JPS6347071B2

JPS6347071B2 -

Info

Publication number: JPS6347071B2
Application number: JP56061647A
Authority: JP
Inventors: Yukio Aoki
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 1981-04-23
Filing date: 1981-04-23
Publication date: 1988-09-20
Also published as: JPS57177281A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、直流−交流変換器即ちインバータに
よる電源と商用電源等の別の交流電源とによつて
共通の負荷に電力を供給する方法に関し、更に詳
細には、並行運転時の横流を制限することが可能
な電力供給方法に関する。

従来のインバータと商用電源とによる電力供給
方式は、第１図に示すように、商用電源１と負荷
２との間に、直流電源３と直流−交流変換器４と
波形整形フイルタ５と第１の選択スイツチ６とか
ら成るインバータ電力供給回路７を設けると共
に、これに並列に第２の選択スイツチ８を含む商
用電力供給回路９を設け、第１及び第２の選択ス
イツチ６，８によつていずれか一方又は両方で負
荷２に電力を供給するように構成されている。更
に詳細には、変換器４は、少なくとも１対のスイ
ツチング素子と出力トランスとを含んで、フイル
タ５の出力段の電圧が一定値になるように出力パ
ルス幅を制御する定電圧制御型に構成されてい
る。またフイルタ５はリアクトルＬとコンデンサ
Ｃとを含んで、変換器４から得られる矩形波を正
弦波に近似させるように波形整形するものであ
る。

このように構成された方式に於いて、例えば負
荷２が過大になつて、インバータ電力供給回路７
から負荷２に電力を供給することが不可能になつ
た場合には、スイツチ８を投入して電源容量の大
きい商用電源１から負荷２に電力を供給する。こ
の際、一般には、第１の選択スイツチ６をオフに
し、商用電源１のみから負荷２に電力を供給し、
変換器４はスイツチ６によつて負荷２から切り離
す。そして、変換器４はライン１０によつて商用
電源の電圧を検出し、且つフイルタ５の後段の電
圧を検出し、商用電源に同期させて一定出力電圧
が得られるように無負荷運転される。しかる後、
インバータ電力供給回路７によつて電力を供給す
ることが可能となつた場合には、第１の選択スイ
ツチ６を再びオンにし、第２の選択スイツチ８を
オフにする。

ところで、第１及び第２の選択スイツチ６，８
が装置のコストの低減のために電磁スイツチで構
成されている場合には、第２の選択スイツチ８か
ら第１の選択スイツチ６又はこの逆の切換を同時
に行うことは実質的に不可能であり、僅かな給電
遮断期間が生じた。勿論、同時に第１及び第２の
選択スイツチ６，８をオンにして並行運転する期
間を設ければ、原理的には無瞬断の切換が可能に
なる。しかし、横流が流れるので、実際には極め
て困難であつた。このため、負荷２に無瞬断で電
力を供給する場合には、第１及び第２の選択スイ
ツチ６，８を強制転流回路を有するサイリスタス
イツチ回路とするか、又は横流抑制用リアクトル
を設けて第１及び第２の選択スイツチ６，８を同
時にオンにし、並列運転によつて生じる横流をリ
アクトルで制限する。しかし、前者の強制転流回
路を有するサイリスタスイツチを使用する場合に
は、制御回路が複雑になり、また装置が高価にな
り、更にサイリスタに於ける電力損失が大きくな
る。また後者の横流抑制用リアクトルを並列運転
時に挿入する方式の場合には、リアクトルの切換
を行うために操作が繁雑になり、またリアクトル
の切換によつて電圧変動が生じる。

そこで、本発明の目的は、並行運転時の横流を
制限することが可能な電力供給方法を提供するこ
とにある。

上記目的を達成するための本発明は、直流電源
と、前記直流電源に接続された定電圧制御型直流
−交流変換器と、前記直流−交流変換器の出力電
圧波形を正弦波に近似させるためのリアクトルを
含む波形整形用フイルタと、前記フイルタと負荷
との間に設けられた第１の選択スイツチと、前記
変換器に基づく電源とは別の交流電源と前記負荷
との間に設けられた第２の選択スイツチと、を有
して前記負荷に前記直流−交流変換器と前記交流
電源とのいずれか一方又は両方で電力を供給する
電力供給方法に於いて、前記第１の選択スイツチ
のみをオンにして前記直流−交流変換器から前記
負荷に電力を供給している期間には、前記直流−
交流変換器を定電圧制御するための出力電圧の検
出を前記フイルタの後段で行い、前記第１及び第
２の選択スイツチの両方がオンになつて前記直流
−交流変換器と前記交流電源との両方が前記負荷
に接続されている期間には前記直流−交流変換器
を定電圧制御するための出力電圧の検出を前記フ
イルタの前段で行うことを特徴とする電力供給方
法に係わるものである。

上記本発明によれば、並行運転時に於いて、フ
イルタの前段の電圧が変換器によつて一定値にな
るように制御され、フイルタの後段の電圧が別の
交流電源で決まる電圧となる。そして、フイルタ
の前段の電圧と後段の電圧との差の電圧がフイル
タのリアクトルに加わり、この差の電圧とリアク
トルのインピーダンスとによつて決まる電流が流
れる。従つて、大きな横流が流れることが制限さ
れ、共通の負荷に交流電源と変換器とを接続する
ことが可能となる。このため、第１及び第２の選
択スイツチが例えば機械的スイツチであつても、
両スイツチと同時にオンに保つ期間を設けること
によつて無瞬断電力供給を行うことが可能にな
る。また横流抑制用リアクトルを特別に設けなく
ともよいので、装置の低コスト化が可能になる。

以下、第２図〜第６図を参照して本発明の実施
例について述べる。但し、第２図に於いて、符号
１〜１０で示すものは、第１図で同一符号で示す
ものと実質的に同一であるので、その説明を省略
する。

第２図に於いて、定電圧制御型直流−交流変換
器４は、トランジスタから成る第１、第２、第
３、及び第４のスイツチ素子S₁，S₂，S₃及びS₄
と、帰還用の第１〜第４の整流ダイオードD₁〜
D₄と、出力トランス１１と、スイツチ制御回路
１２とから成る。第１〜第４のスイツチ素子S₁〜
S₄はブリツジ型に接続されているので、第１と第
４のスイツチ素子S₁とS₄とがオンの時に第１の方
向の電圧が出力トランス１１に生じ、第２と第３
のスイツチ素子S₂とS₃とがオンの時に第２の方向
の電圧が出力トランス１１に生じる。

スイツチ素子S₁〜S₄を制御するための制御回路
１２には、電圧検出ライン１３と電流検出ライン
１４と商用電源電圧検出ライン１０とが接続さ
れ、正常運転時には商用電源に同期した状態にス
イツチS₁〜S₄をオンオフ駆動するためのパルスを
発生する。即ち出力電圧検出に基づいて出力電圧
が一定になるようにパルス幅制御されたパルスを
スイツチS₁〜S₄のベースに供給する。本実施例で
は電圧検出ライン１３が固定接続されておらず、
フイルタ５の後段に接続された第１の電圧検出ト
ランス１５を含む第１の電圧検出ライン１６と、
フイルタ５の前段に接続された第２の電圧検出ト
ランス１７を含む第２の電圧検出ライン１８とに
検出ライン１３が切換スイツチ１９によつて選択
的に接続される。２０は電流検出器であり、フイ
ルタ５の前段に於ける出力電圧を検出してライン
１４で制御回路１２に送る。

第３図は第１図の制御回路１２の一部を示すも
のであり、電圧検出ライン１３に接続された整流
回路２１で整流平滑された電圧は誤差増幅器２２
の一方の入力となり、ここで基準電源２３で与え
られる基準電圧と比較され、差に対応した電圧が
出力される。誤差増幅器２２の出力は電圧コンパ
レータ２４に入力し、ここで三角波発生回路２５
から供給される三角波と比較される。三角波発生
回路２５は商用電源電圧検出ライン１０に接続さ
れているので、商用電源電圧に同期した三角波を
発生する。コンパレータ２４では三角波と誤差増
幅器２２から得られる出力電圧に対応した入力電
圧とが比較され、三角波が入力電圧よりも高い期
間に正のパルスが発生する。そして、入力電圧の
レベルが変化すると、コンパレータ２４から得ら
れるパルスの幅も変化する。コンパレータ２４の
出力はANDゲート２６を介してスイツチ素子S₁
〜S₄から選択された例えばS₁とS₄のベースに供給
される。電流検出ライン１４で検出された電流に
対応する電圧は整流回路２７で整流された後に電
圧コンパレータ２８に送られ、ここで過電流レベ
ルに対応する基準電源２９の基準電圧と比較され
る。そして、基準電流よりも検出電流が大きくな
つた期間のみコンパレータ２８の出力は低レベル
となる。従つて、過電流が検出されている期間の
みANDゲート２６が非導通となり、例えばスイ
ツチ素子S₁及びS₄に対する制御パルスの供給が遮
断される。過電流状態でない時には、ANDゲー
ト２６は導通状態に保たれるので、制御パルスが
そのまま印加される。

次に、第４図〜第６図を参照して第２図の回路
で負荷２に電力を供給する方法について述べる。

第４図のt₁時点以前に於いて、第４図Ａに示す
ように第２の選択スイツチ８をオンとし、第１の
選択スイツチ６をオフとして商用電源１から負荷
２に電力を供給している場合には、第４図Ｄに示
す如く切換スイツチ１９を接点Ｂに投入し、第１
の電圧検出回路１６の電圧を制御回路１２に送
る。しかる後商用電源１による電力供給状態から
変換器４による電力供給状態への切換えを無瞬断
で行う場合には、第２の選択スイツチ８をオンに
保つたまま、第１の選択スイツチ６をオンにし
て、t₁〜t₂の比較的短時間に於いて、負荷２に商
用電源１と変換器４との両方を接続する。また、
第４図Ｃに示す如く、t₁〜t₂期間に切換スイツチ
１９の接点Ａをオンにし、フイルタ５の前段の電
圧を制御回路１２に送る。この結果、t₁〜t₂期間
に於いては、フイルタ５の前段が一定電圧になる
ように変換器４が制御される。

今、t₁〜t₂期間で、商用電源１から負荷２に供
給する電圧と変換器４の出力電圧との間に差があ
ると、その差の電圧がリアクトルＬに加わり、リ
アクトルＬのインピーダンス値と差の電圧値とに
よつて決まる横流が流れる。この際、フイルタ５
の前段の電圧は商用電源電圧に実質的に無関係に
一定値に制御されているので、フイルタ５の前段
の電圧と後段の電圧との差は比較的小さい値に保
たれ、横流も低い値に制限される。もし、従来の
ようにフイルタ５の後段で電圧検出して並行運転
すると、横流が増大し、変換器４の運転が不能に
なることがある。即ち、例えば、商用電源１に基
づく電圧が、変換器４の基準電圧よりも高いとす
れば、この高い電圧が制御回路の入力となり、変
換器４の出力電圧を下げるような動作となる。し
かし、商用電源１の電源容量は大きいために、変
換器４の出力電圧を下げてもフイルタ５の後段の
検出電圧は低下せず、検出電圧は高い値に保た
れ、変換器４の出力電圧は更に低下する。この結
果、変換器４の出力電圧と商用電源電圧との差が
更に大きくなり、横流も増大し、変換器４が動作
不能になつたり、破壊する恐れがあつた。また、
スイツチ素子S₁〜S₄をサイリスタで構成する場合
には、転流不能となつた。これに対して、本実施
例の方式では、フイルタ５の前段の電圧を検出し
ているので、商用電源電圧に実質的無関係に変換
器４の定電圧制御を継続することが出来、横流の
増大が制限される。

ところで、リアクトルＬのインピーダンス値が
低かつたり、商用電源電圧が高い場合には、横流
も大きくなる。そこで、本実施例では、横流又は
通常運転時の電流が所定値以上になつたことを検
出し、これによつて、全部のスイツチ素子S₁〜S₄
を同時にオフ制御している。これを第６図を参照
して更に詳しく説明すると、変流器から成る電流
検出器２０によつて検出される電流Ｉが第６図Ａ
に示す如く、基準電流I_Rよりもt₃時点で大きくな
ると、コンパレータ２８の出力が低レベルとな
り、ANDゲート２６が非導通となる。ANDゲー
ト２６にはパルス幅変調用のコンパレータ２４か
ら例えば第６図Ｂのt₂〜t₁₁の幅のパルスが発生し
ていても、これがそのままスイツチング素子S₁，
S₄に送られず、t₃〜t₄で示すように中断される。
第３図及び第６図にはスイツチング素子S₁，S₄の
制御系のみが示されているが、スイツチ素子S₂，
S₃の制御系に於いても同一の動作となる。これに
より、全部のスイツチング素子S₁〜S₄がオフにな
る。t₃〜t₄期間で全部のスイツチング素子S₁〜S₄
がオフになると、出力トランス１１の１次巻線
N₁が開放された状態となり、出力トランス１１
がリアクトルとなり、これがフイルタ５のリアク
トルＬと共に商用電源１に接続された状態となつ
て変換器４に流入する電流は減少する。変換器４
の電流Ｉがt₄時点で基準電流I_Rより小さくなる
と、電流検出コンパレータ２８の出力が高レベル
となり、スイツチ素子S₁〜S₄に制御パルスが与え
られる。t₄〜t₅期間でスイツチS₁，S₄をオンにす
ることによつて再び電流Ｉが基準電流I_Rを横切つ
た場合には前述の動作を繰返す。これにより、変
換器４の出力電流を制限することが可能になり、
第４図に示すt₁〜t₂期間で商用電源とインバータ
との並行運転が可能になり、無瞬断切換が可能に
なる。

第５図は変換器４による電力供給状態から商用
電源１による電力供給状態に切換える際の動作を
示すものである。この際には、t₁時点以前に於い
て第１の選択スイツチ６をオンにして変換器４か
ら電力を供給し、この第１の選択スイツチ６をオ
フする前に第５図Ａに示すように第２の選択スイ
ツチ８をオンにする。これにより、t₁〜t₂期間に
は変換器４と商用電源１とが並行運転され、無瞬
断で電力を供給することが出来る。t₁〜t₂期間に
は第４図の切換の場合と同様に横流の問題が生じ
るが、本実施例では第５図Ｃ，Ｄに示す如くスイ
ツチ１９の接点Ａをオン、接点Ｂをオフとしてフ
イルタ５の前段の電圧を検出するので、横流が大
幅に制限される。

上述から明らかなように本実施例の方式には次
の利点がある。

(イ) 並行運転時に変換器４を制御するための電圧
検出点をフイルタ５の前段とするので、商用電
源１による電圧と変換器４の出力電圧との差の
電圧がリアクトルＬに加わり、これにより横流
が決定される。そしてフイルタ５の前段の電圧
がほぼ一定に保たれるので、横流の増大が制限
される。従つて、並行運転が可能になり、無瞬
断で電源切換を行うことが可能になる。

(ロ) 選択スイツチ６，８を電磁スイツチ即ち電磁
接触器とすることが可能になるので、サイリス
タスイツチを使用する方式に比べて低コスト
化、小型化、電力損失の低減、制御方式の簡略
化が可能になる。

(ハ) 変換器４の出力電流が負荷短絡又は横流によ
つて一定値以上になつた場合に、変換器４の出
力電圧を位相制御で低下させるような制御とせ
ずに、全部のスイツチS₁〜S₄をオフにするよう
に制御するので、並行運転時に於いては出力ト
ランス１１がリアクトルとして作用し、横流を
低減することが出来る。そして、横流が所定値
以下になると再びスイツチS₁〜S₄による変換動
作が開始されるので、無瞬断での電力供給を行
うことが可能になる。

(ニ) 並行運転が可能であるので、変換器４から負
荷２に電力を供給している状態で一定値以上の
過電流が検出されると、第２の選択スイツチ８
をオンにして容量の大きい商用電源１から負荷
２の中の短絡回路に短絡電流を供給し、短絡回
路のヒユーズ又は回路遮断器を断として短絡回
路を負荷２から切り離し、しかる後、第２の選
択スイツチ８をオフにして元の状態に戻すこと
も可能である。

以上、本発明の実施例について述べたが、本発
明はこれに限定されるものではなく、更に変形可
能なものである。例えば、第７図に示す如くスイ
ツチ素子S₁〜S₄をサイリスタで構成し、サイリス
タS₅〜S₈とリアクトルL₁〜L₂とコンデンサC₁〜
C₂とから成る転流回路を設けたサイリスタイン
バータを変換器４に使用する場合にも適用可能で
ある。また、変換器４を三相ブリツジインバー
タ、又はハーフブリツジインバータ等にする場合
にも適用可能である。

また、第３図の制御回路１２に於いて過電流検
出のコンパレータ２８を過電流の検出に応答して
高レベル出力が得られるように構成し、これを
ANDゲート２６の入力とせずに、OR回路によつ
て誤差増幅器２２の出力と共にコンパレータ２４
の入力とし、過電流時にコンパレータ２４からパ
ルスが発生するのが中断されるようにしてもよ
い。

またスイツチ６，８をサイリスタ等の半導体ス
イツチにする場合にも適用可能である。また商用
電源１を別のインバータ等の交流電源とする方式
にも適用可能である。また実施例では第１の選択
スイツチ６をオフにしている期間に於ける変換器
４の出力電圧の検出点をフイルタ５の後段として
いるが、このオフ期間の電圧検出点を並行運転時
と同様にフイルタ５の前段としてもよい。また第
６図では交流半サイクルのパルスを過電流に応答
して断続しているが、半サイクルのパルスが全く
送出されないようにしてもよい。即ち、第２図の
全部のスイツチ素子S₁〜S₄の制御パルスを半サイ
クル以上停止させてもよい。また電流検出器２０
をフイルタ５の後段に移してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電力供給方式を示すブロツク
図、第２図は本発明の実施例に係わる電力供給方
式を示すブロツク図、第３図は第２図の制御回路
の一部を示すブロツク図、第４図は第２図の方式
に於いて商用電源から変換器に切換える際の各部
の状態を示すタイミング図、第５図は変換器から
商用電源に切換える際の各部の状態を示すタイミ
ング図、第６図は第３図の制御回路の動作を示す
波形図である。第７図は変換器の変形例を示す回
路図である。尚図面に用いられている符号に於いて、１は商
用電源、２は負荷、４は直流−交流変換器、５は
波形整形フイルタ、６は第１の選択スイツチ、８
は第２の選択スイツチ、１１は出力トランス、１
２は制御回路、１３は電圧検出ライン、１４は電
流検出ライン、１９は切換スイツチ、２０は電流
検出器である。

Claims

【特許請求の範囲】１直流電源と、前記直流電源に接続された定電
圧制御型直流−交流変換器と、前記直流−交流変
換器の出力電圧波形を正弦波に近似させるための
リアクトルを含む波形整形用フイルタと、前記フ
イルタと負荷との間に設けられた第１の選択スイ
ツチと、前記変換器に基づく電源とは別の交流電
源と前記負荷との間に設けられた第２の選択スイ
ツチと、を有して前記負荷に前記直流−交流変換
器と前記交流電源とのいずれか一方又は両方で電
力を供給する電力供給方法に於いて、前記第１の選択スイツチのみをオンにして前記
直流−交流変換器から前記負荷に電力を供給して
いる期間には、前記直流−交流変換器を定電圧制
御するための出力電圧の検出を前記フイルタの後
段で行い、前記第１及び第２の選択スイツチの両
方がオンになつて前記直流−交流変換器と前記交
流電源との両方が前記負荷に接続されている期間
には前記直流−交流変換器を定電圧制御するため
の出力電圧の検出を前記フイルタの前段で行うこ
とを特徴とする電力供給方法。２前記第１及び第２の選択スイツチは電磁スイ
ツチであり、前記交流電源は商用電源である特許
請求の範囲第１項記載の電力供給方法。