JPH0545081Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本考案は、二次電池の完全放電装置を備えた電
力変換装置に関するものである。

Ｂ 考案の概要 本考案は、二次電池と電力系統との間で電力の
受給を行う直流−交流変換装置と二次電池の完全
放電を行う完全放電装置とを備えた装置におい
て、 完全放電装置の逆充電部及び逆放電部の少なく
とも一方にアクテイブフイルタの機能を持たせる
ことによつて、 装置を大形化することなく電力系統への高調波
の流出を抑制できるようにしたものである。

Ｃ 従来の技術 電力の需要は１日のうちでも大きく変動し、夜
間は昼間に比べて大きく負荷が落ち込む。そこで
電力を適切に貯蔵し、ピーク時にこれを放出して
負荷の変動に対応すれば、設備の効率的利用がで
きる。このような電力貯蔵の方法として二次電池
を用する方法が有望である。この場合従来の鉛電
池においては、充電及び放電は通常の直流−交流
変換装置を介して電力系統に接続して行われる。
ところで陰極の活物質として亜鉛を用いる二次電
池（例えば亜鉛−臭素電池，亜鉛−塩素電池な
ど）では、サイクル寿命を長くするために、陰極
の亜鉛を安全に溶解する安全放電装置が必要であ
る。第４図はこれらを実現するための従来の回路
図、第５図は二次電池の運転パターンの一例であ
る。

第４図において、１は二次電池２は電力系統３
との間で電力を受給するための即ち通常の充放電
を行うための直流−交流変換装置であり、直流側
コンデンサ１₁と、GTO１₂（ゲートターンオフ
サイリスタ）及びダイオード１₃の逆並列ユニツ
トを三相ブリツジ構成してなるインバータ主回路
部１₄と、出力トランス１₅と、インダクタンス１
_６と、交流側LCフイルタ１₇とから成る。４は二
次電池２の完全放電装置であり、サイリスタより
なる２つの三相ブリツジ回路４₁，４₂を逆並列に
接続した回路と直流リアクトル４₃とから成る。
この三相ブリツジ回路４₁，４₂のうちの一方の回
路４₁は逆充電部、他方の回路４₂は逆放電部であ
る。

さて上記の装置を用いて通常の充電あるいは放
電を行う場合には、スイツチSA，SBを夫々接点
ａ，ｃ側に切り換えると共に、安全放電を行う場
合には、夫々接点ｂ，ｄ側に切り換える。第５図
は通常の充電及び放電モードと完全放電モードと
における二次電池２の電圧及び電流の各波形を示
す図である。ここで完全放電モードにおいてはt₁
の時点で逆充電部４₁を逆変換動作させ、t₂の時
点から順換動作させる。そして設定された負電圧
を維持して一定時間経過した後t₃の時点で停止さ
せる。このt₁〜t₃の期間は逆放電部４₂を停止させ
ておく。その後t₄〜t₅の間逆充電部４₁を停止させ
ままにすると共に、逆放電部４₂を順変換動作さ
せる。

Ｄ 考案が解決しようとする問題点 ところで上記の完全放電装置４はサイリスタブ
リツジ回路を他励式で運転するため、装置容量が
小さいにもかかわらず、系統側へ流出する高調波
分が多かつた。また通常の充放電を行う直流−交
流変換装置１では、大電力を処理するためにスイ
ツチング周波数を大きくできず、通常出力の１周
期中のゲートパルス数が３〜５程度であり、従つ
て交流出力に５次、７次の高調波が多く含まれ
る。この高調波を除去するために出力フイルタが
用いられるが、LCフイルタを用いた場合、系統
側のインピーダンスにより共振するという問題が
ある。コンデンサのみのフイルタを用いた場合に
は、基本波電流も流れることから大形化してしま
い、例えば装置容量の70％程度必要である。

本考案の目的は、装置を大形化することなく電
力系統への高調波の流出を抑制することにある。

Ｅ 問題点を解決するための手段 本考案は、電力系統と二次電池との間で電力を
受給する直流−交流変換装置と、スイツチング素
子よりなるブリツジ回路の２つを互いに逆並列に
接続し、そのうちの一方及び直流リアクトルより
なる逆充電部と他方及び直流リアクトルよりなる
逆放電部とにより構成した二次電池の完全放電装
置と、二次電池を直流−交流変換装置及び完全放
電装置の間で切り換え接続するモード用切り換え
部とを有してなる電力変換装置において、前記逆
充電部及び逆放電部のうちの少なくとも一方のス
イツチング素子を自己消弧素子で構成し、前記直
流−交流変換装置または完全放電装置から系統に
流れる電流を検出する電流検出部と、この電流検
出部の検出信号にもとずいて系統に流れ込む高調
波電流を打ち消す電流を出力するように、自己消
弧素子を用いた逆充電部及び／または逆放電部に
対してスイツチング動作を行わせる制御部と、こ
の制御部の設けられた逆充電部及び／または逆放
電部の直流側の一端部を直流側他端部と前記モー
ド用切り換え部との間で切り換え接続するアクテ
イブフイルタ用切り換え部とを設けたことを特徴
とする。

Ｆ 作用 例えば逆充電部のスイツチング素子に自己消弧
素子を用いかつこれを制御部で制御するように構
成した場合、直流−交流変換装置の動作時あるい
は逆放電部の逆放電動作時に、系統へ流れる高調
波電流と逆方向の電流を逆充電部より出力する。

Ｇ 実施例 第１図は本考案の実施例を示す図であり、この
例では完全放電装置の逆放電部４₂にアクテイブ
フイルタの機能を付与している。具体的構成につ
いては、逆充電部４₁の直流側の一端部を直流リ
アクトル５Ａを介してスイツチSAに接続すると
共に、逆放電部４₂の直流側の一端部を直流リア
クトル５Ｂ及びスイツチSCを介してスイツチSA
に接続し、更に逆充電部４₁及び逆放電部４₂の直
流側の他端部を共通にスイツチSBに接続してい
る。前記スイツチSCは、逆放電部４₂に対して完
全放電中の逆放電動作をさせる場合には接点ｅ側
に切り換えられ、アクテイブフイルタの動作を行
わせる場合には接点ｆ側に切り換えられる。逆充
電部４₁のスイツチング素子としては従来通りサ
イリスタ６を用いているが、逆放電部４₂のスイ
ツチング素子としては、アクテイブフイルタとし
ての動作時に高いスイツチング周波数を得るため
に自己消弧素子例えばGTO７を用いている。８
は電流検出部であり、直流−交流変換装置１また
は逆充電部４₁から系統３に流れる電流を検出す
る。９は制御部であり、電流検出部８の検出信号
にもとずいて、系統に流れる高調波電流を打ち消
す電流を逆放電部４₂から発生させるようにGTO
７をPWM（パルス幅変調）制御する。なおこの
例では、スイツチSA，SBによりモード用切り換
え部が構成され、スイツチSCによりアクテイブ
フイルタ用切り換え部が構成される。

次に上述実施例の作用について述べる。通常の
充放電を行うときは、スイツチSA，SBを夫々接
点ａ，ｃ側に切り換えて直流−交流変換装置１を
動作させると共に、スイツチSCを接点ｆ側に切
り換え、逆放電部４₂をアクテイブフイルタとし
て動作させる。即ち制御回路９によつて、直流−
交流変換装置１から発生する高調波電流と逆方向
の電流を出力するように、逆放電部４₂のGTO７
をPWM制御する。この場合リアクトル５Ｂが逆
放電部４₂の電流源となる。二次電池２の完全放
電を行う場合には、スイツチSA，SBを夫々接点
ｂ，ｄ側に切り換え、先ず逆充電部４₁により逆
充電を行う。このときスイツチSCを接点ｆ側に
切り換えておき、逆放電部４₂を、逆充電部４₁か
ら発生する高調波電流を打ち消すように動作させ
る。続いて逆充電部４₁を停止させると共にスイ
ツチSCを接点ｅ側に切り換え、逆放電部４₂によ
り逆放電を行う。

また本考案では、第２図に示すように第１図の
実施例とは逆に逆充電部４₁にアクテイブフイル
タの機能を付与してもよく、この場合逆充電部４
_１は直流−交流変換装置１の動作時及び完全放電
モードにおける逆放電時にはアクテイブフイルタ
として動作し、逆充電時には逆充電動作を行う。

更に本考案では、第３図に示すように逆充電部
４₁及び逆充電部４₂の各スイツチング素子として
全てGTO７を用い、逆充電部４₁に対しては逆充
電の機能とアクテイブフイルタの機能を付与する
と共に、逆放電部４₂に対しても逆放電の機能と
アクテイブフイルタの機能とを付与するようにし
てもよい。この場合逆充電部４₁及び逆放電部４₂
は、直流−交流変換装置１の動作時にはいずれも
アクテイブフイルタとして動作し、また一方が動
作（逆充電動作または逆放電動作）するときには
他方がアクテイブフイルタとして動作する。図中
２Ｄはスイツチである。

以上において、逆充電部４₁及び逆放電部４₂の
各スイツチング周波数については、アクテイブフ
イルタとして動作するときには１１次高調波まで
補償するために2kHz程度とし、逆充電あるいは
逆放電動作時には直流−交流変換装置１と同程度
の３パルス（３×50＝150Hz）あるいは５パルス
（５×50＝250Hz）で動作させ、装置のスイツチン
グ損失を少なくさせる。

Ｈ 考案の効果 本考案によれば、完全放電装置の逆充電部及び
逆放電部の一方または双方に対して、自己消弧素
子を用いてアクテイブフイルタの機能を付与した
ので、出力フイルタを用いることなく直流−交流
変換装置から系統へ流出する高調波を抑制するこ
とができ、また完全放電モードにおいても高調波
の流出を抑制することができる。しかも別途にア
クテイブフイルタを設ける必要がないから装置を
大形化することもなく、構成部品も少なくて済
む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す回路図、第２図
及び第３図は本発明の他の実施例の要部を示す回
路図、第４図は従来例を示す回路図、第５図は二
次電池の電圧電流波形を示す波形図である。 １……直流−交流変換装置、２……二次電池、
３……電力系統、４……完全放電装置、４₁……
逆充電部、４₂……逆放電部、５Ａ，５Ｂ……直
流リアクトル、SA，SB，SC……スイツチ、８
……電流検出部、９……制御部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電力系統と二次電池との間で電力を受給する直
   流−交流変換装置と、スイツチング素子よりなる
   ブリツジ回路の２つを互いに逆並列に接続し、そ
   のうちの一方及び直流リアクトルよりなる逆充電
   部と他方及び直流リアクトルよりなる逆放電部と
   により構成した二次電池の完全放電装置と、二次
   電池を直流−交流変換装置及び完全放電装置の間
   で切り換え接続するモード用切り換え部とを有し
   てなる電力変換装置において、 前記逆充電部及び逆放電部のうちの少なくとも
   一方のスイツチング素子を自己消弧素子で構成
   し、前記直流−交流変換装置または完全放電装置
   から系統に流れる電流を検出する電流検出部と、
   この電流検出部の検出信号にもとずいて系統に流
   れ込む高調波電流を打ち消す電流を出力するよう
   に、自己消弧素子を用いた逆充電部及び／または
   逆放電部に対してスイツチング動作を行わせる制
   御部と、この制御部の設けられた逆充電部及び／
   または逆放電部の直流側の一端部を直流側他端部
   と前記モード用切り換え部との間で切り換え接続
   するアクテイブフイルタ用切り換え部とを設けた
   ことを特徴とする電力変換装置。