JP4276193B2 - 瞬時電圧低下補償装置の充電方法 - Google Patents
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Description
(1)コンピュータの誤動作(電圧低下が発生するとコンピュータは自動停止する)、
(2)高圧水銀灯の消灯、
(3)マグネットスイッチを使用しているモータの停止(電圧低下によりマグネットスイッチが解列するためモータが停止する)、
等の問題が起こる。
そこで、電気二重層キャパシタのこれらの特性に着目して、電気二重層キャパシタを適用した瞬時電圧低下補償装置が開発されている。
この瞬時電圧低下補償装置は、商用電源1から重要負荷2に供給する商用電力に瞬低が発生した場合に、重要負荷2に電力を供給するものである。
更に、電力ラインL1のうち、商用電源1と高速スイッチ3(バイパス遮断器4)との間には、瞬低を検出する瞬低検出部5が備えられている。
このため、逆変換動作の時には、直流側(図1では電力変換器6の左側、つまり直流コンデンサ7が接続されている側)から直流電力が供給されると、インバータ動作して、交流側(図1では電力変換器6の右側)から交流電力を出力し、順変換動作の時には、交流側から交流電力が供給されると、コンバータ動作して、直流側から直流電力を出力する。
この制御部20には、瞬低検出部5が瞬低を検出すると、この瞬低検出信号が入力される。
また、制御部20により、スイッチ類(スイッチや遮断器)3,4,8,9,12の投入・開放制御が行われる。更に、制御部20により、電力変換器6の動作モードの変更制御が行われる。
(2)待機状態モード
(3)瞬低補償運転モード
(4)電気二重層キャパシタ充電制御モード
(5)電気二重層キャパシタ完全放電制御モード
電気二重層キャパシタ初期充電制御モードは、本装置の初期立ち上げ時に電気二重層キャパシタ10を充電するモードである。その詳細動作は後述する。
商用電源1が復電すると、電力変換器6の交流出力電圧と系統(商用電源)電圧との同期合わせを行い、位相が一致したら高速スイッチ3を投入する。
瞬時電圧低下補償装置の初期状態(停止状態)は次の通りである。
・高速スイッチ3・・・・・・・・・開放
・バイパス遮断器4・・・・・・・・投入
・電力変換器入力遮断器8・・・・・開放
・電力変換器直流部スイッチ9・・・開放
・予備充電用スイッチ12・・・・・開放
(1)予備充電用スイッチ12を投入して、予備充電回路11により直流コンデンサ7を充電する。
(2)電力変換器入力遮断器8を投入する。
なお、電力変換器入力遮断器8を投入すると、電力変換器6が整流回路の動作をして、直流側の直流コンデンサ7には、系統電圧の1.35倍程度の電圧が印加される。このとき、電力変換器入力遮断器8の投入前に、事前に(上記(1)の動作により)、予備充電回路11により直流コンデンサ7を充電して、直流コンデンサ7の電圧を系統電圧の1.35倍程度の電圧にしている。このため、電力変換器入力遮断器8を投入しても、電力変換器6に突入電流が流れることはなく安全である。
仮に、直流コンデンサ7を予備充電することなく、電力変換器入力遮断器8を投入したとすると、電力変換器6に突入電流が流れ電力変換器6が壊れてしまう。
(3)予備充電用スイッチ12を開放する。
(4)チョッパ13により電気二重層キャパシタ10を充電する。つまり、チョッパ13は、電力変換器6が整流回路の動作をして直流側(直流コンデンサ7側)に出力した直流電力に対してチョッピング制御して電圧調整し、この電圧調整した直流電力を電気二重層キャパシタ10に供給して充電をする。
(5)電気二重層キャパシタ10の電圧がキャパシタ定格電圧(例えば400V)に達するまで充電をしたら、チョッパ13を停止する。
(6)電力変換器直流部スイッチ9を投入する。
(7)電力変換器6を系統連係運転する。つまり、電力変換器6から発生する交流電圧を、商用電源1の系統電圧と同期させた状態で、電力変換器6を待機状態にする(このとき交流電流は出力されない)。
(8)高速スイッチ3を投入してバイパス遮断器4を開放する。これにより、装置立ち上げが完了する。
瞬時電圧低下補償装置の初期状態(停止状態)は次の通りである。
・高速スイッチ3・・・・・・・・・開放
・バイパス遮断器4・・・・・・・・投入
・電力変換器入力遮断器8・・・・・開放
・電力変換器直流部スイッチ9・・・開放
・予備充電用スイッチ12・・・・・開放
(1)電力変換器直流部スイッチ9を投入する。
(2)予備充電用スイッチ12を投入して、予備充電回路11により、直流コンデンサ7と電気二重層キャパシタ10を充電する。
(3)充電により直流コンデンサ7の電圧が、系統電圧の1.35倍程度になったら、電力変換器入力遮断器8を投入する。
(4)予備充電用スイッチ12を開放する。
(5)電力変換器6をコンバータ動作させて、電力変換器6の直流側に発生させた直流電力を電気二重層キャパシタ10に供給して充電をする。
(6)電気二重層キャパシタ10の電圧がキャパシタ定格電圧(例えば400V)に達するまで充電をしたら、電力変換器6のコンバータ動作を停止する。
(7)電力変換器6を系統連係運転する。つまり、電力変換器6から発生する交流電圧を、商用電源1の系統電圧と同期させた状態で、電力変換器6を待機状態にする(このとき交流電流は出力されない)。
(8)高速スイッチ3を投入してバイパス遮断器4を開放する。これにより、装置立ち上げが完了する。
負荷に対して電力を供給する商用電源の電圧に瞬低が発生したときに、電力ラインを介して前記負荷に対して交流電力を供給する電力変換器と、
前記電力ラインに介装された電力変換器入力遮断器と、
前記電力変換器の直流側に接続された直流コンデンサと、
前記電力変換器の直流側に電力変換器直流部スイッチを介して接続された電気二重層キャパシタと、
予備充電用スイッチを介して前記商用電源から受電した商用電力を直流電力に変換して前記直流コンデンサに充電する予備充電回路と、
前記電力変換器直流部スイッチと並列接続されており、前記電力変換器がその直流側に出力した直流電力をチョッピング制御することにより電圧調整した直流電力を前記電気二重層キャパシタに供給するチョッパとを有する瞬時電圧低下補償装置の充電方法であって、
前記電力変換器入力遮断器を開放し、前記電力変換器直流部スイッチを開放した状態で、前記予備充電用スイッチを投入して前記予備充電回路により前記直流コンデンサを充電し、
次に、前記電力変換器入力遮断器を投入して、前記予備充電用スイッチを開放し、
前記電力変換器が整流回路の動作をして直流側に出力した直流電力を前記チョッパによりチョッピング制御することにより電圧調整した直流電力を前記電気二重層キャパシタに供給して充電し、
前記直流コンデンサの電圧と前記電気二重層キャパシタの電圧の電圧差が、予め決めた値よりも小さくなったら、前記チョッパを停止して前記電力変換器直流部スイッチを投入し、前記電力変換器をコンバータ動作させて直流側に出力した直流電力を前記電気二重層キャパシタに供給して充電することを特徴とする。
負荷に対して電力を供給する商用電源の電圧に瞬低が発生したときに、電力ラインを介して前記負荷に対して交流電力を供給する電力変換器と、
前記電力ラインに介装された電力変換器入力遮断器と、
前記電力変換器の直流側に接続された直流コンデンサと、
前記電力変換器の直流側に電力変換器直流部スイッチを介して接続された電気二重層キャパシタと、
予備充電用スイッチを介して前記商用電源から受電した商用電力を直流電力に変換して前記直流コンデンサに充電する予備充電回路と、
前記電力変換器直流部スイッチと並列接続されており、前記電力変換器がその直流側に出力した直流電力をチョッピング制御することにより電圧調整した直流電力を前記電気二重層キャパシタに供給するチョッパとを有する瞬時電圧低下補償装置の充電方法であって、
前記電力変換器入力遮断器を開放し、前記電力変換器直流部スイッチを開放した状態で、前記予備充電用スイッチを投入して前記予備充電回路により前記直流コンデンサを充電し、
次に、前記電力変換器入力遮断器を投入して、前記予備充電用スイッチを開放し、
前記電力変換器を直流電圧一定制御で運転し、この電力変換器の直流側に出力した直流電力を前記チョッパによりチョッピング制御することにより電圧調整した直流電力を前記電気二重層キャパシタに供給して充電し、
前記直流コンデンサの電圧と前記電気二重層キャパシタの電圧の電圧差が、予め決めた値よりも小さくなったら、前記チョッパを停止して前記電力変換器直流部スイッチを投入し、前記電力変換器をコンバータ動作させて直流側に出力した直流電力を前記電気二重層キャパシタに供給して充電することを特徴とする。
なお、各実施例で使用する装置は、図1に示すものであり、装置そのものは従来技術と同じである。
瞬時電圧低下補償装置の初期状態(停止状態)は次の通りである。
・高速スイッチ3・・・・・・・・・開放
・バイパス遮断器4・・・・・・・・投入
・電力変換器入力遮断器8・・・・・開放
・電力変換器直流部スイッチ9・・・開放
・予備充電用スイッチ12・・・・・開放
(1−1)予備充電用スイッチ12を投入して、予備充電回路11により直流コンデンサ7を充電する。
(1−2)電力変換器入力遮断器8を投入する。
電力変換器入力遮断器8を投入すると、電力変換器6が整流回路の動作をして、直流側の直流コンデンサ7には、系統電圧の1.35倍程度の電圧(商用電源の電圧をダイオード整流した値の電圧)が印加される。
(1−3)予備充電用スイッチ12を開放する。
(1−4)チョッパ13により電気二重層キャパシタ10を充電する。つまり、チョッパ13は、電力変換器6が整流回路の動作をして直流側(直流コンデンサ7側)に出力した直流電力に対してチョッピング制御して電圧調整し、この電圧調整した直流電力を電気二重層キャパシタ10に供給して充電をする。
(1−5)直流コンデンサ7の電圧と電気二重層キャパシタ10の電圧の電圧差が小さくなったら、チョッパ13を停止し、電力変換器直流部スイッチ9を投入する。
(1−6)電力変換器6をコンバータ動作させて、電力変換器6の直流側に発生させた直流電力を電気二重層キャパシタ10に供給して充電をする。
(1−7)電気二重層キャパシタ10の電圧がキャパシタ定格電圧(例えば400V)に達するまで充電をしたら、高速スイッチ3を投入してバイパス遮断器4を開放する。これにより、装置立ち上げが完了する。
例えば2000kVAの装置を考えると、電気二重層キャパシタ10をチョッパ13のみで充電する場合には、チョッパ13としては2000kVAの容量のものが必要であるが、本実施例1では、立ち上げの初期しか使用しないのでチョッパ13の容量としては100kVAで十分である。
瞬時電圧低下補償装置の初期状態(停止状態)は次の通りである。
・高速スイッチ3・・・・・・・・・開放
・バイパス遮断器4・・・・・・・・投入
・電力変換器入力遮断器8・・・・・開放
・電力変換器直流部スイッチ9・・・開放
・予備充電用スイッチ12・・・・・開放
(2−1)予備充電用スイッチ12を投入して、予備充電回路11により直流コンデンサ7を充電する。
(2−2)電力変換器入力遮断器8を投入する。
電力変換器入力遮断器8を投入すると、電力変換器6が整流回路の動作をして、直流側の直流コンデンサ7には、系統電圧の1.35倍程度の電圧(商用電源の電圧をダイオード整流した値の電圧)が印加される。
(2−3)予備充電用スイッチ12を開放する。
(2−4)電力変換器6を直流電圧一定制御で運転する。つまり電力変換器6をコンバータ動作させ、直流側電圧を一定にする制御にする。この場合、直流側電圧は、系統電圧の1.35倍程度の電圧(商用電源の電圧をダイオード整流した値の電圧)よりも大きい値に設定する。これにより、直流コンデンサ7の充電電圧を、系統電圧の1.35倍程度の電圧(商用電源の電圧をダイオード整流した値の電圧)よりも大きい値にすることができる。
(2−5)チョッパ13により電気二重層キャパシタ10を充電する。つまり、チョッパ13は、電力変換器6が直流電圧一定制御の運転をして直流側(直流コンデンサ7側)に出力した直流電力に対してチョッピング制御して電圧調整し、この電圧調整した直流電力を電気二重層キャパシタ10に供給して充電をする。
(2−6)直流コンデンサ7の電圧と電気二重層キャパシタ10の電圧の電圧差が小さくなったら、チョッパ13を停止し、電力変換器直流部スイッチ9を投入する。
(2−7)電力変換器6をコンバータ動作させて、電力変換器6の直流側に発生させた直流電力を電気二重層キャパシタ10に供給して充電をする。
(2−8)電気二重層キャパシタ10の電圧がキャパシタ定格電圧(例えば400V)に達するまで充電をしたら、高速スイッチ3を投入してバイパス遮断器4を開放する。これにより、装置立ち上げが完了する。
例えば2000kVAの装置を考えると、電気二重層キャパシタ10をチョッパ13のみで充電する場合には、チョッパ13としては2000kVAの容量のものが必要であるが、本実施例2では、立ち上げの初期しか使用しないので100kVAの容量のもので十分である。
2 重要負荷
3 高速スイッチ
4 パイバス遮断器
5 瞬低検出部
6 電力変換器
7 直流コンデンサ(電解コンデンサ)
8 電力変換器入力遮断器
9 電力変換器直流部スイッチ
10 電気二重層キャパシタ
11 予備充電回路
12 予備充電用スイッチ
20 制御部
Claims (2)
- 負荷に対して電力を供給する商用電源の電圧に瞬低が発生したときに、電力ラインを介して前記負荷に対して交流電力を供給する電力変換器と、
前記電力ラインに介装された電力変換器入力遮断器と、
前記電力変換器の直流側に接続された直流コンデンサと、
前記電力変換器の直流側に電力変換器直流部スイッチを介して接続された電気二重層キャパシタと、
予備充電用スイッチを介して前記商用電源から受電した商用電力を直流電力に変換して前記直流コンデンサに充電する予備充電回路と、
前記電力変換器直流部スイッチと並列接続されており、前記電力変換器がその直流側に出力した直流電力をチョッピング制御することにより電圧調整した直流電力を前記電気二重層キャパシタに供給するチョッパとを有する瞬時電圧低下補償装置の充電方法であって、
前記電力変換器入力遮断器を開放し、前記電力変換器直流部スイッチを開放した状態で、前記予備充電用スイッチを投入して前記予備充電回路により前記直流コンデンサを充電し、
次に、前記電力変換器入力遮断器を投入して、前記予備充電用スイッチを開放し、
前記電力変換器が整流回路の動作をして直流側に出力した直流電力を前記チョッパによりチョッピング制御することにより電圧調整した直流電力を前記電気二重層キャパシタに供給して充電し、
前記直流コンデンサの電圧と前記電気二重層キャパシタの電圧の電圧差が、予め決めた値よりも小さくなったら、前記チョッパを停止して前記電力変換器直流部スイッチを投入し、前記電力変換器をコンバータ動作させて直流側に出力した直流電力を前記電気二重層キャパシタに供給して充電することを特徴とする瞬時電圧低下補償装置の充電方法。 - 負荷に対して電力を供給する商用電源の電圧に瞬低が発生したときに、電力ラインを介して前記負荷に対して交流電力を供給する電力変換器と、
前記電力ラインに介装された電力変換器入力遮断器と、
前記電力変換器の直流側に接続された直流コンデンサと、
前記電力変換器の直流側に電力変換器直流部スイッチを介して接続された電気二重層キャパシタと、
予備充電用スイッチを介して前記商用電源から受電した商用電力を直流電力に変換して前記直流コンデンサに充電する予備充電回路と、
前記電力変換器直流部スイッチと並列接続されており、前記電力変換器がその直流側に出力した直流電力をチョッピング制御することにより電圧調整した直流電力を前記電気二重層キャパシタに供給するチョッパとを有する瞬時電圧低下補償装置の充電方法であって、
前記電力変換器入力遮断器を開放し、前記電力変換器直流部スイッチを開放した状態で、前記予備充電用スイッチを投入して前記予備充電回路により前記直流コンデンサを充電し、
次に、前記電力変換器入力遮断器を投入して、前記予備充電用スイッチを開放し、
前記電力変換器を直流電圧一定制御で運転し、この電力変換器の直流側に出力した直流電力を前記チョッパによりチョッピング制御することにより電圧調整した直流電力を前記電気二重層キャパシタに供給して充電し、
前記直流コンデンサの電圧と前記電気二重層キャパシタの電圧の電圧差が、予め決めた値よりも小さくなったら、前記チョッパを停止して前記電力変換器直流部スイッチを投入し、前記電力変換器をコンバータ動作させて直流側に出力した直流電力を前記電気二重層キャパシタに供給して充電することを特徴とする瞬時電圧低下補償装置の充電方法。
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