JP5520355B2

JP5520355B2 - 三相リアクトル節電装置

Info

Publication number: JP5520355B2
Application number: JP2012214257A
Authority: JP
Inventors: 鍾尹儒; 卜嘉賢
Original assignee: 榮欣國際貿易有限公司
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: TWI446697B; DE102012109293A1; CN103427676A; US20130314962A1; US8773878B2; TW201349720A; AU2012216847B1; JP2013247853A

Description

本発明はリアクトル節電装置に関するものであり、特に三相リアクトル節電装置に関するものである。

経済成長に伴い、現在電気エネルギーの需要量は日々増加し、エネルギー危機は加速している。そして供給エネルギー原料不足または原料の価格高騰は電気代の値上げにつながり経済に影響を及ぼす。特に、石油、電力またはその他自然資源に関して言えば、これらの原料の不足は甚大な影響を及ぼすため、どのようにクリーンなグリーンエネルギーを提供し、より省エネできる節電装置を提供するかが世界的なグリーンエネルギー産業の研究開発の二大主流となっている。

既存の省エネ・節電装置は、マイクロコントローラを利用して少なくとも１つの赤外線人体センサーで室内に人がいるかどうかを感知し、誰もいない場合は照明器具のスイッチ駆動回路により室内照明の電源がオフになる。また人がいる場合は、光度センサーが室内自然光の照度を感知し、感知された照度が設定値を超えたら室内の照明電源がオフになる。あるいは、設定した時間内にスイッチがオンまたはオフになり不用な電力消費を抑える。
このような節電装置は、人が省エネ・節電装置まで歩いて行き省エネ・節電装置に人体を感知させる必要がある。あるいは、ユーザーがスイッチを押すことで節電効果が達成される場合は、次に使用するとき、また節電装置の場所まで行きスイッチを押す必要がある。しかし、煩雑なスイッチの操作は、使用に不便であり、このような節電装置はユーザーが電源スイッチの設定をする方式を利用するだけであり、本当に電力節約効果があるとは言いがたい。

これらの問題に鑑みて、本発明者は、関連産業の研究開発に従事した長年の経験にもとづき、既存の節電装置の使用上生じる問題を深く追求し、多くの分析を行い、解決策を積極的に模索し、研究と発展のため長期的に努力を重ねてきた。その結果、上述の欠点を改善すべく、各種家電ならびに工業用電力の電気抵抗性、容量性および誘導性の負荷に応用できる、三相リアクトル節電装置の発明に終に成功した。

本発明の第一の目的は、直流リアクトルおよび三相変圧器の設計にもとづき、磁気電気効果をもたらし、電力節約作用を有し、負荷設備の電力消費を低減し、節電効率を高めてエネルギー節約することにより全体の機能品質を高める、三相リアクトル節電装置を提供することである。

本発明の第二の目的は、整流回路が三相変圧器の放出した昇圧型交流自己インダクタンスエネルギーを整流することを利用し、電動機電源入力設備の容量を減らすと同時に、線電流補償電力を低減し、リアクタンス整流の特性をより優れたものにする、三相リアクトル節電装置を提供することである。

本発明の第三の目的は、キャパシタ（コンデンサ）を増設して、さらに部分的な無効電力（ＫＶＡＲ）を相殺し、有効電力（ＫＷ）を増やし、力率（Ｐ．Ｆ）を高めて改善し、総電力（ＫＶＡ）を低減できる三相リアクトル節電装置を提供することである。広い応用範囲には、全ての家電用および工業用電力節約装置等の負荷が含まれる。本発明の三相リアクトル節電装置は、電力会社の力率基準に合わせ、電流遅れ力率の基準値である８０％より低くならないようにする。

本発明の第四の目的は、三相ブリッジ整流回路の増設により、三相直流電力を交流電力に変換して送り出すことができる三相リアクトル節電装置を提供することである。これにより本発明は、直流負荷に応用できるだけでなく、交流負荷にも用いることができ、三相ブリッジ整流回路の増設と同時に、フェライトビーズインダクタを有するリアクトルを選択し、最大の直流電力に変換できる。このように、本発明は、例えばアクティブパワーフィルタ（Ａ．Ｐ．Ｆ．）や力率補正（Ｐ．Ｆ．Ｃ．）のような各種の多機能を備えた電力供給システムを統合することで、直流電源駆動を容易にし、電力品質を改善して省エネ効果を達成する。

本発明の第五の目的は、回線インピーダンス損失を減らし、全体の機能品質を高めることができる三相リアクトル節電装置を提供することである。線電流が低減され、電圧降下が減少するので、さらに安定した品質の電力供給ができ、設備の損失が減り寿命が延び、電圧調整率を改善できる。これによって、あらゆる電力設備の負荷に電力を提供できる。三相リアクトル節電装置がメインスイッチに近い場合は、電力効率値が高くなり、配電盤スイッチを負荷に合わせた状況で使用すると、全体的な電源の力率は高くなる。

上述の目的を達成するために、本発明は、三相交流電源を受けるのに用いられ、負荷に電気的に接続し、三相交流電源は電場エネルギーを有する、三相リアクトル節電装置を提供する。
三相リアクトル節電装置は、三相交流電源に電気的に接続して電場エネルギーを蓄える第一キャパシタ（コンデンサ）バンクと、第一キャパシタバンクに電気的に接続して電場エネルギーを受け取るとともに交流自己インダクタンスエネルギーに変換するリアクトルバンクと、リアクトルバンクに電気的に接続して交流自己インダクタンスエネルギーを受け取るとともに昇圧して昇圧型交流自己インダクタンスエネルギーにする三相変圧器と、三相変圧器に電気的に接続して昇圧型交流自己インダクタンスエネルギーを蓄える第二キャパシタ（コンデンサ）バンクと、三相変圧器に電気的に接続して昇圧型交流自己インダクタンスエネルギーを整流して直流電力にする整流回路と、整流回路に電気的に接続して直流電力を蓄える電力調整回路と、整流回路に電気的に接続して直流電力を受け取り、第一直流自己インダクタンスエネルギーおよび第二直流自己インダクタンスエネルギーをそれぞれ発生させ負荷まで送る第一直流リアクトルおよび第二直流リアクトルと、を少なくとも含む。

以下の説明および図１、図２、図３で開示される技術内容によれば、電力節約作用を有する本発明の三相リアクトル節電装置１０は、節電に有効であり、負荷の電力消費を低減し、節電効率を上げ、エネルギーの節約を可能にする。さらに、負荷電源入力設備の容量を減らすと同時に、線電流を低減し、電力を補償し、リアクタンス整流の特性をより優れたものにできる。
また、回線インピーダンス損失が減り、全体の機能品質が高められる。そして、線電流が低減し、電圧降下が減少するので、より安定した品質の電力供給ができ、設備の損耗が減り負荷の使用寿命が延びる。
さらに、三相リアクトル節電装置がメインスイッチに近い場合は、電力効率値が高くなり、配電盤スイッチを負荷に合わせた状況で使用すると、電圧調整率が改善され、全体的な電源の力率は高くなる。部分電力モニタリングシステムは、自動制御の力率調整器を備えるので、三相リアクトル節電装置１０は、電力会社の力率基準に合わせ、電流遅れ力率の基準値である８０％より低くならないようにできる。

交流負荷９６が誘導電動機である場合、誘導電動機の固定子と回転子の間には空気の隙間ができ、滑りから生じる摩擦で引っかかることがなく、負荷をかけた後、急激に電流が大きくなり力率が低下する。このような状況では、本発明の三相リアクトル節電装置１０の使用がさらに適している。例えばアクティブパワーフィルタ（Ａ．Ｐ．Ｆ．）や力率補正（Ｐ．Ｆ．Ｃ．）のような各種の多機能を備えた電力供給システムを統合することで、直流電源駆動に合わせ、電力品質を改善して省エネ効果を達成できる。

三相リアクトル節電装置１０は、第一キャパシタバンク１６および第二キャパシタバンク２２を増設して、部分的な無効電力（ＫＶＡＲ）を相殺し、有効電力（ＫＷ）を増やし、力率（Ｐ．Ｆ）を高めて改善し、総電力（ＫＶＡ）を削減できる。その広い応用範囲には、全ての家電用および工業用電力節約装置等の負荷が含まれる。

本発明の三相リアクトル節電装置の回路図。本発明の回路遮断器を増設した三相リアクトル節電装置の回路を示す図。本発明の三相ブリッジ整流回路を増設した三相リアクトル節電装置の回路を示す図。

本発明の目的、技術内容、特徴および達成される効果の更なる理解のため、以下のとおり具体的実施例と図面にもとづき詳細を説明する。

本発明の実施方式と解決すべき問題と問題解決の技術については参考図面に合わせた詳細説明の中で１つずつ提示し、相背景技術と照らし合わせた際の効果については、＜発明の効果＞で述べたとおりである。

本発明の実施例をここに開示する。まず図１の本発明の三相リアクトル節電装置の回路図を参照されたい。図が示すように、本発明の開示する三相リアクトル節電装置１０は、第一Ｒ相、第一Ｓ相および第一Ｔ相を具備する三相交流電源１２を受けるのに用いられ、直流負荷１４と電気的に接続し、三相交流電源１２は電場エネルギーを有する。
三相リアクトル節電装置１０は、三相交流電源１２に電気的に接続して電場エネルギーを蓄える第一キャパシタバンク１６と、第一キャパシタバンク１６に電気的に接続して電場エネルギーを受け取るとともに交流自己インダクタンスエネルギーに変換するリアクトルバンク１８を含む。

続いて、三相変圧器２０は、リアクトルバンク１８に電気的に接続し、交流自己インダクタンスエネルギーを受け取るとともに昇圧して昇圧型交流自己インダクタンスエネルギーにする。第二キャパシタバンク２２は、三相変圧器２０に電気的に接続し、昇圧型交流自己インダクタンスエネルギーを蓄える。整流回路２４は、三相変圧器２０に電気的に接続し、昇圧型自己インダクタンスエネルギーを整流して直流電力にする。
電力調整キャパシタ２６は、整流回路２４に電気的に接続して直流電力を蓄える。第一直流リアクトル２８および第二直流リアクトル３０は、整流回路２４に電気的に接続し、直流電流を受け取り、第一直流自己インダクタンスエネルギーおよび第二直流自己インダクタンスエネルギーをそれぞれ発生させるとともに直流負荷１４まで送る。

前述の直流負荷１４は、抵抗性負荷、誘導性負荷または容量性負荷であり、第一直流リアクトル２８および第二直流リアクトル３０に電気的に接続してループを形成し、この直流負荷１４は第一直流自己インダクタンスエネルギーおよび第二直流自己インダクタンスエネルギーを受け取る。

三相変圧器２０はコアおよびコイルを具備し、コアの材質はケイ素鋼板である。三相変圧器２０はΔ−Ｙ結線変圧器であり、第三高調波はΔ内で循環し、電圧波形が歪むことがなく、二次側の線間電圧は相電圧の√３倍になる。また、三相変圧器２０はΔ結線３２およびＹ結線３４を有し、Δ結線３２は第二Ｒ相、第二Ｓ相および第二Ｔ相を有し、Ｙ結線３４は第三Ｒ相、第三Ｓ相および第三Ｔ相を有する。三相変圧器２０は高出力三相変圧器であり、コアおよびコイルを具備し、コアの材質はケイ素鋼板である。

第一キャパシタバンク１６は、第一Ｒ相および第一Ｓ相に電気的に接続する第一キャパシタ３６と、第一Ｓ相および第一Ｔ相に電気的に接続する第二キャパシタ３８と、第一Ｓ相および第一Ｔ相に電気的に接続する第三キャパシタ４０を含む。

第二キャパシタバンク２２は、第三Ｒ相に電気的に接続する第四キャパシタ４２と、第三Ｓ相および第四キャパシタ４２に電気的に接続する第五キャパシタ４４と、第三Ｔ相および第五キャパシタ４４に電気的に接続する第六キャパシタ４６を含む。第一キャパシタ３６、第二キャパシタ３８、第三キャパシタ４０、第四キャパシタ４２、第五キャパシタ４４および第六キャパシタ４６は電力用キャパシタである。

リアクトルバンク１８は、第一キャパシタ３６、第三キャパシタ４０および第二Ｒ相に電気的に接続する第一リアクトル４８と、第一キャパシタ３６、第二キャパシタ３８および第二Ｓ相に電気的に接続する第二リアクトル５０と、第二キャパシタ３８、第三キャパシタ４０および第二Ｔ相に電気的に接続する第三リアクトル５２を含む。

前述の第一直流リアクトル２８、第二直流リアクトル３０、第一リアクトル４８、第二リアクトル５０および第三リアクトル５２は高出力リアクトルである。この高出力リアクトルは、電気エネルギーを交流自己インダクタンスエネルギーの形式で通過させ蓄えることができる受動電子素子の一種である。電場エネルギーが通過するとき、電場エネルギーが流れてきた方向の右側から交流自己インダクタンスエネルギーが発生する。

第一直流リアクトル２８、第二直流リアクトル３０、第一リアクトル４８、第二リアクトル５０および第三リアクトル５２は、コアおよびコイルを具備し、コアの材質はケイ素鋼板であることで、電気抵抗率が増し、保磁力が低下し、磁性安定性が改善されてその磁束の飽和密度が高くなる。

第一直流リアクトル２８、第二直流リアクトル３０、第一リアクトル４８、第二リアクトル５０および第三リアクトル５２は、巻線型インダクタ、積層型インダクタ、薄膜型インダクタまたはフェライトビーズインダクタである。第一直流リアクトル２８、第二直流リアクトル３０、第一リアクトル４８、第二リアクトル５０および第三リアクトル５２に、フェライトビーズインダクタを有するリアクトルを選択するとき、最大直流電力に変換することができる。

次に、整流回路２４は、第一ダイオード５４、第二ダイオード５６、第三ダイオード５８、第四ダイオード６０、第五ダイオード６２および第六ダイオード６４を含む。第一ダイオード５４は、第一アノードＡ₁および第一カソードＫ₁を具備し、第一アノードＡ₁は第三Ｒ相に電気的に接続する。
第二ダイオード５６は、第二アノードＡ₂および第二カソードＫ₂を具備し、第二カソードＫ₂は第一アノードＡ₁および第三Ｒ相に電気的に接続する。第三ダイオード５８は、第三アノードＡ₃および第三カソードＫ₃を具備し、第三アノードＡ₃は第三Ｓ相に電気的に接続し、第三カソードＫ₃は第一カソードＫ₁に電気的に接続する。第四ダイオード６０は、第四アノードＡ₄および第四カソードＫ₄を具備し、第四アノードＡ₄は第二アノードＡ₂に電気的に接続し、第四カソードＫ₄は第三アノードＡ₃および第三Ｓ相に電気的に接続する。第五ダイオード６２は、第五アノードＡ₅および第五カソードＫ₅を具備し、第五アノードＡ₅は第三Ｔ相に電気的に接続し、第五カソードＫ₅は第三カソードＫ₃および電力調整キャパシタ２６に電気的に接続する。
第六ダイオード６４は、第六アノードＡ₆および第六カソードＫ₆を具備し、第六アノードＡ₆は第四アノードＡ₄および電力調整キャパシタ２６に電気的に接続し、第六カソードＫ₆は第五アノードＡ₅および第三Ｔ相に電気的に接続する。第一ダイオード５４、第二ダイオード５６、第三ダイオード５８、第四ダイオード６０、第五ダイオード６２および第六ダイオード６４は高出力ダイオードである。

図２は本発明の回路遮断器を増設した三相リアクトル節電装置の回路を示す図である。図が示すように、本発明がここで開示する回路遮断器６６は、三相交流電源１２および第一キャパシタバンク１６に電気的に接続する。回路遮断器６６は、一種の過電流保護の装置であり、室内または工業配線で使用されるメインスイッチと配電制御スイッチに用いられる、負荷の保護に有効な重要素子の一種である。主に、短絡保護と深刻な過負荷の防止に用いられ、工業機器上の負荷保護においては保護装置の一つとして回路遮断器の使用が指定されることがある。

続いて、本発明の三相ブリッジ整流回路を増設した三相リアクトル節電装置の回路を示す図である図３を参照されたい。図が示すように、本発明がここで開示する増設用の三相ブリッジ整流回路６８は第一直流リアクトル２８および第二直流リアクトル３０に電気的に接続し、第一直流自己インダクタンスエネルギーおよび第二直流自己インダクタンスエネルギーを受け取るとともに三相交流電力に変換する。制御器７０は三相ブリッジ整流回路６８に電気的に接続して三相ブリッジ整流回路６８の状態を制御する。

前述の三相ブリッジ整流回路６８は、第一双方向サイリスタ７２、第一絶縁ゲートバイポーラトランジスタ７４、第二双方向サイリスタ７６、第二絶縁ゲートバイポーラトランジスタ７８、第三双方向サイリスタ８０、第三絶縁ゲートバイポーラトランジスタ８２、第四双方向サイリスタ８４、第四絶縁ゲートバイポーラトランジスタ８６、第五双方向サイリスタ８８、第五絶縁ゲートバイポーラトランジスタ９０、第六双方向サイリスタ９２および第六絶縁ゲートバイポーラトランジスタ９４を含む。
第一双方向サイリスタ７２は、第一端子Ｔ₁、第二端子Ｔ₂および第一制御ゲートＧ₁を具備し、第一端子Ｔ₁は第一直流リアクトル２８に電気的に接続する。第一絶縁ゲートバイポーラトランジスタ７４は、第一エミッタＥ₁および第一コレクタＣ₁を具備し、第一エミッタＥ₁は第一端子Ｔ₁に電気的に接続し、第一コレクタＣ₁は第二端子Ｔ₂に電気的に接続する。第二双方向サイリスタ７６は、第三端子Ｔ₃、第四端子Ｔ₄および第二制御ゲートＧ₂を具備し、第三端子Ｔ₃は第二端子Ｔ₂に電気的に接続し、第四端子Ｔ₄は第二直流リアクトル３０に電気的に接続する。
第二絶縁ゲートバイポーラトランジスタ７８は、第二エミッタＥ₂および第二コレクタＣ₂を具備し、第二エミッタＥ₂は第三端子Ｔ₃に電気的に接続し、第二コレクタＣ₂は第四端子Ｔ₄に電気的に接続する。第三双方向サイリスタ８０は、第五端子Ｔ₅、第六端子Ｔ₆および第三制御ゲートＧ₃を具備し、第五端子Ｔ₅は第一直流リアクトル２８に電気的に接続する。第三絶縁ゲートバイポーラトランジスタ８２は、第三エミッタＥ₃および第三コレクタＣ₃を具備し、第三エミッタＥ₃は第五端子Ｔ₅に電気的に接続し、第三コレクタＣ₃は第六端子Ｔ₆に電気的に接続する。
第四双方向サイリスタ８４は、第七端子Ｔ₇、第八端子Ｔ₈および第四制御ゲートＧ₄を具備し、第七端子Ｔ₇は第六端子Ｔ₆に電気的に接続し、第八端子Ｔ₈は第二直流リアクトル３０に電気的に接続する。第四絶縁ゲートバイポーラトランジスタ８６は、第四エミッタＥ₄および第四コレクタＣ₄を具備し、第四エミッタＥ₄は第七端子Ｔ₇に電気的に接続し、第四コレクタＣ₄は第八端子Ｔ₈に電気的に接続する。第五双方向サイリスタ８８は、第九端子Ｔ₉、第十端子Ｔ₁₀および第五制御ゲートＧ₅を具備し、第九端子Ｔ₉は第一直流リアクトル２８に電気的に接続する。
第五絶縁ゲートバイポーラトランジスタ９０は、第五エミッタＥ₅および第五コレクタＣ₅を具備し、第五エミッタＥ₅は第九端子Ｔ₉に電気的に接続し、第五コレクタＣ₅は第十端子Ｔ₁₀に電気的に接続する。第六双方向サイリスタ９２は、第十一端子Ｔ₁₁、第十二端子Ｔ₁₂および第六制御ゲートＧ₆を具備し、第十一端子Ｔ₁₁は第十端子Ｔ₁₀に電気的に接続し、第十二端子Ｔ₁₂は第二直流リアクトル３０に電気的に接続する。
第六絶縁ゲートバイポーラトランジスタ９４は、第六エミッタＥ₆および第六コレクタＣ₆を具備し、第六エミッタＥ₆は第十一端子Ｔ₁₁に電気的に接続し、第六コレクタＣ₆は第十二端子Ｔ₁₂に電気的に接続する。また、第一制御ゲートＧ₁、第二制御ゲートＧ₂、第三制御ゲートＧ₃、第四制御ゲートＧ₄、第五制御ゲートＧ₅および第六制御ゲートＧ₆は制御器７０に電気的に接続する。

交流負荷９６は、第二端子Ｔ₂、第六端子Ｔ₆および第十端子Ｔ₁₀と電気的に接続してループを形成し、交流負荷９６は三相交流電力を受け取る。また、交流負荷９６は、抵抗性負荷、誘導性負荷または容量性負荷である。抵抗性負荷には例えば白熱灯や電熱線がある。誘導性負荷には例えば三相交流電動機、三相変圧器またはインダクタのような電磁装置がある。容量性負荷には例えばキャパシタ（コンデンサ）がある。

このように、三相リアクトル節電装置１０は三相ブリッジ整流回路６８を増設した場合、例えば交流電動機の交流負荷９６に応用できる。

以上に開示した本発明の実施例は、本発明の実施範囲を限定するものではない。本発明の精神と領域を脱しない範囲内で加えた変更や潤色は全て、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。本発明の特許請求の範囲は添付した請求項を参照する。

１０三相リアクトル節電装置
１２三相交流電源
１４直流負荷
１６第一キャパシタバンク
１８リアクトルバンク
２０三相変圧器
２２第二キャパシタバンク
２４整流回路
２６電力調整キャパシタ
２８第一直流リアクトル
３０第二直流リアクトル
３２ Δ結線
３４Ｙ結線
３６第一キャパシタ
３８第二キャパシタ
４０第三キャパシタ
４２第四キャパシタ
４４第五キャパシタ
４６第六キャパシタ
４８第一リアクトル
５０第二リアクトル
５２第三リアクトル
５４第一ダイオード
５６第二ダイオード
５８第三ダイオード
６０第四ダイオード
６２第五ダイオード
６４第六ダイオード
６６回路遮断器
６８三相ブリッジ整流回路
７０制御器
７２第一双方向サイリスタ
７４第一絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
７６第二双方向サイリスタ
７８第二絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
８０第三双方向サイリスタ
８２第三絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
８４第四双方向サイリスタ
８６第四絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
８８第五双方向サイリスタ
９０第五絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
９２第六双方向サイリスタ
９４第五絶縁ゲートバイポーラトランジス
９６交流負荷
Ａ₁ 第一アノード
Ｋ₁ 第一カソード
Ａ₂ 第二アノード
Ｋ₂ 第二カソード
Ａ₃ 第三アノード
Ｋ₃ 第三カソード
Ａ₄ 第四アノード
Ｋ₄ 第四カソード
Ａ₅ 第五アノード
Ｋ₅ 第五カソード
Ａ₆ 第六アノード
Ｋ₆ 第六カソード
Ｔ₁ 第一端子
Ｔ₂ 第一端子
Ｇ₁ 第一制御ゲート
Ｅ₁ 第一エミッタ
Ｃ₁ 第一コレクタ
Ｔ₃ 第三端子
Ｔ₄ 第四端子
Ｇ₂ 第二制御ゲート
Ｅ₂ 第二エミッタ
Ｃ₂ 第二コレクタ
Ｔ₅ 第五端子
Ｔ₆ 第六端子
Ｇ₃ 第三制御ゲート
Ｅ₃ 第三エミッタ
Ｃ₃ 第三コレクタ
Ｔ₇ 第七端子
Ｔ₈ 第八端子
Ｇ₄ 第四制御ゲート
Ｅ₄ 第四エミッタ
Ｃ₄ 第四コレクタ
Ｔ₉ 第九端子
Ｔ₁₀ 第十端子
Ｇ₅ 第五制御ゲート
Ｅ₅ 第五エミッタ
Ｃ₅ 第五コレクタ
Ｔ₁₀ 第十端子
Ｔ₁₁ 第一端子
Ｔ₁₂ 第十二端子
Ｇ₆ 第六制御ゲート
Ｅ₆ 第六エミッタ
Ｃ₆ 第六コレクタ

Claims

第一Ｒ相、第一Ｓ相、および第一Ｔ相を有する三相交流電源を受けるのに用いられ、負荷に電気的に接続し、前記三相交流電源は電場エネルギーを有する、三相リアクトル節電装置であり、前記三相リアクトル節電装置は、
前記三相交流電源に対し、前記第一Ｒ相および前記第一Ｓ相に電気的に接続する第一キャパシタと、前記第一Ｓ相および前記第一Ｔ相に電気的に接続する第二キャパシタと、前記第一Ｓ相および前記第一Ｔ相に電気的に接続する第三キャパシタとを有し、前記電場エネルギーを蓄える第一キャパシタバンクと、
前記第一キャパシタバンクに電気的に接続し、前記電場エネルギーを受け取るとともに交流自己インダクタンスエネルギーに変換するリアクトルバンクと、
前記リアクトルバンクからの三相の出力とそれぞれ電気的に接続する第二Ｒ相、第二Ｓ相、および第二Ｔ相を有するΔ結線と、第三Ｒ相、第三Ｓ相、および第三Ｔ相を有するＹ結線とを備えたΔ−Ｙ結線変圧器たる三相変圧器であって、前記交流自己インダクタンスエネルギーを受け取るとともに昇圧して昇圧型交流自己インダクタンスエネルギーにする三相変圧器と、
前記三相変圧器の前記Ｙ結線の前記第三Ｒ相、前記第三Ｓ相、および前記第三Ｔ相とそれぞれ電気的に接続する三相の入力を有し、前記昇圧型自己インダクタンスエネルギーを蓄える第二キャパシタバンクと、
前記三相変圧器に電気的に接続し、前記昇圧型自己インダクタンスエネルギーを整流して直流電力にする整流回路と、
前記整流回路に電気的に接続し、前記直流電力を蓄える電力調整キャパシタと、
前記整流回路に電気的に接続し、前記直流電力を受け取り、第一直流自己インダクタンスエネルギーおよび第二直流自己インダクタンスエネルギーをそれぞれ発生させて前記負荷まで送る第一直流リアクトルおよび第二直流リアクトルと、
を少なくとも含むことを特徴とする三相リアクトル節電装置。
前記負荷は、直流負荷であり、前記第一直流リアクトルおよび前記第二直流リアクトルに電気的に接続してループを形成し、前記直流負荷は前記第一直流自己インダクタンスエネルギーおよび第二直流自己インダクタンスエネルギーを受け取ることを特徴とする、請求項１に記載の三相リアクトル節電装置。
前記直流負荷は、抵抗性負荷、誘導性負荷または容量性負荷であることを特徴とする、請求項２に記載の三相リアクトル節電装置。
前記リアクトルバンクは、前記第一キャパシタ、前記第三キャパシタおよび前記第二Ｒ相に電気的に接続する第一リアクトルと、前記第一キャパシタ、前記第二キャパシタおよび前記第二Ｓ相に電気的に接続する第二リアクトルと、前記第二キャパシタ、前記第三キャパシタおよび前記第二Ｔ相に電気的に接続する第三リアクトルとを備えることを特徴とする、請求項１に記載の三相リアクトル節電装置。
前記第二キャパシタバンクは、前記第三Ｒ相に電気的に接続する第四キャパシタと、前記第三Ｓ相および前記第四キャパシタに電気的に接続する第五キャパシタと、前記第三Ｔ相および前記第五キャパシタに電気的に接続する第六キャパシタとを備えることを特徴とする、請求項１に記載の三相リアクトル節電装置。
前記整流回路は、第一アノードおよび第一カソードを具備し、前記第一アノードは前記第三Ｒ相に電気的に接続する第一ダイオードと、第二アノードおよび第二カソードを具備し、前記第二カソードは前記第一アノードおよび前記第三Ｒ相に電気的に接続する第二ダイオードと、第三アノードおよび第三カソードを具備し、前記第三アノードは前記第三Ｓ相に電気的に接続し、前記第三カソードは前記第一カソードに電気的に接続する第三ダイオードと、第四アノードおよび第四カソードを具備し、前記第四アノードは前記第二アノードに電気的に接続し、前記第四カソードは前記第三アノードおよび前記第三Ｓ相に電気的に接続する第四ダイオードと、第五アノードおよび第五カソードを具備し、前記第五アノードは前記第三Ｔ相に電気的に接続し、前記第五カソードは前記第三カソードおよび前記電力調整キャパシタに電気的に接続する第五ダイオードと、第六アノードおよび第六カソードを具備し、前記第六アノードは前記第四アノードおよび前記電力調整キャパシタに電気的に接続し、前記第六カソードは前記第五アノードおよび前記第三Ｔ相に電気的に接続する第六ダイオードとを備えることを特徴とする、請求項１に記載の三相リアクトル節電装置。
前記三相変圧器は、コアおよびコイルを具備し、前記コアの材質はケイ素鋼板であることを特徴とする、請求項１に記載の三相リアクトル節電装置。
前記第一リアクトル、前記第二リアクトル、前記第三リアクトル、前記第一直流リアクトルおよび前記第二直流リアクトルは、高出力リアクトルであることを特徴とする、請求項４に記載の三相リアクトル節電装置。
前記前記第一リアクトル、前記第二リアクトル、前記第三リアクトル、前記第一直流リアクトルおよび前記第二直流リアクトルは、巻線型インダクタ、積層型インダクタ、薄膜型インダクタまたはフェライトビーズインダクタであることを特徴とする、請求項４に記載の三相リアクトル節電装置。
前記前記第一リアクトル、前記第二リアクトル、前記第三リアクトル、前記第一直流リアクトルおよび前記第二直流リアクトルは、コアおよびコイルを具備し、前記コアの材質はケイ素鋼板であることを特徴とする、請求項４に記載の三相リアクトル節電装置。
前記第一キャパシタ、前記第二キャパシタ、前記第三キャパシタ、前記第四キャパシタ、前記第五キャパシタおよび前記第六キャパシタは電力用キャパシタであることを特徴とする、請求項５に記載の三相リアクトル節電装置。
前記三相交流電源および前記第一キャパシタバンクに電気的に接続する回路遮断器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の三相リアクトル節電装置。
前記第一直流リアクトルおよび前記第二直流リアクトルに電気的に接続し、前記第一直流自己インダクタンスエネルギーおよび前記第二直流自己インダクタンスエネルギーを受け取るとともに三相交流電力に変換する、三相ブリッジ整流回路と、前記三相ブリッジ整流回路に電気的に接続して前記三相ブリッジ整流回路の状態を制御する制御器とをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の三相リアクトル節電装置。
前記三相ブリッジ整流回路は、第一端子、第二端子および第一制御ゲートを具備し、前記第一端子は前記第一直流リアクトルに電気的に接続する第一双方向サイリスタと、第一エミッタおよび第一コレクタを具備し、前記第一エミッタは前記第一端子に電気的に接続し、前記第一コレクタは前記第二端子に電気的に接続する第一絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、第三端子、第四端子および第二制御ゲートを具備し、前記第三端子は前記第二端子に電気的に接続し、前記第四端子は前記第二直流リアクトルに電気的に接続する第二双方向サイリスタと、第二エミッタおよび第二コレクタを具備し、前記第二エミッタは前記第三端子に電気的に接続し、前記第二コレクタは前記第四端子に電気的に接続する第二絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、第五端子、第六端子および第三制御ゲートを具備し、前記第五端子は前記第一直流リアクトルに電気的に接続する第三双方向サイリスタと、第三エミッタおよび第三コレクタを具備し、前記第三エミッタは前記第五端子に電気的に接続し、前記第三コレクタは前記第六端子に電気的に接続する第三絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、第七端子、第八端子および第四制御ゲートを具備し、前記第七端子は前記第六端子に電気的に接続し、前記第八端子は前記第二直流リアクトルに電気的に接続する第四双方向サイリスタと、第四エミッタおよび第四コレクタを具備し、前記第四エミッタは前記第七端子に電気的に接続し、前記第四コレクタは前記第八端子に電気的に接続する第四絶縁ゲートバイポーラトランジスタと第九端子、第十端子および第五制御ゲートを具備し、前記第九端子は前記第一直流リアクトルに電気的に接続する第五双方向サイリスタと、第五エミッタおよび第五コレクタを具備し、前記第五エミッタは前記第九端子に電気的に接続し、前記第五コレクタは前記第十端子に電気的に接続する第五絶縁ゲートバイポーラトランジスタと、第十一端子、第十二端子および第六制御ゲートを具備し、前記第十一端子は前記第十端子に電気的に接続し、前記第十二端子は前記第二直流リアクトルに電気的に接続する第六双方向サイリスタと、第六エミッタおよび第六コレクタを具備し、前記第六エミッタは前記第十一端子に電気的に接続し、前記第六コレクタは前記第十二端子に電気的に接続する第六絶縁ゲートバイポーラトランジスタとを備え、前記第一制御ゲート、第二制御ゲート、第三制御ゲート、第四制御ゲート、第五制御ゲートおよび第六制御ゲートは前記制御器に電気的に接続することを特徴とする、請求項１３に記載の三相リアクトル節電装置。
前記負荷は交流負荷であり、前記第二端子、前記第六端子および前記第十端子に電気的に接続してループを形成し、前記請交流負荷は前記三相交流電力を受けることを特徴とする、請求項１４に記載の三相リアクトル節電装置。
前記交流負荷は抵抗性負荷、誘導性負荷または容量性負荷であることを特徴とする、請求項１５に記載の三相リアクトル節電装置。