JPH01194826A - 交流電源装置 - Google Patents

交流電源装置

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JPH01194826A
JPH01194826A JP63016315A JP1631588A JPH01194826A JP H01194826 A JPH01194826 A JP H01194826A JP 63016315 A JP63016315 A JP 63016315A JP 1631588 A JP1631588 A JP 1631588A JP H01194826 A JPH01194826 A JP H01194826A
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JP
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motor
power
generator
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load sharing
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JP63016315A
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English (en)
Inventor
Koichi Kobayashi
功一 小林
Akinori Matsuzaki
昭憲 松崎
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Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、複数の電動発電機を並行運転する交流電源装
置に関し、詳しくは並行運転状態において各々の電動発
電機の出力における負荷分担の不平衡が発生した時、そ
の不平衝の原因をなしている電動発電機を選別し、選別
された電動発電機を並行運転状態より選択遮断する機能
を備えた交流電源装置に関する。
(従来技術及び発明が解決しようとする問題点)従来よ
り、複数の電動光1!機を並行運転させることによって
総合の給電可能な電力容量を増加したり、予備の電動光
Ti機を並行運転、すなわち、冗長並行運転し、電源と
しての信鎖性を高める方法が行われている。
並行運転状態において、各々の電動発電機の出力は負荷
分担が平衡に保つように運転されている。
いずれかの電動発電機の出力電圧に異常が発生すると、
各々の電動発電機の負荷分担は不平衡となる。この不平
衡の状態より故障機を検出し、故障機を選択遮断して負
荷に支障なく給電をつづける必要がある。冗長並行運転
にはこの選択遮断が不可欠の機能であり、これによって
交流電源装置の電源システムとしての信頌性を大幅に向
上することができる。このため、この機能を備えた負荷
分担検出装置の責務は大きい。
第6図に従来例の交流電源装置を示す。図は3台のユニ
ットUl、U2及びU3を示す0図において、MCI、
MG2.MG3はそれぞれ誘導電動機と発電機を一体化
した電動発電機である。これらは図示されない商用電源
の電力によって駆動され、発電した電力を負荷に給電す
る。 Al、 A2、A3はM G fFt制御装置で
あり、詳細は省略しであるが、電動発電機MCI、’M
G2.MG3を商用電源に接続するためのスイッチ、そ
の出力の制御回路及び出力を負荷側に接続するためのス
イッチ及びこれらの制御回路を有している。Bl、B2
、B3は電流検出装置であり、電動発電機MG1、MG
2.MG3の出力のそれぞれの1相の電流を検出する変
流器CTI、CT2.CT3及び抵抗RAI、RA2.
RA3及びRBI、RB2゜RB3より構成されている
。DI、B2.B3は負荷分担検出装置である。
負荷分担検出装置D1の構成としてTll、 T12は
検出信号の絶縁用変圧器、Dll、 012. B13
は全波整流用のダイオードである。C1l、  C12
,C13は平滑コンデンサ、R11,R12,R13,
R14゜R15,R16,R17は抵抗、Allはコン
パレータ、A12は基準電圧用素子である。電流検出装
置Bl。
B2.B3において自号機に流れる不平衡電流を直接と
り出すため、図の如< bll、  b12.  b2
1゜b22.  b31.  b32をループとなるよ
うに結線を行う。
他の負荷分担検出装置D2.D3も同様であるので図示
を省略する。
次に、第7図を用いて、電流検出装置について述べる0
図において各変流器CTI、CT2.CT3の2次電流
をそれぞれil、+2.+3とする。変流器CTI、C
T2.CT3はそれぞれ同一規格とする。RAI−RA
2−RA3=RA。
RB 1−RB2−RB3−RBである。各々の電圧分
布を図の如くとすると に−1k−1 v 1 = v 2− v 3        (2)
RA>>RBとすれば Vk=RB −1k 3に=1 ■をVl、V2.V3の平均値とする。
Vl、V2.V3はvに等しい。
3k・1 差に比例した電圧である。すなわち、Vk−k−1 比例した電圧である。
このためこのvl、VlをトランスTll、 T12で
絶縁し整流器Dll、  DI2で整流し、その差を求
める。この差を整流器D13で整流することにより、全
電動発電機の平均電流値と自号機の分担している電流と
の差に比例した電圧を求めることができる。
第6図において、この電圧をコンパレータAllにより
基準電圧A12の値と比較することにより自機の分担し
ている値が平均値からの偏差が大きくなれば不平衡とな
ったと判断できる0判定した結果、例えば、負荷分担検
出装置DIの出力端子alより電動発電機MCIの制御
装置AIに信号を送出し、MG制御装置A1はこの信号
により図示されない入力スイッチ及び出力スイッチを遮
断し、自機を選択遮断することができる。
この従来例では、検出する電流は平均電流のみであり、
さらに電動発電機に不平衡が生ずると他号機の検出信号
に誤差が生ずるため、検出精度が劣る欠点がある。また
、電流検出装置の電流出力のアナログ信号を他機のアナ
ログ信号とループに結線する必要があり、配線上の電圧
降下などによって誤差が生ずる。さらに、1台の電動発
電機を修理2点検等で撤去する際には、このアナログ信
号回路に短絡回路を設け、残りの電動発電機が正常に動
作するような処置が必要となる。
その他、電動発電機の待機状態、停止状態、及び選択遮
断後において、前記の該当する号機の電流検出装置の出
力例えば、電動発電機MCIの場合にはvl、Vlを各
々短絡する回路を設ける必要があるなどの欠点があり、
装置の小型化や、保守性、信頼性の向上に制約を与えて
いた。
(発明の目的) 本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもので
、本発明の第1の目的は並行運転している他機の負荷状
態の信号を受は比較判定を行い自機を選択遮断ずべきか
否かを判定する機能を有する交流電源装置を提供するに
ある。
本発明の第2の目的は、電流検出装置により皮相電力及
び無効電力分を検出し、これより皮相電力分、無効電力
分及び有効電力分の負荷分担の検出を行い、高精度な選
択遮断を行う機能を有する交流電源装置を提供するにあ
る。
本発明の第3の目的は、並行運転をしている他号機との
負荷分担状態の比較判定を行うのに従来のようなアナロ
グ信号をループ状に結線することは行わず、自機及び他
機の負荷分担している電力信号をデジタル信号で送受信
を行う、このため、電動発電機のユニット化が可能であ
り、ユニット化することにより、電動発電機の増設、撤
去が容易となり交流電源装置の小型化や保守性、信頼性
の向上を可能にすることにある。
(問題点を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、誘導電動機と交流発電機を
一体化した複数の電動発電機を並行運転する交流電源装
置において、内蔵した発振器に同期して処理を行うデジ
タル処理回路は電動発電機の電力検出装置から受けた皮
相電力及び無効電力の検出信号から有効電力の算出手段
と、それぞれの電動発電機出力の有効電力を比較し、正
常でない負荷分担をしている電動発電機を選別する負荷
分担検出装置を備えたことを特徴とする交流電源装置を
発明の要旨とするものである。
以下、本発明の実施例について説明する。なお、実施例
は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲
で種々の変更あるいは改良を行いうろことは言うまでも
ない。
第1図は本発明の実施例を示すブロック図であり、誘導
電動機と交流発電機とを一体化した3台の電動発電機M
Gを並行運転させるユニッ)Ul。
U2.U3からなる交流電源装置の例である。
まず、第1図によって構成を述べ、各構成の詳細は後述
することとする。負荷分担検出装置DI。
D2.D3の電力信号の出力端子all、  g12は
h31とh21.  g21.  g22はhllとh
32.  g31.  g32はh22とh12のそれ
ぞれ他の負荷分担検出装置の入力端子に接続されている
。負荷分担検出装置D1、D2.D3は3台のそれぞれ
の電動発電機MGl、MG2.MG3が並行運転状態に
入ったことを確認すると自機の電力検出装置C1,C2
゜C3からの電力信号及び隣接する電動発電機からの電
力の比較判定を実施する。各電動発?S機MG1、MG
2.MG3がそれぞれ分担している有効電力をPI、P
2.P3とする。負荷分担検出装置D1は自機の有効電
力P1と他機の有効電力P2及びP3との比較を実施す
る。
PI>αP2 且つ PI>αP3 ・・・(3)又は α                     αここ
でαは差の程度を表す係数であり、各電動発電機MC1
,MG2.MG3の電力分担の不平衡分を含む。各電動
発電機MCI、MG2.MG3の有効電力分担の不平衡
分は各誘導電動機の出力特性(すべり特性)の不平衡分
によって生ずる。
このためαは前記の不平衡分による負荷分担の不平衡を
含んだ値なるため、道常α−1,1〜1.5程度とする
。負荷分担検出装置D1にて比較を実施した結果(3)
弐又は(4)式が成り立った時、電動発電機MCIの分
担している電力P1は他機と比較し、不平衡負荷分担を
しており、異常であると判定し、負荷分担検出装置D1
の出力端子f1より選択遮断信号を制御装置A1に送出
し電動発11機M〔〕1を並行運転状態より選択遮断す
る。電vJ発電機の並行運転台数が4台以上になっても
同様に負荷分担検出回路にて比較1判定できることは言
うまでもない。
前記説明において負荷分担検出装置は各々の電動発電機
毎に設置した場合について述べたが、3台の電動発電機
に対して共通に設置した構成においては負荷分担検出装
置は1ケに集約化できる。
また、他機との電力信号の転送回路は簡略化することが
できる。
次に、各構成の詳細について説明する。第2図は本発明
の一部をなす電力検出装置及び負荷分担検出装置のブロ
ック構成で、そのユニットに属する電動発電機及び制御
装置とともに示しである。
図中ブロックCは電力検出装置であり、電流検出器E、
皮相電力変換回路F、電流検出器及び電圧検出器G、及
び無効電力変換回路Hより構成されている。alは電動
発電機MGの出力電流の入力端子、a2は同じく出力電
圧の入力端子である。
入力端子a1よりの電動発電機MGの出力電流を電流検
出器Eにて取り出し、その出力を皮相電力変換回路Fに
て直流電圧に変換して平均電流に相当するものを得る。
これを近似的に実効電流とみなす。一方、電動発電機M
Gの出力電圧値は通常は制御されて一定であるからこの
近似実効電流値は皮相電力とみなす。この値を出力端子
すより負荷分担検出装置りに送出する。次に入力端子a
lよりの電動発電iMGの出力電流及び入力端子a2よ
り電動発電機MGの出力電圧信号を電流検出器及び電圧
検出器Gに与える。電動発電機MGの出力電流を電圧に
変換後、電動発電aMc;の出力電圧とのベクトル合成
を行う。この出力を無効電力変換回路Hにて電動発電機
MGの出力の無効分電力値に比例した直流電圧を得る。
この値を出力端子nより負荷分担検出装置に送出する。
図中ブロックDは負荷分担検出装置である。Pはマイク
ロプロセッサを示すもので、このマイクロプロセッサP
にはクロックパルス発生器CKとメモリM、アナログス
イッチAS、A/DコンバータAD及び入出カポ−)S
’l、S2が接続されている。
本実施例では他の2台の電動発電機MGと並行運転する
場合を示している。d及びeは電力検出装置fCより送
られる電力信号の入力端子である。
fは電動発電機MGの制御装置へと接続されている端子
で負荷分担の判定結果、すなわち他機との平衡状態の比
較判定の結果、自機を選択遮断すべきか否かの信号を送
出する出力端子である。gl。
g2はマイクロプロセッサPの信号を入出力ボートSL
、32を経由して隣接する電動発電機MG付属の負荷分
担検出装置に出力する信号送出端子である。hl、h2
は隣接する電動発電機MG付属の負荷分担検出装置のマ
イクロプロセッサPよりの信号を入出力ボートを経由し
て受ける信号の入力端子である。電動発電機MGを3台
並行運転させた状態において、各々の電動発電機MGは
負荷分担検出装置りの入力端子d及びeに電力検出装置
Cよりの電力信号を受は自機の負荷状態の認識を行う、
すなわち、皮相電力(vi)、無効電力(VTsinφ
)及びこの両者により有効電力(Vlcosφ=  (
Vl)” −(VT sinφ)t)の算出を行う、前
記の自機が分担している電力の値は入出力ボートSl、
S2を介して隣接する電動発電機にMCデジタル信号に
て転送を行う、同様に隣接する電動発電機MGの負荷分
担の状態は人出力ポートS1、S2を介して自機のマイ
クロプロセッサPにデジタル信号をとりこむ、マイクロ
プロセッサPにて自機と他機の分担している電力量の比
較を行う、比較の結果、負荷分担が異常であると判定さ
れ、不平衡量が検出された場合、マイクロプロセッサP
より自機を選択遮断する信号が出力端子fを介してMC
,制御装置Aに出力され電動発電機MGは選択遮断され
る。電動発電機MGが4台以上にて並行運転を行う場合
は前記の如く他号機全ての電力の信号により、比較判定
を行う手段と隣接する他の2台の電動発電機MGの電力
の信号のみにより比較判定を行う手段もあり、後者は入
出力ボート及び相互間の配線が簡略化できる。第2図で
はマイクロプロセッサPは負荷分担の検出装置専用とし
て説明したが、負荷分担検出以外の処理、例えば前記の
有効、無効及び皮相電力値より自機の過負荷検出を行い
、過負荷と判断した時に警報信号の送出又は遮断信号の
送出を行うこともできる。また、前記以外の情報の処理
、例えば電動発電機MGの始動時のシーケンス機能を持
たせたりシーケンス動作の診断、運転管理などを行わせ
るなど電動発電iMGの制御部としても使うことができ
る。
次いで、さらに第2図の実施例の回路例を第3図及び第
4図のブロック図と第5図のそのプログラムのフローチ
ャートによって動作を説明する。
第3図において入力端子1,2に電動発電機MGの出力
のV相の電流を、3,4にW相の電流を入力する。変流
器CTI及びCr2を介し電流変換し抵抗R1及びR2
を接続し、電圧に変換する。
各々の電圧をVv、Vwとする。この2つの電圧Vv、
Vwを■結線し、ダイオードB1で3相全波整流した後
、抵抗R4,R5,R6,R7,コンデンサCI及び演
算増幅器OPIで平滑し直流電圧とし、平均電流に相当
するものを得る。これを近似的に実効電流とみなす、一
方、電動発電機MGの出力電圧値は一定であるから、こ
の近似実効T4流値は皮相電流とみなす、この信号を皮
相電力として出力端子すより負荷分担検出装置に送出す
る0次に入力端子5.6に電動発電機MGの出力の線間
電圧Vi+uを入力する。この線間電圧Vwuを変圧器
T1に入力し2次側に電圧■3を得る。
入力端子7.8に電動発電機MCの出力のV相の電流を
入力する。変流器CT3を介して電流i vに変換する
。抵抗R3及び変圧器T2を使用しV3の電圧と変流器
CT3の変換電圧をベクトル加算することにより次のv
l、v2が変圧器T2の一次電圧として得られる。
ν1=V3+iv −R3−V3+1v(R3sinφ
−j−R3cosφ)(5)V2=V3−iv−R3=
V3−4v(R3sinφ+j−R3cosφ)(6)
ここでφは■相電流と■相電圧との位相差を示す。V3
>>1v−R3となるように抵抗R3を選定すると(5
)、 (6)式は次の(7)、 (8)弐に近似される
V1#V3(1+1v−R3・sinφ/V3)(7)
V2!:1V3(1−iv−R3・sinφ/ν3) 
  (8)この電圧を変圧器T2で分離し2次側に2つ
の電圧出力を得る。各々の電圧をダイオードB2及びR
3にて全波整流し、その差の電圧をとり出す。
この電圧を抵抗R8,R9,RIO,R11,R12と
コンデンサC2及び演算増幅器OP2にて平滑し直流電
圧を出力端子nに得る。この電圧をΔVとすると △V−Vl−V2=に一1v−R3sinφ (9)K
は定数 ■相の電圧Vv一定、抵抗R3一定の条件の下で電圧Δ
■は電圧Vvと電流1vの間の無効電力Vv・Ivsi
nφに比例する値となる。この値を出力端子nより無効
電力信号として負荷分担検出装置りに送出する。第4図
の負荷分担検出装置及び第5図のフローチャートにおい
て、電力検出装置Cの出力端子す、  nより入力端子
dに皮相電力信号及び入力端子eに無効電力信号を人力
する。
アナログスイッチASでこの入力信号の中の一つを選択
し出力する。アナログスイッチASの選択指令はマイク
ロプロセンサPの指令をランチ回路LTIで記憶し指令
される。アナログスイッチASの出力信号をA/Dコン
バータADを通してアナログ量をデジタル量に変換する
(第5閲■)。
このデジタル量はメモリMに記憶する。皮相電力値と無
効電力値をデジタル量としてメモリMに記憶した後、こ
のデジタル信号をマイクロプロセッサPの内部で演算を
行い、有効電力値を得る(第5閲■)、この演算結果を
メモリMに記憶する。
メモリMに記憶された有効電力量をシリアル入出カポ−
)Sl、S2に人力する。この信号はパラレルデジタル
信号であり、シリアル入出力ボートSl、S2でシリア
ルデジタル信号に変換し、ライントライバLDI、LD
2を通し端子gl、g2より他機へ転送する(第5閲■
)、他機の電力信号を入力端子hl、h2より入力する
(第5閲■)。この入力信号はライントライバR1,R
2を通し、シリアル入出力ボートSl、S2へ入力する
。シリアル入出力ボートは前記の入力信号がシリアルデ
ジタル信号なのでパラレルデジタル信号に変換すると同
時に信号入力の完了をマイクロプロセッサPへ知らせる
。マイクロプロセッサPはその信号によりシリアル入出
力ボート31及びS2の信号をメモリMに記憶する。記
憶された電動発電機MCIの有効電力の値をPl、他の
電動発電機MG2.MG3の有効電力値をP2及びP3
とする。この値をマイクロプロセッサPにて比較及び判
定を行う(第5図■)、電動発電機MGの有効電力分担
のバラツキは誘導電動機の出力特性(すべり特性)のバ
ラツキによる。このバラツキによる有効電力分担の差は
正常であるため、バラツキを考慮した係数αを設定する
。有効電力P1とP2及びP3との比較を実施した結果
PI>αP2 且つ PI>αP3   GのPI<−
P2  且つ PI<−P3  01)α      
               α[相]弐又は0り式
が成立した時、電動発電機MGlの分担している電力P
Lは他機と比較し、不平衡負荷分担をしており装置が異
常であると判定する(第5図■)、その処理結果を出力
ラッチ回路LT2で記憶し、出力バッファB1を介し、
自機を選択遮断する信号を出力端子fより出力する(第
5図■)。CKはマイクロプロセッサPの基準信号用ク
ロックパルス発生器である。チップセレクトC3はマイ
クロプロセッサPへの入出力信号を選択するための素子
である。
以上、説明した動作により、複数の電動発電機の並行運
転において、負荷分担の不平衡を生じさせた電動発電機
を選択遮断できる。
(発明の効果) 叙上のように本発明によれば、誘導電動機と交流発電機
を一体化した複数の電動発電機を並行運転する交流電源
装置において、内蔵した発振器に同期して処理を行うデ
ジタル処理回路は電動発電機の電力検出装置から受けた
皮相電力及び無効電力の検出信号から有効電力の算出手
段と、それぞれの電動発電機出力の有効電力を比較し、
正常でない負荷分担をしている電動発電機を選別する負
荷分担検出装置を備えたことにより、複数の電動発電機
の並行運転状態において、電力検出装置及び負荷分担検
出装置により各々の電動発電機の分担している負荷電力
の算出を行い、他の電動発電機との有効電力の比較及び
判定を行い、正常でない負荷分担をしている電動発電機
を選別することができる。電力検出装置は独立している
ため、不平衡負荷分担時に他機の影響を舜けない、また
負荷分担検出装置における比較及び判定はデジタル処理
で行うため、高精度な比較及び判定ができる。
また、電力検出装置は他機とのループ結線をすることな
く、独立しているため、電動発電機の増設、または修理
・点検等で撤去する際にループ結線を維持するための短
絡回路を設け、残りの電動発電機が正常に動作するため
の処理をする必要がない。
負荷分担検出装置をそれぞれの電動発電機毎に備えるこ
とによって個々の電動発電機装置はユニットとして独立
させることができる。自機と他機の間は電力信号等の信
号の送受信のみで並行運転を行うことができ、電動発電
機の増設、撤去が容易になる。このことより、複数の電
動光fItIRからなる交流電源装置の小型化、保守性
、信頼性向上に寄与する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
本発明の構成の主要部のブロック図、第3図は電力検出
装置の回路図、第4図は負荷分担検出装置の説明図、第
5図はフローチャート、第6図及び第7図は従来例を説
明する図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)誘導電動機と交流発電機を一体化した複数の電動
    発電機を並行運転する交流電源装置において、内蔵した
    発振器に同期して処理を行うデジタル処理回路は電動発
    電機の電力検出装置から受けた皮相電力及び無効電力の
    検出信号から有効電力の算出手段と、それぞれの電動発
    電機出力の有効電力を比較し、正常でない負荷分担をし
    ている電動発電機を選別する負荷分担検出装置を備えた
    ことを特徴とする交流電源装置。
  2. (2)有効電力の算出を行い、それぞれの電動発電機出
    力の有効電力を比較し、正常でない負荷分担をしている
    電動発電機を選別する負荷分担検出回路及びそれぞれの
    電動発電機の分担している有効電力をデジタル化し、相
    互に送受信を行う転送回路を備えた負荷分担検出装置を
    それぞれの電動発電機毎に備えた請求項1記載の交流電
    源装置。
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