JP4016910B2 - 電圧変動補償装置 - Google Patents
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Description
図1はこの発明の実施の形態1における電圧変動補償装置を示すものである。電力線1は、図示しない送電線からの電力が、変圧器2により降圧されて、電圧変動補償装置101を介して負荷3に供給されるように配置されている。電圧変動補償装置101においては、図に示すように、電力線1に、電圧補償回路111〜113が複数個直列に接続されるとともに、この直列接続された複数個(この場合3個)の電圧補償回路で構成される全電圧補償回路121と並列に定常短絡スイッチ4が、同様に電力線1に接続されている。電圧補償回路111においては、コンデンサ等で構成される電圧源5を備えるとともに、この電圧源5を電力線1の極性に応じて、電力線1に対し重畳を繰り返すためのスイッチ8〜11を備えている。同様に電圧補償回路112には、電圧源6、およびスイッチ12〜15を、また電圧補償回路113には、電圧源7、およびスイッチ16〜19を備えている。なお、各電圧源5〜7は、それぞれ異なる電圧値を有している。
実施の形態1では、全ての電圧補償回路に出力確認用負荷を接続したが、電流補償回路に設定されたもう一つのモードである電流直送を活用することにより、図3に示すように、出力確認用負荷を一つの電圧補償回路のみに接続してもよい。図では、電圧補償回路111に接続した例を示しているが、電圧補償回路112、あるいは113のいずれかに接続してもよい。図4の電圧補償回路の設定モード欄で示すように、例えば、電圧補償回路111を正(または負)電圧出力、電圧補償回路112を電流直送、電圧補償回路113を電流遮断とする。ここで、実施の形態1と同様に、電圧源5〜7の電圧をそれぞれV1〜V3とすると、各電圧補償回路111〜113に異常が無ければ、図の電圧計測手段23の計測値欄で示すように、電圧計測手段23を電圧補償回路111に接続した場合はもちろんのこと、電圧補償回路113に接続しても、同様にV1が計測される。これは、電圧補償回路112が電流直送のため、スイッチ12および13(またはスイッチ14および15)、スイッチ8および11(またはスイッチ9および10)、定常短絡スイッチ4、および電圧補償回路113に接続された出力確認用負荷20を介して、電圧補償回路113に接続された電圧計測手段23に、電圧補償回路111の電圧源5(V1)が並列に接続されるからである。つまり、電圧計測手段23を接続した電圧補償回路に応じて、図の電圧補償回路の設定モードに従い、各電圧補償回路の電圧源の電圧を計測することで、電圧補償回路の異常有無を判断する。したがって、一つの電圧計測手段に、全ての電圧補償回路の電圧源が、直接的に計測されるため、診断精度をさらに向上させた安価で小型化の促進された装置構成にすることができる。
図5はこの発明の実施の形態3における電圧変動補償装置を示すものである。図において、電圧補償回路111は、電圧源5を備えるとともに、この電圧源5を電力線1の極性に応じて、電力線1に対し重畳を繰り返すための半導体スイッチング素子131〜134を備えている。このスイッチング素子は、例えば131を例にとると、図に示すようにスイッチング部26とダイオード30が並列接続されており、特にダイオード30については、電圧源5の正側にカソードが接続されていることからもわかるように、スイッチング部26の逆電圧防止の機能を備えている。なお、一般に市販の半導体スイッチング素子には、上記ダイオードが内蔵されているものがあることは周知の事実である。
図7はこの発明の実施の形態4における電圧変動補償装置を示すものである。実施の形態3で示した出力確認用負荷に代わり、機能確認用の電流を通電する試験用電流源50が電圧計測手段23とともに、最大の電圧源を有する電圧補償回路(この場合は111)に並列に接続されている。なお、その他の構成は実施の形態3と同様であるので、その説明を省略する。
実施の形態4では、電圧変動補償装置に具備された図示しない電圧瞬停制御回路によって操作される電流遮断モード、および電流直送モードを活用したが、これらのモード以外に、電圧補償装置を構成する4個の半導体スイッチング素子のうち、いずれか1個の半導体スイッチング素子を投入するモードを故障診断のために設けておけば、さらにダイオードのオープン故障も検出することができる。例えば、図7において、電圧補償回路111のスイッチング部26のみ投入し、試験用電流源50から負電流を流す。このとき、ダイオード31に異常が無ければ、電流直送モードと同じ状態となり、電圧計測手段23の電圧値はほぼ零となる。もし、ダイオード31がオープン故障であれば、負電流が、定常短絡スイッチ4、ダイオード46、49、38、および41を介して流れることで、電圧計測手段23には、V2とV3の合計値が計測される。このように、図10に示すように、正常時の電圧値と違う電圧が計測されることで、異常のある電圧補償回路を特定することができる。したがって、この実施の形態5によれば、実施の形態4で説明した、スイッチング部およびダイオードの短絡故障、およびスイッチング部の投入故障に加え、ダイオードのオープン故障も検出できるので、より信頼性の高い故障診断を得ることができる。
図11はこの発明の実施の形態6における電圧変動補償装置を示すものである。実施の形態4および5では、試験用電流源50は、半導体スイッチング素子に電流を通電することで、異常の有無を確認する手段としての機能を持たせていたが、この実施の形態6では、実施の形態3と同様、出力確認用負荷としての機能を持たせている。したがって、半導体スイッチング素子には、実施の形態1と同様、正電圧出力、負電圧出力、電流直送、および故障診断用としての電流遮断の各設定がある。なお、電圧計測手段23および試験用電流源50は、実施の形態4と同様に、最大の電圧源を有する電圧補償回路(この場合は111)に接続するとともに、この最大の電圧源の電圧は、実施の形態3と同様に、その他の電圧補償回路の電圧源の電圧の総和以下に抑えておく。なお、その他の構成は実施の形態3と同様であるので、その説明を省略する。
8〜19 スイッチ、20〜22 出力確認用負荷、
23〜25 電圧計測手段、30〜33 ダイオード、
38〜41 ダイオード、46〜49 ダイオード、50 試験用電流源、
101 電圧変動補償装置、111〜113 電圧補償回路、
131〜141 半導体スイッチング素子
Claims (11)
- 互いに直列に接続され、制御指令に基づいて所望の電圧を出力する電圧補償回路を、電力線に直列に接続し、上記電力線の所定電圧値以上の変動時に、上記電圧補償回路に並列に接続された定常短絡スイッチを開放し、上記電圧補償回路の中から所望の組み合わせを選択し、その出力電圧の総和で上記電力線の所定電圧値以上の変動を補償することで、負荷に供給される電圧変動を抑える電圧変動補償装置において、
上記電圧補償回路がいずれか一つ以上出力停止状態のとき、その他の電圧補償回路の出力を確認する出力確認用手段を備えたことを特徴とする電圧変動補償装置。 - 出力確認用手段が具備されていない電圧補償回路に出力短絡機能を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電圧変動補償装置。
- 出力確認用手段が具備されていない電圧補償回路の出力端子間に出力確認用負荷が接続されたことを特徴とする請求項1に記載の電圧変動補償装置。
- 電圧補償回路はダイオードを逆並列に接続した半導体スイッチング素子であり、かつ上記電圧補償回路の中の最大電圧を出力する電圧補償回路の出力電圧が、その他の電圧補償回路の出力電圧の総和以下であることを特徴とする請求項2に記載の電圧変動補償装置。
- 出力確認用手段が、電圧補償回路の中で最大電圧を出力する電圧補償回路に備えられたことを特徴とする請求項4に記載の電圧変動補償装置。
- 全ての電圧補償回路に出力確認用手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電圧変動補償装置。
- 互いに直列に接続され、制御指令に基づいて所望の電圧を出力する電圧補償回路を、電力線に直列に接続し、上記電力線の所定電圧値以上の変動時に、上記電圧補償回路に並列に接続された定常短絡スイッチを開放し、上記電圧補償回路の中から所望の組み合わせを選択し、その出力電圧の総和で上記電力線の所定電圧値以上の変動を補償することで、負荷に供給される電圧変動を抑える電圧変動補償装置において、
上記電圧補償回路に機能確認用の電流を通電する電流源と、上記電流により発生する電圧を計測する電圧計測手段を備えたことを特徴とする電圧変動補償装置。 - 電圧補償回路はダイオードを逆並列に接続した半導体スイッチング素子で構成されたことを特徴とする請求項7に記載の電圧変動補償装置。
- 全ての電圧補償回路の出力を停止した状態で機能確認用の電流を通電するように構成されたことを特徴とする請求項8に記載の電圧変動補償装置。
- 電流源と電圧計測手段が、電圧補償回路の中で最大電圧を出力する電圧補償回路に備えられたことを特徴とする請求項8に記載の電圧変動補償装置。
- いずれか一つの半導体スイッチング素子を投入せしめた状態で機能確認用の電流を通電するように構成されたことを特徴とする請求項8に記載の電圧変動補償装置。
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