JP3826722B2 - 無停電工事用電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧配電線工事に用いられる無停電工事用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各戸の引込線の取換え、修理等の低圧配電線工事においては、無停電で工事を行うため、無停電工事用電源装置が用いられる。
【０００３】
この無停電工事用電源装置は、例えば特願平９−１０１０７２号の出願の明細書，図面等に記載されているように、工事車両（電源車）の車載バッテリー等を直流電源とし、この直流電源を系統電源に相当する交流のバックアップ電源に変換する静止型のＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ）を設けて形成される。
【０００４】
そして、無停電配電工事の際は、工事前からこの電源装置を工事対象戸の引込線に接続して系統電源に連系運転し、その後、工事対象戸を配電線（系統）から切離して配電工事が行われ、この工事中は電源装置の自立運転の交流のバックアップ電源が工事対象戸に給電される。
【０００５】
さらに、工事が終了すると、工事対象戸を配電線に再接続し、その引込線の系統電源を復旧して電源装置を連系運転に戻した後、この電源装置を停止して引込線から切離し、工事対象戸を事故前の系統給電状態に戻して工事が完了する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記既出願の電源装置の場合、工事対象戸の引込線が配電線に再接続されて工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期において、通常、系統電源の位相（電圧位相）と、この電源装置のインバータ出力のバックアップ電源の位相（電圧位相）とにずれがあるため、バックアップ電源の位相と系統電源の位相とが一致していなければ、とくにバックアップ電源が系統電源より遅れ位相のときに、インバータ出力のバックアップ電源の電圧ＶINV，系統電圧ＶSの位相差（ＶINV−ＶS）と、インバータの交流出力側の連系リアクトル等のインピーダンスＸとに基づき、つぎの数１の式で表される電源ＩSが、系統から電源装置に流入する。
【０００７】
【数１】
ＩS＝（ＶINV−ＶS）／Ｘ
【０００８】
なお、電圧ＶS，ＶINV，インピーダンスＸ，電流ＩS は、いずれもベクトル量である。
【０００９】
そして、インピーダンスＸは極めて小さく、電圧ＶS，ＶINVの差が僅かであっても、電源装置に流入する電流ＩＳは極めて大きく、いわゆる過電流となる。
【００１０】
また、何らかの手法でインバータ出力のバックアップ電源の位相を系統電源の位相に合わせたとしても、位相が一致するまでの間、前記の過電流が流れる。
【００１１】
この過電流はインバータの入力側の電源用電解コンデンサを逆充電し、この逆充電によってコンデンサの端子間電圧が上昇し、この電圧の上昇によってインバータの直流の入力電圧が過大になると、保護装置が作動してインバータの運転が止まり、工事対象戸が停電してその需要家に迷惑がかかる。
【００１２】
この位相のずれによる逆充電を防止するため、例えば特願平１１−１１０３１７号の出願の明細書，図面等には、配電線工事が終了して工事対象戸に系統電源が復旧する過渡期に、工事中に交流電源（バックアップ電源）を工事対象戸に給電するＤＣ／ＡＣ変換部（インバータ）の制御基準の演算位相（基準位相）と、出力側の系統電源の検出位相との誤差（位相差）を監視し、この位相差が設定値以上になると、基準位相を検出位相に移相補正し、バックアップ電源を系統電源に位相同期させることが記載されている。
【００１３】
また、本出願人は、特願平１１−１６９０８７号の出願により、ほぼ図６に示すように構成して前記過渡期にインバータの直流入力側から車載バッテリー（２次電池）側への放電路を形成し、インバータの入力電圧の過電圧を防止するようにした無停電電源装置を既に出願している。
【００１４】
この図６においては、３相の系統電源１の低圧配電線２から引出された工事対象戸（図示せず）の引込線３が図中の×印の個所で切断されて工事が行われる。
【００１５】
一方、工事車両（電源車）に設けられた無停電工事用電源装置４は、２次電池（車載バッテリー）５を直流電源とし、２次電池５と回路部６とからなる。
【００１６】
そして、回路部６のリアクトル７，スイッチング半導体８及びこの半導体８に並列に接続された放電路用のダイオード９が形成する昇圧チェッパ回路１０により、２次電池５の２５０〜２６０Ｖの直流を昇圧して高周波交流に変換し、この高周波交流により、充電路用のダイオード１１を介してインバータ１２の直流入力側に設けられた電源用電解コンデンサ１３を充電し、例えば３６０Ｖの直流入力電圧（規定電圧）の直流電源を形成する。
【００１７】
さらに、インバータ１２は主回路１４と制御回路１５とからなり、主回路１４は複数の電力用半導体１６の３相ブリッジにより形成され、各電力用半導体１６には放電路用のダイオード１７が逆並列に接続されている。
【００１８】
また、制御回路１５はコンデンサ１３の端子間電圧等の主回路１４の入，出力の電圧，電流を監視し、この監視結果に基づき、主回路１４の各電力用半導体１６の運転を制御する。
【００１９】
そして、この運転制御により主回路１４はコンデンサ１３の直流電源を系統周波数の３相のバックアップ電源に変換し、配電工事中は、このバックアップ電源を電圧バランサとしての交流リアクトル１８，電磁接触器からなる開閉器１９及び接続ケーブル２０を介して引込線３から工事対象戸に給電する。
【００２０】
この場合、工事開始前の工事対象戸が系統電源１から切離されるまでは、電源装置４が系統電源１に連系した運転状態になり、このとき、インバータ１２の主回路４は、系統電圧に同期して連系運転され、その交流のバックアップ電源の位相，振幅が系統電圧に同期する。
【００２１】
つぎに、×印の切断個所で工事対象戸が系統電源１から切断され、工事が始まると、インバータ１２の運転モードが連系運転モードから自立運転モードに切換わって主回路１４が自立運転され、その交流電力が工事中にも工事対象戸に給電され続けて無停電工事が行われる。
【００２２】
さらに、工事が終了して前記の切断個所が再接続されると、電源装置４が再び系統電源１に連系した運転状態になり、インバータ１２が再び連系運転モードになり、その後ストップ操作で停止するまでその連系運転のバックアップ電源が系統電源１とともに工事対象戸に給電される。
【００２３】
ところで、工事中の自立運転の間は電源装置４が系統電源１から切離され、電源装置４内のいわゆる自走発振のＰＬＬ同期制御でバックアップ電源が位相制御される。
【００２４】
そして、その間に系統電源１の位相と自走発振の位相とにずれが生じるため、自立運転から連系運転に切換わった工事終了直後、系統電源１の位相とインバータ１２の主回路１４から出力されるバックアップ電源の位相とがずれる。
【００２５】
この位相のずれが生じると、インバータ１２は自然に充電運転に移行し、系統電源１の電流の一部がインバータ１２の主回路１４に流れ込み、この電流が主回路１４を通ってコンデンサ１３を逆充電し、位相のずれが僅かであっても、その端子間電圧が過大になる。
【００２６】
そこで、図６の電源装置４は、ダイオード１１に並列に、放電路用のスイッチング半導体２１を設け、コンデンサ１３の端子間電圧が前記の逆充電で過大になると、制御回路１５によりスイッチング半導体２１をオン，オフしてスイッチング半導体８をオフに保持する。
【００２７】
そのため、コンデンサ１３の過電圧充電エネルギの放電路が形成され、その放電電流が、スイッチング半導体２１，リアクトル１０を介して２次電池５に至る放電路を断続的に流れ、２次電池５を放電負荷に利用してコンデンサ１３の過電圧，すなわちインバータ１２の入力側の過電圧が防止される。
【００２８】
なお、実際には、コンデンサ１３の端子間電圧の瞬時的な変動等を考慮し、その端子間電圧が設定値１の電圧に上昇すると、スイッチング半導体８，１１を共に一定期間オフしてコンデンサ１３の充電を停止し、それでもコンデンサ１３の端子間電圧が上昇して設定値２の電圧に上昇したときに、スイッチング半導体２１をオンオフしてスイッチング半導体８をオフに保持し、コンデンサ１３の充電エネルギを放電する。
【００２９】
そして、この放電により、前記の保護装置の作動によるインバータ１２の運転停止が回避され、工事対象戸の停電が防止される。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のこの種の無停電工事用電源装置の場合、工事が終了して工事対象戸に系統電源が復旧する過渡期、バックアップ電源と系統電源との設定値以上の大きな位相のずれ（位相ジャンプ）を検出することを条件に、バックアップ電源の位相を系統電源の位相に移相補正するのみでは、バックアップ電源が系統電源に完全には同期しない事態が生じ、このとき、ＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ）の直流入力電圧の過電圧が発生して保護装置が作動し、ＤＣ／ＡＣ変換器の運転が停止するおそれがあり、工事対象戸の停電を招来する。
【００３１】
すなわち、工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期には、活線状態での復旧作業により、例えば切断された電線同士が人手で接続され、この接続作業中は系統電源の瞬時的な接，離や不完全な接続状態が発生し、工事対象戸に給電される系統電源が断，続したり変動したりするため、正確な移相補正が困難で補正誤差が生じ易く、この誤差により両電源が完全には同期せず、位相補正後にも両電源の位相のずれが残り、この結果、ＤＣ／ＡＣ変換器の入力側への逆充電を防止することができず、保護装置が動作して工事対象戸が停電する。
【００３２】
なお、前記の設定値を小さくして移相補正を頻繁に行うと、バックアップ電源及び系統電源の僅かな位相変動が生じても、その都度移相補正が行われ、不必要な移相補正のくり返しにより、却って配電線の位相がずれ、バックアップ電源の位相を系統電源の位相に合わせて両電源を迅速に同期させることができない。
【００３３】
一方、図６の構成の場合、逆充電によるインバータ１２の直流入力側のコンデンサ１３の過電圧を、２次電池５を放電負荷に利用して低減するのみであるため、２次電池５に大電流が流れ、２次電池５にとって好ましくなく、場合によっては２次電池５が損傷する問題点がある。
【００３４】
本発明は、配電工事が終了して工事対象戸の系統電源が復旧するときに、バックアップ電源の位相を系統電源の位相に迅速に合わせて両電源を同期させ、車載バッテリー等の直流電源に過大な電流が流れないようにしてＤＣ／ＡＣ変換器の直流の入力電圧の過電圧を確実に防止し、その運転停止を確実に回避して工事対象戸の停電が発生しないようにすることを課題とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明の無停電工事用電源装置においては、ＤＣ／ＡＣ変換器が出力するバックアップ電源の基準位相情報を自走発振により形成する手段と、
工事対象戸の受電位相を検出して検出位相情報を出力する手段と、
配電工事の終了により工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期に、両位相情報の設定値以上の位相差の検出により、基準位相情報の位相を前記検出位相情報の位相に移相補正する手段と、
移相補正後のバックアップ電源と系統電源との位相残差に基づく逆充電によりＤＣ／ＡＣ変換器の入力側の直流電圧が規定電圧より高い調整開始電圧に上昇したときに、前記直流電圧が規定電圧に近い調整終了電圧に低下するまで基準位相情報の変化周波数をｍ倍（ｍは１より大きい設定値）に高くし、前記直流電圧が調整終了電圧に低下したときに基準位相情報の変化周波数を元に戻し、前記位相残差を解消する手段と、
基準位相情報に基づく駆動制御信号により、ＤＣ／ＡＣ変換器のスイッチング動作を制御し、バックアップ電源の位相を基準位相情報の位相に制御する手段とを備える。
【００３６】
したがって、配電工事の終了により工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期、それまで工事対象戸に給電されていたバックアップ電源と復旧した系統電源との設定値以上の位相差を検出すると、バックアップ電源の基準位相が系統電源の位相に移相補正される。
【００３７】
さらに、この移相補正後の逆充電により、ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧が調整開始電圧に上昇すると、バックアップ電源が本来の位相変化のｍ倍の周波数で位相変化して進相調整され、この調整によりバックアップ電源の位相が系統電源の位相に一層近くなり、ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧がその規定電圧に近い調整終了電圧まで低下すると、バックアップ電源の位相変化が元に戻される。
【００３８】
そのため、移相補正を不必要にくり返すことなく、迅速に、バックアップ電源が系統電源に精度よく同期し、ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧が逆充電によって過大とならず、直流電源としての車載バッテリー等に過大な電流が流れることもなく、保護装置によるＤＣ／ＡＣ変換器の運転停止が確実に防止され、系統電源が復旧するときの工事対象戸の停電発生が回避される。
【００３９】
そして、ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧が調整開始電圧から調整終了電圧に低下する間、ＤＣ／ＡＣ変換器の入力側と直流電流との間に、ＤＣ／ＡＣ変換器から直流電流への放電路を形成したときは、この放電路を介した逆充電の放電によってもＤＣ／ＡＣ変換器の入力側の過電圧が一層迅速に解消される。
【００４０】
このとき、前記の移相補正及び進相調整により、これらの補正や調整を行なわない場合に比して、放電路を流れる電流が極めて少なく、直流電源としての車載バッテリー等に過電流充電による損傷等が生じることもない。
【００４１】
したがって、一層効果的にＤＣ／ＡＣ変換器の運転停止を防止して工事対象戸の停電の発生を回避することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の１形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図３は電源車を用いた配電線工事を模式的に示し、工事対象戸２２に到着した工事車両（電源車）２３は、電気自動車からなり、その車載バッテリーの２次電池２４が無停電工事用電源装置２５の直流電源を形成し、２次電池２４から車載の回路部２６に直流電源が給電される。
【００４３】
また、工事対象戸２２は３線の引込線２７を介して例えば３相２００Ｖの低圧配電線２８に接続され、図中の×印の個所Ａ又はＢを工事切断個所とすると、配電線工事の前，後には配電線２８の３相２００Ｖの系統電源が引込線２７を介して工事対象戸２２に給電される。
【００４４】
そして、電源装置２３の回路部２６から引出された３相３線の接続ケーブル２９が、工事前に、引込線２７の家屋側にクリップ等で接続される。
【００４５】
つぎに、回路部２６は図１に示すように構成され、同図において、図６と同一符号は、同一もしくは相当するものを示す。
【００４６】
そして、この形態にあっても、２次電池２４の２５０〜２６０Ｖの直流を後段の静止型のＤＣ／ＡＣ変換器としてのインバータ３０の直流入力電圧に適した３６０Ｖ程度に昇圧するため、昇圧チョッパ回路１０を設け、工事中はインバータ３０の制御回路３１から供給された駆動信号Ｓ1 によりスイッチング半導体９を例えば１５ＫHzで周期的にオンオフして３６０Ｖに昇圧した高周波交流を形成し、この高周波の電流を、ダイオード１１を介してインバータ３０の主回路３２の直流入力側に設けられた電解コンデンサ１３に供給し、コンデンサ１３をインバータ３０の直流入力の規定電圧である３６０Ｖに充電する。
【００４７】
なお、ダイオード１１に逆並列接続されたスイッチング半導体２１は、制御回路３１の駆動信号Ｓ2により、通常はオフに保持される。
【００４８】
つぎに、インバータ３０の主回路３２は図６のインバータ１２の主回路１４と同様、複数の電力用半導体１６の３相ブリッジにより形成され、各電力用半導体１６には放電路用のダイオード１７が逆並列に接続されている。
【００４９】
また、制御回路３１はマイクロコンピュータのソフトウェア処理により、後述の制御基準信号に基づいて各電力用半導体１６のＰＷＭ制御駆動パルスを形成し、引込線２７が系統活線状態になる工事の前，後は、主回路３２を系統との連系運転に制御し、引込線２７が系統停電状態になる工事中は、主回路３２を自立運転に制御する。
【００５０】
そして、これらの運転制御により、主回路３２はコンデンサ１３の直流電源を系統周波数のバックアップ電源に変換し、この電源をリアクトル１８，開閉器１９及び接続ケーブル２９を介して引込線２７から工事対象戸２２に給電する。
【００５１】
ところで、制御回路３１は図６の制御回路１５と異なり、ソフトウェア処理によって形成された図２の構成の主回路制御機能を有し、この機能に基づき、つぎの（ａ）〜（ｆ）の各手段を備える。
【００５２】
（ａ）バックアップ電源の基準位相情報を自走発振により形成する手段
（ｂ）工事対象戸２２の受電位相を検出して検出位相情報を出力する手段
（ｃ）配電工事の終了により、工事対象戸２２が系統に再接続されて工事対象戸２２の系統電源が復旧する過渡期に、両位相情報の設定値以上の位相差の検出により、基準位相情報の位相を検出位相情報の位相に移相補正する手段
（ｄ）移相補正後のバックアップ電源と系統電源との位相残差に基づく逆充電によりインバータ３０の直流電圧が規定電圧より高い調整開始電圧（例えば３８０Ｖ）に上昇したときに、インバータ３０の入力側の直流電圧が規定電圧に近い調整終了電圧（例えば３６５Ｖ）に低下するまで基準位相情報の変化周波数をｍ倍（ｍは１より大きい設定値）に高くし、インバータ３０の直流電圧が調整終了電圧に低下したときに基準位相情報の変化周波数を元に戻し、前記位相残差を解消する手段
（ｆ）基準位相情報に基づく駆動制御信号により、インバータ３０のスイッチング動作を制御し、バックアップ電源の位相を基準位相情報の位相に制御する手段
【００５３】
また、制御回路３１は、ソフトウェア処理により、図６の制御回路１５と同様の昇圧放電制御の機能も有し、この機能により、スイッチング半導体８をオン，オフしてスイッチング半導体２１をオフする工事中の昇圧チョッパの手段と、インバータ３０の直流電圧が調整開始電圧から調整終了電圧に低下する工事終了の過渡期間、スイッチング半導体８をオフしてスイッチング半導体２１をオン，オフし、インバータ３０の入力側から２次電池２４への放電路を形成する手段も備える。
【００５４】
つぎに、工事対象戸２２の受電位相を検出するため、図１に示すように、３相Ｕ，Ｖ，Ｗのうちの２相，例えばＵ相とＷ相につき、開閉器１９の接続ケーブル２９側に計器用変圧器３３ｕ，３３ｗを設け、これらの計測信号を制御回路３１に供給する。
【００５５】
そして、２相処理で主回路３２の３相の制御を行うため、制御回路３１は計器用変圧器３３ｕ，３３ｗのＵ相，Ｗ相の電圧Ｖｕ，Ｖｗの計測信号を図２の交流電圧検出部３４によりそれぞれデジタル情報に変換する。
【００５６】
さらに、電圧Ｖｕ，Ｖｗ（ベクトル量）の情報を３相／２相変換し、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗがＶｕ＋Ｖｖ＋Ｖｗ＝０になる条件下、つぎの数２の式の３相／２相変の演算により、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相を２相に変換し、この２相の電圧Ｖａ，Ｖｂ（ベクトル量）の情報を得る。
【００５７】
【数２】
【００５８】
そして、電圧Ｖａ，Ｖｂの情報を位相検出部３５に供給し、この検出部３５により、つぎの数３の式で示されるインバータ３０の出力電圧の時々刻々の検出位相θｃ(t)を求める。
【００５９】
【数３】
【００６０】
この検出位相θｃ(t) は、工事対象戸２２の時々刻々の受電位相であり、配電工事前，後は系統電圧の位相であり、工事中はインバータ２０の出力電圧の位相である。
【００６１】
一方、自走発振の演算部３６により、例えば単位位相Δ及びその２倍の位相２Δの累積演算をくり返し、バックアップ電源の電圧の時々刻々の基準位相θｒ(t) 及びこの基準位相θｒ(t)の２倍の位相変化の位相θｒ(t)’を自走発振により形成して求める。
【００６２】
なお、基準位相θｒ(t)をθｃ(t)＝ωｔ＋δ，（ω：角周波数，δ：初期位相）とすると、位相θｒ(t)’はθｒ(t)’＝２ωｔ＋δであり、基準位相θｒ(t) の２倍の周波数で変化する。
【００６３】
そして、系統電源の１周期（１／６０秒又は１／５０秒）における単位位相Δの累積が３６０°になるように、単位位相Δ，２Δの累積間隔，すなわち、カウントアップ速度が定められ、基準位相θｒ(t)は検出位相θｃ(t)と同じ速さで変化し、位相θｒ(t)’は検出位相θｃ(t)の２倍の速さで変化する。
【００６４】
さらに、位相検出部３５の検出位相θｃ(t) の情報（検出位相情報）と、演算部３６の基準位相θｒ(t) の情報（基準位相情報）とを、基準位相出力部３７に供給し、この出力部７の位相比較部３８により、基準位相θｒ(t) と検出位相θｃ(t)との位相差（θｒ(t)−θｃ(t)）を求める。
【００６５】
そして、位相差（θｒ(t)−θｃ(t)）が小さく誤差が少ないときは、出力部３７の出力選択部３９が基準位相情報を選択し、この情報を演算部３６に戻して演算部３６の自走発振をＰＬＬ同期制御する。
【００６６】
一方、位相差（θｒ(t)−θｃ(t)）が移相補正基準の設定値α以上になると、出力選択部３９が検出位相情報を選択し、この検出位相情報が基準位相情報として演算部３６に戻され、演算部３６の基準位相情報の位相が検出位相情報の位相に移相補正される。
【００６７】
さらに、出力選択部３９から基準位相θR(t) の情報として出力された基準位相情報又は検出位相情報が、制御位相選択部４０を介して制御基準作成部４１に供給される。
【００６８】
また、電圧検出部３４の電圧Ｖａ，Ｖｂの情報を基準振幅出力部４２に供給し、この出力部４２により、電圧Ｖａ，Ｖｂの検出振幅と設定振幅Ｖａ(set) ，Ｖｂ(set) との誤差を演算し、それぞれの誤差出力にＰＩ制御又はＰＩＤ制御を施して、２相の基準振幅Ｖａ(ref)，Ｖｂ(ref)の情報を形成し、両基準振幅Ｖａ(ref)，Ｖｂ(ref)の情報を制御基準作成部４１に供給する。
【００６９】
そして、制御基準作成部４１は基準位相θR(t) の情報と基準振幅Ｖａ(ref) ，Ｖｂ(ref) の情報とに基づき、つぎの数４の２式で示されるＰＷＭ制御用の２相の制御基準信号Ｖａ(REF)，Ｖｂ(REF)を生成し、２相／３相変換部４３に供給する。
【００７０】
【数４】
【００７１】
変換部４３はつぎの数５の式の演算により、基準電圧Ｖａ(REF)，Ｖｂ(REF)を３相Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の制御基準信号Ｖｕ(REF)，Ｖｖ(REF)，Ｖｗ(REF) に変換し、これらをＤ／Ａ変換してインバータ起動パルス発生部４４に供給する。
【００７２】
【数５】
【００７３】
パルス発生回路４４は各相の制御基準信号Ｖｕ(REF)，Ｖｖ(REF)，Ｖｗ(REF) と一定レベルの信号とを比較して図１の電力用各半導体１６のＰＷＭ制御駆動パルスとしての３相の駆動パルスを形成し、これらのパルスを図１のインバータ３０に供給してそのインバータ動作を制御し、基準振幅Ｖａ(set)，Ｖｂ(set)と基準位相θR (t) とに基づくフィードバック制御で図１のコンデンサ１３の直流電源を系統周波数の３相の交流電源に変換する。
【００７４】
そして、配電工事前，後は工事対象戸２２の受電電圧が系統電圧になり、検出位相θｃ(t) が系統電圧の位相になるため、出力選択部３９の選択出力により、基準位相θR(t) が系統電圧の位相に制御されてインバータ２０は連系運転され、工事中は引込線２７の系統電圧が消失し、工事対象戸２２の受電電圧がインバータ２０のバックアップ電源の出力電圧になるため、インバータ２０は自立運転される。
【００７５】
一方、インバータ２０の入力電圧である電解コンデンサ１３の端子間電圧ＶDCを、制御回路部３１の直流電圧検出部４５により検出してデジタル情報に変換する。
【００７６】
この検出部４５は電圧ＶDCの定常電圧Ｖ1 が３６０Ｖ，調整開始電圧Ｖ2 が３８０Ｖ，調整終了電圧Ｖ3が電圧Ｖ2より定常電圧Ｖ1に近い３６５Ｖに設定され、ＶDC≦Ｖ1 になる連系運転又は自立運転の定常状態の間は、昇圧放電パルス発生部４６に昇圧を指令する。
【００７７】
この指令により、パルス発生部４６は駆動パルスＳ1 を発生してスイッチング半導体をオン，オフし、駆動パルスＳ2 をオフしてスイッチング半導体２１をオフする。
【００７８】
つぎに、工事終了直後の工事対象戸２２の系統電源が復旧する過渡期について説明する。
この過渡期は、多くの場合、自走発振によって形成された基準位相θR(t) が系統電圧の検出位相θｃ(t)からずれる。
【００７９】
そして、図４の１点破線イが単相表記の系統電圧，同図の実線ロが単相表記のインバータ２０の出力電圧とすると、例えば図５のｔａ時に系統電源が復旧した場合、その直後、系統電圧に対してインバータ２０の出力電圧が遅れ位相であり、インバータ２０が直ちに逆充電状態になり、図５の（ａ）に示すように、電圧ＶDCが復旧前期間Ｔ1の電圧Ｖ1から電圧Ｖ2，Ｖ3に上昇する。
【００８０】
このとき、電圧ＶDCが電圧Ｖ3から電圧Ｖ2に上昇するまでの図５の期間Ｔ2 には、検出部４５が昇圧パルスの出力指令をオフし、パルス発生部４６が図５の（ｂ）に示す駆動パルスＳ1 をオフし、半導体スイッチ８がオフして昇圧チョッパが停止する。
なお、図５の（ｃ）は半導体スイッチ２１の駆動パルスＳ2を示す。
【００８１】
また、この期間Ｔ1には、θR(t)−θｃ(t)≧αになることから、出力選択部３９が検出位相θｃ(t)を選択し、基準位相θｒ(t)，θR(t)が検出位相θｃ(t)に移相補正される。
【００８２】
この移相補正により、インバータ３０の出力電は図４の跳躍部ＪＭＰに示すように、瞬時に系統電圧の位相に近づく。
【００８３】
さらに、この移相補正後、残存する位相差（位相残差）に基づいて電圧ＶDCがさらに上昇し、ｔｂ時にＶ3 に達すると、検出部４５が選択部４０に２倍周波数変化の位相θｒ(t)’の選択を指令する。
【００８４】
このとき、図５の（ｄ）に示すように制御基準作成部４１に供給される基準位相θR(t) が、系統周波数と同じ変化周波数ｆｓのθｒ(t)から位相変化周波数２・ｆｓのθR(t)’に切換わる。
【００８５】
また、ｔｂ時になると、検出部４５はパルス発生部４６に放電を指令し、図５の（ａ）に示すように、ｔｂ時から電圧ＶDCが電圧Ｖ3 に低下するまでの期間Ｔ３に、パルス発生部４６が駆動パルスＳ2を出力し、スイッチング半導体２１をオン，オフし、コンデンサ１３の充電エネルギの２次電池２４側への放電路を形成する。
【００８６】
そして、基準位相θR(t) がθｒ(t) からθｒ(t)’に切換わると、基準位相θR(t) が２倍周波数の進み位相で変化し、インバータ３０が逆充電状態から放電状態に移行し、図４に示すように、実線ロのインバータ３０の出力電圧の位相が１点破線イの系統電圧に同期するように迅速に調整される。
なお、図４の破線ハは位相の２倍周波数変化の特性曲線である。
【００８７】
そして、この調整とスイッチング半導体２１のオン，オフに基づく放電とにより、インバータ３０の逆充電が防止されて電圧ＶDCが迅速に低下し、ｔｃ時に電圧ＶDCが電圧Ｖ1 に低下すると、検出部４５は選択部４０に位相θｒ(t) の選択を指令し、基準位相θR(t)を元の基準位相θｒ(t)に戻す。
【００８８】
また、検出部４５はパルス発生部４６への放電指令をオフし、パルス発生部４６に再び昇圧指令を供給する。
【００８９】
そのため、図５のｔｃ時以降の期間Ｔ4 には、系統電圧に同期した位相θｒ(t) に基づく基準位相θR(t) にしたがってインバータ３０が連続運転されるとともに、半導体スイッチ８がオン、オフして直流電源５の昇圧チョッパが再開される。
【００９０】
したがって、系統電源の復旧過渡期に、インバータ３０の出力電圧の基準位相の系統電圧の位相への移相補正と、この補正後の位相変化周波数を２倍にした位相残差の位相調整とにより、インバータ３０の出力電圧の位相を制御の発散等を招来することなく、迅速に系統電圧の位相に制御することができる。
【００９１】
さらに、スイッチング半導体２１のスイッチングにより、インバータ３０の直流入力側に、直流電源２４側への放電路が形成され、この放電路によってもインバータ３０の直流入力側の過電圧が防止される。
【００９２】
そのため、インバータ３０が迅速に逆充電状態から放電状態に戻り、インバータ３０の直流入力側の逆充電による過電圧が防止されて保護装置によるインバータ３０の運転停止を確実に回避することができる。
【００９３】
そして、この場合によっては、前記の放電路を省き、制御回路３１による前記の移相補正と調整とによりインバータ３０を迅速に逆充電状態から放電状態に移行し、インバータ３０の入力側の逆充電による過電圧を防止するのみでもよい。
【００９４】
また、制御回路３１の構成は図２のものに限られるものではなく、ソフトウェア処理でなくハードウェア回路で形成されていてもよい。
【００９５】
さらに、基準位相θR(t) を調整する際の位相θｒ(t)’の変化周波数は、２倍の周波数に限られるものでなく、ｍ倍（ｍは２以上の設定値）であってよく、スイッチング半導体８，２１のスイッチング周波数も１５ＫHzに限られるものではない。
【００９６】
そして、本発明の無停電工事電源装置は車載のものに限られるものでなく、直流電源２４は、蓄電池や燃料電池等の種々の電池であってよく、場合によっては、エンジン発電機等の発電出力を整流平滑して形成した直流電源であってもよい。
【００９７】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載する効果を奏する。
まず、請求項１の場合は、配電工事の終了により工事対象戸２２の系統電源が復旧する過渡期に、工事対象戸２２に給電中のＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ３０）のバックアップ電源と、復旧した系統電源との位相差が設定値以上であれば、バックアップ電源の位相を系統電源の位相に跳躍（ジャンプ）するように移相補正することができる。
【００９８】
さらに、この移相補正後にＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧が位相残差によって調整開始電圧に上昇すると、バックアップ電源が本来の位相変化のｍ倍の周波数で位相変化して進相調整され、この調整によりバックアップ電源の位相を系統電源に瞬時に同期させることができる。
【００９９】
そして、この調整によりＤＣ／ＡＣ変換器の入力側の直流電圧が規定電圧に近い調整終了電圧まで低下すると、バックアップ電源の位相変化を元に戻し、バックアップ電源を再び系統電源と同じ位相変化にして、系統電源に同期した状態で運転することができる。
【０１００】
したがって、ＤＣ／ＡＣ変換器の入力側が逆充電によって過大とならず、系統復旧時の保護装置によるＤＣ／ＡＣ変換器の停止を確実に防止して、工事対象戸２２の不用意な停電の発生を確実に防止することができる。
【０１０１】
また、請求項２の場合は、前記の過渡期において、ＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ３０）の直流電圧が調整開始圧力から調整終了電圧に変化する間に、ＤＣ／ＡＣ変換器から直流電源２４への逆充電の放電路を形成したため、ＤＣ／ＡＣ変換器の入力側の逆充電による過電圧が前記の放電路を介した放電によっても抑制され、このとき、前記の移相補正と進相調整とにより逆充電量が少なく、直流電源２４としての車載バッテリー等の２次電源に損傷を与えることもなく、工事終了により工事対象戸２２に系統電源が復旧したときに、一層確実に、しかも、電源装置に損傷を与えることもなく、ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧の過電圧を回避して工事対象戸２２の停電発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の１形態の結線図である。
【図２】図１の一部の詳細な結線図である。
【図３】図１の構成を車輌に搭載した場合の配電線工事の様式図である。
【図４】図１のインバータの出力電圧及び系統電圧の波形図である。
【図５】（ａ）から（ｄ）は図１の動作説明用のタイミングチャートである。
【図６】従来例の結線図である。
【符号の説明】
８，２１ スイッチング半導体
２２ 工事対象戸
２４ ２次電池（直流電源）
２８ 低圧配電線
３０ インバータ（ＤＣ／ＡＣ変換器）
３１ 制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧配電線工事に用いられる無停電工事用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各戸の引込線の取換え、修理等の低圧配電線工事においては、無停電で工事を行うため、無停電工事用電源装置が用いられる。
【０００３】
この無停電工事用電源装置は、例えば特願平９−１０１０７２号の出願の明細書，図面等に記載されているように、工事車両（電源車）の車載バッテリー等を直流電源とし、この直流電源を系統電源に相当する交流のバックアップ電源に変換する静止型のＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ）を設けて形成される。
【０００４】
そして、無停電配電工事の際は、工事前からこの電源装置を工事対象戸の引込線に接続して系統電源に連系運転し、その後、工事対象戸を配電線（系統）から切離して配電工事が行われ、この工事中は電源装置の自立運転の交流のバックアップ電源が工事対象戸に給電される。
【０００５】
さらに、工事が終了すると、工事対象戸を配電線に再接続し、その引込線の系統電源を復旧して電源装置を連系運転に戻した後、この電源装置を停止して引込線から切離し、工事対象戸を事故前の系統給電状態に戻して工事が完了する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記既出願の電源装置の場合、工事対象戸の引込線が配電線に再接続されて工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期において、通常、系統電源の位相（電圧位相）と、この電源装置のインバータ出力のバックアップ電源の位相（電圧位相）とにずれがあるため、バックアップ電源の位相と系統電源の位相とが一致していなければ、とくにバックアップ電源が系統電源より遅れ位相のときに、インバータ出力のバックアップ電源の電圧ＶINV，系統電圧ＶSの位相差（ＶINV−ＶS）と、インバータの交流出力側の連系リアクトル等のインピーダンスＸとに基づき、つぎの数１の式で表される電源ＩSが、系統から電源装置に流入する。
【０００７】
【数１】
ＩS＝（ＶINV−ＶS）／Ｘ
【０００８】
なお、電圧ＶS，ＶINV，インピーダンスＸ，電流ＩS は、いずれもベクトル量である。
【０００９】
そして、インピーダンスＸは極めて小さく、電圧ＶS，ＶINVの差が僅かであっても、電源装置に流入する電流ＩＳは極めて大きく、いわゆる過電流となる。
【００１０】
また、何らかの手法でインバータ出力のバックアップ電源の位相を系統電源の位相に合わせたとしても、位相が一致するまでの間、前記の過電流が流れる。
【００１１】
この過電流はインバータの入力側の電源用電解コンデンサを逆充電し、この逆充電によってコンデンサの端子間電圧が上昇し、この電圧の上昇によってインバータの直流の入力電圧が過大になると、保護装置が作動してインバータの運転が止まり、工事対象戸が停電してその需要家に迷惑がかかる。
【００１２】
この位相のずれによる逆充電を防止するため、例えば特願平１１−１１０３１７号の出願の明細書，図面等には、配電線工事が終了して工事対象戸に系統電源が復旧する過渡期に、工事中に交流電源（バックアップ電源）を工事対象戸に給電するＤＣ／ＡＣ変換部（インバータ）の制御基準の演算位相（基準位相）と、出力側の系統電源の検出位相との誤差（位相差）を監視し、この位相差が設定値以上になると、基準位相を検出位相に移相補正し、バックアップ電源を系統電源に位相同期させることが記載されている。
【００１３】
また、本出願人は、特願平１１−１６９０８７号の出願により、ほぼ図６に示すように構成して前記過渡期にインバータの直流入力側から車載バッテリー（２次電池）側への放電路を形成し、インバータの入力電圧の過電圧を防止するようにした無停電電源装置を既に出願している。
【００１４】
この図６においては、３相の系統電源１の低圧配電線２から引出された工事対象戸（図示せず）の引込線３が図中の×印の個所で切断されて工事が行われる。
【００１５】
一方、工事車両（電源車）に設けられた無停電工事用電源装置４は、２次電池（車載バッテリー）５を直流電源とし、２次電池５と回路部６とからなる。
【００１６】
そして、回路部６のリアクトル７，スイッチング半導体８及びこの半導体８に並列に接続された放電路用のダイオード９が形成する昇圧チェッパ回路１０により、２次電池５の２５０〜２６０Ｖの直流を昇圧して高周波交流に変換し、この高周波交流により、充電路用のダイオード１１を介してインバータ１２の直流入力側に設けられた電源用電解コンデンサ１３を充電し、例えば３６０Ｖの直流入力電圧（規定電圧）の直流電源を形成する。
【００１７】
さらに、インバータ１２は主回路１４と制御回路１５とからなり、主回路１４は複数の電力用半導体１６の３相ブリッジにより形成され、各電力用半導体１６には放電路用のダイオード１７が逆並列に接続されている。
【００１８】
また、制御回路１５はコンデンサ１３の端子間電圧等の主回路１４の入，出力の電圧，電流を監視し、この監視結果に基づき、主回路１４の各電力用半導体１６の運転を制御する。
【００１９】
そして、この運転制御により主回路１４はコンデンサ１３の直流電源を系統周波数の３相のバックアップ電源に変換し、配電工事中は、このバックアップ電源を電圧バランサとしての交流リアクトル１８，電磁接触器からなる開閉器１９及び接続ケーブル２０を介して引込線３から工事対象戸に給電する。
【００２０】
この場合、工事開始前の工事対象戸が系統電源１から切離されるまでは、電源装置４が系統電源１に連系した運転状態になり、このとき、インバータ１２の主回路４は、系統電圧に同期して連系運転され、その交流のバックアップ電源の位相，振幅が系統電圧に同期する。
【００２１】
つぎに、×印の切断個所で工事対象戸が系統電源１から切断され、工事が始まると、インバータ１２の運転モードが連系運転モードから自立運転モードに切換わって主回路１４が自立運転され、その交流電力が工事中にも工事対象戸に給電され続けて無停電工事が行われる。
【００２２】
さらに、工事が終了して前記の切断個所が再接続されると、電源装置４が再び系統電源１に連系した運転状態になり、インバータ１２が再び連系運転モードになり、その後ストップ操作で停止するまでその連系運転のバックアップ電源が系統電源１とともに工事対象戸に給電される。
【００２３】
ところで、工事中の自立運転の間は電源装置４が系統電源１から切離され、電源装置４内のいわゆる自走発振のＰＬＬ同期制御でバックアップ電源が位相制御される。
【００２４】
そして、その間に系統電源１の位相と自走発振の位相とにずれが生じるため、自立運転から連系運転に切換わった工事終了直後、系統電源１の位相とインバータ１２の主回路１４から出力されるバックアップ電源の位相とがずれる。
【００２５】
この位相のずれが生じると、インバータ１２は自然に充電運転に移行し、系統電源１の電流の一部がインバータ１２の主回路１４に流れ込み、この電流が主回路１４を通ってコンデンサ１３を逆充電し、位相のずれが僅かであっても、その端子間電圧が過大になる。
【００２６】
そこで、図６の電源装置４は、ダイオード１１に並列に、放電路用のスイッチング半導体２１を設け、コンデンサ１３の端子間電圧が前記の逆充電で過大になると、制御回路１５によりスイッチング半導体２１をオン，オフしてスイッチング半導体８をオフに保持する。
【００２７】
そのため、コンデンサ１３の過電圧充電エネルギの放電路が形成され、その放電電流が、スイッチング半導体２１，リアクトル１０を介して２次電池５に至る放電路を断続的に流れ、２次電池５を放電負荷に利用してコンデンサ１３の過電圧，すなわちインバータ１２の入力側の過電圧が防止される。
【００２８】
なお、実際には、コンデンサ１３の端子間電圧の瞬時的な変動等を考慮し、その端子間電圧が設定値１の電圧に上昇すると、スイッチング半導体８，１１を共に一定期間オフしてコンデンサ１３の充電を停止し、それでもコンデンサ１３の端子間電圧が上昇して設定値２の電圧に上昇したときに、スイッチング半導体２１をオンオフしてスイッチング半導体８をオフに保持し、コンデンサ１３の充電エネルギを放電する。
【００２９】
そして、この放電により、前記の保護装置の作動によるインバータ１２の運転停止が回避され、工事対象戸の停電が防止される。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のこの種の無停電工事用電源装置の場合、工事が終了して工事対象戸に系統電源が復旧する過渡期、バックアップ電源と系統電源との設定値以上の大きな位相のずれ（位相ジャンプ）を検出することを条件に、バックアップ電源の位相を系統電源の位相に移相補正するのみでは、バックアップ電源が系統電源に完全には同期しない事態が生じ、このとき、ＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ）の直流入力電圧の過電圧が発生して保護装置が作動し、ＤＣ／ＡＣ変換器の運転が停止するおそれがあり、工事対象戸の停電を招来する。
【００３１】
すなわち、工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期には、活線状態での復旧作業により、例えば切断された電線同士が人手で接続され、この接続作業中は系統電源の瞬時的な接，離や不完全な接続状態が発生し、工事対象戸に給電される系統電源が断，続したり変動したりするため、正確な移相補正が困難で補正誤差が生じ易く、この誤差により両電源が完全には同期せず、位相補正後にも両電源の位相のずれが残り、この結果、ＤＣ／ＡＣ変換器の入力側への逆充電を防止することができず、保護装置が動作して工事対象戸が停電する。
【００３２】
なお、前記の設定値を小さくして移相補正を頻繁に行うと、バックアップ電源及び系統電源の僅かな位相変動が生じても、その都度移相補正が行われ、不必要な移相補正のくり返しにより、却って配電線の位相がずれ、バックアップ電源の位相を系統電源の位相に合わせて両電源を迅速に同期させることができない。
【００３３】
一方、図６の構成の場合、逆充電によるインバータ１２の直流入力側のコンデンサ１３の過電圧を、２次電池５を放電負荷に利用して低減するのみであるため、２次電池５に大電流が流れ、２次電池５にとって好ましくなく、場合によっては２次電池５が損傷する問題点がある。
【００３４】
本発明は、配電工事が終了して工事対象戸の系統電源が復旧するときに、バックアップ電源の位相を系統電源の位相に迅速に合わせて両電源を同期させ、車載バッテリー等の直流電源に過大な電流が流れないようにしてＤＣ／ＡＣ変換器の直流の入力電圧の過電圧を確実に防止し、その運転停止を確実に回避して工事対象戸の停電が発生しないようにすることを課題とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明の無停電工事用電源装置においては、ＤＣ／ＡＣ変換器が出力するバックアップ電源の基準位相情報を自走発振により形成する手段と、
工事対象戸の受電位相を検出して検出位相情報を出力する手段と、
配電工事の終了により工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期に、両位相情報の設定値以上の位相差の検出により、基準位相情報の位相を前記検出位相情報の位相に移相補正する手段と、
移相補正後のバックアップ電源と系統電源との位相残差に基づく逆充電によりＤＣ／ＡＣ変換器の入力側の直流電圧が規定電圧より高い調整開始電圧に上昇したときに、前記直流電圧が規定電圧に近い調整終了電圧に低下するまで基準位相情報の変化周波数をｍ倍（ｍは１より大きい設定値）に高くし、前記直流電圧が調整終了電圧に低下したときに基準位相情報の変化周波数を元に戻し、前記位相残差を解消する手段と、
基準位相情報に基づく駆動制御信号により、ＤＣ／ＡＣ変換器のスイッチング動作を制御し、バックアップ電源の位相を基準位相情報の位相に制御する手段とを備える。
【００３６】
したがって、配電工事の終了により工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期、それまで工事対象戸に給電されていたバックアップ電源と復旧した系統電源との設定値以上の位相差を検出すると、バックアップ電源の基準位相が系統電源の位相に移相補正される。
【００３７】
さらに、この移相補正後の逆充電により、ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧が調整開始電圧に上昇すると、バックアップ電源が本来の位相変化のｍ倍の周波数で位相変化して進相調整され、この調整によりバックアップ電源の位相が系統電源の位相に一層近くなり、ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧がその規定電圧に近い調整終了電圧まで低下すると、バックアップ電源の位相変化が元に戻される。
【００３８】
そのため、移相補正を不必要にくり返すことなく、迅速に、バックアップ電源が系統電源に精度よく同期し、ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧が逆充電によって過大とならず、直流電源としての車載バッテリー等に過大な電流が流れることもなく、保護装置によるＤＣ／ＡＣ変換器の運転停止が確実に防止され、系統電源が復旧するときの工事対象戸の停電発生が回避される。
【００３９】
そして、ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧が調整開始電圧から調整終了電圧に低下する間、ＤＣ／ＡＣ変換器の入力側と直流電流との間に、ＤＣ／ＡＣ変換器から直流電流への放電路を形成したときは、この放電路を介した逆充電の放電によってもＤＣ／ＡＣ変換器の入力側の過電圧が一層迅速に解消される。
【００４０】
このとき、前記の移相補正及び進相調整により、これらの補正や調整を行なわない場合に比して、放電路を流れる電流が極めて少なく、直流電源としての車載バッテリー等に過電流充電による損傷等が生じることもない。
【００４１】
したがって、一層効果的にＤＣ／ＡＣ変換器の運転停止を防止して工事対象戸の停電の発生を回避することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の１形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図３は電源車を用いた配電線工事を模式的に示し、工事対象戸２２に到着した工事車両（電源車）２３は、電気自動車からなり、その車載バッテリーの２次電池２４が無停電工事用電源装置２５の直流電源を形成し、２次電池２４から車載の回路部２６に直流電源が給電される。
【００４３】
また、工事対象戸２２は３線の引込線２７を介して例えば３相２００Ｖの低圧配電線２８に接続され、図中の×印の個所Ａ又はＢを工事切断個所とすると、配電線工事の前，後には配電線２８の３相２００Ｖの系統電源が引込線２７を介して工事対象戸２２に給電される。
【００４４】
そして、電源装置２３の回路部２６から引出された３相３線の接続ケーブル２９が、工事前に、引込線２７の家屋側にクリップ等で接続される。
【００４５】
つぎに、回路部２６は図１に示すように構成され、同図において、図６と同一符号は、同一もしくは相当するものを示す。
【００４６】
そして、この形態にあっても、２次電池２４の２５０〜２６０Ｖの直流を後段の静止型のＤＣ／ＡＣ変換器としてのインバータ３０の直流入力電圧に適した３６０Ｖ程度に昇圧するため、昇圧チョッパ回路１０を設け、工事中はインバータ３０の制御回路３１から供給された駆動信号Ｓ1 によりスイッチング半導体９を例えば１５ＫHzで周期的にオンオフして３６０Ｖに昇圧した高周波交流を形成し、この高周波の電流を、ダイオード１１を介してインバータ３０の主回路３２の直流入力側に設けられた電解コンデンサ１３に供給し、コンデンサ１３をインバータ３０の直流入力の規定電圧である３６０Ｖに充電する。
【００４７】
なお、ダイオード１１に逆並列接続されたスイッチング半導体２１は、制御回路３１の駆動信号Ｓ2により、通常はオフに保持される。
【００４８】
つぎに、インバータ３０の主回路３２は図６のインバータ１２の主回路１４と同様、複数の電力用半導体１６の３相ブリッジにより形成され、各電力用半導体１６には放電路用のダイオード１７が逆並列に接続されている。
【００４９】
また、制御回路３１はマイクロコンピュータのソフトウェア処理により、後述の制御基準信号に基づいて各電力用半導体１６のＰＷＭ制御駆動パルスを形成し、引込線２７が系統活線状態になる工事の前，後は、主回路３２を系統との連系運転に制御し、引込線２７が系統停電状態になる工事中は、主回路３２を自立運転に制御する。
【００５０】
そして、これらの運転制御により、主回路３２はコンデンサ１３の直流電源を系統周波数のバックアップ電源に変換し、この電源をリアクトル１８，開閉器１９及び接続ケーブル２９を介して引込線２７から工事対象戸２２に給電する。
【００５１】
ところで、制御回路３１は図６の制御回路１５と異なり、ソフトウェア処理によって形成された図２の構成の主回路制御機能を有し、この機能に基づき、つぎの（ａ）〜（ｆ）の各手段を備える。
【００５２】
（ａ）バックアップ電源の基準位相情報を自走発振により形成する手段
（ｂ）工事対象戸２２の受電位相を検出して検出位相情報を出力する手段
（ｃ）配電工事の終了により、工事対象戸２２が系統に再接続されて工事対象戸２２の系統電源が復旧する過渡期に、両位相情報の設定値以上の位相差の検出により、基準位相情報の位相を検出位相情報の位相に移相補正する手段
（ｄ）移相補正後のバックアップ電源と系統電源との位相残差に基づく逆充電によりインバータ３０の直流電圧が規定電圧より高い調整開始電圧（例えば３８０Ｖ）に上昇したときに、インバータ３０の入力側の直流電圧が規定電圧に近い調整終了電圧（例えば３６５Ｖ）に低下するまで基準位相情報の変化周波数をｍ倍（ｍは１より大きい設定値）に高くし、インバータ３０の直流電圧が調整終了電圧に低下したときに基準位相情報の変化周波数を元に戻し、前記位相残差を解消する手段
（ｆ）基準位相情報に基づく駆動制御信号により、インバータ３０のスイッチング動作を制御し、バックアップ電源の位相を基準位相情報の位相に制御する手段
【００５３】
また、制御回路３１は、ソフトウェア処理により、図６の制御回路１５と同様の昇圧放電制御の機能も有し、この機能により、スイッチング半導体８をオン，オフしてスイッチング半導体２１をオフする工事中の昇圧チョッパの手段と、インバータ３０の直流電圧が調整開始電圧から調整終了電圧に低下する工事終了の過渡期間、スイッチング半導体８をオフしてスイッチング半導体２１をオン，オフし、インバータ３０の入力側から２次電池２４への放電路を形成する手段も備える。
【００５４】
つぎに、工事対象戸２２の受電位相を検出するため、図１に示すように、３相Ｕ，Ｖ，Ｗのうちの２相，例えばＵ相とＷ相につき、開閉器１９の接続ケーブル２９側に計器用変圧器３３ｕ，３３ｗを設け、これらの計測信号を制御回路３１に供給する。
【００５５】
そして、２相処理で主回路３２の３相の制御を行うため、制御回路３１は計器用変圧器３３ｕ，３３ｗのＵ相，Ｗ相の電圧Ｖｕ，Ｖｗの計測信号を図２の交流電圧検出部３４によりそれぞれデジタル情報に変換する。
【００５６】
さらに、電圧Ｖｕ，Ｖｗ（ベクトル量）の情報を３相／２相変換し、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗがＶｕ＋Ｖｖ＋Ｖｗ＝０になる条件下、つぎの数２の式の３相／２相変の演算により、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相を２相に変換し、この２相の電圧Ｖａ，Ｖｂ（ベクトル量）の情報を得る。
【００５７】
【数２】
そして、電圧Ｖａ，Ｖｂの情報を位相検出部３５に供給し、この検出部３５により、つぎの数３の式で示されるインバータ３０の出力電圧の時々刻々の検出位相θｃ(t)を求める。
【００５９】
【数３】
この検出位相θｃ(t) は、工事対象戸２２の時々刻々の受電位相であり、配電工事前，後は系統電圧の位相であり、工事中はインバータ２０の出力電圧の位相である。
【００６１】
一方、自走発振の演算部３６により、例えば単位位相Δ及びその２倍の位相２Δの累積演算をくり返し、バックアップ電源の電圧の時々刻々の基準位相θｒ(t) 及びこの基準位相θｒ(t)の２倍の位相変化の位相θｒ(t)’を自走発振により形成して求める。
【００６２】
なお、基準位相θｒ(t)をθｃ(t)＝ωｔ＋δ，（ω：角周波数，δ：初期位相）とすると、位相θｒ(t)’はθｒ(t)’＝２ωｔ＋δであり、基準位相θｒ(t) の２倍の周波数で変化する。
【００６３】
そして、系統電源の１周期（１／６０秒又は１／５０秒）における単位位相Δの累積が３６０°になるように、単位位相Δ，２Δの累積間隔，すなわち、カウントアップ速度が定められ、基準位相θｒ(t)は検出位相θｃ(t)と同じ速さで変化し、位相θｒ(t)’は検出位相θｃ(t)の２倍の速さで変化する。
【００６４】
さらに、位相検出部３５の検出位相θｃ(t) の情報（検出位相情報）と、演算部３６の基準位相θｒ(t) の情報（基準位相情報）とを、基準位相出力部３７に供給し、この出力部７の位相比較部３８により、基準位相θｒ(t) と検出位相θｃ(t)との位相差（θｒ(t)−θｃ(t)）を求める。
【００６５】
そして、位相差（θｒ(t)−θｃ(t)）が小さく誤差が少ないときは、出力部３７の出力選択部３９が基準位相情報を選択し、この情報を演算部３６に戻して演算部３６の自走発振をＰＬＬ同期制御する。
【００６６】
一方、位相差（θｒ(t)−θｃ(t)）が移相補正基準の設定値α以上になると、出力選択部３９が検出位相情報を選択し、この検出位相情報が基準位相情報として演算部３６に戻され、演算部３６の基準位相情報の位相が検出位相情報の位相に移相補正される。
【００６７】
さらに、出力選択部３９から基準位相θR(t) の情報として出力された基準位相情報又は検出位相情報が、制御位相選択部４０を介して制御基準作成部４１に供給される。
【００６８】
また、電圧検出部３４の電圧Ｖａ，Ｖｂの情報を基準振幅出力部４２に供給し、この出力部４２により、電圧Ｖａ，Ｖｂの検出振幅と設定振幅Ｖａ(set) ，Ｖｂ(set) との誤差を演算し、それぞれの誤差出力にＰＩ制御又はＰＩＤ制御を施して、２相の基準振幅Ｖａ(ref)，Ｖｂ(ref)の情報を形成し、両基準振幅Ｖａ(ref)，Ｖｂ(ref)の情報を制御基準作成部４１に供給する。
【００６９】
そして、制御基準作成部４１は基準位相θR(t) の情報と基準振幅Ｖａ(ref) ，Ｖｂ(ref) の情報とに基づき、つぎの数４の２式で示されるＰＷＭ制御用の２相の制御基準信号Ｖａ(REF)，Ｖｂ(REF)を生成し、２相／３相変換部４３に供給する。
【００７０】
【数４】
変換部４３はつぎの数５の式の演算により、基準電圧Ｖａ(REF)，Ｖｂ(REF)を３相Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の制御基準信号Ｖｕ(REF)，Ｖｖ(REF)，Ｖｗ(REF) に変換し、これらをＤ／Ａ変換してインバータ起動パルス発生部４４に供給する。
【００７２】
【数５】
パルス発生回路４４は各相の制御基準信号Ｖｕ(REF)，Ｖｖ(REF)，Ｖｗ(REF) と一定レベルの信号とを比較して図１の電力用各半導体１６のＰＷＭ制御駆動パルスとしての３相の駆動パルスを形成し、これらのパルスを図１のインバータ３０に供給してそのインバータ動作を制御し、基準振幅Ｖａ(set)，Ｖｂ(set)と基準位相θR (t) とに基づくフィードバック制御で図１のコンデンサ１３の直流電源を系統周波数の３相の交流電源に変換する。
【００７４】
そして、配電工事前，後は工事対象戸２２の受電電圧が系統電圧になり、検出位相θｃ(t) が系統電圧の位相になるため、出力選択部３９の選択出力により、基準位相θR(t) が系統電圧の位相に制御されてインバータ２０は連系運転され、工事中は引込線２７の系統電圧が消失し、工事対象戸２２の受電電圧がインバータ２０のバックアップ電源の出力電圧になるため、インバータ２０は自立運転される。
【００７５】
一方、インバータ２０の入力電圧である電解コンデンサ１３の端子間電圧ＶDCを、制御回路部３１の直流電圧検出部４５により検出してデジタル情報に変換する。
【００７６】
この検出部４５は電圧ＶDCの定常電圧Ｖ1 が３６０Ｖ，調整開始電圧Ｖ2 が３８０Ｖ，調整終了電圧Ｖ3が電圧Ｖ2より定常電圧Ｖ1に近い３６５Ｖに設定され、ＶDC≦Ｖ1 になる連系運転又は自立運転の定常状態の間は、昇圧放電パルス発生部４６に昇圧を指令する。
【００７７】
この指令により、パルス発生部４６は駆動パルスＳ1 を発生してスイッチング半導体をオン，オフし、駆動パルスＳ2 をオフしてスイッチング半導体２１をオフする。
【００７８】
つぎに、工事終了直後の工事対象戸２２の系統電源が復旧する過渡期について説明する。
この過渡期は、多くの場合、自走発振によって形成された基準位相θR(t) が系統電圧の検出位相θｃ(t)からずれる。
【００７９】
そして、図４の１点破線イが単相表記の系統電圧，同図の実線ロが単相表記のインバータ２０の出力電圧とすると、例えば図５のｔａ時に系統電源が復旧した場合、その直後、系統電圧に対してインバータ２０の出力電圧が遅れ位相であり、インバータ２０が直ちに逆充電状態になり、図５の（ａ）に示すように、電圧ＶDCが復旧前期間Ｔ1の電圧Ｖ1から電圧Ｖ2，Ｖ3に上昇する。
【００８０】
このとき、電圧ＶDCが電圧Ｖ3から電圧Ｖ2に上昇するまでの図５の期間Ｔ2 には、検出部４５が昇圧パルスの出力指令をオフし、パルス発生部４６が図５の（ｂ）に示す駆動パルスＳ1 をオフし、半導体スイッチ８がオフして昇圧チョッパが停止する。
なお、図５の（ｃ）は半導体スイッチ２１の駆動パルスＳ2を示す。
【００８１】
また、この期間Ｔ1には、θR(t)−θｃ(t)≧αになることから、出力選択部３９が検出位相θｃ(t)を選択し、基準位相θｒ(t)，θR(t)が検出位相θｃ(t)に移相補正される。
【００８２】
この移相補正により、インバータ３０の出力電は図４の跳躍部ＪＭＰに示すように、瞬時に系統電圧の位相に近づく。
【００８３】
さらに、この移相補正後、残存する位相差（位相残差）に基づいて電圧ＶDCがさらに上昇し、ｔｂ時にＶ3 に達すると、検出部４５が選択部４０に２倍周波数変化の位相θｒ(t)’の選択を指令する。
【００８４】
このとき、図５の（ｄ）に示すように制御基準作成部４１に供給される基準位相θR(t) が、系統周波数と同じ変化周波数ｆｓのθｒ(t)から位相変化周波数２・ｆｓのθR(t)’に切換わる。
【００８５】
また、ｔｂ時になると、検出部４５はパルス発生部４６に放電を指令し、図５の（ａ）に示すように、ｔｂ時から電圧ＶDCが電圧Ｖ3 に低下するまでの期間Ｔ３に、パルス発生部４６が駆動パルスＳ2を出力し、スイッチング半導体２１をオン，オフし、コンデンサ１３の充電エネルギの２次電池２４側への放電路を形成する。
【００８６】
そして、基準位相θR(t) がθｒ(t) からθｒ(t)’に切換わると、基準位相θR(t) が２倍周波数の進み位相で変化し、インバータ３０が逆充電状態から放電状態に移行し、図４に示すように、実線ロのインバータ３０の出力電圧の位相が１点破線イの系統電圧に同期するように迅速に調整される。
なお、図４の破線ハは位相の２倍周波数変化の特性曲線である。
【００８７】
そして、この調整とスイッチング半導体２１のオン，オフに基づく放電とにより、インバータ３０の逆充電が防止されて電圧ＶDCが迅速に低下し、ｔｃ時に電圧ＶDCが電圧Ｖ1 に低下すると、検出部４５は選択部４０に位相θｒ(t) の選択を指令し、基準位相θR(t)を元の基準位相θｒ(t)に戻す。
【００８８】
また、検出部４５はパルス発生部４６への放電指令をオフし、パルス発生部４６に再び昇圧指令を供給する。
【００８９】
そのため、図５のｔｃ時以降の期間Ｔ4 には、系統電圧に同期した位相θｒ(t) に基づく基準位相θR(t) にしたがってインバータ３０が連続運転されるとともに、半導体スイッチ８がオン、オフして直流電源５の昇圧チョッパが再開される。
【００９０】
したがって、系統電源の復旧過渡期に、インバータ３０の出力電圧の基準位相の系統電圧の位相への移相補正と、この補正後の位相変化周波数を２倍にした位相残差の位相調整とにより、インバータ３０の出力電圧の位相を制御の発散等を招来することなく、迅速に系統電圧の位相に制御することができる。
【００９１】
さらに、スイッチング半導体２１のスイッチングにより、インバータ３０の直流入力側に、直流電源２４側への放電路が形成され、この放電路によってもインバータ３０の直流入力側の過電圧が防止される。
【００９２】
そのため、インバータ３０が迅速に逆充電状態から放電状態に戻り、インバータ３０の直流入力側の逆充電による過電圧が防止されて保護装置によるインバータ３０の運転停止を確実に回避することができる。
【００９３】
そして、この場合によっては、前記の放電路を省き、制御回路３１による前記の移相補正と調整とによりインバータ３０を迅速に逆充電状態から放電状態に移行し、インバータ３０の入力側の逆充電による過電圧を防止するのみでもよい。
【００９４】
また、制御回路３１の構成は図２のものに限られるものではなく、ソフトウェア処理でなくハードウェア回路で形成されていてもよい。
【００９５】
さらに、基準位相θR(t) を調整する際の位相θｒ(t)’の変化周波数は、２倍の周波数に限られるものでなく、ｍ倍（ｍは２以上の設定値）であってよく、スイッチング半導体８，２１のスイッチング周波数も１５ＫHzに限られるものではない。
【００９６】
そして、本発明の無停電工事電源装置は車載のものに限られるものでなく、直流電源２４は、蓄電池や燃料電池等の種々の電池であってよく、場合によっては、エンジン発電機等の発電出力を整流平滑して形成した直流電源であってもよい。
【００９７】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載する効果を奏する。
まず、請求項１の場合は、配電工事の終了により工事対象戸２２の系統電源が復旧する過渡期に、工事対象戸２２に給電中のＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ３０）のバックアップ電源と、復旧した系統電源との位相差が設定値以上であれば、バックアップ電源の位相を系統電源の位相に跳躍（ジャンプ）するように移相補正することができる。
【００９８】
さらに、この移相補正後にＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧が位相残差によって調整開始電圧に上昇すると、バックアップ電源が本来の位相変化のｍ倍の周波数で位相変化して進相調整され、この調整によりバックアップ電源の位相を系統電源に瞬時に同期させることができる。
【００９９】
そして、この調整によりＤＣ／ＡＣ変換器の入力側の直流電圧が規定電圧に近い調整終了電圧まで低下すると、バックアップ電源の位相変化を元に戻し、バックアップ電源を再び系統電源と同じ位相変化にして、系統電源に同期した状態で運転することができる。
【０１００】
したがって、ＤＣ／ＡＣ変換器の入力側が逆充電によって過大とならず、系統復旧時の保護装置によるＤＣ／ＡＣ変換器の停止を確実に防止して、工事対象戸２２の不用意な停電の発生を確実に防止することができる。
【０１０１】
また、請求項２の場合は、前記の過渡期において、ＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ３０）の直流電圧が調整開始圧力から調整終了電圧に変化する間に、ＤＣ／ＡＣ変換器から直流電源２４への逆充電の放電路を形成したため、ＤＣ／ＡＣ変換器の入力側の逆充電による過電圧が前記の放電路を介した放電によっても抑制され、このとき、前記の移相補正と進相調整とにより逆充電量が少なく、直流電源２４としての車載バッテリー等の２次電源に損傷を与えることもなく、工事終了により工事対象戸２２に系統電源が復旧したときに、一層確実に、しかも、電源装置に損傷を与えることもなく、ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧の過電圧を回避して工事対象戸２２の停電発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の１形態の結線図である。
【図２】図１の一部の詳細な結線図である。
【図３】図１の構成を車輌に搭載した場合の配電線工事の様式図である。
【図４】図１のインバータの出力電圧及び系統電圧の波形図である。
【図５】（ａ）から（ｄ）は図１の動作説明用のタイミングチャートである。
【図６】従来例の結線図である。
【符号の説明】
８，２１ スイッチング半導体
２２ 工事対象戸
２４ ２次電池（直流電源）
２８ 低圧配電線
３０ インバータ（ＤＣ／ＡＣ変換器）
３１ 制御回路
Claims (2)
- 静止型のＤＣ／ＡＣ変換器により、直流電源を系統周波数の交流のバックアップ電源に変換し、
系統から切離されて配電工事中の工事対象戸に、前記バックアップ電源を給電し、
前記配電工事の終了による前記工事対象戸の系統電源復旧後、前記バックアップ電源の給電を停止する無停電工事用電源装置において、
前記バックアップ電源の基準位相情報を自走発振により形成する手段と、
前記工事対象戸の受電位相を検出して検出位相情報を出力する手段と、
前記配電工事の終了により前記工事対象戸の系統電源が復旧する過渡期に、前記両位相情報の設定値以上の位相差の検出により、前記基準位相情報の位相を前記検出位相情報の位相に移相補正する手段と、
前記移相補正後の前記バックアップ電源と系統電源との位相残差に基づく逆充電により前記ＤＣ／ＡＣ変換器の入力側の直流電圧が規定電圧より高い調整開始電圧に上昇したときに、前記直流電圧が前記規定電圧に近い調整終了電圧に低下するまで前記基準位相情報の変化周波数をｍ倍（ｍは１より大きい設定値）に高くし、前記直流電圧が前記調整終了電圧に低下したときに前記変化周波数を元に戻し、前記位相残差を解消する手段と、
前記基準位相情報に基づく駆動制御信号により、前記ＤＣ／ＡＣ変換器のスイッチング動作を制御し、前記バックアップ電源の位相を前記基準位相情報の位相に制御する手段と
を備えたことを特徴とする無停電工事用電源装置。 - ＤＣ／ＡＣ変換器の直流電圧が調整開始電圧から調整終了電圧に低下する間、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の入力側と直流電源との間に、前記ＤＣ／ＡＣ変換器から直流電源への放電路を形成する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の無停電工事用電源装置。
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