JPH11113257A - 交流双方向スイッチ形回路を用いた直列形電力系統補償装置 - Google Patents
交流双方向スイッチ形回路を用いた直列形電力系統補償装置Info
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- JPH11113257A JPH11113257A JP9268275A JP26827597A JPH11113257A JP H11113257 A JPH11113257 A JP H11113257A JP 9268275 A JP9268275 A JP 9268275A JP 26827597 A JP26827597 A JP 26827597A JP H11113257 A JPH11113257 A JP H11113257A
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- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小形化，低コスト化および長寿命化を図る。
【解決手段】 双方向スイッチ形回路を備え、交流電源
１からの入力電圧を各出力電圧相に振り分け、入力交流
電圧とは異なった出力交流電圧を得ることが可能な電力
変換装置６を、変圧器５を介して電力系統４に直列に挿
入することで、従来必要とされていた直流中間コンデン
サを不要とし、課題の解決を図る。
１からの入力電圧を各出力電圧相に振り分け、入力交流
電圧とは異なった出力交流電圧を得ることが可能な電力
変換装置６を、変圧器５を介して電力系統４に直列に挿
入することで、従来必要とされていた直流中間コンデン
サを不要とし、課題の解決を図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、系統線路に直列
に電圧を挿入する、交流双方向スイッチ形回路を用いた
直列形電力系統補償装置に関する。
に電圧を挿入する、交流双方向スイッチ形回路を用いた
直列形電力系統補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９に直列形電力系統補償装置の従来例
を示す。同図からも明らかなように、従来のものはコン
バータ−インバータ方式によるＡＣ／ＡＣ変換回路２０
で構成されている。すなわち、コンバータ部２１では入
力される交流電圧を直流電圧に変換し、コンデンサから
なる直流中間回路２２により一定に保たれた直流電圧
を、インバータ部２３で任意の振幅，位相および周波数
の３相交流電圧に変換し、系統線路に直列に挿入する。
を示す。同図からも明らかなように、従来のものはコン
バータ−インバータ方式によるＡＣ／ＡＣ変換回路２０
で構成されている。すなわち、コンバータ部２１では入
力される交流電圧を直流電圧に変換し、コンデンサから
なる直流中間回路２２により一定に保たれた直流電圧
を、インバータ部２３で任意の振幅，位相および周波数
の３相交流電圧に変換し、系統線路に直列に挿入する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のものでは必ず直
流中間回路を必要とし、この直流中間回路には直流電圧
の脈動を抑制するために、大容量の直流コンデンサが用
いられていることから、装置の外形が大きくかつコスト
高となり、装置の寿命が直流コンデンサの寿命に左右さ
れるなどの問題がある。したがって、この発明の課題は
直流中間回路を不要として、装置の小形化，低コスト
化、さらには長寿命化を図ることにある。
流中間回路を必要とし、この直流中間回路には直流電圧
の脈動を抑制するために、大容量の直流コンデンサが用
いられていることから、装置の外形が大きくかつコスト
高となり、装置の寿命が直流コンデンサの寿命に左右さ
れるなどの問題がある。したがって、この発明の課題は
直流中間回路を不要として、装置の小形化，低コスト
化、さらには長寿命化を図ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】直列形電力系統補償装置
の小形化，長寿命化を図るために、請求項１の発明で
は、各出力端子ごとに複数ある入力端子の中から交流双
方向スイッチ形回路によって１つを選択し、その選択す
る入力端子を適宜切り換えながら出力端子に入力電圧を
出力させ、必要となる交流電圧を確立する交流電力変換
装置を用いることにより、直流中間コンデンサを不要に
している。請求項２，３の発明では、上記の構成に加え
電源を電力系統からとることにより、特別な電源を不要
としている。
の小形化，長寿命化を図るために、請求項１の発明で
は、各出力端子ごとに複数ある入力端子の中から交流双
方向スイッチ形回路によって１つを選択し、その選択す
る入力端子を適宜切り換えながら出力端子に入力電圧を
出力させ、必要となる交流電圧を確立する交流電力変換
装置を用いることにより、直流中間コンデンサを不要に
している。請求項２，３の発明では、上記の構成に加え
電源を電力系統からとることにより、特別な電源を不要
としている。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示すシステム構成図である。ここでは、単相交流電
源１による電圧を、交流電圧を直接交流電圧に変換する
形式で装置の小形化，長寿命化を図った交流電力変換装
置６により系統補償に必要な交流電圧に変換し、これを
直列連系変圧器５を介して電力系統４に加えることによ
り系統補償を行なう。また、必要に応じて交流電力変換
装置６の入力側や出力側、直列連系変圧器５の系統側な
どにフィルタや変圧器が挿入されることもある。なお、
３は電力系統インピーダンス、７は負荷を示す。
態を示すシステム構成図である。ここでは、単相交流電
源１による電圧を、交流電圧を直接交流電圧に変換する
形式で装置の小形化，長寿命化を図った交流電力変換装
置６により系統補償に必要な交流電圧に変換し、これを
直列連系変圧器５を介して電力系統４に加えることによ
り系統補償を行なう。また、必要に応じて交流電力変換
装置６の入力側や出力側、直列連系変圧器５の系統側な
どにフィルタや変圧器が挿入されることもある。なお、
３は電力系統インピーダンス、７は負荷を示す。
【０００６】交流電力変換装置の具体例を図５に示す。
この例では、スイッチング素子として片方向の電流のみ
を遮断できる素子を用いているので、この交流電力変換
装置６の構成はスイッチング素子であるＦＥＴ（電界効
果トランジスタ）１１１と並列にダイオード１２を逆並
列に接続し、これを２個直列に接続したアーム対１３が
３対並列に配置されて構成されている。これらの正極側
の端子１４どうし、負極側の端子１６どうしが接続さ
れ、さらにこれらの対の中間点１５から必要な入出力端
子が接続されるよう、複数のスイッチング素子により双
方向スイッチを構成している。
この例では、スイッチング素子として片方向の電流のみ
を遮断できる素子を用いているので、この交流電力変換
装置６の構成はスイッチング素子であるＦＥＴ（電界効
果トランジスタ）１１１と並列にダイオード１２を逆並
列に接続し、これを２個直列に接続したアーム対１３が
３対並列に配置されて構成されている。これらの正極側
の端子１４どうし、負極側の端子１６どうしが接続さ
れ、さらにこれらの対の中間点１５から必要な入出力端
子が接続されるよう、複数のスイッチング素子により双
方向スイッチを構成している。
【０００７】以上のように構成することにより、入力側
の交流電圧を直接交流側に割り振ることができる。例え
ば、ＦＥＴ１１１とＦＥＴ１１５が同時に点弧すれば、
入力端子１７１の電圧が、電流の向きに関係なく出力端
子１８１に出力される。これは、出力端子１８１に対
し、端子１７１を選択して接続したことに相当する。ま
た、ＦＥＴ１１４とＦＥＴ１１６が同時に点弧すれば、
入力端子（コモン端子）１７２の電圧が出力端子１８１
に出力される。これは、出力端子１８１に対し、入力端
子１７２を選択して接続したことに相当する。このよう
に、入力端子の電圧を直接出力端に伝えることができる
ので、中間部のコンデンサを省略することが可能とな
る。
の交流電圧を直接交流側に割り振ることができる。例え
ば、ＦＥＴ１１１とＦＥＴ１１５が同時に点弧すれば、
入力端子１７１の電圧が、電流の向きに関係なく出力端
子１８１に出力される。これは、出力端子１８１に対
し、端子１７１を選択して接続したことに相当する。ま
た、ＦＥＴ１１４とＦＥＴ１１６が同時に点弧すれば、
入力端子（コモン端子）１７２の電圧が出力端子１８１
に出力される。これは、出力端子１８１に対し、入力端
子１７２を選択して接続したことに相当する。このよう
に、入力端子の電圧を直接出力端に伝えることができる
ので、中間部のコンデンサを省略することが可能とな
る。
【０００８】図５の作用を説明する。まず、入力端子１
７１がコモン端子１７２に対して正のときを考え、この
ときはＦＥＴ１１１，１１４がオンとなるようにする。
こうすると、端子１４は入力端子１７１と接続され、端
子１６はコモン端子１７２に接続される。この状態で、
ＦＥＴ１１５，１１６のいずれか一方をオンすれば、端
子１７１の電位が出力端子１８１に現れる場合と、端子
１７２の電位が出力端子１８１に現れる場合とがあり、
端子１８１に電位が現れる時間幅をパルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）方式のように調整することにより、必要とする電圧
が端子１８１に現れるようになる。
７１がコモン端子１７２に対して正のときを考え、この
ときはＦＥＴ１１１，１１４がオンとなるようにする。
こうすると、端子１４は入力端子１７１と接続され、端
子１６はコモン端子１７２に接続される。この状態で、
ＦＥＴ１１５，１１６のいずれか一方をオンすれば、端
子１７１の電位が出力端子１８１に現れる場合と、端子
１７２の電位が出力端子１８１に現れる場合とがあり、
端子１８１に電位が現れる時間幅をパルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）方式のように調整することにより、必要とする電圧
が端子１８１に現れるようになる。
【０００９】一方、端子１７１がコモン端子１７２に対
して負のときは、ＦＥＴ１１２，１１３をオンとする。
これにより、端子１４は端子１７２と接続され、端子１
６はコモン端子１７１に接続される。この状態で、ＦＥ
Ｔ１１５，１１６のいずれか一方をオンすれば、端子１
７１の電位が出力端子１８１に現れる場合と、端子１７
２の電位が出力端子１８１に現れる場合とがあり、端子
１８１に電位が現れる時間幅をパルス幅変調（ＰＷＭ）
方式のように調整することにより、必要とする電圧が端
子１８１に現れるようになる。
して負のときは、ＦＥＴ１１２，１１３をオンとする。
これにより、端子１４は端子１７２と接続され、端子１
６はコモン端子１７１に接続される。この状態で、ＦＥ
Ｔ１１５，１１６のいずれか一方をオンすれば、端子１
７１の電位が出力端子１８１に現れる場合と、端子１７
２の電位が出力端子１８１に現れる場合とがあり、端子
１８１に電位が現れる時間幅をパルス幅変調（ＰＷＭ）
方式のように調整することにより、必要とする電圧が端
子１８１に現れるようになる。
【００１０】以上のことから、ＦＥＴ１１１，１１５が
同時にオンのとき、端子１７１は端子１８１に導通す
る。つまり、ＦＥＴ１１１と１１５は対となって双方向
スイッチを形成する。同様に、ＦＥＴ１１４，１１６が
同時にオンのとき、端子１７２は端子１８１に導通す
る。つまり、ＦＥＴ１１４と１１６は対となって双方向
スイッチを形成する。一方、ＦＥＴ１１３，１１５が同
時にオンのとき、端子１７２は端子１８１に導通する。
つまり、ＦＥＴ１１３と１１５は対となって双方向スイ
ッチを形成する。同様に、ＦＥＴ１１２，１１６が同時
にオンのとき、端子１７１は端子１８１に導通する。つ
まり、ＦＥＴ１１２と１１６は対となって双方向スイッ
チを形成する。ＦＥＴ１１５，１１６は２つの対に含ま
れる。
同時にオンのとき、端子１７１は端子１８１に導通す
る。つまり、ＦＥＴ１１１と１１５は対となって双方向
スイッチを形成する。同様に、ＦＥＴ１１４，１１６が
同時にオンのとき、端子１７２は端子１８１に導通す
る。つまり、ＦＥＴ１１４と１１６は対となって双方向
スイッチを形成する。一方、ＦＥＴ１１３，１１５が同
時にオンのとき、端子１７２は端子１８１に導通する。
つまり、ＦＥＴ１１３と１１５は対となって双方向スイ
ッチを形成する。同様に、ＦＥＴ１１２，１１６が同時
にオンのとき、端子１７１は端子１８１に導通する。つ
まり、ＦＥＴ１１２と１１６は対となって双方向スイッ
チを形成する。ＦＥＴ１１５，１１６は２つの対に含ま
れる。
【００１１】なお、図６ではスイッチング素子としてＦ
ＥＴを用いたが、ＧＴＯサイリスタや絶縁ゲート形バイ
ポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ），トランジスタなどの
素子も使用可能で、以下の回路についても同様である。
ＥＴを用いたが、ＧＴＯサイリスタや絶縁ゲート形バイ
ポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ），トランジスタなどの
素子も使用可能で、以下の回路についても同様である。
【００１２】図２は図１の変形例を示すシステム構成図
で、直列形電力系統補償装置を３相交流系統に適用した
例である。すなわち、３相交流電源２による電圧を、交
流電圧を直接交流電圧に変換するようにして小形化，長
寿命化を図った交流電力変換装置６により系統補償に必
要な交流電圧に変換し、これを直列連系変圧器５を介し
て電力系統８に加えることにより系統補償を行なうもの
である。
で、直列形電力系統補償装置を３相交流系統に適用した
例である。すなわち、３相交流電源２による電圧を、交
流電圧を直接交流電圧に変換するようにして小形化，長
寿命化を図った交流電力変換装置６により系統補償に必
要な交流電圧に変換し、これを直列連系変圧器５を介し
て電力系統８に加えることにより系統補償を行なうもの
である。
【００１３】交流電力変換装置の例を図６に示す。これ
は、図５に示す単相用の交流電力変換装置を２台用意
し、これを例えばＵ相，Ｗ相の間に挿入し、Ｖ相の電圧
を共通とすることで、３相用の交流電力変換装置とした
ものである。中央の端子を基準にして図５と同様の動作
が可能であることから、３相の電圧の振幅を制御するこ
とができる。
は、図５に示す単相用の交流電力変換装置を２台用意
し、これを例えばＵ相，Ｗ相の間に挿入し、Ｖ相の電圧
を共通とすることで、３相用の交流電力変換装置とした
ものである。中央の端子を基準にして図５と同様の動作
が可能であることから、３相の電圧の振幅を制御するこ
とができる。
【００１４】交流電力変換装置の他の例を図７に示す。
これは図５に示すものと同様の単相用交流電力変換装置
を３台用意し、出力側の端子をデルタ結線して３相の交
流電力変換装置としたものである。交流電力変換装置の
さらに他の例を図８に示す。これは図５に示すものと同
様の単相用交流電力変換装置を３台用意し、入力側の端
子をデルタ結線して３相の交流電力変換装置としたもの
である。図７，図８に示すものは基本構成は図５と同じ
で、２つの入力端子の電圧から合成される電圧を発生で
きるので、出力電圧の位相を入力電圧の位相と異なる位
相にすることが可能となる。以上では、単相と３相の電
力系統についての例を示したが、交流電力変換装置のア
ームの数を増減することにより、他の多相交流系統にも
適用することが可能である。また、入力側と出力側の相
数は必ずしも一致している必要もない。
これは図５に示すものと同様の単相用交流電力変換装置
を３台用意し、出力側の端子をデルタ結線して３相の交
流電力変換装置としたものである。交流電力変換装置の
さらに他の例を図８に示す。これは図５に示すものと同
様の単相用交流電力変換装置を３台用意し、入力側の端
子をデルタ結線して３相の交流電力変換装置としたもの
である。図７，図８に示すものは基本構成は図５と同じ
で、２つの入力端子の電圧から合成される電圧を発生で
きるので、出力電圧の位相を入力電圧の位相と異なる位
相にすることが可能となる。以上では、単相と３相の電
力系統についての例を示したが、交流電力変換装置のア
ームの数を増減することにより、他の多相交流系統にも
適用することが可能である。また、入力側と出力側の相
数は必ずしも一致している必要もない。
【００１５】図３はこの発明の第２の実施の形態を示す
概要図である。同図の左側が上位側、すなわち系統電源
側、右側が下位側、すなわち負荷側である。交流電圧を
直接交流電圧に変換するようにして小形化，長寿命化を
図った交流電力変換装置６の電源を、ここでは図１，図
２のように独立した電源ではなく、交流電力系統４の直
列連系変圧器５よりも上位側より取る構成としたもので
ある。電力系統としては単相用，３相用または多相交流
系統のいずれにも使用することができ、交流電力変換装
置としても図５〜図８で示したものを使用することがで
きる。
概要図である。同図の左側が上位側、すなわち系統電源
側、右側が下位側、すなわち負荷側である。交流電圧を
直接交流電圧に変換するようにして小形化，長寿命化を
図った交流電力変換装置６の電源を、ここでは図１，図
２のように独立した電源ではなく、交流電力系統４の直
列連系変圧器５よりも上位側より取る構成としたもので
ある。電力系統としては単相用，３相用または多相交流
系統のいずれにも使用することができ、交流電力変換装
置としても図５〜図８で示したものを使用することがで
きる。
【００１６】図４はこの発明の第３の実施の形態を示す
概要図である。同図の左側が上位側、すなわち系統電源
側、右側が下位側、すなわち負荷側である。交流電圧を
直接交流電圧に変換するようにして小形化，長寿命化を
図った交流電力変換装置６の電源を、ここでは図１，図
２のように独立した電源ではなく、交流電力系統４の直
列連系変圧器５よりも下位側から取る構成としたもので
ある。電力系統としては単相用，３相用または多相交流
系統のいずれにも使用することができ、交流電力変換装
置としても図５〜図８で示したものを使用することがで
きる。
概要図である。同図の左側が上位側、すなわち系統電源
側、右側が下位側、すなわち負荷側である。交流電圧を
直接交流電圧に変換するようにして小形化，長寿命化を
図った交流電力変換装置６の電源を、ここでは図１，図
２のように独立した電源ではなく、交流電力系統４の直
列連系変圧器５よりも下位側から取る構成としたもので
ある。電力系統としては単相用，３相用または多相交流
系統のいずれにも使用することができ、交流電力変換装
置としても図５〜図８で示したものを使用することがで
きる。
【００１７】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、直列形
系統補償装置に直流中間回路（直流コンデンサ）を必要
としないので、その分だけ装置の小形化，低コスト化を
図ることができる。また、電力変換装置が直流コンデン
サよりも長寿命の半導体スイッチで構成されているた
め、装置の長寿命化を図ることができる。請求項２，３
に記載の発明によれば、上記と同様の利点を有するだけ
でなく、装置の入力電圧を系統電源より取ることによ
り、特別の３相交流電源を必要とせず、さらに装置の小
形化，低コスト化を図ることができる。
系統補償装置に直流中間回路（直流コンデンサ）を必要
としないので、その分だけ装置の小形化，低コスト化を
図ることができる。また、電力変換装置が直流コンデン
サよりも長寿命の半導体スイッチで構成されているた
め、装置の長寿命化を図ることができる。請求項２，３
に記載の発明によれば、上記と同様の利点を有するだけ
でなく、装置の入力電圧を系統電源より取ることによ
り、特別の３相交流電源を必要とせず、さらに装置の小
形化，低コスト化を図ることができる。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示すシステム構
成図である。
成図である。
【図２】図１の３相構成例を示すシステム構成図であ
る。
る。
【図３】この発明の第２の実施の形態を示すシステム構
成図である。
成図である。
【図４】この発明の第３の実施の形態を示すシステム構
成図である。
成図である。
【図５】単相の交流電力変換装置の具体例を示す回路図
である。
である。
【図６】３相の交流電力変換装置の具体例を示す回路図
である。
である。
【図７】３相の交流電力変換装置の第２の具体例を示す
回路図である。
回路図である。
【図８】３相の交流電力変換装置の第３の具体例を示す
回路図である。
回路図である。
【図９】従来例を示す構成図である。
１…単相交流電源、２…３相交流電源、３…電力系統イ
ンピーダンス、４…交流電力系統、５…直列連系変圧
器、６…交流電力変換装置、７…負荷、８…３相交流電
力系統、１１…スイッチング素子、１２…ダイオード、
１３…アーム対、１４〜１６…端子、１７…入力端子、
１８…出力端子、２０…電力変換装置、２１…コンバー
タ部、２２…直流コンデンサ（直流中間回路）、２３…
インバータ部。
ンピーダンス、４…交流電力系統、５…直列連系変圧
器、６…交流電力変換装置、７…負荷、８…３相交流電
力系統、１１…スイッチング素子、１２…ダイオード、
１３…アーム対、１４〜１６…端子、１７…入力端子、
１８…出力端子、２０…電力変換装置、２１…コンバー
タ部、２２…直流コンデンサ（直流中間回路）、２３…
インバータ部。
Claims (3)
- 【請求項１】 交流入力端子と、交流出力端子と、出力
の各相ごとに、複数存在する交流入力端子の中から１つ
を選択して交流出力端子に出力することにより、所望の
交流電圧を出力する交流双方向スイッチ形回路とからな
る交流電力変換装置と、この交流電力変換装置に交流電
圧を供給する電源と、前記交流電力変換装置の出力電圧
を電力系統と負荷との間で直列に重畳させる重畳手段と
を備えてなることを特徴とする交流双方向スイッチ形回
路を用いた直列形電力系統補償装置。 - 【請求項２】 前記直列形電力系統補償装置が対象とす
る電力系統上にあり、かつこの直列形電力系統補償装置
がその出力電圧を電力系統に重畳させる地点と系統との
間の地点の電圧を、直列形電力系統補償装置の構成要素
である交流電力変換装置への電源電圧として使用するこ
とを特徴とする請求項１に記載の交流双方向スイッチ形
回路を用いた直列形電力系統補償装置。 - 【請求項３】 前記直列形電力系統補償装置が対象とす
る電力系統上にあり、かつこの直列形電力系統補償装置
がその出力電圧を電力系統に重畳させる地点と負荷との
間の地点の電圧を、直列形電力系統補償装置の構成要素
である交流電力変換装置への電源電圧として使用するこ
とを特徴とする請求項１に記載の交流双方向スイッチ形
回路を用いた直列形電力系統補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9268275A JPH11113257A (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 交流双方向スイッチ形回路を用いた直列形電力系統補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9268275A JPH11113257A (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 交流双方向スイッチ形回路を用いた直列形電力系統補償装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11113257A true JPH11113257A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=17456305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9268275A Pending JPH11113257A (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 交流双方向スイッチ形回路を用いた直列形電力系統補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11113257A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010066309A (ko) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 정명식 | 고압 대용량 전동기 구동 시스템 |
| JP2005198383A (ja) * | 2004-01-05 | 2005-07-21 | Osaka Gas Co Ltd | スターリングエンジン熱電併給システム |
| WO2007108427A1 (ja) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Kagoshima University | 電圧調整装置 |
| CN100359778C (zh) * | 2004-03-30 | 2008-01-02 | 三菱电机株式会社 | 电压补偿装置 |
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