(57)【要約】【課題】それぞれの電動機への電力供給の信頼性を向上させる。【解決手段】実施形態によれば、電力供給システム３００は、各電動機グループに対応して設けられた定格運転用電力変換装置１３、２３、３３と、各電動機グループに共用されるものとして設けられた第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００および第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００と、各電動機グループについて、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００および定格運転用電力変換装置１３、２３、３３のうち選択されたものから電力供給を行うように電力供給経路を切り換える切り換え部１４、２４、３４と、切り換え部１４、２４、３４に切り換え指令信号を出力する制御装置５０とを備える。【選択図】図１
2014207805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電動機グループのそれぞれに対応して設けられ、電力供給源から供給される交流電力を前記複数の電動機グループのそれぞれの定格運転のための定格用電力に変換し、前記複数の電動機グループそれぞれに前記定格用電力を供給する複数の定格運転用電力変換装置と、
前記複数の電動機グループに共用されるものとして設けられ、前記電力供給源から供給される交流電力を周波数および電圧が漸次増加する起動用電力に変換し、前記起動用電力を前記複数の電動機グループのそれぞれに順次供給して前記複数の電動機グループを順次前記定格運転まで加速するとともに、前記定格運転用電力変換装置の故障時には前記定格運転用電力変換装置のバックアップとして当該定格運転用電力変換装置から電力の供給を受けていた電動機グループに前記定格用電力を供給する第１の起動・バックアップ用電力変換装置および第２の起動・バックアップ用電力変換装置と、
前記複数の電動機グループのそれぞれについて、前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置、前記第２の起動・バックアップ用電力変換装置および前記定格運転用電力変換装置のうち選択されたものから電力供給を行うように電力供給経路を切り換える切り換え部と、
前記複数の電動機グループのそれぞれについて、前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置、前記第２の起動・バックアップ用電力変換装置および前記複数の定格運転用電力変換装置それぞれの少なくとも異常状態および運転状態を入力として受け入れてそれぞれの前記電動機グループへの電力供給経路を選択して前記切り換え部に切り換え指令信号を出力する制御装置と、
を備えることを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記電力供給源は複数で互いに独立しており、
前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置および第２の起動・バックアップ用電力変換装置はそれぞれ異なる前記電力供給源に接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置に異常が生じ、かつ、前記第２の起動・バックアップ用電力変換装置が前記起動用電力を供給していないときに、前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置から前記第２の起動・バックアップ用電力変換装置に切り換え、
このとき、前記第２の起動・バックアップ用電力変換装置は、異常が生じたときの起動用電力に相当する起動用電力を前記異常が生じた前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置から電力供給を受けていた前記電動機グループに供給する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
複数の電動機グループの運転のために、前記複数の電動機グループのそれぞれに対応して設けられた複数の定格運転用電力変換装置と前記複数の電動機グループに共用されるものとして設けられた第１の起動・バックアップ用電力変換装置および第２の起動・バックアップ用電力変換装置と切り換え部と制御装置とを備える電力供給システムを用いた電力供給方法であって、
前記制御装置が入力部を通して、起動する電動機グループ情報を受け入れる入力ステップと、
前記入力ステップにおいて受け入れた起動する電動機グループ情報において、起動するグループ数が１グループの場合に、前記制御装置が、前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置を選択するように切り換え部に指令信号を出力し、切り換え部が前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置に切り換える第１の供給ステップと、
前記入力ステップにおいて受け入れた起動する電動機グループ情報において、起動するグループ数が２グループの場合に、前記制御装置が、一方の電動機グループのために前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置を選択し、他方の電動機グループのために前記第２の起動・バックアップ用電力変換装置を選択するように切り換え部に指令信号を出力し、切り換え部が、一方の電動機グループについては前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置に、また他方の電動機グループについては前記第２の起動・バックアップ用電力変換装置にそれぞれ電力供給経路を切り換える第２の供給ステップと、
前記第１の供給ステップの後に、前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置が故障した場合は前記第２の起動・バックアップ用電力変換装置に電力供給経路を切り換える起動時切り換えステップと、
を有することを特徴とする電力供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力供給システムおよび電力供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数台の同期電動機を１つの電動機運転システムとして運転する際は、所内電源より供給される交流電力を起動用電力変換装置にて所定の電圧・周波数へ変換し、同期電動機を起動周波数から低角周波数まで加速させ、加速した同期電動機を定格運転用電力変換装置に切り換えて定格運転を行うとともに、定格運転用電力変換装置の異常時に、起動用電力変換装置をバックアップとして運用する技術が開発されている（たとえば、特許文献１、２、３参照）。
【０００３】
本システムでは、同期電動機の加速時に定格運転用電力変換装置が故障した場合はバックアップ運転を行うことが不可能となる。
【０００４】
また、同期電動機を所定の電圧・周波数まで素早く到達させたいというニーズもあるが、現状では１台の起動・バックアップ用電力変換装置にて繰り返し加速運転を行うため、全台の同期電動機が定格運転に到達するためには、多くの時間が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６６６４１号公報
【特許文献２】特公平３−４１０３１号公報
【特許文献３】特開２０１３−２７０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献に記載のシステム構成では、起動・バックアップ用電力変換装置で同期電動機の加減速を行っている際、バックアップ機能を行うことができなくなる。
【０００７】
そこで、本発明の実施形態は、それぞれの電動機への電力供給の信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明に係る電力供給システムの実施形態は、複数の電動機グループのそれぞれに対応して設けられ、電力供給源から供給される交流電力を前記複数の電動機グループのそれぞれの定格運転のための定格用電力に変換し、前記複数の電動機グループそれぞれに前記定格用電力を供給する複数の定格運転用電力変換装置と、前記複数の電動機グループに共用されるものとして設けられ、前記電力供給源から供給される交流電力を周波数および電圧が漸次増加する起動用電力に変換し、前記起動用電力を前記複数の電動機グループのそれぞれに順次供給して前記複数の電動機グループを順次前記定格運転まで加速するとともに、前記定格運転用電力変換装置の故障時には前記定格運転用電力変換装置のバックアップとして当該定格運転用電力変換装置から電力の供給を受けていた電動機グループに前記定格用電力を供給する第１の起動・バックアップ用電力変換装置および第２の起動・バックアップ用電力変換装置と、前記複数の電動機グループのそれぞれについて、前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置、前記第２の起動・バックアップ用電力変換装置および前記定格運転用電力変換装置のうち選択されたものから電力供給を行うように電力供給経路を切り換える切り換え部と、前記複数の電動機グループのそれぞれについて、前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置、前記第２の起動・バックアップ用電力変換装置および前記複数の定格運転用電力変換装置それぞれの少なくとも異常状態および運転状態を入力として受け入れてそれぞれの前記電動機グループへの電力供給経路を選択して前記切り換え部に切り換え指令信号を出力する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の実施形態は、複数の電動機グループの運転のために、前記複数の電動機グループのそれぞれに対応して設けられた複数の定格運転用電力変換装置と前記複数の電動機グループに共用されるものとして設けられた第１の起動・バックアップ用電力変換装置および第２の起動・バックアップ用電力変換装置と切り換え部と制御装置とを備える電力供給システムを用いた電力供給方法であって、前記制御装置が入力部を通して、起動する電動機グループ情報を受け入れる入力ステップと、前記入力ステップにおいて受け入れた起動する電動機グループ情報において、起動するグループ数が１グループの場合に、前記制御装置が、前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置を選択するように切り換え部に指令信号を出力し、切り換え部が前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置に切り換える第１の供給ステップと、前記入力ステップにおいて受け入れた起動する電動機グループ情報において、起動するグループ数が２グループの場合に、前記制御装置が、一方の電動機グループのために前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置を選択し、他方の電動機グループのために前記第２の起動・バックアップ用電力変換装置を選択するように切り換え部に指令信号を出力し、切り換え部が、一方の電動機グループについては前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置に、また他方の電動機グループについては前記第２の起動・バックアップ用電力変換装置にそれぞれ電力供給経路を切り換える第２の供給ステップと、前記第１の供給ステップの後に、前記第１の起動・バックアップ用電力変換装置が故障した場合は前記第２の起動・バックアップ用電力変換装置に電力供給経路を切り換える起動時切り換えステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、それぞれの電動機への電力供給の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る電力供給システムを用いた場合の通常の起動時のタイムチャートである。
【図３】実施形態に係る電力供給システムを用いた場合の起動中に定格運転用電力変換装置に異常が発生したときのタイムチャートである。
【図４】実施形態に係る電力供給システムを用いた場合の起動中に起動・バックアップ運転用電力変換装置に異常が発生したときのタイムチャートである。
【図５】実施形態に係る電力供給方法の手順を示すフロー図である。
【図６】実施形態に係る電力供給システムの効果を説明するための従来例の構成を示すブロック図である。
【図７】実施形態に係る電力供給システムの効果を説明するための従来例の通常の起動時のタイムチャートである。
【図８】実施形態に係る電力供給システムの効果を説明するための従来例の起動中に異常が発生したときのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電力供給システムおよび電力供給方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１３】
図１は、実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。電力供給システム３００は、第１の所内母線１、第２の所内母線２、第１の電動機運転システム１０、第２の電動機運転システム２０、第３の電動機運転システム３０、第４の電動機運転システム４０、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００、制御装置５０および入力部６０を有する。第１の定格運転用電力変換装置１３および第１の起動・バックアップ用電力変換装置（第１のＳ／Ｂ（Ｓｔａｒｔ／Ｂａｃｋｕｐ）装置）１００は、第１の所内母線１から電力を供給される。また、第２の起動・バックアップ用電力変換装置（第２のＳ／Ｂ（Ｓｔａｒｔ／Ｂａｃｋｕｐ）装置）２００は、第２の所内母線２から電力を供給される。
【００１４】
ここで、第１ないし第４の電動機運転システム１０、２０、３０、４０、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００はそれぞれ、たとえば、コンバータ、制御装置およびインバータを有する可変電圧可変周波数制御装置でよい。
【００１５】
第１の電動機運転システム１０は、第１の電動機グループの電動機１１、第１の電動機グループの電動機１１に定格用電力を供給する第１の定格運転用電力変換装置１３、第１の切り換え部１４を有する。第１の切り換え部１４は、第１の定格運転用電力変換装置１３との接続を入り切りする第１のＲ（ｒａｔｅｄ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）スイッチ１４ａ、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００との接続を入り切りする第１のＰＳＢ（Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｓｔａｒｔ／Ｂａｃｋｕｐ）スイッチ１４ｂ、および第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００との接続を入り切りする第１のＳＳＢ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｓｔａｒｔ／Ｂａｃｋｕｐ）スイッチ１４ｃを有する。第１の定格運転用電力変換装置１３は、第１の所内母線１から電力を供給される。
【００１６】
第２の電動機運転システム２０は、第２の電動機グループの電動機２１、第２の電動機グループの電動機２１に定格用電力を供給する第２の定格運転用電力変換装置２３、第２の切り換え部２４を有する。第２の切り換え部２４は、第２の定格運転用電力変換装置２３との接続を入り切りする第２のＲスイッチ２４ａ、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００との接続を入り切りする第２のＰＳＢスイッチ２４ｂ、および第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００との接続を入り切りする第２のＳＳＢスイッチ２４ｃを有する。第２の定格運転用電力変換装置２３は、第１の所内母線１から電力を供給される。
【００１７】
第３の電動機運転システム３０は、第３の電動機グループの電動機３１、第３の電動機グループの電動機３１に定格用電力を供給する第３の定格運転用電力変換装置３３、第３の切り換え部３４を有する。第３の切り換え部３４は、第３の定格運転用電力変換装置３３との接続を入り切りする第３のＲスイッチ３４ａ、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００との接続を入り切りする第３のＰＳＢスイッチ３４ｂ、および第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００との接続を入り切りする第３のＳＳＢスイッチ３４ｃを有する。第３の定格運転用電力変換装置３３は、第２の所内母線２から電力を供給される。第４の電動機運転システム４０についても図示しないが、第４の電動機グループの電動機およびこれに電力を供給する装置を有し同様の構成である。
【００１８】
制御装置５０は、第１の定格運転用電力変換装置１３、第２の定格運転用電力変換装置２３、第３の定格運転用電力変換装置３３、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００のそれぞれから、運転状態すなわちインサービスしているか否か、異常はないか正常状態か否か、運転している場合は、その電力供給されている電力の電圧および周波数などの運転情報を受ける。制御装置５０は、入力部６０に外部から入力された運転要求を受けて、運転情報に基づいて要求の妥当性すなわち電力供給すべき装置が異常はないかなどの成立条件を確認の上、それぞれの第１の切り換え部１４、第２の切り換え部２４、第３の切り換え部３４に指令信号を出力する。
【００１９】
入力部６０は、運転計画に基づいて決定された起動や停止すべき電動機グループの指定情報を入力として受け入れる。
【００２０】
図２は、実施形態に係る電力供給システムを用いた場合の通常の起動時のタイムチャートである。図の横軸は時間、縦軸は、周波数である。第１の電動機グループの電動機１１については回転数ｆ１である。ただし、回転数は１秒当たりの回転数ということになるので、以下は電動機についても１秒当たりの回転数を周波数と呼ぶ。なお、電動機が同期電動機の場合は、供給電力の周波数と電動機の周波数は準静的には一致するが、図２では、図中の線を区別するために同一周波数・回転数を重ねて表示せずにずらして表示している。
【００２１】
第１の電動機グループの電動機１１は、第１の定格運転用電力変換装置１３からの周波数ｆ１３の定格用電力の供給を受けて周波数ｆ１１で定格運転状態を継続している。このとき、第１の切り換え部１４では、第１のＲスイッチ１４ａは閉すなわち導通状態、第１のＰＳＢスイッチ１４ｂおよび第１のＳＳＢスイッチ１４ｃは開すなわち遮断状態となっている。
【００２２】
第２の電動機グループの電動機２１および第３の電動機グループの電動機３１は起動過程にある。第２の電動機グループの電動機２１は、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００から周波数ｆ１００の電力供給を受け周波数ｆ２１で起動中である。このとき、第２の切り換え部２４では、第２のＰＳＢスイッチ２４ｂは閉すなわち導通状態、第２のＲスイッチ２４ａおよび第２のＳＳＢスイッチ２４ｃは開すなわち遮断状態となっている。なお、第２の電動機グループの電動機２１の始動は、まず、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００の周波数を第２の電動機グループの電動機２１の始動周波数まで無負荷で上昇させた後に、第２の切り換え部２４の第２のＰＳＢスイッチ２４ｂを閉とすることにより行われる。
【００２３】
また、第３の電動機グループの電動機３１は周波数ｆ２００の第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００から周波数ｆ２００の電力供給を受け周波数ｆ３１で起動中である。このとき、第３の切り換え部３４では、第３のＳＳＢスイッチ３４ｃは閉すなわち導通状態、第３のＲスイッチ３４ａおよび第３のＰＳＢスイッチ３４ｂは開すなわち遮断状態となっている。なお、第３の電動機グループの電動機３１の始動は、まず、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００の周波数を第３の電動機グループの電動機３１の始動周波数まで無負荷で上昇させた後に、第３の切り換え部３４の第３のＳＳＢスイッチ３４ｃを閉とすることにより行われる。
【００２４】
なお、第２の電動機グループの電動機２１が、定格運転条件に達したときには、制御装置５０からの指令によって第２の切り換え部２４は、第２の電動機グループの電動機２１へは第２の定格運転用電力変換装置２３からの電力供給となるように、第２のＰＳＢスイッチ２４ｂを閉から開へ、第２のＲスイッチ２４ａを開から閉に切り換える。
【００２５】
また、第３の電動機グループの電動機３１が、定格運転条件に達したときには、制御装置５０からの指令によって第３の切り換え部３４は、第３の電動機グループの電動機３１へは第３の定格運転用電力変換装置３３からの電力供給となるように、第３のＳＳＢスイッチ３４ｃを閉から開へ、第３のＲスイッチ３４ａを開から閉に切り換える。
【００２６】
図３は、実施形態に係る電力供給システムを用いた場合の起動中に定格運転用電力変換装置に異常が発生したときのタイムチャートである。具体的には、図２の場合と同様の状態において、第１の定格運転用電力変換装置１３から第１の電動機グループの電動機１１への電力供給に異常が発生した場合を示している。
【００２７】
制御装置５０は、第１の定格運転用電力変換装置１３からの異常信号を受信すると、第１の定格運転用電力変換装置１３からの電力供給を遮断するように第１の切り換え部１４に指令信号を出力する。第１の切り換え部１４は、制御装置５０からの指令を受けて第１のＲスイッチ１４ａを開とする。第１の電動機グループの電動機１１は電力供給が遮断されるため回転数が低下する。
【００２８】
次に、制御装置５０は、第１の電動機グループの電動機１１へは第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００から電力供給をするように指令を発する。そのために、制御装置５０は、まず、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００から電力供給をしている第２の電動機運転システム２０の第２の切り換え部２４に、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００からの電力供給を遮断するように指令信号を出力する。第２の切り換え部２４は、第２のＰＳＢスイッチ２４ｂが閉、第２のＲスイッチ２４ａおよび第２のＳＳＢスイッチ２４ｃが開の状態から、第２のＲスイッチ２４ａ、第２のＰＳＢスイッチ２４ｂおよび第２のＳＳＢスイッチ２４ｃのいずれもが開の状態となる。
【００２９】
第２の切り替え部２４が第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００から電力供給を遮断した後に、制御装置５０は、第１の定格運転用電力変換装置１３に異常が発生するまでに第１の定格運転用電力変換装置１３から受けていた第１の定格運転用電力変換装置１３が供給していた電力の電圧および周波数ｆ１３などの運転情報にもとづいて、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００がこの電圧および周波数ｆ１３を、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００に目標値として与える。第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００は、制御装置５０から与えられた電圧および、周波数ｆ１３に対応する周波数ｆ１００での電力供給が可能な状態に移行する。
【００３０】
さらに所定の時間経過後に、制御装置５０は、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００からの電力供給とするように第１の切り換え部１４に指令信号を出力する。第１の切り換え部１４は、制御装置５０からの指令を受けて第１のＰＳＢスイッチ１４ｂを閉とする。この結果、第１の電動機グループの電動機１１は、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００からの電力供給を受ける状態に移行する。第１の電動機グループの電動機１１は第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００から周波数ｆ１００の電力供給を受けて、周波数ｆ１１で運転を継続する。
【００３１】
なお、第２の電動機グループの電動機２１は、途中で電力供給を断たれることから停止に至る。すなわち、第２の電動機グループの電動機２１の周波数ｆ２１は低下し続ける。
【００３２】
図４は、実施形態に係る電力供給システムを用いた場合の起動中に起動・バックアップ運転用電力変換装置に異常が発生したときのタイムチャートである。
【００３３】
第１の電動機グループの電動機１１は定格運転状態を継続している。第１の電動機グループの電動機１１は第１の定格運転用電力変換装置１３から周波数ｆ１３の電力供給を受け周波数ｆ１１で定格運転状態である。このとき、第１の切り換え部１４では、第１のＲスイッチ１４ａは閉すなわち導通状態、第１のＰＳＢスイッチ１４ｂおよび第１のＳＳＢスイッチ１４ｃは開すなわち遮断状態となっている。
【００３４】
第２の電動機グループの電動機２１は起動過程にある。第２の電動機グループの電動機２１は、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００から周波数ｆ１００の電力供給を受け周波数ｆ２１で起動中である。このとき、第２の切り換え部２４では、第２のＰＳＢスイッチ２４ｂは閉すなわち導通状態、第２のＲスイッチ２４ａおよび第２のＳＳＢスイッチ２４ｃは開すなわち遮断状態となっている。また、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００は、どの電動機グループにも電力供給を行っておらず待機状態であり、この時点ではｆ２００はゼロである。図４は、ここで、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００から、起動中の第２の電動機グループの電動機２１への電力供給に異常が発生した場合を示している。
【００３５】
制御装置５０は、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００からの異常信号を受信すると、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００からの電力供給を遮断するように第２の切り換え部２４に指令信号を出力する。第２の切り換え部２４は、制御装置５０からの指令を受けて第１のＰＳＢスイッチ１４ｂを開とする。
【００３６】
所定の時間経過後に、制御装置５０は、第２の電動機グループの電動機２１へは第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００から電力供給をするように指令を発する。そのために、制御装置５０は、まず、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００から電力供給をしている第２の電動機運転システム２０の第２の切り換え部２４に、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００からの電力供給を遮断するように指令信号を出力する。第２の切り換え部２４は、第２のＰＳＢスイッチ２４ｂが閉、第２のＲスイッチ２４ａおよび第２のＳＳＢスイッチ２４ｃが開の状態から、第２のＲスイッチ２４ａ、第２のＰＳＢスイッチ２４ｂおよび第２のＳＳＢスイッチ２４ｃのいずれもが開の状態とする。
【００３７】
第２の切り替え部２４で第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００からの電力供給を遮断した後に、制御装置５０は、異常が発生する前に第１の定格運転用電力変換装置１３から受信していた第１の定格運転用電力変換装置１３の電圧および周波数ｆ１３を、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００に目標値として与える。第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００は、制御装置５０から与えられた電圧、および周波数ｆ１３に対応する周波数ｆ２００での電力供給が可能な状態に移行する。
【００３８】
さらに所定の時間経過後に、制御装置５０は、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００からの電力供給とするように第１の切り換え部１４に指令信号を出力する。第１の切り換え部１４は、制御装置５０からの指令を受けて第１のＳＳＢスイッチ１４ｃを閉とする。この結果、第１の電動機グループの電動機１１は、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００からの電力供給を受ける状態に移行する。
【００３９】
図５は、実施形態に係る電力供給方法の手順を示すフロー図である。入力部６０を通して外部からの指令を受け入れて制御装置５０は、起動する電動機グループを選択する（ステップＳ１）。ここで、選択された起動グループ数が１グループか２グループかが判定される（ステップＳ２）。
【００４０】
起動グループ数が２グループの場合（ステップＳ２  ２グループ）、たとえば、第２の電動機グループの電動機２１のグループと第３の電動機グループの電動機３１のグループの２つのグループとする。制御装置５０から、第２の電動機グループの電動機２１のグループには第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００（図５では、第１のＳ／Ｂ装置と表示。）から電力供給するように第２の切り換え部２４に指令信号を発する。第２の切り換え部２４は、制御装置５０からの指令を受けて第２のＲスイッチ２４ａ、第２のＰＳＢスイッチ２４ｂおよび第２のＳＳＢスイッチ２４ｃが開の状態から、第２のＰＳＢスイッチ２４ｂが閉、第２のＲスイッチ２４ａおよび第２のＳＳＢスイッチ２４ｃが開の状態に移行する。この結果、第２の電動機グループの電動機２１は、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００からの電力供給を受けて起動する。
【００４１】
また、制御装置５０から、第３の電動機グループの電動機３１のグループには第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００（図５では、第２のＳ／Ｂ装置と表示。）から電力供給するように第３の切り換え部３４に指令信号を発する。第３の切り換え部３４は、制御装置５０からの指令を受けて第３のＲスイッチ３４ａ、第３のＰＳＢスイッチ３４ｂおよび第３のＳＳＢスイッチ３４ｃが開の状態から、第３のＳＳＢスイッチ３４ｃが閉、第３のＲスイッチ３４ａおよび第３のＰＳＢスイッチ３４ｂが開の状態に移行する。この結果、第３の電動機グループの電動機３１は、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００からの電力供給を受けて起動する（ステップＳ３）。
【００４２】
起動グループ数が１グループの場合（ステップＳ２  １グループ）、たとえば、第２の電動機グループの電動機２１のグループの場合、制御装置５０から、第２の電動機グループの電動機２１のグループに第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００から電力供給するように第２の切り換え部２４に指令信号を発する。第２の切り換え部２４は、制御装置５０からの指令を受けて第２のＲスイッチ２４ａ、第２のＰＳＢスイッチ２４ｂおよび第２のＳＳＢスイッチ２４ｃが開の状態から、第２のＰＳＢスイッチ２４ｂが閉、第２のＲスイッチ２４ａおよび第２のＳＳＢスイッチ２４ｃが開の状態に移行する。この結果、第２の電動機グループの電動機２１は、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００からの電力供給を受けて起動する（ステップＳ４）。
【００４３】
ステップＳ４の後に、たとえば第２の電動機グループの電動機２１が、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００からの電力供給を受けて起動しているときに、異常がなければ（ステップＳ５  Ｎｏ）、第２の電動機グループの電動機２１は定格状態に至る。
【００４４】
第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００に異常が発生した場合（ステップＳ５  Ｙｅｓ）は、制御装置５０は、第２の切り換え部２４に、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００からの電力供給に切り換えるように指令信号を発する。すなわち、制御装置５０は、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００から異常発生信号を受けるとともに、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００からは異常発生信号が来ていないことを確認のうえ、第２の切り換え部２４に、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００からの電力供給に切り換えるように指令信号を発する。
【００４５】
第２の切り換え部２４は、制御装置５０からの指令を受けて第２のＰＳＢスイッチ２４ｂが閉、第２のＲスイッチ２４ａおよび第２のＳＳＢスイッチ２４ｃが開の状態から、第２のＳＳＢスイッチ２４ｃが閉、第２のＲスイッチ２４ａおよび第２のＰＳＢスイッチ２４ｂが開の状態に移行する。この結果、第２の電動機グループの電動機２１は、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００からの電力供給から第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００からの電力供給を受けた状態に移行して起動を継続する（ステップＳ７）。
【００４６】
図６は、実施形態に係る電力供給システムの効果を説明するための従来例の構成を示すブロック図である。本実施形態と比較すると、起動・バックアップ用電力変換装置は、起動・バックアップ用電力変換装置１１０のみである。また、これに対応して、第１の切り換え部７１は第１のＲスイッチ７１ａ、第１のＳＢスイッチ７１ｂ、第２の切り換え部７２は第２のＲスイッチ７２ａ、第２のＳＢスイッチ７２ｂ、第３の切り換え部７３は第３のＲスイッチ７３ａ、第３のＳＢスイッチ７３ｂ、第４の切り換え部７４は第４のＲスイッチ７４ａ、第４のＳＢスイッチ７４ｂを有する。すなわち、各切り換え部は、それぞれの定格運転用電力変換装置１３、２３、３３、４３および起動・バックアップ用電力変換装置１１０からの電力供給の入り切り部のみを有する。
【００４７】
図７は、実施形態に係る電力供給システムの効果を説明するための従来例の通常の起動時のタイムチャートである。第１の電動機グループの電動機１１は、定格運転用電力変換装置１３からの周波数ｆ１３の定格用電力の供給を受けて、周波数ｆ１１で定格運転状態を継続している。このとき、第１の切り換え部７１では、第１のＲスイッチ７１ａは閉すなわち導通状態、第１のＳＢスイッチ７１ｂは開すなわち遮断状態となっている。
【００４８】
第２の電動機グループの電動機２１は起動過程にある。第２の電動機グループの電動機２１は、起動・バックアップ用電力変換装置１１０から周波数ｆ１１０の電力供給を受け、周波数ｆ２１で起動中である。このとき、第２の切り換え部７２では、第２のＳＢスイッチ７２ｂは閉すなわち導通状態、第２のＲスイッチ７２ａは開すなわち遮断状態となっている。なお、第２の電動機グループの電動機２１が、定格運転条件に達したときには、第２の切り換え部７２（図６参照）は、第２の電動機グループの電動機２１へは第２の定格運転用電力変換装置２３（図６参照）からの電力供給となるように、第２のＳＢスイッチ７２ｂを閉から開へ、第２のＲスイッチ７２ａを開から閉に切り換える。
【００４９】
図８は、実施形態に係る電力供給システムの効果を説明するための従来例の起動中に異常が発生したときのタイムチャートである。具体的には、図７の場合と同様の状態において、第１の定格運転用電力変換装置１３（図６）から第１の電動機グループの電動機１１（図６）への電力供給に異常が発生した場合を示している。
【００５０】
第１の定格運転用電力変換装置１３が異常状態となると、第１の定格運転用電力変換装置１３からの電力供給を遮断するために第１の切り換え部７１は第１のＲスイッチ７１ａを開とする。第１の電動機グループの電動機１１は電力供給が遮断されるため回転数が低下、すなわち周波数ｆ２１が低下する。次に、第１の電動機グループの電動機１１へは起動・バックアップ用電力変換装置１１０から電力供給を受けるために、まず、起動・バックアップ用電力変換装置１１０から電力供給をしている第２の電動機運転システム２０の第２の切り換え部７２は、起動・バックアップ用電力変換装置１１０からの電力供給を遮断する。すなわち、第２の切り換え部７２は、第２のＳＢスイッチ７２ｂが閉、第２のＲスイッチ７２ａが開の状態から、第２のＲスイッチ７２ａ、第２のＳＢスイッチ７２ｂのいずれもが開の状態とする。このため、第２の電動機グループの電動機２１の周波数は低下を始める。
【００５１】
これに引き続いて、第１の切り換え部７１は、第１のＳＢスイッチ７１ｂを閉とする。この結果、第１の電動機グループの電動機１１は、起動・バックアップ用電力変換装置１１０からの周波数ｆ１１０の電力の供給を受けて、周波数ｆ１１で運転を継続する状態に移行する。
【００５２】
一方、起動過程にあった第２の電動機グループの電動機２１は、電力供給が遮断された状態に移行するため、起動状態から外れて、第２の電動機グループの電動機２１の周波数ｆ２１は低下し、第２の電動機グループの電動機２１は最終的に停止する。
【００５３】
以上のように、従来の電力供給システムにおいては、起動・バックアップ用電力変換装置１１０は、それぞれの電動機グループの電動機の起動に使用するとともに、定格運転用電力変換装置に異常が発生した場合のバックアップにも使用するが、起動のために使用されているときはバックアップには使用できない。また、バックアップとして使用している場合は、運転中の電動機グループの電動機を停止しない限り、新たな電動機グループの電動機の起動が不可能である。
【００５４】
一方、本実施形態によれば、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００および第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００を備えることによって、たとえば、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００によって起動を行っている場合に定格運転用電力変換装置が故障しても、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００によりバックアップ運転が可能となり、従来の電力供給システムと比べて信頼性を向上することができる。
【００５５】
また、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００および第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００を備えることによって、従来の２倍の速さで各電動機グループの電動機を起動することができる。さらに、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００および第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００のいずれか、たとえば第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００がバックアップ運転に入った場合でも、第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００により起動することができる。
【００５６】
さらに、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００および第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００を別々の所内母線に接続することにより、一方の所内母線に異常が生じた場合でも、第１の起動・バックアップ用電力変換装置１００および第２の起動・バックアップ用電力変換装置２００のいずれかは正常な所内母線から電力供給を受けることができる。なお、所内母線の異常による切り換えの動作は、第１の所内母線１および第２の所内母線２における低電圧リレー信号などの異常信号を制御装置５０に入力しておくことにより可能である。
【００５７】
一方の所内母線に異常が生じた場合、異常が生じた所内母線から電力供給を受けていた電動機グループは停止することになるが、特に運転継続をすることが望ましい電動機グループについてはバックアップすることが可能となり、電動機グループが設けられている施設の信頼性も向上する。
【００５８】
以上のように本実施形態によれば、それぞれの電動機を制御する複数の電動機運転システムの信頼性を向上させることができる。
【００５９】
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、実施形態では各電動機グループは図１のように２台の電動機を有する場合を示しているが、これに限定されない。たとえば、１台の場合でもあるいは３台以上の場合でもよいし、各電動機グループが異なる台数の電動機を有することでもよい。
【００６０】
さらに、この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００６１】
実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１…第１の所内母線、２…第２の所内母線、１０…第１の電動機運転システム、１１…第１の電動機グループの電動機、１３…第１の定格運転用電力変換装置、１４…第１の切り換え部（切り換え部）、１４ａ…第１のＲスイッチ、１４ｂ…第１のＰＳＢスイッチ、１４ｃ…第１のＳＳＢスイッチ、２０…第２の電動機運転システム、２１…第２の電動機グループの電動機、２３…第２の定格運転用電力変換装置、２４…第２の切り換え部（切り換え部）、２４ａ…第２のＲスイッチ、２４ｂ…第２のＰＳＢスイッチ、２４ｃ…第２のＳＳＢスイッチ、３０…第３の電動機運転システム、３１…第３の電動機グループの電動機、３３…第３の定格運転用電力変換装置、３４…第３の切り換え部（切り換え部）、３４ａ…第３のＲスイッチ、３４ｂ…第３のＰＳＢスイッチ、３４ｃ…第３のＳＳＢスイッチ、４０…第４の電動機運転システム、４１…第４の電動機グループの電動機、４３…第４の定格運転用電力変換装置、５０…制御装置、６０…入力部、７１…第１の切り換え部、７１ａ…第１のＲスイッチ、７１ｂ…第１のＳＢスイッチ、７２…第２の切り換え部、７２ａ…第２のＲスイッチ、７２ｂ…第２のＳＢスイッチ、７３…第３の切り換え部、７３ａ…第３のＲスイッチ、７３ｂ…第３のＳＢスイッチ、７４…第４の切り換え部、７４ａ…第４のＲスイッチ、７４ｂ…第４のＳＢスイッチ、１００…第１の起動・バックアップ用電力変換装置（第１のＳ／Ｂ装置）、１１０…起動・バックアップ用電力変換装置、２００…第２の起動・バックアップ用電力変換装置（第２のＳ／Ｂ装置）、３００…電力供給システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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