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Title:
INSTANTANEOUS VOLTAGE DROP COMPENSATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/126592
Kind Code:
A1
Abstract:
[PROBLEMS] Manufacture of a high speed switch used in an instantaneous voltage drop compensator become difficult economically because technical difficulty increases as the circuit voltage increases. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A first series transformer is connected between an AC power supply and a load. A high speed switch and a second series transformer are connected in parallel to the primary of the first series transformer, and the output side of an inverter is connected to the primary of the second series transformer. Upon occurrence of instantaneous voltage drop, a voltage generated from the inverter is superimposed on the power supply voltage through the second series transformer and the first series transformer.

Inventors:
MAEKAWA HIDEHIRO
Application Number:
PCT/JP2008/054480
Publication Date:
October 23, 2008
Filing Date:
March 12, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MEIDENSHA ELECTRIC MFG CO LTD (JP)
MAEKAWA HIDEHIRO
International Classes:
H02J9/06; H02J3/12
Domestic Patent References:
WO2005078889A12005-08-25
Foreign References:
JP2001275255A2001-10-05
JPH1028319A1998-01-27
Attorney, Agent or Firm:
HASHIMOTO, Takeshi et al. (Ekisaikai Bldg. 1-29, Akashi-cho, Chuo-k, Tokyo 44, JP)
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Claims:
交流電源の瞬時電圧低下時に、エネルギー蓄積要素に蓄積されたエネルギーをインバータを介して系統電圧に重畳する瞬時電圧低下補償装置において、
前記交流電源と負荷間に第1の直列変圧器を接続し、この直列変圧器の一次側に高速スイッチと第2の直列変圧器を並列接続し、この第2の直列変圧器の一次側に前記インバータの出力側を接続したことを特徴とした瞬時電圧低下補償装置。
前記インバータは、単相インバータとし、各相の単相インバータにはそれぞれ前記第1の直列変圧器、高速スイッチ及び第2の直列変圧器を備えた単相インバータ補償装置を構成し、この単相インバータ補償装置を前記交流電源と負荷間の各相に設置したことを特徴とした請求項1記載の瞬時電圧低下補償装置。
前記第1の直列変圧器を三巻線とし、この三巻線直流変圧器の各相間に高速スイッチをそれぞれ接続したことを特徴とした請求項1記載の瞬時電圧低下補償装置。
Description:
瞬時電圧低下補償装置

 本発明は、瞬時電圧低下補償装置に関す ものである。

 瞬時電圧低下補償装置としては、特許文 1のようなものが知られている。この特許文 献1で示される直列形の補償装置は、図4のよ に構成されている。同図において1は三相の 交流電源、2は負荷で、この負荷2と交流電源1 との間に高速スイッチ3が接続されている。4 直列変圧器で、その二次巻線は高速スイッ 3と並列に接続され、また、一次巻線はイン バータ5の出力側に接続されている。6はエネ ギー蓄積要素、7はこのエネルギー蓄積要素 6を充電する充電器である。

 図4のように構成された瞬時電圧低下補償 装置では、電源正常時には負荷2への電力供 は実線矢印のように高速スイッチ3を介して 給され、電源側で瞬時電圧低下が発生した きは高速スイッチ3をオフにし、電源側の電 圧低下量に見合った電圧を、エネルギー蓄積 要素6から点線矢印で示すようにインバータ5 介して発生させることで負荷電圧を一定に ている。

特開2006-197792

 瞬時電圧低下補償装置に使用される高速 イッチ3は、半導体素子を電圧に見合った数 だけ複数個直列接続したものを逆並列に接続 させることで回路電圧に適合させている。し たがって、回路電圧が高くなればなるほど半 導体素子の直列数が多くなってスイッチ遮断 時の電圧分担が技術的に難しくなり、電圧分 担に裕度を持たすために素子数を増加してい る。また、回路電圧が高くなることによって 絶縁性能を高める必要があり、半導体素子の 冷却のための冷却フィンの絶縁、半導体素子 の駆動回路の絶縁、回路充電部の絶縁など技 術的な困難さが増加し、経済的な製作が困難 となっている。

 すなわち、半導体素子としてIGBT、GTO、及び サイリスタを使用して高速スイッチを構成す ると、技術的に製作容易な適用回路電圧は低 圧または高圧回路となる。7000Vを超える回路 の適用では、素子の直列数が増加して実現 技術的に難しく経済的な製作ができない。
また、逆に、図4の瞬時電圧低下補償装置の 成を低圧で大電流系統に対して適用すると 使用する半導体素子の平列数が増加して素 の電流分担が技術的に困難になり、経済的 装置の製作ができない。

 なお、電源の系統電圧を考慮して、図5で 示すように電源1と瞬時電圧低下補償装置と 間に降圧変圧器8を接続し、また、瞬時電圧 下補償装置と負荷2との間に昇圧変圧器9を 続することも提案されている。この補償装 では、降圧変圧器8により一旦電源電圧を降 し、通った後に昇圧変圧器9により昇圧して 高電力を負荷2に供給している。この装置の 合、系統容量と同等の変圧器が2台必要とな 、また、無負荷損が発生して経済的な装置 製作ができない。

 したがって、本発明が目的とするとこは 高速スイッチの回路電圧を適当に選定可能 瞬時電圧低下補償装置を提供することにあ 。

 本発明は、交流電源の瞬時電圧低下時に、 ネルギー蓄積要素に蓄積されたエネルギー インバータを介して系統電圧に重畳する瞬 電圧低下補償装置において、
前記交流電源と負荷間に第1の直列変圧器を 続し、この直列変圧器の一次側に高速スイ チと第2の直列変圧器を並列接続し、この第2 の直列変圧器の一次側に前記インバータの出 力側を接続したことを特徴としたものである 。

 また、本発明は、請求項1におけるインバ ータは、単相インバータとし、各相の単相イ ンバータにはそれぞれ前記第1の直列変圧器 高速スイッチ及び第2の直列変圧器を備えた 相インバータ補償装置を構成し、この単相 ンバータ補償装置を前記交流電源と負荷間 各相に設置したことを特徴としたものであ 。

 また、本発明は、第1の直列変圧器を三巻 線とし、この三巻線直流変圧器の各相間に高 速スイッチをそれぞれ接続したことを特徴と したことを特徴としたものである。

本発明の実施形態を示す構成図。 本発明の他の実施形態を示す構成図。 本発明の他の実施形態を示す構成図。 従来の瞬時電圧低下補償装置の構成図 従来の他の瞬時電圧低下補償装置の構 図。

 図1は、本発明の第1の実施例を示す単結 表示の構成図で、10は三相の交流電源、11は 荷で、この負荷11と交流電源10との間に第1 直列変圧器12の二次次巻線12sが接続されてい る。また、直列変圧器12の一次巻線12pはδ結 とされ、その各相間にはそれぞれ高速スイ チ13(13R,13S,13T)が接続されている。高速スイ チ13はGTOなどの素子を逆並列接続した構成に され、図示省略された制御回路を介してオン ・オフ制御される。また、第1の直列変圧器12 の一次巻線12pには第2の直列変圧器14の二次次 巻線14sが接続され、直列変圧器14の一次巻線1 4pには三相インバータ15の出力側が接続され いる。16はエネルギー蓄積要素、17はこのエ ルギー蓄積要素16を充電する充電器である

 図1の回路は次のように動作する。
三相の交流電源10が正常の場合には、電源1か ら直列変圧器12を介して負荷11に矢印Aで示す うに電力が供給されている。このとき、直 変圧器12の一次巻線12pに接続された各高速 イッチ13R~13Tは短絡状態となっており、電流 各相間を実線矢印Bのように流れている。ま た、エネルギー蓄積要素16は予め蓄電器17を して充電されている。

 上記の状態で、電源1に何らかの理由によっ て瞬時電圧低下が発生すると、制御回路は直 ちにこれを検出して高速スイッチ13をオフす と共に、インバータ15に対して瞬時電圧低 分に相当する電圧を発生すべく制御する。 れにより、インバータ15は電圧低下分に相当 する電圧を発生し、点線矢印Cのルートで直 変圧器12を介して系統電圧へ発生電圧を重畳 し、負荷電圧を一定とする。
なお、このときの回路には、一点鎖線で示す 矢印Dのように電圧低下発生時の電源1から負 11への電流と、直列変圧器12の一次巻線12pと 直列変圧器14の二次巻線14s間を流れる矢印Dの 電流が流れている。
電圧低下現象が解除されれば、高速スイッチ 13が再度オン状態となり、インバータ15から 電圧発生は停止する。

 この実施例によれば、高速スイッチの回 電圧を適宜な値に選定することが可能とな 、7000Vを超える回路に対しても経済的な製 が可能となるものである。なお、直列変圧 12が追加されるが、電圧正常時にはこの直列 変圧器には電圧が発生しないので無負荷損は 無視することができる。

 図2は第2の実施例を示したもので、図1の回 は三相構成のインバータを用いた場合を示 たものであるが、図2示す実施例では単相イ ンバータ構成とし、エネルギー蓄積要素と充 電器はそれぞれ単相インバータ毎に分離構成 したものでR相のみを表示し、他のS相、T相も 同様に構成されている。すなわち、各相の単 相インバータにはそれぞれ第1の直列変圧器 高速スイッチ及び第2の直列変圧器が接続さ て単相インバータ補償装置を構成し、この 相インバータ補償装置を交流電源と負荷間 各相に設置して瞬時電圧低下補償装置が構 される。
なお、各相に単相インバータ補償装置を設け る場合、エネルギー蓄積要素と充電器は、各 相共通構成としてもよいことは勿論で、それ らは適宜選択される。
この実施例の動作及び効果は、図1と同様で るのでその説明は省略する。

 図3は第3の実施例を示したもので、この 施例は第1の直列変圧器12’を三巻線変圧器 し、その各相間に高速スイッチ13R~13Tを接続 たもので、他は図1の実施例と同様で、動作 及び効果も図1と同様であるのでその説明は 略する。

 以上のとおり、本発明によれば、直列変 器の一次側に、電源電圧正常時にはオン状 となっている高速スイッチと第2の直列変圧 器を接続したものであるから、高速スイッチ の回路電圧を適宜な値に選定することが可能 となり、高速スイッチを直接設置することが 困難な高電圧系統への設置が可能となるもの である。