(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線−中立負荷間電圧を有する第１の作動信号を受け取るようになった入力端子と、
前記入力端子と電気通信し、かつ前記第１の作動信号が端子を通じて負荷に供給される出力端子と、
前記電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号及び該電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号から得られる電線−電線間入力信号を整流するようになった整流装置、
前記整流された電線−電線間入力信号に対応するエネルギを貯蔵するようになった貯蔵ユニット、及び
前記貯蔵エネルギを使用して電圧低下の少なくとも一部分中に補正信号を発生させるようになったインバータ切換装置、
を含む調整器モジュールと、
前記調整器モジュールと電気通信し、かつ前記補正信号の電圧を低減するようになった注入変圧器と、
前記入力端子及び前記出力端子と電気通信し、かつ前記注入変圧器が迂回されるように正常作動条件中に閉鎖位置にあり、更に、該注入変圧器が通電されるように前記電圧低下の少なくとも一部分中に開放位置にあるバイパススイッチと、
を含み、前記注入変圧器の１次巻線が、前記インバータ切換装置の出力と前記第２の作動信号を受信するための第２の入力端子とにわたって接続されていることを特徴とする動的電圧低下補正装置。
【請求項２】
前記バイパススイッチは、静的バイパススイッチを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記補正信号から高周波を除去するために前記インバータ切換装置と前記注入変圧器の間に接続されたローパスフィルタを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ローパスフィルタは、フィルタコンデンサ及びフィルタ抵抗器を含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記貯蔵ユニットは、貯蔵ノードで第２の貯蔵コンデンサに直列に接続された第１の貯蔵コンデンサを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記整流装置は、整流ノードで第２の整流装置に直列に接続された第１の整流装置を含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の整流装置は、前記整流された電線−電線間入力信号を前記第１の貯蔵コンデンサに供給し、前記第２の整流装置は、該整流された電線−電線間入力信号を前記第２の貯蔵コンデンサに供給することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の整流装置及び前記第２の整流装置は、半導体ダイオードを含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記インバータ切換装置は、第１のインバータ切換装置及び第２のインバータ切換装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１のインバータ切換装置は、第１のトランジスタ及び逆並列に接続された第１のダイオードを含み、前記第２のインバータ切換装置は、第２のトランジスタ及び逆並列に接続された第２のダイオードを含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記注入変圧器の２次巻線に並列に接続されたコンデンサを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２の作動信号は、第２の入力端子に接続された第２のＡＣ母線を通じて供給され、前記第３の作動信号は、第３の入力端子に接続された第３のＡＣ母線を通じて供給されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の作動信号の前記電線−中立負荷間電圧は、第１の電圧値を含み、前記調整器モジュールの電圧定格が、第２の電圧値を含み、更に
前記第１の電圧値は、前記第２の電圧値よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の電圧値は、約１２０ボルトを含み、前記第２の電圧値は、約２０８ボルトを含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の作動信号、前記第２の作動信号、及び前記第３の作動信号は、３相入力信号を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記貯蔵ユニット、前記整流装置、及び前記インバータ切換装置は、第１の母線及び第２の母線によって並列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記注入変圧器の２次巻線での前記補正信号の前記電圧と前記電圧低下中の前記第１の作動信号の低減した電線−中立負荷間電圧との合計が、前記正常作動条件中の該第１の作動信号の該電線−中立負荷間電圧にほぼ等しいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記注入変圧器の２次巻線が、前記入力端子と前記出力端子の間に直列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
電圧低下条件を補正する方法であって、
負荷が出力端子を通じて第１の作動信号の電線−中立負荷間電圧を受け取るように負荷を出力端子に接続する段階と、
前記電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号及び該電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号から得られる電線−電線間入力信号を整流する段階と、
前記整流された電線−電線間入力信号に対応するエネルギを貯蔵ユニットに貯蔵する段階と、
電圧低下を検出する段階と、
前記検出電圧低下に応答して、インバータ切換装置を使用して前記貯蔵エネルギを有する補正信号を発生させる段階と、
注入変圧器が迂回されないように静的バイパススイッチを開く段階と、
前記補正信号を前記負荷に供給することができるように、前記注入変圧器を使用して該補正信号の電圧を低減する段階と、
を含み、前記注入変圧器の１次巻線が、前記インバータ切換装置の出力と前記第２の作動信号を受信するための第２の入力端子とにわたって接続されていることを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記注入変圧器の２次巻線が、ＡＣ母線と直列に接続され、更に
前記ＡＣ母線は、入力端子及び前記出力端子と電気通信している、
ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記電圧低下は、装置コントローラで検出されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記補正信号の前記電圧は、ほぼ前記電線−中立負荷間電圧まで低減されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記注入変圧器の２次巻線での前記補正信号の前記電圧に前記電圧低下中の前記第１の作動信号の低減した電圧を加えたものが、正常作動条件中の該第１の作動信号の前記電線−中立負荷間電圧にほぼ等しいことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の作動信号と前記第３の作動信号とにわたる電線−電線間電圧が、約３の平方根の係数だけ前記第１の作動信号の前記電線−中立負荷間電圧よりも大きいことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記貯蔵ユニットは、貯蔵ノードで第２の貯蔵コンデンサに直列に接続された第１の貯蔵コンデンサを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記整流装置は、整流ノードで第２の整流装置に直列に接続された第１の整流装置を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
前記インバータ切換装置は、反転ノードで直列に接続された第１のインバータ切換装置及び第２のインバータ切換装置を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
入力端子と、
前記入力端子と電気通信し、かつ電線−中立負荷間電圧を有する第１の作動信号を負荷に供給することができる出力端子と、
増大した電線−電線間入力信号が調整器モジュールに供給されるように、前記電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号と該電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号とにわたって得られる電線−電線間電圧を増大させるようになった入力ブースト変圧器と、
を含み、
前記調整器モジュールは、前記入力端子と前記出力端子の間に接続され、かつ
前記増大した電線−電線間入力信号を整流するようになった整流装置、
前記整流された増大電線−電線間入力信号に対応するエネルギを貯蔵するようになった貯蔵ユニット、及び
前記貯蔵エネルギを使用して、電圧低下の少なくとも一部分中に補正信号を発生させるようになったインバータ切換装置、
を含み、
前記調整器モジュールと電気通信し、かつ前記補正信号の電圧を低減するようになっており、変圧器の２次巻線が前記入力端子と前記出力端子の間に直列に接続された注入変圧器と、
前記入力端子及び前記出力端子と電気通信し、かつ前記注入変圧器が迂回されるように正常作動条件中に閉鎖位置にあり、更に、該注入変圧器が通電されるように前記電圧低下の少なくとも一部分中に開放位置にあるバイパススイッチと、
を更に含み、前記入力ブースト変圧器の１次巻線が、第１のＡＣ母線及び第２のＡＣ母線にわたって接続され、該入力ブースト変圧器の２次巻線が、第２のＡＣ母線及び前記調整器モジュールの前記整流装置にわたって接続されることを特徴とする動的電圧低下補正装置。
【請求項２９】
前記入力ブースト変圧器は、単巻変圧器を含むことを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記単巻変圧器は、前記正常作動条件中に約６９ボルトだけ前記電線−電線間電圧を増大させるようになっていることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記注入変圧器は、前記補正信号の前記電圧をほぼ前記電線−中立負荷間電圧まで低減することを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記増大した電線−電線間電圧は、前記調整器モジュールの電圧定格にほぼ等しいこと
を特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３３】
前記２次巻線での前記補正信号の前記低減した電圧と前記電圧低下中の前記第１の作動信号の低減した電線−中立負荷間電圧との合計が、前記正常作動条件中の該第１の作動信号の該電線−中立負荷間電圧にほぼ等しいことを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３４】
前記貯蔵ユニットは、貯蔵ノードで第２の貯蔵コンデンサに直列に接続された第１の貯蔵コンデンサを含み、前記整流装置は、整流ノードで第２の整流装置に直列に接続された第１の整流装置を含み、前記インバータ切換装置は、反転ノードで直列に接続された第１のインバータ切換装置及び第２のインバータ切換装置を含み、更に
前記貯蔵ノード、前記整流ノード、及び前記反転ノードは、第１の母線及び第２の母線によって並列に接続されている、
ことを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３５】
電圧低下条件を補正する方法であって、
負荷が第１の作動信号の電線−中立負荷間電圧を受け取るように、負荷を出力端子に接続する段階と、
増大した電線−電線間電圧が調整器モジュールの電圧定格にほぼ等しい増大した電線−電線間入力信号が、調整器モジュールに供給されるように、入力ブースト変圧器を使用して、前記電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号と該電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号とにわたって得られる電線−電線間電圧を増大させる段階と、
前記増大した電線−電線間入力信号を整流する段階と、
前記整流された増大電線−電線間入力信号に対応するエネルギが貯蔵ユニットに貯蔵する段階と、
前記出力端子と電気通信する第１のＡＣ母線に沿って電圧低下を検出する段階と、
インバータ切換装置を使用して、前記貯蔵エネルギを有する補正信号を発生させる段階と、
注入変圧器が迂回されないように静的バイパススイッチを開く段階と、
前記注入変圧器を使用して前記補正信号の電圧を低減する段階と、
前記注入変圧器から前記負荷に前記補正信号を供給する段階と、
を含み、前記入力ブースト変圧器の１次巻線が、第２のＡＣ母線及び第３のＡＣ母線にわたって接続され、該入力ブースト変圧器の２次巻線が、該第３のＡＣ母線及び前記整流する段階を実行するために使用される整流ノードにわたって接続されることを特徴とする方法。
【請求項３６】
入力端子と、
前記入力端子と電気通信し、かつ電線−中立負荷間電圧を有する第１の作動信号を負荷に供給するようになった出力端子と、
低減した電線−電線間入力信号が調整器モジュールに供給されるように、前記電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号と該電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号とにわたって得られる電線−電線間電圧を低減するようになった降圧変圧器と、
を含み、
前記調整器モジュールは、前記入力端子と前記出力端子の間に接続され、かつ
前記低減した電線−電線間入力信号を整流するようになった整流装置、
前記整流された低減電線−電線間電圧に対応するエネルギを貯蔵するようになった貯蔵ユニット、及び
前記貯蔵エネルギを使用して電圧低下の少なくとも一部分中に補正信号を発生させるようになったインバータ切換装置、
を含み、
前記調整器モジュールと電気通信し、かつ前記補正信号の電圧を増大させるようになった出力ブースト変圧器と、
前記入力端子及び前記出力端子と電気通信し、前記降圧変圧器及び前記出力ブースト変圧器が迂回されるように正常作動条件中に閉鎖位置にあるバイパススイッチと、
を更に含み、前記出力ブースト変圧器の１次巻線が、前記調整器モジュールの入力端子及び前記調整器モジュールの出力端子にわたって接続され、該出力ブースト変圧器の２次巻線が、該調整器モジュールと直列に接続されることを特徴とする動的電圧低下補正装置。
【請求項３７】
前記出力ブースト変圧器は、単巻変圧器を含むことを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記単巻変圧器は、前記正常作動条件中に約６９ボルトだけ前記補正信号の前記電圧を増大させるようになっていることを特徴とする請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記電線−中立負荷間電圧は、約３４６ボルトを含むことを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項４０】
前記低減電線−電線間電圧は、前記調整器モジュールの電圧定格にほぼ等しいことを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項４１】
前記補正信号の前記増大した電圧と前記電圧低下中の前記第１の作動信号の低減した電圧との合計が、前記正常作動条件中の該第１の作動信号の前記電線−中立負荷間電圧にほぼ等しいことを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項４２】
前記降圧変圧器の１次巻線が、第２のＡＣ母線及び第３のＡＣ母線にわたって接続され、該降圧変圧器の２次巻線が、第１のＡＣ母線及び前記調整器モジュールの前記整流装置にわたって接続されることを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項４３】
前記降圧変圧器の前記２次巻線は、前記第１のＡＣ母線と前記調整器モジュールにわたって接続されることを特徴とする請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
電圧低下条件を補正する方法であって、
電線−中立負荷間電圧を有する第１の作動信号を負荷に供給するようになった出力端子に負荷を接続する段階と、
低減した電線−電線間入力信号が調整器モジュールに供給されるように、降圧変圧器を使用して、前記電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号と該電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号とにわたって得られる電線−電線間電圧を低減する段階と、
前記低減された電線−電線間入力信号を整流する段階と、
前記整流された低減電線−電線間入力信号に対応するエネルギが貯蔵ユニットに貯蔵する段階と、
電圧低下を検出する段階と、
前記検出電圧低下に応答して、インバータ切換装置を使用して前記貯蔵エネルギを有する補正信号を発生させる段階と、
出力ブースト変圧器が通電されるように静的バイパススイッチを開く段階と、
前記出力ブースト変圧器を使用して前記補正信号の電圧を増大させる段階と、
を含み、前記出力ブースト変圧器の１次巻線が、前記調整器モジュールの入力端子及び前記調整器モジュールの出力端子にわたって接続され、該出力ブースト変圧器の２次巻線が、該調整器モジュールと直列に接続されることを特徴とする方法。
【請求項４５】
前記低減電線−電線間電圧は、調整器モジュールの電圧定格にほぼ等しいことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記増大電圧を有する前記補正信号を前記負荷に供給する段階を更に含むことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
入力端子と、
前記入力端子と電気通信し、かつ電線−中立負荷間電圧を有する第１の作動信号を負荷に供給するようになった出力端子と、
増大した電線−電線間入力信号が調整器モジュールに供給されるように、前記電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号と該電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号とにわたって得られる電線−電線間電圧を増大させるようになった変圧器であって、該変圧器の１次巻線が、第２のＡＣ母線及び第３のＡＣ母線にわたって接続され、該変圧器の２次巻線が、第１のＡＣ母線及び前記調整器モジュールの前記整流装置にわたって接続される前記変圧器と、
を含み、
前記調整器モジュールは、前記入力端子と前記出力端子の間に接続され、かつ
前記増大した電線−電線間入力信号を整流するようになった整流装置、
前記整流された増大電線−電線間電圧に対応するエネルギを貯蔵するようになった貯蔵ユニット、及び
前記貯蔵エネルギを使用して電圧低下の少なくとも一部分中に補正信号を発生させるようになったインバータ切換装置、
を含み、
前記調整器モジュールと電気通信し、かつ前記補正信号の電圧を低減するようになった出力バック変圧器と、
前記入力端子及び前記出力端子と電気通信し、前記変圧器及び前記出力バック変圧器が迂回されるように正常作動条件中に閉鎖位置にあるバイパススイッチと、
を更に含むことを特徴とする動的電圧低下補正装置。
【請求項４８】
前記出力バック変圧器は、単巻変圧器を含むことを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記電線−中立負荷間電圧は、約２４０ボルトを含むことを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項５０】
前記出力バック変圧器の１次巻線が、前記調整器モジュールの入力端子及び前記調整器モジュールの出力端子にわたって接続され、該出力バック変圧器の２次巻線が、該調整器モジュールと直列に接続されることを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２００７年５月１１日出願の米国特許仮出願第６０／９１７、４４１号、２００７年５月１５日出願の米国特許仮出願第６０／９３８、０５４号、及び２００７年８月７日出願の米国特許出願第１１／８３５、０００号からの優先権を請求するものであり、これらの出願の全ては、本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている。
【０００２】
本発明の開示の主題は、一般的に動的電圧低下補正に関する。より具体的には、本発明の開示は、複数の入力電圧との使用に向けて適応させることができる動的電圧低下補正装置のｋＶＡ容量の最適利用のための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＡＣ電力システムを通じて電力を受電する電気負荷は、一般的に、実際の供給入力電圧が定格供給入力電圧の約１０％以内にある時に確実に作動するように設計される。電圧低下（又は、落ち込み）は、実際の供給入力電圧が定格供給入力電圧の約９０％未満であるｒｍｓＡＣ電圧の一時的な低減を指すことができる。動的電圧低下補正装置は、負荷に供給されている電圧入力信号における一時的な電圧低下を補正することができる装置を指すことができる。電圧低下は、施設内の大型負荷の起動、回路故障、電力会社での問題、発電機に関する問題、又はいくつかの他の理由のいずれかにより引き起こされる可能性がある。動的電圧低下補正装置は、一般的に電圧入力と負荷の間に挿入され、殆ど瞬時に補正信号を供給するようになった回路要素及び論理の組合せを含む。
【０００４】
従来の動的電圧低下補正装置は、それらの電流及び電圧定格に従ってパッケージ化される。例えば、３相入力電圧のための第１の動的電圧低下補正装置は、２７７ボルト（Ｖ）で１００アンペア（Ａ）が得られるように定格化され、（（２７７Ｖ）*（１００Ａ）*（√３））／１０００＝４８．０ｋＶＡという対応するキロボルトアンペア（ｋＶＡ）定格を有することができる。３相入力電圧のための第２の動的電圧低下補正装置は、そのｋＶＡ定格が２０．８ｋＶＡであるように１２０Ｖで１００Ａが得られるように定格化することができる。動的電圧低下補正装置の構成要素は、主として電流定格に従って選択されるので、第１及び第２の動的電圧低下補正装置は、物理的サイズ、使用構成要素、及び経費は類似である。換言すれば、ｋＶＡ定格が２０．８のｋＶＡである第２の動的電圧低下補正装置は、ｋＶＡ定格が４８．０ｋＶＡである第１の動的電圧低下補正装置と殆ど同じくらい多くの経費が掛かる。従来の製造業者は、一般的に、各個別の入力電圧に対して個別の動的電圧低下装置を製造している。
【０００５】
各個別の入力電圧に対して個別の動的電圧低下装置を製造すると、製造費が増加する。例えば、２０８Ｖ定格の第１の動的電圧低下補正装置は、２０８Ｖ入力でのみ使用するように製造される場合があり、２４０Ｖ定格の第２の動的電圧低下補正装置は、２４０Ｖ入力でのみ使用するように製造される場合があり、以下同様である。これらの定格が異なる動的電圧低下補正装置の各々には、異なる部品が必要であるので、別々に製造及びパッケージ化される。従って、動的電圧低下補正装置製造業者は、複数の異なる装置のための部品を購入して在庫することが要求される。複数の入力電圧で使用するように単一の動的電圧低下補正装置を適応させることができれば、製造費は軽減すると考えられる。
【０００６】
一部の場合には、動的電圧低下補正装置は、それらの定格の僅かな部分で使用される。例えば、３相電圧定格４８０Ｖ（２７７Ｖ電線−中立負荷間システムにおける）の動的電圧低下補正装置は、入力電圧２０８Ｖ（１２０Ｖ電線−中立負荷間システムにおける）によって供給されるシステムにおいて使用することができる。その結果、動的電圧低下補正装置のｋＶＡ回線容量は、その定格未満に低減される。従来の動的電圧低下補正装置は、更に、６００Ｖ電線−電線間信号のようなより高い入力電圧を受け入れるそれらの容量が制限される。これらの高電圧に対処するために、専用の強力な装置が製造されている。専用の装置は、電圧が低い動的電圧低下補正装置とは別に製造かつパッケージ化され、付加的な経費及び付加的な部品を在庫する必要性をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許仮出願第６０／９１７、４４１号
【特許文献２】米国特許仮出願第６０／９３８、０５４号
【特許文献３】米国特許出願第１１／８３５、０００号
【特許文献４】米国特許第６、１１８、６７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
すなわち、入力電圧に関係なく装置のｋＶＡ容量の最適利用を達成することができる動的電圧低下補正装置に対する必要性が存在する。更に、複数の個別の入力電圧で使用するように構成することができる動的電圧低下補正装置に対する必要性が存在する。更に、より高圧のシステムにおいてさえも補正信号を供給することができる高圧動的電圧低下補正装置に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
例示的な動的電圧低下補正装置は、電線−中立負荷間電圧を有する第１の作動信号を受け取るようになった入力端子を含む。第１の作動信号は、入力端子と電気通信する出力端子を通じて負荷に供給される。動的電圧低下補正装置は、整流装置と、貯蔵ユニットと、インバータ切換装置とを含む調整器モジュールも含む。整流装置は、電線−電線間入力信号を整流するようになっており、電線−電線間入力信号は、電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号及び電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号から得られる。貯蔵ユニットは、整流された電線−電線間入力信号に対応するエネルギを貯蔵するようになっており、インバータ切換装置は、貯蔵エネルギを使用して電圧低下中に補正信号を発生させるようになっている。調整器モジュールと電気通信する注入変圧器は、補正信号の電圧を低減するようになっている。バイパススイッチは、入力端子及び出力端子と電気通信している。バイパススイッチは、注入変圧器が迂回されるように正常作動条件中に閉鎖位置にあり、注入変圧器が通電されるように電圧低下の少なくとも一部分中に開放位置にある。
【００１０】
電圧低下条件を補正する例示的な方法は、負荷が出力端子を通じて第１の作動信号の電線−中立負荷間電圧を受け取るように負荷を出力端子に接続する段階を含む。電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号及び電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号から得られる電線−電線間入力信号が整流される。整流された電線−電線間入力信号に対応するエネルギが、貯蔵ユニットに貯蔵される。電圧低下が検出され、インバータ切換装置を使用して、検出電圧低下に応答して貯蔵エネルギを有する補正信号を発生させる。注入変圧器が迂回されないように静的バイパススイッチが開かれる。補正信号を負荷に供給することができるように、注入変圧器を使用して補正信号の電圧を低減する。
【００１１】
別の例示的な動的電圧低下補正装置は、入力端子及び入力端子と電気通信する出力端子を含む。出力端子は、電線−中立負荷間電圧を有する第１の作動信号を負荷に供給することができる。入力ブースト変圧器は、増大した電線−電線間入力信号が調整器モジュールに供給されるように、電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号と電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号とにわたって得られる電線−電線間電圧を増大させるようになっている。調整器モジュールは、入力端子と出力端子の間に接続され、かつ整流装置、貯蔵ユニット、及びインバータ切換装置を含む。整流装置は、増大した電線−電線間入力信号を整流するようになっており、貯蔵ユニットは、整流された増大電線−電線間入力信号に対応するエネルギを貯蔵するようになっている。インバータ切換装置は、貯蔵エネルギを使用して電圧低下中に補正信号を発生させるようになっている。注入変圧器は、調整器モジュールと電気通信しており、かつ補正信号の電圧を低減するようになっている。注入変圧器の２次巻線は、入力端子と出力端子の間に直列に接続される。バイパススイッチは、入力端子及び出力端子と電気通信している。バイパススイッチは、注入変圧器が迂回されるように正常作動条件中に閉鎖位置にあり、かつ注入変圧器が通電されるように電圧低下の少なくとも一部分中に開放位置にある。
【００１２】
電圧低下条件を補正する別の例示的な方法は、負荷が第１の作動信号の電線−中立負荷間電圧を受け取るように負荷を出力端子に接続する段階を含む。増大した電線−電線間入力信号が調整器モジュールに供給されるように、入力ブースト変圧器を使用して、電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号と電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号とにわたって得られる電線−電線間電圧を増大させる。増大した電線−電線間電圧は、調整器モジュールの電圧定格にほぼ等しい。増大した電線−電線間入力信号が整流され、整流された増大電線−電線間入力信号に対応するエネルギが貯蔵ユニットに貯蔵される。出力端子と電気通信する第１のＡＣ母線に沿った電圧低下が検出され、インバータ切換装置を使用して、貯蔵エネルギを有する補正信号を発生させる。注入変圧器が迂回されないように静的バイパススイッチが開かれる。注入変圧器を使用して、補正信号の電圧を低減し、補正信号を注入変圧器から負荷に供給する。
【００１３】
別の例示的な動的電圧低下補正装置は、入力端子及び入力端子と電気通信する出力端子を含む。出力端子は、電線−中立負荷間電圧を有する第１の作動信号を負荷に供給するようになっている。降圧変圧器は、低減した電線−電線間入力信号が調整器モジュールに供給されるように、電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号と電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号とにわたって得られる電線−電線間電圧を低減するようになっている。調整器モジュールは、入力端子と出力端子の間に接続され、かつ低減した電線−電線間入力信号を整流するようになった整流装置と、整流された低減電線−電線間電圧に対応するエネルギを貯蔵するようになった貯蔵ユニットと、貯蔵エネルギを使用して電圧低下中に補正信号を発生させるようになったインバータ切換装置とを含む。出力ブースト変圧器は、調整器モジュールと電気通信しており、かつ補正信号の電圧を増大させるようになっている。
【００１４】
別の例示的な電圧低下条件を補正する方法は、電線−中立負荷間電圧を有する第１の作動信号を負荷に供給するようになった出力端子に負荷を接続する段階を含む。低減した電線−電線間入力信号が調整器モジュールに供給されるように、降圧変圧器を使用して、電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号と電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号とにわたって得られる電線−電線間電圧を低減する。低減した電線−電線間入力信号が整流され、整流された低減電線−電線間入力信号に対応するエネルギが貯蔵ユニットに貯蔵される。電圧低下が検出され、インバータ切換装置を使用して、検出電圧低下に応答して貯蔵エネルギを有する補正信号を発生させる。出力ブースト変圧器が通電されるように静的バイパススイッチが開かれる。出力ブースト変圧器を使用して補正信号の電圧を増大させる。
【００１５】
別の例示的な動的電圧低下補正装置は、入力端子及び入力端子と電気通信する出力端子を含む。出力端子は、電線−中立負荷間電圧を有する第１の作動信号を負荷に供給するようになっている。降圧変圧器は、増大した電線−電線間入力信号が調整器モジュールに供給されるように、電線−中立負荷間電圧を有する第２の作動信号と電線−中立負荷間電圧を有する第３の作動信号とにわたって得られる電線−電線間電圧を増大させるようになっている。入力端子と出力端子の間に接続されている調整器モジュールは、増大した電線−電線間入力信号を整流するようになった整流装置と、整流された増大電線−電線間電圧に対応するエネルギを貯蔵するようになった貯蔵ユニットと、貯蔵エネルギを使用して電圧低下の少なくとも一部分中に補正信号を発生させるようになったインバータ切換装置とを含む。調整器モジュールと電気通信する出力バック変圧器は、補正信号の電圧を低減するようになっている。バイパススイッチは、入力端子及び出力端子と電気通信している。バイパススイッチは、降圧変圧器及び出力バック変圧器が迂回されるように、正常作動条件中に閉鎖位置にある。
【００１６】
他の主要な特徴及び利点は、以下の図面、詳細説明、及び特許請求の範囲を精査すると当業者には明らかになるであろう。
【００１７】
以下に添付図面を参照して例示的な実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】例示的な実施形態による直列注入変圧器を有する動的電圧低下補正装置の１つの相を示す回路図である。
【図２】例示的な実施形態による動的電圧低下補正装置の３相システムを示す図である。
【図３】例示的な実施形態による入力ブースト変圧器及び直列注入変圧器を有する動的電圧低下補正装置を示す回路図である。
【図４】例示的な実施形態による出力ブースト変圧器を有する動的電圧低下補正装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
パワーエレクトロニクス切換装置のキロボルトアンペア（ｋＶＡ）定格は、パワーエレクトロニクス装置の最大容量の尺度である。一般的に、装置のｋＶＡ容量を１００％利用して、経費を最小にし、装置性能を最適化すると共に装置効率を最適化することが望ましい。ｋＶＡ定格は、以下の方程式１を用いて単相装置に対して計算することができ、ここで、Ｖは、装置にわたる最大ｒｍｓ阻止電圧であり、Ａは、装置を通る最大ｒｍｓ電流である。３相装置に対しては、ｋＶＡは、以下の方程式２を用いて計算することができる。方程式１及び２から、装置のｋＶＡ定格及び／又はｋＶＡ容量は、装置にわたる電圧に正比例することを見ることができる。この原理を特別構成の変圧器と共に用いて、動的電圧低下補正装置のｋＶＡ定格及び／又はｋＶＡ容量を最大にすることができる。
方程式１：ｋＶＡ（単相）＝（Ｖ）*（Ａ）*（１キロボルト／１０００ボルト）
方程式２：ｋＶＡ（３相）＝（Ｖ）*（Ａ）*（１キロボルト／１０００ボルト）*（√３）
【００２０】
図１は、例示的な実施形態による直列注入変圧器を有する動的電圧低下補正装置の１つの相を示す回路図である。動的電圧低下補正装置は、調整器モジュール１００、静的バイパススイッチ１０５、直列注入変圧器１１０、出力端子１１５、及び３相入力を含む。発電機のような電力会社をもたらすことができる３相入力は、入力端子１０６、入力端子１０７、及び入力端子１０８で受け取ることができる。３相入力は、３相入力が４本の入力線を含むように中立線１０９も含む。代替的に、中立線１０９を含まない場合があり、３相入力は、３本の入力線を含むことができる。本明細書で説明する装置を使用して、物理的中立線が入力に含まれるか否かに関わらず、電圧低下補正を行うことができる。更に、本明細書で使用する時、電線−中立負荷間電圧は、入力が物理的中立線を含むか否かに関わらず、入力の単一の線上の電圧を指すことができる。ＡＣ母線１０１は、３相入力の第１の作動信号を受け取るために入力端子１０６に接続されており、ＡＣ母線１０２は、３相入力の第２の作動信号を受け取るために入力端子１０６７接続されており、ＡＣ母線１０３は、３相入力の第３の作動信号を受け取るために入力端子１０８に接続されている。例示的な実施形態では、第１の作動信号（ＡＣ母線１０１に沿って）は、第１の位相を有することができ、第２の作動信号（ＡＣ母線１０２に沿って）は、第１の位相から１２０度ずれている第２の位相を有することができ、第３の作動信号（ＡＣ母線１０３に沿って）は、第１の位相から２４０度ずれている第３の位相を有することができる。
【００２１】
静的バイパススイッチ１０５は、電力のためのトランジスタ切換装置として実施することができ、１対のサイリスタを逆並列に、又は当業者に公知のあらゆる他の形式のスイッチング構成要素内で接続することができる。正常作動中、すなわち、電圧低下がない時、作動信号がＡＣ母線１０１から出力端子１１５まで直接流れるように、静的バイパススイッチ１０５を閉じることができる。電圧低下が検出された時、静的バイパススイッチ１０５は、当業者に公知のあらゆる方法により開くことができ、ＡＣ母線１０１からの作動信号は、調整器モジュール１００によって発生される補正信号で補足するか、又は置換して直列注入変圧器１１０を通じて供給することができる。従って、直列注入変圧器１１０は、迂回されると正常作動中は本質的に非通電状態のままである低負荷変圧器とすることができる。直列注入変圧器１１０は、低下条件中だけに通電することができる。従って、直列注入変圧器１１０に関連の連続的電力損失がない。
【００２２】
直列注入変圧器１１０は、調整器モジュール１００にわたって接続された１次巻線及びＡＣ母線１０１に直列に接続された２次巻線を含むことができる。変圧器の巻数比は、１次巻線の巻数と２次巻線の巻数の比を指すことができる。巻数比は、２次巻線で電圧を制御するように調節することができる（スイッチングタップ又はスイッチング変圧器により）。例示的な実施形態では、出力端子１１５に接続された負荷に電圧低下中に適切な電圧が供給されるように、直列注入変圧器１１０を使用して補正信号を降圧する（低減）することができる。例えば、直列注入変圧器１１０は、負荷によって使用されるように１２０Ｖ又はそれ未満の電圧に調整器モジュール１００によって発生される２０８Ｖの電圧を低減することができる降圧変圧器とすることができる。
【００２３】
調整器モジュール１００を使用して、補正信号を発生して直列注入変圧器１１０に供給する。例示的な実施形態では、調整器モジュール１００は、半ブリッジインバータを含むことができる。調整器モジュール１００は、ＡＣ母線１０２及びＡＣ母線１０３との電線−電線間の関係を通じて３相入力に接続されている。従って、降圧変圧器なしの直接的な電線−電線間接続を用いると（つまり電線−中立負荷間接続に対して）、調整器モジュール１００への入力電圧が増大する。例えば、３相入力は、出力部１１５に接続された負荷に１２０Ｖ作動信号を供給するのに使用する１２０Ｖ入力とすることができる。電線−中立線間接続（又は電圧を電線−中立線電圧に降圧する変圧器間接続）に対しては、調整器モジュール１００には、１２０Ｖの入力電圧のみが供給される。図１に示す電線−電線間接続部に対しては、調整器モジュール１００には、（１２０Ｖ）*（√３）＝２０８Ｖの入力電圧が供給される。従って、調整器モジュール１００は、少なくとも２０８Ｖが得られるように定格化することができ、動的電圧低下補正装置のｋＶＡが増大される。
【００２４】
調整器モジュール１００は、貯蔵ノード１２０、整流ノード１２５、及び反転ノード１３０を含む。貯蔵ノード１２０は、ＡＣ母線１０２から入力を受け取るものであり、第１の貯蔵ユニット１３５と、第１の貯蔵ユニット１３５と直列にある第２の貯蔵ユニット１４０の間の接続点である。例示的な実施形態では、第１の貯蔵ユニット１３５及び第２の貯蔵ユニット１４０は、当業者に公知のあらゆる形式のコンデンサとすることができる。第１の貯蔵ユニット１３５及び第２の貯蔵ユニット１４０は、システムの正常作動中に電荷の形態でエネルギを蓄積及び貯蔵することができる。これらの蓄積電荷は、電圧低下中に放出して、ＡＣ母線１０１を通じて出力端子１１５に供給された電圧を補足するか又はこの電圧と入れ換わることができる。代替的な実施形態では、第１の貯蔵ユニット１３５及び／又は第２の貯蔵ユニット１４０は、当業者に公知のあらゆる他の形式のエネルギ貯蔵ユニットとすることができる。
【００２５】
整流ノード１２５は、ＡＣ母線１０３から入力を受け取るものであり、第１の整流装置１４５と、第１の整流装置１４５と直列にある第２の整流装置１５０の間の接続点である。整流ブリッジを形成する第１の整流装置１４５及び第２の整流装置１５０は、同じ方向に電流を伝える（すなわち、第１の整流装置１４５は、整流ノード１２５から離れる方向に電流を伝え、第２の整流装置１５０は、整流ノード１２５に向う方向に電流を伝える）。従って、当業者に公知のように、第１の整流装置１４５を使用して第１の貯蔵ユニット１３５を充電することができ、第２の整流装置１５０を使用して第２の貯蔵ユニット１４０を充電することができる。従って、調整器モジュール１００を使用して、公称電圧の５０％までの電圧低下を完全に補正することができるように、受け取った入力電圧の約２倍である補正信号を供給することができる。充電誘導子１５５を使用して、整流器ブリッジへの電流サージを制限し、電線−電線間電圧急増時に回路要素を保護することができる。電線−電線間電圧の急増は、起動時及び／又は電圧低下条件の終了時に発生する場合がある。一実施形態では、当業者に公知のソフト充電回路を充電中に使用して、好ましくない電力サージを防止することができる。例示的な実施形態では、第１の整流装置１４５及び／又は第２の整流装置１５０は、半導体ダイオードとすることができる。代替的に、整流装置は、ＡＣ母線１０２及びＡＣ母線１０３からのＡＣ電線−電線間入力信号を整流することができるあらゆる他の装置とすることができる。
【００２６】
反転ノード１３０は、直列注入変圧器１１０と電気通信しており、第１のインバータ切換装置１６０と、第１のインバータ切換装置１６０と直列にある第２のインバータ切換装置１６５との間の接続点である。第１のインバータ切換装置１６０は、第１のトランジスタ１７０と、逆並列に接続された第１のダイオード１７５とを含み、第２のインバータ切換装置１６５は、第２のトランジスタ１８０と、逆並列に接続された第２のダイオード１８２とを含む。例示的な実施形態では、第１のトランジスタ１７０及び／又は第２のトランジスタ１８０は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）とすることができる。代替的に、あらゆる他の形式のトランジスタを使用することができる。電圧低下中に、適切な補正信号が第１の貯蔵ユニット１３５及び第２の貯蔵ユニット１４０に貯蔵された電荷から発生されるように、装置コントローラを使用して第１のインバータ切換装置１６０及びび第２のインバータ切換装置１６５を制御することができる。代替的な実施形態では、第１のインバータ切換装置１６０及び／又は第２のインバータ切換装置１６５は、あらゆる他の構成要素を使用し、及び／又は当業者に公知のあらゆる他の方法により実施することができる。
【００２７】
第１の貯蔵ユニット１３５及び第２の貯蔵ユニット１４０、第１の整流装置１４５及び第２の整流装置１５０、及び第１のインバータ切換装置１６０及び第２のインバータ切換装置１６５は、第１の母線及び第２の母線を通じて並列に接続されている。ローパスフィルタ１８８は、第１のインバータ切換装置１６０及び第２のインバータ切換装置１６５の間の反転ノードで接続されている。ローパスフィルタ１８８は、フィルタ誘導子１８９、フィルタコンデンサ１９０、及びフィルタ抵抗器１９１を含む。例示的な実施形態では、ローパスフィルタ１８８を使用して、調整器モジュール１００により直列注入変圧器１１０に供給されるＡＣ補正信号からの高周波成分を除去することができる。従って、直列注入変圧器１１０は、ローパスフィルタ１８８を通じてインバータ切換装置と電気通信している。本明細書で使用する時、電気通信は、あらゆる直接的又は間接的な電気接続を指すことができる。
【００２８】
例示的な実施形態では、動的電圧低下補正装置は、装置コントローラ（図示せず）を含むことができる。装置コントローラは、１つ又はそれよりも多くのプログラマブル集積回路、個別のアナログ回路構成要素、個別のデジタル回路構成要素、又はそのあらゆる組合せとして実施することができる。装置コントローラを使用して、貯蔵ユニットの充電を制御し、電圧低下を検出すると共に、静的バイパススイッチ１０５の開閉を制御することができる。装置コントローラを使用して、出力端子１１５の負荷が間断なく適切な電力を受け取り続けることができるように、入力作動信号を補足するか、又は入力作動信号と入れ替わる適切な補正信号を発生させるようにインバータ切換装置を制御することができる。インバータ切換装置によって発生された補正信号は、直列注入変圧器１１０により降圧された後に、負荷が正常作動条件中に供給されるのとほぼ同じ電線−中立負荷間電圧を受け取るように、入力母線１０１を通じて供給された作動信号（もしあれば）を補足するか、又はこの作動信号と入れ替わるのに適切である電圧を有することができる。
【００２９】
一例として、正常作動中、静的バイパススイッチ１０５は、電線−中立負荷間電圧を有する作動信号をＡＣ母線１０１から出力端子１１５に接続された負荷に直接に供給することができるように閉じることができる。正常作動中はいつでも、第１の貯蔵ユニット１３５及び第２の貯蔵ユニット１４０は、ＡＣ母線１０２及びＡＣ母線１０３を通じて完全に充電することができる。装置コントローラは、作動信号の電圧低下を絶えずモニタすることができる。作動信号は、入力端子１０６で、出力端子１１５で、ＡＣ母線１０１に沿ったあらゆる位置で、及び／又はあらゆる他の位置でモニタすることができる。一実施形態では、装置コントローラは、作動信号が正常作動信号値の所定の百分率よりも小さい時に電圧低下を識別することができる。例えば、電圧低下は、出力端子１１５での作動信号が正常作動信号値の９０％を下回った時に識別することができる。代替的に、所定の百分率は、あらゆる他の値とすることができる。装置コントローラは、１つ又はそれよりも多くの比較器、論理ゲート、アナログ装置、又は当業者に公知のあらゆる他の方法を使用して電圧低下を検出することができる。例示的な実施形態では、装置コントローラは、米国特許第６、１１８、６７６号を参照して詳細に説明されるコントローラとすることができ、この特許の本発明の開示全体は、本明細書において引用により組み込まれている。
【００３０】
電圧低下が検出された時、装置コントローラは、付加的な論理を使用して、ＡＣ母線１０１を通じて供給される作動信号及び補正信号の組合せにより（直列注入変圧器１１０を通過した後に）、結果として、正常作動信号値に等しいか又は近い信号になるように補正信号の値を判断することができる。装置コントローラは、適切なＡＣ補正信号が第１の貯蔵ユニット１３５及び第２の貯蔵ユニット１４０からの交互放電によって発生されるように、第１のインバータ切換装置１６０及び第２のインバータ切換装置１６５を制御することができる。例示的な実施形態では、第１の貯蔵ユニット１３５及び第２の貯蔵ユニット１４０は、電圧低下中にＡＣ母線１０２及びＡＣ母線１０３から電荷（利用可能な場合）を受け取り続けることができる。ＡＣ母線１０１からの作動信号と同調することができる補正信号は、ローパスフィルタ１８８を通過して、第１のインバータ切換装置１６０及び／又は第２のインバータ切換装置１６５により補正信号に導入されたあらゆる高周波成分を除去することができる。
【００３１】
補正信号は、ローパスフィルタ１８８から直列注入変圧器１１０に通ることができる。図１に示すように、直列注入変圧器１１０の１次巻線は、ＡＣ母線１０２及び調整器出力１１１で調整器モジュールにわたって接続されている。直列注入変圧器の２次巻線は、ＡＣ母線１０１と直列に接続されている。２次巻線は、フィルタコンデンサ１０８とも並列に接続されている。フィルタコンデンサ１０８は、直列注入変圧器１１０の漏れインダクタンスと組み合わせて使用して、ローパスフィルタ１８８と直列である第２のローパスフィルタ段を形成することができる。例示的な実施形態では、直列注入変圧器１１０は、補正信号の電圧を出力端子１１５に接続された負荷によって使用される電線−中立負荷間電圧未満又はそれに等しい電圧に降圧することができる。例えば、ＡＣ母線１０１は、通常、出力端子１１５に１２０Ｖの作動信号を供給することができる。電圧低下は、ＡＣ母線１０１が出力端子１１５だけに８０Ｖを供給することができるように発生させることができる。装置コントローラは、注入コンデンサ１１０により低減された後に、インバータ切換装置に４０Ｖにほぼ等しい補正信号を発生させることができる。注入コンデンサ１１０の２次巻線は、ＡＣ母線１０１と直列であるので、ＡＣ母線１０１からの８０Ｖ及び４０Ｖ補正信号は、加法的であり、出力端子１１５に供給される１２０Ｖ作動信号をもたらす。
【００３２】
その結果、調整器モジュール１００は、システムの電線−中立負荷間電圧よりも高い電圧（すなわち、電線−電線間電圧）に定格化することができ、動的電圧低下補正装置のｋＶＡは、有利に増大する。例えば、ＡＣ母線１０１、ＡＣ母線１０２、及びＡＣ母線１０３の通常の電線−中立負荷間電圧は、１２０Ｖとすることができ、ＡＣ母線１０２及びＡＣ母線１０３にわたる電線−電線間電圧は、（１２０Ｖ）*（√３）＝２０８Ｖとすることができる。従って、第１の貯蔵ユニット１３５及び第２の貯蔵ユニット１４０の各々は、インバータモジュール１００によって発生されるＡＣ電圧が約２０８Ｖであるように、各々を充電することができる（２０８ＶのＲＭＳ電圧のピーク電圧であるＤＣ電圧に）。ＡＣ母線１０１、ＡＣ母線１０２、及びＡＣ母線１０３を通る電流値は、調整器モジュール１００が約（（２０８Ｖ）*（１００Ａ））／１０００＝２０．８ｋＶＡのｋＶＡを有することができるように１００Ａとすることができる。電線−中立負荷間電圧（１２０Ｖ）を通じて調整器モジュール１００を接続し、又は１２０Ｖに電線−電線間電圧を降圧すれば、結果として（（１２０Ｖ）*（１００Ａ））／１０００＝１２ｋＶＡのｋＶＡになるであろう。従って、直列注入変圧器１１０と共に電線−電線間電圧を使用して、結果としてｋＶＡの７３．３％の増加になる。更に、動的電圧低下補正装置の経費が主として電流次第であるので、「１００Ａ」容量を有する「２０８Ｖ」動的電圧低下補正装置の経費は、１００Ａ容量を有する「１２０Ｖ」動的電圧低下補正装置の経費よりも付加的に多いだけである。更に、調整器モジュール１００の出力部で直列注入変圧器１１０を使用して、調整器モジュール１００を１２０Ｖ及び２０８Ｖ（すなわち、直列注入変圧器１１０の無い）電線−中立負荷間構成において使用することができる。その結果、必要とされる個別の調整器モジュールが少なくなり、かつ構成要素をより大きいバルクで購入することができるので、製造経費が低減される。
【００３３】
図１に示すと共に図１を参照して説明した調整器モジュール１００は、電気構成要素の形式、数、及び／又は構成に関して制限的なものではないことを意味することは理解されるものとする。代替的な実施形態では、当業者に公知のように、調整器モジュール１００は、あらゆる他の数の構成要素、あらゆる他の形式の構成要素、及び／又は電気構成要素のあらゆる他の構成を含むことができる。一実施形態では、調整器モジュール１００は、米国特許第６、１１８、６７６号に説明されている調整器及び貯蔵モジュールのいずれかとすることができ、この特許の開示全体は、本明細書において引用により組み込まれている。同様に、静的バイパススイッチ１０５、装置コントローラなどの図１に示し、及び／又は図１を参照して説明した他の構成要素も、米国特許第６、１１８、６７６号に説明するように又は当業者に公知のあらゆる他の方法により実施することができる。
【００３４】
図２は、例示的な実施形態による動的電圧低下補正装置の３相システムを示す図である。代替的な実施形態では、本明細書で説明する動的電圧低下補正装置は、あらゆる他の相数を有するシステム内で使用することができる。３相システムの第１の動的電圧低下補正装置２００を使用して、第１の出力端子２０２での電圧が電圧低下中に維持されるように補正信号を供給することができる。第１の動的電圧低下補正装置２００は、第１の調整器モジュール２０５、第１の直列注入変圧器２１０、及び第１の静的バイパススイッチ２１５を含む。システムへの３相入力は、ＡＣ母線２１７、ＡＣ母線２１９、及びＡＣ母線２２１を通じて供給される。第１の調整器モジュール２０５は、ＡＣ母線１０２及びＡＣ母線１０３にわたる電線−電線間電圧に接続されている。例示的な実施形態では、第１の調整器モジュール２０５は、図１を参照して説明した調整器モジュール１００と同じ構成要素を含むことができる。代替的に、第１の調整器モジュール２０５は、補正信号を発生させるのに使用することができるあらゆる他の構成要素を含むことができる。別の例示的な実施形態では、第１の静的バイパススイッチ２１５、第１の直列注入変圧器２１０、及び第１の調整器モジュール２０５は、図１を参照して説明した静的バイパススイッチ１０５、直列注入変圧器１１０、及び調整器モジュール１００と同様に作動させることができる。
【００３５】
３相システムの第２の動的電圧低下補正装置２２５を使用して、第２の出力端子２２７での電圧が電圧低下中に維持されるように補正信号を供給することができる。第２の動的電圧低下補正装置２２５は、第２の調整器モジュール２３０、第２の直列注入変圧器２３５、及び第２の静的バイパススイッチ２４０を含む。第２の調整器モジュール２３０は、ＡＣ母線２１７及びＡＣ母線２２１にわたる電線−電線間電圧に接続されている。例示的な実施形態では、第２の調整器モジュール２３０は、図１を参照して説明した調整器モジュール１００と同じ構成要素を含むことができる。代替的に、第２の調整器モジュール２３０は、補正信号を発生させるのに使用することができるあらゆる他の構成要素を含むことができる。別の例示的な実施形態では、第２の静的バイパススイッチ２４０、第２の直列注入変圧器２３５、及び第２の調整器モジュール２３０は、図１を参照して説明した静的バイパススイッチ１０５、直列注入変圧器１１０及び調整器モジュール１００と同様に作動させることができる。
【００３６】
３相システムの第３の動的電圧低下補正装置２４５を使用して、第３の出力端子２４７での電圧が電圧低下中に維持されるように補正信号を供給することができる。第３の動的電圧低下補正装置２４５は、第３の調整器モジュール２５０、第３の直列注入変圧器２５５、及び第３の静的バイパススイッチ２６０を含む。第３の調整器モジュール２５０は、ＡＣ母線２１７及びＡＣ母線２１９にわたる電線−電線間電圧に接続されている。例示的な実施形態では、第３の調整器モジュール２５０は、図１を参照して説明した調整器モジュール１００と同じ構成要素を含むことができる。代替的に、第３の調整器モジュール２５０は、補正信号を発生させるのに使用することができるあらゆる他の構成要素を含むことができる。別の例示的な実施形態では、第３の静的バイパススイッチ２６０、第３の直列注入変圧器２５５、及び第２の調整器モジュール２５０は、図１を参照して説明した静的バイパススイッチ１０５、直列注入変圧器１１０、及び調整器モジュール１００と同様に作動させることができる。
【００３７】
図２を参照して説明する３相システムにより、３つの動的電圧低下補正装置の各々においてｋＶＡを増大させることができる。従って、図２に示すように電線−電線間に接続されている１２０Ｖ、１００Ａ電線−中立負荷間信号に対しては、３相システムは、２０．８ｋＶＡ＋２０．８ｋＶＡ＋２０．８ｋＶＡ＝６２．４ｋＶＡのｋＶＡを有することができる。入力に従来の電線−中立負荷間構成又は降圧変圧器を有する構成を用いると、ｋＶＡは、１２ｋＶＡ＋１２ｋＶＡ＋１２ｋＶＡ＝３６ｋＶＡになる。従って、図２の３相システムにより、従来のシステムと比較してｋＶＡの重要な増加が得られることを見ることができる。代替的な実施形態では、当業者に公知のように、第１の直列注入変圧器２１０、第２の直列注入変圧器２３５、及び第３の直列注入変圧器２５５は、単一の３相直列注入変圧器と置換することができる。
【００３８】
図３は、例示的な実施形態による入力ブースト変圧器３０５と直列注入変圧器３０６とを有する動的電圧低下補正装置３００を示す回路図である。単相部のみが図３に示されているが、動的電圧低下補正装置３００は、あらゆる多相システム内に使用されるようにあらゆる数の他の動的電圧低下補正装置と組み合わせることができることは理解されるものとする。代替的に、動的電圧低下補正装置３００は、多相システム内に使用されるように単一の動的電圧低下補正装置内に組み込むことができる。例えば、３相システムにおいては、単一の動的電圧低下補正装置は、３つの調整器モジュール及び１つの３相注入変圧器を含むことができる。
【００３９】
例示的な実施形態では、動的電圧低下補正装置３００は、多相システム内で使用する単相装置とすることができる。入力ブースト変圧器３０５を除いて、動的電圧低下補正装置３００は、図１を参照して説明した装置と同様に作動させることができる。別の例示的な実施形態では、動的電圧低下補正装置３００を使用して、ＡＣ入力バス３１５に沿って電圧低下が発生した場合に、出力端子３１０に接続された負荷に適切な作動電圧が供給されることを保証することができる。
【００４０】
入力ブースト変圧器３０５を使用して、動的電圧低下補正装置３００の調整器モジュール３２０への電線−電線間電圧入力を上げることができる。電線−電線間電圧入力は、ＡＣ入力バス３２５及びＡＣ入力バス３３０にわたる電圧から得られる。入力ブースト変圧器の１次巻線は、ＡＣ入力母線３２５及びＡＣ入力母線３３０にわたって接続されており、入力ブースト変圧器の２次巻線は、ＡＣ入力母線３３０と調整器モジュール３２０の整流ノード３３５とにわたって接続されている。従って、入力ブースト変圧器３０５の出力は、整流ノード３３５に向かい、第１の貯蔵コンデンサ３４０及び第２の貯蔵コンデンサ３４５は、ＡＣ入力バス３２５及びＡＣ入力バス３３０にわたる電線−電線間電圧を超える電圧まで充電される。図１及び図２を参照して説明するように、ＡＣ母線３１５と直列である直列注入変圧器３５０を使用して、調整器モジュール３２０によって発生される補正信号の電圧を降圧することができる。例示的な実施形態では、静的バイパススイッチ３５５を使用して、直列注入変圧器３５０が連続的電力損失がない低負荷変圧器であるように、正常作動中に直列注入変圧器３５０を迂回することができる。電圧低下中に、静的バイパススイッチ３５５は開くことができ、直列注入変圧器３５０に通電することができる。
【００４１】
例示的な実施形態では、調整器モジュール３２０は、複数の個別の入力電圧を有するシステムに使用されるように適応させることができる。例えば、第１の入力ブースト変圧器と注入変圧器の組合せは、第１の電線−電線間電圧入力を有するシステムにおいて使用する時に、調整器モジュール３２０と共に使用することができ、第２の入力ブースト変圧器と注入変圧器の組合せは、第２の電線−電線間電圧入力を有するシステムにおいて使用する時に調整器モジュール３２０と共に使用することができる等々である。例示的な実施形態では、入力ブースト変圧器３０５は、比較的小さい単巻変圧器とすることができる。代替的に、入力ブースト変圧器３０５は、調整器モジュール３２０への電圧入力を上げることができるあらゆる他の形式の変圧器とすることができる。
【００４２】
一例として、ＡＣ入力バス３１５、ＡＣ入力バス３２５、及びＡＣ入力バス３３０の電線−中立負荷間電圧は、１００Ａの電流を有する１２０Ｖとすることができる。従って、ＡＣ入力母線３２５及びＡＣ入力母線３３０にわたる電線−電線間電圧は、２０８Ｖとすることができる。入力ブースト変圧器３０５は、調整器モジュール３２０への電線−電線間電圧入力を２０８Ｖから２７７Ｖに降圧することができる６９Ｖ単巻変圧器とすることができる。従って、２７７Ｖに定格化することができる調整器モジュール３２０を使用して、１２０Ｖの電線−中立負荷間電圧を有するシステムにおいて補正信号を供給することができる。３つの動的電圧低下補正装置を使用する１００Ａシステムにおいては、ｋＶＡは、（（１２０Ｖ）*（１００Ａ）／１０００）*３＝３６ｋＶＡから（（２７７Ｖ）*（１００Ａ）／１０００）*３＝８３．１ｋＶＡまで１３１％増大する。更に、図１及び図２を参照して説明するような直列注入変圧器３５０を単独で又は入力ブースト変圧器と組み合わせて使用し、単一の調整器モジュールを実質的にあらゆる低電圧システムに使用されるように適応させることができる。代替的な実施形態では、入力ブースト変圧器３０５は、あらゆる他の量だけ、あらゆる電線−電線間電圧を上げることができる。
【００４３】
図４は、例示的な実施形態による出力ブースト変圧器４０５を有する動的電圧低下補正装置４００を示す回路図である。単相部のみが図４に示されているが、動的電圧低下補正装置４００は、あらゆる多相システムに使用されるようにあらゆる数の他の動的電圧低下補正装置と組み合わせることができることは理解されるものとする。代替的に、動的電圧低下補正装置４００は、多相システムに使用されるように単一の動的電圧低下補正装置内に組み込むことができる。一例として、３相システムにおいては、単一の動的電圧低下補正装置は、３つの調整器モジュールを含むと共に単一の３相変圧器を使用することができる。
【００４４】
動的電圧低下補正装置４００は、降圧変圧器４１０、調整器モジュール４１５、静的バイパススイッチ４２０、及び出力ブースト変圧器４０５を含む。降圧変圧器４１０を使用して、調整器モジュール４１５への入力電圧が調整器モジュール４１５の電圧定格を超えないように、ＡＣ母線４２５及びＡＣ母線４３０にわたる電線−電線間電圧を低減することができる。図４に示すように、降圧変圧器４１０は、ＡＣ母線４２５及びＡＣ母線４３０を低下補正線に交差結合させる。降圧入力電圧を用いて、調整器モジュール４１５の第１の貯蔵コンデンサ４３５及び第２の貯蔵コンデンサ４４０を充電することができる。電圧低下中に、静的バイパススイッチ３５５は、装置コントローラにより開くことができ、出力ブースト変圧器４０５を使用して、調整器モジュール４１５によって発生された補正信号の電圧を、入力母線１０１を通じてまだ供給されている作動信号（もしあれば）を補足するか又はこの作動信号と入れ替わるのに適切である電圧まで降圧することができる。補正信号及び作動信号は、出力端子４４５に接続された負荷に供給することができる。出力ブースト変圧器の１次巻線は、調整器モジュール４１５にわたって接続されており、出力ブースト変圧器の２次巻線は、調整器モジュールと直列に接続されている。例示的な実施形態では、出力ブースト変圧器４０５は、比較的小さい単巻変圧器とすることができる。代替的に、出力ブースト変圧器４０５は、当業者に公知のあらゆる他の形式の変圧器とすることができる。
【００４５】
一例として、調整器モジュール４１５は、２７７Ｖに定格化することができる。ＡＣ母線４５０にわたる電線−中立負荷間電圧は、３４６Ｖとすることができ、ＡＣ母線４２５及びＡＣ母線４３０にわたる電線−電線間電圧は、６００Ｖとすることができる。降圧変圧器４１０を使用して、調整器モジュール４１５の定格を超えないように６００Ｖ電線−電線間降圧を２７７Ｖに降圧することができる。第１の貯蔵コンデンサ４３５及び第２の貯蔵コンデンサ４４０は、調整器モジュール４１５が約２７７Ｖの補正信号を発生させることができるように、降圧電圧に対応するエネルギを貯蔵することができる。正常作動中、静的バイパススイッチ４２０を閉じることができ、静的バイパススイッチ４２０を通じてＡＣ母線４５０から直接に出力端子４４５に作動信号を供給することができる。電圧低下が検出されると、出力ブースト変圧器４０５を使用して、ＡＣ母線４５０に沿った作動信号を復元することができるように、調整器モジュール４１５により供給された２７７Ｖを３４６Ｖの電圧に増大させることができる。
【００４６】
以前の例で説明したように、降圧変圧器４１０及び出力ブースト変圧器４０５の使用により、２７７Ｖの電圧定格を有する調整器モジュールは、ＡＣ母線３５０に沿って電線−中立負荷間電圧を補足するか又はこの電圧と入れ替わる３４６Ｖ補正信号を供給することができる。従って、図１〜図３を参照して説明するような実質的にあらゆる低電圧システムに使用されるように適応させることができる点に加えて、「２７７Ｖ」調整器モジュールは、高圧システムにおいても使用されるように適応させることができる。これは、単一の調整器モジュールを広範囲な入力電圧を有するシステムと共に使用するように適応させることができるので、製造費を更に軽減する。代替的な実施形態では、複数のシステムに使用されるように適応させた調整器モジュールは、２７７Ｖに定格化することはできないであろうが、当業者に公知のようにあらゆる他の電圧定格を有することができる。
【００４７】
代替的な実施形態では、図４を参照して示す動的電圧低下補正装置は、他の電圧で作動するシステムにおいて低下補正を行うように適応させることができる。一例として、調整器モジュール４１５は、２７７Ｖの電圧定格を有することができ、ＡＣ母線４５０にわたる電線−中立負荷間電圧は、２４０Ｖとすることができる。従って、ＡＣ母線４２５及びＡＣ母線４３０にわたる電線−電線間電圧は、４１５Ｖとすることができる。降圧変圧器４１０を使用して、調整器モジュール４１５のｋＶＡ定格を１００％利用されるように、４１５Ｖ電線−電線間降圧を２７７Ｖの調整器モジュール電圧定格に降圧することができる。自動ブースト変圧器４１５の代わりに自動バック変圧器を使用して、ＡＣ母線４５０上の作動信号を適切に補正することができるように、調整器モジュール４１５の出力部での電圧を２７７Ｖから約２４０Ｖに降圧することができる。自動バック変圧器は、当業者に公知のように出力部に接続することができる。代替的な実施形態では、降圧変圧器４１０及び自動バック変圧器は、異なる作動信号値に対して及び／又は異なるｋＶＡ定格を有する調整器モジュールに対して電圧低下補正をもたらすように構成することができる。
【００４８】
例示的な実施形態の以上の説明は、例示及び説明を目的として示したものである。開示する正確な形態に関して網羅的又は制限的であることは意図しておらず、修正及び変形は、上述の教示内容に照らして可能であり、又は開示する実施形態の実施から得ることができる。本発明の範囲は、本明細書に添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって定められるように意図している。
【符号の説明】
【００４９】
１００  調整器モジュール
１０５  静的バイパススイッチ
１１０  直列注入変圧器
１１５  出力端子
【図１】
0005433830.tif 000002
【図２】
0005433830.tif 000003
【図３】
0005433830.tif 000004
【図４】
0005433830.tif 000005