JP3887007B2 - 電力出力装置 - Google Patents
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Description
接続される負荷に電力を出力する電力出力装置であって、
それぞれ所定値の電力が蓄積される複数の電力蓄積手段を有し、それぞれ前記蓄積された電力を出力する複数の電力出力回路と、
前記複数の電力出力回路を制御して、所定値の第1の極性の電力、及び、前記第1の極性と逆極性の所定値の第2の極性の電力を前記負荷に出力させる制御回路と
を備え、
前記複数の電力出力回路は直列に接続され、
前記制御回路は、一の前記電力出力回路から出力される電力を、他の前記電力出力回路の前記電力蓄積手段に蓄積し、前記所定値の第1の極性の電力、または前記所定値の第2の極性の電力となるよう制御すること
としたものである。
以下、この発明の参考例1について詳細に説明する。図1は、この発明の参考例1による電圧変動補償装置の構成図である。送電線1からの電力は、変圧器2により降圧されて、電圧変動補償装置100を介して需要家3(負荷)に接続され、電力が供給される。
Vn3=2×Vn2=2×2×Vn1 (pも同様)
時刻t0において、系統電圧に瞬時的に電圧低下が発生したとする。時刻t0以降に誤差増幅回路26の出力には誤差電圧が発生する。それに応じて、A/Dコンバータ27の出力には、誤差電圧に応じてデジタル信号D1〜D3が発生する。それと同時に、信号Zが0となり、定常短絡スイッチ8はオフする。
次に、この発明の参考例2について説明する。
図8は、この発明の参考例2によるA/Dコンバータ27の詳細を示す構成図である。図に示すように、A/Dコンバータ27は各充電コンデンサ11の電圧を予測演算する予測演算回路52(52-1、52-2、52-3)を備えている。また、電力系統の系統電流をモニタしており、各予測演算回路52には、系統電流の電流値と、このA/Dコンバータ27からの出力である各デジタル信号(D1〜D3)内の対応する信号とが入力される。各予測演算回路52では、系統電流の電流値と各デジタル信号(D1〜D3)とによって、各充電コンデンサ11の電圧値を予測して演算する。演算結果は電圧算出値としての電圧予測演算値V1x〜V3xとして出力され、上記参考例1の図5で示した電圧検出値V1〜V3の替わりにコンパレータ50(50-1、50-2、50-3)に入力され、この他は、上記参考例1の図5で示したA/Dコンバータ27と同様に動作して各デジタル信号(D1〜D3)を出力する。
次に、この発明の参考例3について説明する。
図10はこの発明の形態3による電圧変動補償装置の構成図である。図に示すように、上記参考例1の図1にて示した3つの補償ユニット110の他にサグ補償ユニット110Sが備えられている。サグ補償ユニット110Sの構成は、他の補償ユニット110のものと同様であり、それぞれ正、負の電圧発生をつかさどる2つのサグ電圧補償回路PS、NSから成り、各サグ電圧補償回路PS、NSは、出力端に並列に備えられた瞬低切替スイッチ9、瞬低補償スイッチ10、エネルギ蓄積手段としての充電コンデンサ11、および充電コンデンサ11を充電するための充電ダイオード12と充電用トランス200の2次巻線14とが備えられ、充電コンデンサ11の充電電圧はこの充電コンデンサ11に直列に接続された瞬低補償スイッチ10によって電力系統に接続される。
次に、この発明の参考例4について説明する。この参考例4では、各補償ユニット100内の充電コンデンサ11の電圧の設定方法について説明する。
Vp3、Vn3>(ΔVmax/7)×4
Vp2、Vn2>(ΔVmax/7)×2
Vp1、Vn1>(ΔVmax/7)×1
次に、この発明の参考例5について説明する。この参考例5では各補償ユニット100内の充電コンデンサ11の静電容量値の設定方法について説明する。
Cp1(Cn1)≒2×Cp2(Cn2)
Cp2(Cn2)≒2×Cp3(Cn3)
Cp1(Cn1)≧2×Cp2(Cn2)
Cp2(Cn2)≧2×Cp3(Cn3)
次に、この発明の参考例6について説明する。
一般に装置仕様を決定する場合、瞬低時の需要家3での最大の低下電圧保証値を考慮する必要がある。例えば、電圧低下保証値をVzとすると、需要家3への供給電圧の電圧低下量はVz以下となるように電圧補償する必要がある。
図に示すように、誤差増幅器26の出力V3inとV3の電圧をコンパレータ50-3にて比較し、V3in≧V3のとき1、V3in<V3のとき0としてD3aを形成する。次に、演算回路51-1において、D3aが1なら、V2in=V3in−V3とし、D3aが0のときはV2in=V3inとする。ここでV2inは、D3aの信号状態において補償電圧を出力した場合の、補償できていない電圧を表す。次に、V2inとV2とをコンパレータ50-2にて比較しD2aを出力する。次に先と同様に演算回路51-2にて、V1inを演算する。V1inは、D3aとD2aの信号状態において補償電圧を出力した場合の、補償が不足する電圧を表す。次にV1inとV1とをコンパレータ50-1にて比較し、D1aを決定する。
001+1=010
この実施の形態では、コンデンサ11の充電電圧の最小電圧を電圧低下保証値Vzより大きく設定した場合でも、正常時の電圧からVzを引いた電圧値以上を需要家3に供給する機能が優先して働く。それにより、各電圧補償回路P、N内の充電コンデンサ11の電圧を高く設定することができ、充電コンデンサ11の静電容量を小さくすることができる。このような制御を施した場合、需要家3への供給電圧が、正常値より増加することがあるが、電圧の増加量が小さければ、問題はない。
次に、この発明の実施の形態1について説明する。
電力系統の電圧低下量が比較的小さい場合、充電電圧の小さな充電コンデンサ11を有する電圧補償回路(例えばP1、N1)ばかりが動作して、それらの充電コンデンサ11のみ電圧サグが発生して電荷が急速になくなる。
次に、この発明の実施の形態2について説明する。
図15はこの実施の形態2による電圧変動補償装置の構成図である。図に示すように、正電圧を出力する3つの電圧補償回路P1、P2、P3と負電圧を出力する1つの電圧補償回路N0とを直列に電力系統に接続する。電圧補償回路P1、P2、P3は上記参考例1で示したものと同様で各充電コンデンサ11の電圧が概2K倍の関係を有する。電圧補償回路N0は、3つの電圧補償回路P1、P2、P3の出力電圧の総和とほぼ等しい大きさで逆極性の電圧を出力する。
Vp3=Vp2×2=Vp1×4
Vn0=(Vp1+Vp2+Vp3)
18 エネルギ蓄積手段としての充電コンデンサ、
21(21p1,21n1) エネルギ蓄積手段としての充電コンデンサ、
62 論理テーブル、100 電圧変動補償装置、120 全補償回路、
P1〜P3,N1〜N3,PN,N0 電圧補償回路、PS,NS サグ電圧補償回路、V1,V2,V3 電圧検出値、
V1x,V2x,V3x 電圧算出値としての電圧予測演算値、
Vz 所定の電圧量としての電圧低下保証値。
Claims (19)
- 接続される負荷に電力を出力する電力出力装置であって、
それぞれ所定値の電力が蓄積される複数の電力蓄積手段が接続され、それぞれ前記蓄積された電力を出力する複数の電力出力回路と、
前記複数の電力出力回路を制御して、所定値の第1の極性の電力、及び、前記第1の極性と逆極性の所定値の第2の極性の電力を前記負荷に出力させる制御回路と
を備え、
前記複数の電力出力回路は直列に接続され、
前記制御回路は、一の前記電力出力回路から出力される電力を、他の前記電力出力回路に接続される前記電力蓄積手段に蓄積し、前記所定値の第1の極性の電力、または前記所定値の第2の極性の電力となるよう制御すること
を特徴とする電力出力装置。 - 前記複数の電力蓄積手段は、それぞれ蓄積される電力値が異なること
を特徴とする請求項1に記載の電力出力装置。 - 前記複数の電力出力回路は、前記第1の極性の電力、及び前記第2の極性の電力を出力可能であること
を特徴とする請求項1または2に記載の電力出力装置。 - 前記複数の電力出力回路は、それぞれ、複数のスイッチング素子をフルブリッジに構成した回路であること
を特徴とする請求項3に記載の電力出力装置。 - 前記スイッチング素子は、ダイオードが逆並列に接続された半導体スイッチング素子であること
を特徴とする請求項4に記載の電力出力装置。 - 前記制御回路は、
所定期間において、所定の電力出力回路から出力される電力と、前記所定の電力出力回路に接続される電力蓄積手段に蓄積される電力とが等しくなるように、前記複数の電力出力回路を制御すること
を特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の電力出力装置。 - 前記所定期間は、周期性を有すること
を特徴とする請求項6に記載の電力出力装置。 - 前記制御回路は、
前記第1の極性の電力と、前記第2の極性の電力とが交互に出力されるように、かつ、所定の前記第1の極性の電力が出力される期間と、前記第1の極性の電力が出力される期間に続く前記第2の電力が出力される期間とからなる期間において、前記所定の電力出力回路が出力する電力と、前記所定の電力出力回路に接続される電力蓄積手段に蓄積される電力とが等しくなるように、前記複数の電力出力回路を制御すること
を特徴とする請求項6または7に記載の電力出力装置。 - 前記制御回路は、
出力する電力値の絶対値が最も大きい最大電力出力回路が出力する電力を、前記最大電力出力回路以外の電力出力回路に接続される蓄積手段に蓄積すること
を特徴とする請求項3から8のいずれか1項に記載の電力出力装置。 - 前記複数の電力出力回路が出力する電力値は、出力する電力値が最も小さい最小電力出力回路から出力される電力の絶対値に対して、それぞれ略2K倍(Kは0以上の整数)であること
を特徴とする請求項3から9のいずれか1項に記載の電力出力装置。 - 前記複数の電力出力回路は、前記第1の極性の電力を出力する第1の電力出力回路と、前記第2の極性の電力を出力する第2の電力出力回路とを有し、
前記制御回路は、前記第2の極性の電力を出力する期間に、前記第2の電力出力回路から出力される電力を前記第1の電力回路に接続される電力蓄積手段に蓄積すること
を特徴とする請求項1または2に記載の電力出力装置。 - 前記第1の電力出力回路は、複数個あり、
前記第2の電力出力回路は、1個であること
を特徴とする請求項11に記載の電力出力装置。 - 前記第2の電力出力回路が出力する電力の絶対値は、前記複数の第1の電力出力回路が出力する電力の総和の絶対値よりも大きいこと
を特徴とする請求項12に記載の電力出力装置。 - 前記制御回路は、
所定期間において、所定の前記第1の電力出力回路から出力される電力と、前記所定の第1の電力出力回路に接続される電力蓄積手段に蓄積される電力とが等しくなるように、前記第1の電力出力回路と前記第2の電力出力回路を制御すること
を特徴とする請求項11から13のいずれか1項に記載の電力出力装置。 - 前記制御回路は、
前記第1の極性の電力と前記第2の極性の電力とが交互に出力されるように、かつ、
所定の前記第1の極性の電力が出力される期間と、前記第1の極性の電力が出力される期間に続く前記第2の電力が出力される期間とからなる期間において、前記所定の前記第1の電力出力回路が出力した電力と、前記所定の第1の電力出力回路に接続される電力蓄積手段に蓄積される電力とが等しくなるよう、前記第1の電力出力回路と前記第2の電力出力回路を制御すること
を特徴とする請求項14に記載の電力出力装置。 - 前記制御回路は、
前記複数の第1の電力回路のうち、出力する電力値の絶対値が最も大きい最大電力出力回路が出力する電力を、前記最大電力出力回路以外の前記第1の電力出力回路に接続される蓄積手段に蓄積すること
を特徴とする請求項11から15のいずれか1項に記載の電力出力装置。 - 前記複数の第1の電力出力回路が出力する電力値は、前記複数の第1の電力出力回路のうち、出力する電力値が最も小さい最小電力出力回路から出力される電力の絶対値に対して、それぞれ略2K倍(Kは0以上の整数)であること
を特徴とする請求項11から16のいずれか1項に記載の電力出力装置。 - 前記第1の極性の電力が出力される期間と、前記第2の極性の電力が出力される期間とは、時間的な長さが互いに等しく、かつ、交互に存在すること
を特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載の電力出力装置。 - 前記第1の極性の電力が出力される期間と、前記第2の極性の電力が出力される期間とは、それぞれ、出力される電力値が漸増する期間と、出力される電力値が漸減する期間とを有すること
を特徴とする請求項18に記載の電力出力装置。
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