供給するものであり、第2のモードは、前記第1のインバータ及び第2のインバータを駆動制御することで、前記商用電源からの電力と前記バッテリからの電力とを負荷側に供給するものであり、第3のモードは、前記第1のインバータ及び第2のインバータを駆動させることで、前記負荷側へは前記バッテリに充電する電力を前記商用電源の電力から引いた電力を供給するものであることを特徴とする請求項2に記載の電力供給システム。
  4. 前記制御装置は、停電等によって商用電源からの前記負荷側への電力の供給が絶たれたとき、前記第1のインバータを駆動制御し、前記バッテリからの直流電力を前記第1のインバータによって交流に変換し、前記負荷側に供給することを特徴とする請求項2に記載の電力供給システム。
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