JP5608938B2 - 配電システム用の力率および高調波補償器の新規アーキテクチャ - Google Patents

Description

本発明は、電力配電システムに接続された高電力システムの一般的な分野に関する。より具体的には、電力配電システムが、主として負荷が急激に変動する場合に、扱わねばならない負荷変動の補償に関与する装置に関する。これは特に、パルス負荷に給電すべく設計されたシステムに適合されている。

電力配電システムは一般に、配電システムにより電力が供給され、且つ表示されるインピーダンスの値に応じて配電システムに掛ける「負荷」を増減させる設備が接続された配電線で構成されている。これはまた、配電される電力を生成する手段と共に、生成された電力が、任意の所与の瞬間に、給電線に設置された設備により掛けられる負荷に極力適合されるよう電力生成手段に作用する制御手段も含んでいる。

配電システムは一般に、公称動作モードにおいて、且つ負荷の変動の遅さを考慮すれば、一定の安全域を設けた上で、接続された設備全体が要求する電力を配電することが可能であるような構成および規模を有している。すなわちこれらの手段は、所与の平均電力を、配電される電力の当該平均値周辺で一定の変動を受容しながら配電するための規模を有しており、これらの変動は小さく且つ遅いことが好適である。このため、掛けられる負荷と配電システムの間に、当該負荷変動を検出可能であって、その影響を制限すべく作用することにより、あるいはこの目的のためにエネルギー貯蔵装置を用いて追加的な全電力需要を供給することにより、これらの変動に対応可能な装置を挿入することが往々にして必要である。

図１に示すように、高電力設備用のＡＣ配電システムから給電を行なうために、一般に「Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ」の頭文字であるＰＦＣと呼ばれる装置を含む構造が一般に挿入される。各方面で公知の構造を有する当該装置は、ＡＣ配電システムにより供給されたＡＣ電流をＤＣ電流に変換する。この種の装置は主としてＡＣ−ＤＣ変換手段と共に、生成されたＤＣ電圧を接続された設備が必要とする供給電圧に対応する所与のセットポイント値にする閉ループ制御用の手段を含んでいる。このような方法で、当該設備の負荷変動は通常、ＰＦＣにより生成される電流の増大を引き起こし、次いで配電システム上のより高い電力を吸収する。

ＰＦＣは一般に、配電システムに接続された設備に現れる負荷変動で、結果的に設備に配電されるＤＣ電圧の低下を招く負荷変動を検出する役割を有するフィードバック連鎖を形成する一組の手段に関連付けられている。そのような電圧低下が検出された場合、フィードバック連鎖を構成する手段はＰＦＣに対し、当該ＰＦＣが、負荷変動により生起された電流需要に応答してＤＣ電流を配電するように作用する。

ＰＦＣ型の装置について知られる短所の一つは、それらが特に一次ＡＣ配電システム、すなわち、電力需要の増大に迅速に対応することができない手段により電力が供給される配電システムの品質（電圧ディップおよび高調波）を維持するために、必然的に比較的長い応答時間を有する点である。ＰＦＣは従って、一次側で電圧と同相のＡＣ電流を吸収することができ、且つ含まれる高調波成分が極力少ないように、遮断周波数が配電システムの周波数よりもはるかに低い、低速の電圧フィードバック制御ループを含んでいる。

ＰＦＣの閉ループ制御の低帯域幅は従って、特にパルス的性質を有する負荷の場合のような急速な負荷変動に直面した際に、ＤＣ電圧調整の品質を制限する。従って、配電システムに接続された設備に現れる負荷の突発的変動に応答するために、必要な電力の配電に対するＰＦＣの能力不足を比較的長時間にわたり克服可能な補完的手段を提供することが必要である。

これらの補完的手段は一般に、電力の貯蔵および返還が可能な手段であって、主にアキュムレータまたはコンデンサのバンクである。ここで当該エネルギー貯蔵手段は、ＰＦＣが設備からの追加的な電力需要に対応して、負荷変動に拘わらず設備向けに十分な電力供給を維持できるために必要な時間にわたり電力の補完的供給を保証するだけの規模を有している。

実際には、図１に示すように、チョッパー型の装置を用いてＰＦＣをエネルギー貯蔵手段に関連付ける構造が知られている。ここで、チョッパー回路は２つの動作状態を交互に採用すべく設計されている。すなわち、配電システムに接続された設備に給電するＤＣ線上の貯蔵手段に貯蔵された電力を放電すべく構成された第１の状態および、ＰＦＣにより生成された電流を用いて貯蔵手段を再充電すべく構成された第２の状態である。

当該公知の実施形態によれば、一つの状態からもう一方への経路がＰＦＣの動作状態により直接制御される。従って、所与の時点でＰＦＣが自身で必要な電力を生成できないことを認識した際に、チョッパーは、エネルギー貯蔵手段を放電させて、当該エネルギー貯蔵手段が設備に必要とする電力を供給するために、ＰＦＣにより生成された電流に追加される補完的な電流を給電線に提供するように制御される。同様に、ＰＦＣが電力需要よりも多くの電力を供給可能な場合、チョッパーは、エネルギー貯蔵手段を再充電すべく制御される。チョッパー１６の制御は一般に、設備に正しく給電するために、ＰＦＣにより供給される電流が十分であるか否かを示す、ＰＦＣにより直接提供された情報に基づいている。

しかし、ＰＦＣによる出力電力の調整処理が遅いことを考えると、負荷に生じる突発的変動は、比較的長時間経過した後でしか、ＰＦＣにより考慮に入れられない。結果的に、負荷の突発的変動に対応する瞬間に続く所与の時間が経過する間、チョッパー１６が貯蔵手段を放電するように制御されないため、ＰＦＣ１１は何ら応答せず、供給電力の欠損が生じる結果、配電電圧の低下を招く。

最後に当該公知の実施形態では、特に突発的且つ大幅な負荷変動に直面した際に、電力調整が不十分な配電システムが得られ、給電されている設備の動作に重大な影響を及ぼす恐れがある。

本発明の目的の一つは、負荷（すなわち電力消費）の突発的且つ大幅な変動が生じる設備の装置に満足のいくやり方で給電が可能な、ＤＣ電流の形式での電力配電用に配電システムが得られるＰＦＣに基づく構造、すなわち、原理について上に述べた公知の構造よりも大幅に急激な変動への応答を有する構造を提供することである。

この目的のために、本発明の主題は力率および高調波成分の補償機能を有する一次ＡＣ電力配電システム用の整流システムである。本発明による装置は、一次配電システムに接続されていてＤＣ給電線を介してＤＣ電力を供給する少なくとも１つのＰＦＣ回路と、スイッチング回路を介してＤＣ給電線に接続されていて電気エネルギーの貯蔵および返還を行なう手段とを含んでいる。当該スイッチング回路は、２つの動作状態、すなわち貯蔵手段に貯蔵された電気エネルギーをＤＣ給電線を介して放電させる第１の動作状態および、ＤＣ給電線を介して貯蔵手段の充電を行なう第２の動作状態を備えるべく構成されている。本発明による装置は、更に２つの交差制御回路、すなわち、
− 給電線上の電圧の値と第１の基準電圧との比較によりスイッチング回路の動作状態を判定し、給電線上の電圧が第１の基準電圧より低い場合はスイッチング回路が第１の動作状態に設定され、逆の場合は第２の動作状態に設定される第１の制御回路と、
− 当該電圧と第２の基準電圧との比較により、貯蔵手段の出力端における電圧に応じて、ＰＦＣにより給電線を介して配電される電力を調整する第２の制御回路とを含んでいる。

本発明によるシステムの好適な一実施形態において、電気エネルギー貯蔵手段の動作電圧が、給電線により配電される電圧より大幅に低いため、スイッチング回路は当該貯蔵手段が給電線を介して放電される場合は貯蔵手段により配電される電圧を上げ、貯蔵手段が給電線により再充電される場合は給電線から取得する電流の電圧を下げる可逆チョッパー回路である。

本発明によるシステムの特定の一実施形態において、エネルギー貯蔵手段はアキュムレータのバンクを含んでいる。

本発明によるシステムの別の特定の実施形態において、エネルギー貯蔵手段はコンデンサのバンクを含んでいる。

本発明によるシステムの好適な一実施形態において、第１および第２の制御回路は、基準電圧に関して測定された電圧の変動を積分する積分増幅器（ＰＩ）を含んでいる。

本発明によるシステムの特定の一実施形態において、第２の制御回路は更に、ＰＦＣの制御ループの帯域幅を制限すべく構成されたフィルタリング回路を含んでいる。

本発明による別の主題は、負荷率および高調波成分が向上した二次ＡＣ電力配電システムであり、本発明による整流システムおよび前記整流システムの出力端に設置されたインバータ回路を含んでいる。

本発明によれば、インバータ回路は、チョッピング制御の動作下でＡＣ電流のパルスを送るべく構成された制御インバータ回路である。

本発明による二次ＡＣ電力配電システムの一変形実施形態において、インバータ回路はマルチレベルインバータ回路である。

本発明による二次ＡＣ電力配電システムの別の変形実施形態において、インバータ回路は多相インバータ回路である。

本発明の特徴および利点は、添付図面を参照しながら本発明の原理を示す以下の記述により理解が含まるであろう。

ＰＦＣの周囲に構築されたＤＣ電力生成および配電システムの公知従来技術による例示的構造の模式的回路図である。 ＰＦＣの周囲に構築されたＤＣ電力生成および配電システムの本発明による例示的構造の模式的回路図である。 本発明による構造の動作状態を示す全体タイミング図である。 変形実施形態において考察された本発明による構造の動作状態を示す全体タイミング図である。 本発明による電力配電システム構造の例示的な応用である。

上述のように、図１は、電力配電システムに設置すべく設計された公知の調整システムの一般的構造の概模的表現であり、その主な機能は、一次配電システムにより配電される電流の電力および高調波成分を向上させることと、且つ配電システムに配電される電力を電力需要に連続的に適合させることとの両方である。

この公知の構造は、「Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ」の頭文字に従いＰＦＣと呼ばれる装置１１を組み込んでいる。ＰＦＣは、入力端で一次ＡＣ電源配電システム１２により給電され、出力端からＤＣ電力供給１３を配電し、これを用いてＡＣ電圧を生成することができる。

各方面で公知のＰＦＣの内部構造は本明細書では記述しない。ＰＦＣが、配電システムの力率を掛けられた負荷に応じて調整するようにリアクタンス素子の電力線への接続を切替えることを役割とする内部的に制御されたフィードバック制御ループを含む装置であることのみ注記する。一般に、当該ＰＦＣはまた、配電された供給電力１３の電圧を考慮しながら、図１に示すように、当該ＰＦＣが外部調整ループを含む構成で動作することを可能にする制御入力も含んでいる。図１において、外部制御は、比例積分器ＰＩ１５により生成された入力端への信号により生起し、当該制御から基準電圧および配電される供給電圧１３が印加される。

上述のように、配電システムに掛けられる負荷の性質の変動に対するＰＦＣの応答速度は遅く、この遅さは、配電システムに生成される高調波成分を制限する必要から生じている。このため、これは閉ループ制御よりもむしろ配電される給電の調整の問題である。実際には、ＰＦＣのフィードバック連鎖の帯域幅は、配電システム、例えばＰＦＣが挿入されている５０ＨｚのＡＣ配電システムの周波数よりも大幅に低い。また上述のように、この特徴の結果として、ＰＦＣは、ＰＦＣの下流において、配電システムにより配電線１３上に配電された電力の正しい調整を許さない。特に、配電システムに掛かる負荷が突発的且つ大幅に変動した場合、この突発的変動の原因である設備が要求する電力を即座に供給するのは不可能であることがわかる。これが不可能な結果、所与の時間にわたり、一時的な電圧低下が生じ、当該時間経過中に設備の誤動作が生じる恐れがある。

この短所を克服するために、上述にように、公知の解決策は、ＰＦＣが電力需要全体を供給しない動作期間にわたり、ＰＦＣの下流に配電システムを介して補完的な電力を供給するような規模を有するエネルギー貯蔵手段１４をＰＦＣに関連付けるものである。これらの手段は、２つの動作状態、すなわち
− 手段１４に貯蔵された予備エネルギーを線１３を介して放電し、これらの手段により配電された電流はＰＦＣ１１により生成された電流に加えられる第１の状態と、
− 電気エネルギーで手段１４を再充電する第２の状態
を交互に取るチョッパー装置１６を介して電力配電線１３に結合されている。

チョッパー１６の動作状態の制御は一般に、図１の矢印１７、１８で示すように、ＰＦＣ１１の動作状態に関する情報に基づいて行なわれる。この情報は、例えばＰＦＣから配電された電流の調整ループ上で測定されたセットポイント電圧、すなわちＰＦＣ内で原則として緩慢に変動する電圧の値から推論することができる。

従って、ＰＦＣが電力需要の全体を供給できない状態にある場合、チョッパー１６は第１の状態に置かれる。逆に、ＰＦＣが電力需要より多くの電力を供給できる状態にある場合、チョッパー１６は第２の状態に置かれる。

図１に示すように、負荷率および高調波成分用のこの公知の調整構造は、広範に実装される単純な構造であり、従って２つの独立な制御回路１５および１７〜１８を有している。

第１の制御回路１５は調整のため、ＰＦＣ１１に対し、当該ＰＦＣ１１が電力需要に供給して、供給を受ける設備の電圧低下を回避すべく自身の動作を適合させるように作用する。ＰＦＣの調整ループの帯域幅が低いため、この第１の回路の応答性は遅く、ＰＦＣの動作の変更は帯域幅に応じた時間が経過した後でしか行われない。

第２の制御回路１７、１８に関する限り、これはＰＦＣ１１により送信された情報に従いエネルギー貯蔵手段１４の放電または充電を実施するようにチョッパー１６に作用し、ＰＦＣが掛けられた負荷の突発的変動および供給電力需要の増大に対して応答し始めたときのみ予備エネルギーを放電する旨の命令がチョッパーに与えられる。

その結果、ＰＦＣ１１の応答が遅いために、掛けられた負荷の突発的変動によって瞬間的にチョッパー１６の動作状態が貯蔵手段１４に貯蔵されたエネルギーの配電システムへの放電に対応する動作状態に切り替わる訳ではない。その結果、電圧低下に対してＰＦＣが何の応答も示さない限り、電力寄与はなされず、且つ電圧も低下し続ける。

従って、配電システムに配電される電力の調整は、特に配電システムに掛けられる負荷に突発的且つ大幅な変動が生じる間、失敗する。従ってこの公知で広範に実装されている構造では、力率および高調波成分の十分な調整を行なうことも、また配電システムにより配電される電力の完全に効果的な調整を行なうこともできない。

図２は、本発明による調整システムの一般的な構造の模式的表現である。

ここに示す装置の主な目的は、図１に示す公知のシステムと同じ目的を実現することである。このため、当該装置は同じ要素を含んでいる。当該装置は従って主配電システムに設置されたＰＦＣ１１および一次電源、例えばＡＣ単または三相配電システムに関してＰＦＣの下流で給電線１３に接続された電気エネルギー貯蔵手段１４を含んでいる。本発明によれば、エネルギー貯蔵手段１４は例えば、アキュムレータまたはコンデンサのバンクを含み得る。

上述のシステムに関して、エネルギー貯蔵手段１４は、適用された制御コマンドの値に応じて、電気エネルギー１４の給電線１３への放電、または同じ線１３を流れる電流を用いた同じ貯蔵手段１４の再充電を保証する制御チョッパー回路１６を介して給電線１３に接続されている。チョッパー１６はまた、放電動作中に貯蔵手段１４により生成された電圧を給電線１３により配電された電圧の公称値まで上げること、またこれらの手段の再充電動作中に給電線からの電圧を貯蔵手段１４の公称電圧まで下げることを保証する。

本発明によるシステムはまた、公知のシステムと同様に、２つの制御および調整回路を含み、当該回路の一方は配電電圧に対してＰＦＣの閉ループ制御を動作させるべく設計されていて、他方の回路はチョッパー回路１６の動作状態、すなわち貯蔵手段１４の放電または充電の選択を実行すべく設計されている。しかし、上述の公知システムとは対照的に、ＰＦＣの閉ループ制御は、給電線１３上で測定された電圧の値を用いて直接行なうのではなく、エネルギー貯蔵手段１４の出力端における電圧の値を用いて行なう。同様に、上述の公知システムとは対照的に、チョッパー回路の制御はＰＦＣにより直接行なうかまたはＰＦＣの動作状態から推論するのではなく、給電線１３に配電された電圧から直接合成される。このように、上述のシステムで生じるものとは対照的に、エネルギー貯蔵手段１４による電力の補完的な供給は、給電線１３の電圧が低下し始めたならば直ちに、ＰＦＣからの一切の応答を待たずに、行なうことができるのが有利である。

本発明によれば、ＰＦＣ１１およびチョッパー１６の制御回路は、測定電圧、チョッパー１６の制御回路ＰＩ２５用の給電線上の電圧、およびＰＦＣの制御回路のＰＩ２１用の貯蔵手段１４により配電された電圧と、調整電圧の値を形成する適切な値である基準電圧との差異を測定する積分増幅器すなわち「ＰＩ」の回りに集中した同様の従来型構造を有している。本発明によれば、各積分増幅器ＰＩには、制御回路（ＰＦＣまたはチョッパー）の動作に適したスイッチング電子機器が関連付けられている。このスイッチング電子機器は、図３で「ＰＷＭ」（ＰＷＭは「ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ」の頭文字）と表記された四角形により表現されている。

図３の実施形態は、本発明によるシステムの配電された電力の調整の観点からの特に有利な性質を強調している。また、システムの動作の各種フェーズも強調している。

ここに示す例において、配電システムにより給電される設備は、電力消費がタイミング図３−ａにより記述される設備である。このような設備には、一定且つ大量の電力を消費する所与の持続期間Δｔ＝ｔ１−ｔ０の動作期間があり、同期間は電力を消費しないかまたは微量の電力を消費する可変長の時間間隔により区切られている。従って、このような設備により配電システムに掛かる負荷は急激に変動するように見える。

タイミング図３−ｂは、そのような動作の場合においてＰＦＣにより配電される電力の変化を示す。このような状況で、電力需要の突発的変動に対するＰＦＣの応答が、当該ＰＦＣの応答の遅さに起因して、以下の３フェーズの動作を示すことがわかる。
− ＰＦＣ１１により配電された電力が規則的に増大して需要値に達する、時点ｔ０から時点ｔ２にわたる第１フェーズ３１。当該フェーズの間、補助手段が無い場合は設備に配電される電力に欠損が生じる。
− ＰＦＣが連続的に電力需要分を配電する、時間ｔ２から時点ｔ１にわたる第２フェーズ３２。当該フェーズの間、ＰＦＣは自身で電力需要分を配電する。
− 設備により消費される電力が急激に無視できる程度になったため、ＰＦＣが次第に配電する電力の値を減らして行く、時点ｔ１から時点ｔ３にわたる第３フェーズ３３。当該最終フェーズの間、ＰＦＣは設備ではなく電力貯蔵手段１４により吸収されるエネルギーを配電する。

タイミング図３−ｃは次いで、選択された設備の例に対して、本発明によるシステム内でエネルギー貯蔵手段１４と給電線１３の間で交換される電力の時間経過に伴う変動を示す。

同図から分かるように、上記交換は、ＰＦＣの動作フェーズと同期している３つのフェーズを含んでいる点が好都合である。

第１フェーズ３１の間、ＰＦＣは電力需要分を配電することが不可能であるため、給電線１３の電圧は、チョッパー１６の制御回路がエネルギー貯蔵手段の放電を起動させるべく低下する傾向を示す。電気エネルギーは次いで、ＰＦＣを補完すべく貯蔵手段から給電線へ送られる。貯蔵手段により送られた電力は当該フェーズの間ＰＦＣにより配電される電力が増大するにつれて、貯蔵手段により送られる電力が無視できる程度またはゼロになる時点ｔ１まで、規則的に減少する。このステップの終了時点において、貯蔵手段１４により配電された電圧Ｖは、その公称値より大幅に低い値まで低下している。

第２フェーズ３２の間、給電線１３と電気エネルギー貯蔵手段１４の間で交換される電力は無視できる程度残っているかまたはゼロであり、ＰＦＣにより配電される電力は次いで設備により消費される。

第３フェーズ３３の間、チョッパー１６の制御回路がエネルギー貯蔵手段１４の再充電を起動させるべく給電線の電圧が増大傾向になるように、設備により吸収される電力は再び急激にゼロになっている。しかし、貯蔵手段１４により配電される電圧は一定の時間にわたり公称値より低いままであるため、線１３上に非ゼロの電力を配電し続けるようにＰＦＣの制御回路は当該ＰＦＣに作用し、電気エネルギー貯蔵手段１４の端末全体にかかる電圧がその公称値に向かうにつれて、配電される電力が減少する。ＰＦＣにより配電される電力は次いで貯蔵手段に完全に移送される。その後、エネルギー貯蔵手段が完全に再充電された際に、ＰＦＣの制御回路は電力の配電を停止する。

従って、図３から分かるように、本発明によるシステムにより、給電されている設備が必要とする電力が有利に常時配電可能になり、たとえＰＦＣが本質的に電力需要の突発的且つ大幅な変動に即座に対応できない場合でも配電を行なう。更に、それらの構成により、ＰＦＣ１１およびチョッパー回路１６の制御回路によりＰＦＣの動作を、給電されている設備が必要とする電力がゼロになった場合に、当該ＰＦＣによる貯蔵手段１４の再充電を保証すべく制御することができる。

ＰＦＣ自身が給電線１３を介して配電される電力を生成する訳ではなく、ＰＦＣの動作は力率および高調波成分を調整することである点に留意されたい。電力は一次配電システムから取得される。このように、ＰＦＣにより給電される二次配電システムにおいて電力消費の突発的変動が生じた場合、ＰＦＣにより一次配電システムから取得される電力は結果的に上昇するが、ＰＦＣの応答が遅いためにさほど急激ではない。にもかかわらず、消費電力の変動が実際に極めて大きく且つ短時間である場合、例えば一次配電システムにより給電される平均値に関して、一次配電システムに対する充電の影響、すなわち当該配電システムで吸収される電力の増大を制限する手段を提供することが賢明であろう。

本発明によるシステムは、この要件を満たすべく簡単な方法で適合できることが好都合である。この目的のために、充電の影響、すなわち負荷の突発的変動に応答して一次配電システムを介してＰＦＣにより吸収される電力の突発的変動を正確に制限することを役割とする、例えばフィルタリング装置２６をＰＦＣの制御回路に追加してもよい。しかし、このフィルタリング装置は、消費電力の突発的増大に対するＰＦＣの応答を更に遅くする効果を有する。従って、適宜エネルギー貯蔵手段１４の規模を定める必要がある。次いで本発明による調整システムの動作が得られるが、これは給電されている設備に給電される電力の大部分が貯蔵手段１４により配電されている図４のものに類似している。ＰＦＣは次いで、好都合なことに、負荷により吸収される電力の平均値だけを供給し、システムにより給電されるピーク電力用に規模を有している必要が無い。

本発明による調整システムは、特に正常な動作が供給電圧の良好な制御に依存する設備の給電に多岐にわたり応用できる。図５に、音波送信機用に適合された配電システムへの本発明によるシステムの応用を示す。しかしこの応用は非限定的な例として示している。

この応用例において、本発明によるシステムは、当該システムにより給電線１３を介して配電されるＤＣ電流を、給電線５３を介してサービス負荷を供給すべく意図されているＡＣ電流に変換すべく構成されたインバータ回路５１に給電する。サービス負荷は、例えば一組のソナートランスデューサで構成することができ、インバータ回路はマルチレベルインバータ、すなわち直列接続された電圧生成器として用いられて配電された電圧が合算されるいくつかの変換器群からなる装置であってよい。あるいは、当該インバータは、多相インバータ、すなわち並列接続された電流生成器として用いられて配電された電流が合算されるいくつかの変換器群からなる装置であってよい。この目的のために、当該インバータは、変調またはチョッピング制御５２により負荷が掛けられた際にＡＣ電流を生成すべく構成されている。このように、当該インバータが制御５２により起動された際に、一連の正弦波がインバータにより生成される。

本発明によるこのような給電用システムを用いることにより、電圧内の高調波成分が極めて低い正弦波パルス（すなわち一連の正弦波）を生成し、同時に、電磁両立性（ＥＭＣ）および配電システムを介して生成された電流内の高調波成分の制限の観点から、施行中の標準への準拠を保証できる点が好都合である。当該システムはまた、大量の電力を急激且つ一時的に配電可能な供給電力の生成も可能にし、同時に、一次配電システムに吸収される電力の変動に対応する影響を更に制限して、一次配電システムの当該電力を自然に制限することも可能にする。

Claims (10)

1. 力率および高調波成分の補償機能を有するＡＣ電力を配電する一次配電システム（１２）用の整流システムであって、前記一次配電システムに接続されていてＤＣ給電線（１３）を介してＤＣ電力を供給する少なくとも１つのＰＦＣ回路（１１）と、スイッチング回路（１６）を介して前記ＤＣ給電線（１３）に接続されていて電気エネルギーの貯蔵および返還を行なう手段（１４）とを含み、前記スイッチング回路（１６）は２つの動作状態、すなわち前記貯蔵手段（１４）に貯蔵された電気エネルギーを前記ＤＣ給電線（１３）を介して放電させる第１の動作状態および、前記ＤＣ給電線（１３）を介して前記貯蔵手段（１３）の充電を行なう第２の動作状態を備えるべく構成されていて、前記整流システムが更に２つの制御回路（２１，２５）、すなわち、
   −前記給電線（１３）上の電圧の値と第１の基準電圧との比較により前記スイッチング回路の動作状態を判定し、前記給電線（１３）上の電圧が第１の前記基準電圧より低い場合は前記スイッチング回路（１６）が前記第１の動作状態に設定され、逆の場合は前記第２の動作状態に設定される第１の制御回路（２５）と、
   −当該電圧と第２の基準電圧との比較により、前記貯蔵手段（１４）の出力端における電圧に応じて、前記ＰＦＣ（１１）により前記給電線（１３）を介して配電される電力を調整する第２の制御回路（２１）とを含むことを特徴とする整流システム。
2. 前記電力貯蔵手段（１４）の動作電圧が、前記給電線（１３）により配電される電圧より大幅に低いため、前記スイッチング回路（１６）は前記貯蔵手段（１４）が前記給電線（１３）を介して放電される場合は前記貯蔵手段（１４）により配電される電圧を上げ、前記貯蔵手段（１４）が前記給電線（１３）により再充電される場合は前記給電線（１３）から取得する電流の電圧を下げる可逆チョッパー回路であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記エネルギー貯蔵手段（１４）がアキュムレータのバンクを含むことを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載のシステム。
4. 前記エネルギー貯蔵手段（１４）がコンデンサのバンクを含むことを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記第１および第２の制御回路（２１、２５）が、前記基準電圧に関して測定された電圧の変動を積分する積分増幅器（ＰＩ）を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記第２の制御回路が更に、ＰＦＣの制御ループの帯域幅を制限すべく構成されたフィルタリング回路（２６）を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の整流システムおよび前記システムの前記ＤＣ給電線１３に設置されたインバータ回路（５１）を含むことを特徴とする、負荷率および高調波成分が向上した二次ＡＣ電力配電システム。
8. 前記インバータ回路（５１）がチョッピング制御コマンド（５２）の動作の下でＡＣ電流のパルスを送るべく構成された制御インバータ回路であることを特徴とする、請求項７に記載の二次ＡＣ電力配電システム。
9. 前記インバータ回路（５１）がマルチレベルインバータ回路であることを特徴とする、請求項７または８のいずれか１項に記載の二次ＡＣ電力配電システム。
10. 前記インバータ回路（５１）が多相インバータ回路であることを特徴とする、請求項７または８のいずれか１項に記載の二次ＡＣ電力配電システム。
    

Images