(57)【要約】【課題】電動機駆動システムで発生する高調波に対し電圧歪を効果的に抑制する電圧歪抑制方法を提供する。【解決手段】電力変換器を介して電力系統に接続された電動機駆動システムであって、電力変換器の電動機側を電力系統へ切り替えることにより同期調相機の起動電力を確保し、同期調相機を電力系統に投入した後は、同期調相機を電力系統側から直接駆動させることによって電力系統の電圧歪を低減できるように構成されているので、同期調相機を容易に起動して電力系統に投入することができ、かつ、電力系統の電圧歪の改善が実現可能であり、しかも電動機駆動システムの小型化に大きく寄与することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器の一方は同期調相機を介して電力系統に接続され、該電力変換器の他方は切替器を介して電力系統と電動機に接続された電動機駆動システムであって、前記電力変換器の電動機側を前記電力系統へ切り替えることにより前記同期調相機の起動電力を確保し、前記同期調相機を電力系統に投入した後は、前記同期調相機を電力系統側から直接駆動させるように前記切替器で切り替えて前記電力系統の電圧歪を低減できるようにしたことを特徴とする電圧歪抑制方法。
【請求項２】
請求項１記載の電圧歪抑制方法において、前記電力変換器の電動機側を前記電力系統へ切り替えることによって前記同期調相機を起動する際に、前記同期調相機と機械的に結合された始動用電動機にて起動させた後は、前記電力変換器側から直接駆動できるようにしたことを特徴とする電圧歪抑制方法。
【請求項３】
請求項１記載の電圧歪抑制方法において、前記電力変換器を前記電動機に接続した状態で、前記電力系統の電圧を整流した回路と前記電力変換器内の直流回路とを接続することによって前記同期調相機の起動電力を確保し、前記電力変換器により前記同期調相機を加速し前記電力系統に投入した後は、前記同期調相機を電力系統側から直接駆動できるようにしたことを特徴とする電圧歪抑制方法。
【請求項４】
請求項３記載の電圧歪抑制方法において、前記電力変換器を前記電動機へ接続した状態で、前記電力系統の電圧を整流した回路と前記電力変換器内の直流回路とを接続することによって前記同期調相機を起動する際に、前記同期調相機と機械的に結合された始動用電動機にて起動させた後は、前記電力変換器により前記同期調相機を加速し電力系統に投入し、その後、前記同期調相機を電力系統側から直接駆動できるようにしたことを特徴とする電圧歪抑制方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電圧歪抑制方法において、前記同期調相機を起動させて前記電力系統に投入した後は、前記同期調相機を電力系統側から直接駆動できるようにすると共に、前記同期調相機に対しさらに交流リアクトルを追加接続することで電力系統の電圧歪を大きく低減できるようにしたことを特徴とする電圧歪抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧歪抑制方法に係り、特に電力変換器を介して電力系統に接続された電動機駆動システムにおける電力系統の電圧歪を低減できる電圧歪抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機が電力変換器を介して電力系統に接続される従来の電動機駆動システムの構成例を図６を参照して説明する。
【０００３】
図６の電動機駆動システムにおいて、電力系統１から遮断器５及びフィルタ装置４を経て供給される電力は、電力変換器２で適切な周波数の電力に変換されて、電動機３に供給されている。しかし電力変換器２は高調波を発生させるので、電力系統の波形が電圧落ち込みや電圧飛び出しなどによって大きく歪むことがある。このような電圧歪みを改善するために高価で過大なフィルタ装置４を設置せねばならなかった。しかも電圧歪を発生する高調波が複数の次数を含む場合には、特定次数のフィルタが複数必要となり、フィルタ装置が非常に大型化するという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、従来の電動機駆動システムにおいて用いられる電力変換器は高調波を発生させるので、電力系統に大きな電圧歪を引き起こし機器に重大な影響を与えるというやっかいな問題を抱えていた。このような電圧歪みは、機器の発熱や寿命の低下ばかりではなく、コンピュータの誤動作を引き起こすので、この対策には高価なフィルタ装置を設置せねばならず、また、フィルタ装置にコンデンサを用いた場合には、その寿命のために信頼性に欠けるという問題も生じるので、電圧歪に対する根本的な対策が望まれていた。
【０００５】
本発明は、上記情況に対処するためになされたもので、その課題は、同期調相機を用いることで、電動機駆動システムにおいて発生する高調波に対し電圧歪を効果的に抑制する電圧歪抑制方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、請求項１記載の電圧歪抑制方法は、電力変換器の一方は同期調相機を介して電力系統に接続され、該電力変換器の他方は切替器を介して電力系統と電動機に接続された電動機駆動システムであって、前記電力変換器の電動機側を前記電力系統へ切り替えることにより同期調相機の起動電力を確保し、同期調相機を電力系統に投入した後は、同期調相機を電力系統側から直接駆動させるように前記切替器で切り替えて前記電力系統の電圧歪を低減できるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電圧歪抑制方法において、前記電力変換器の電動機側を前記電力系統へ切り替えることによって前記同期調相機を起動する際に、前記同期調相機と機械的に結合された始動用電動機にて起動させた後は、前記電力変換器側から直接駆動できるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の電圧歪抑制方法において、前記電力変換器を前記電動機に接続した状態で、前記電力系統の電圧を整流した回路と前記電力変換器内の直流回路とを接続することによって同期調相機の起動電力を確保し、前記電力変換器により前記同期調相機を加速し前記電力系統に投入した後は、前記同期調相機を電力系統側から直接駆動できるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の電圧歪抑制方法において、前記電力変換器を前記電動機へ接続した状態で、前記電力系統の電圧を整流した回路と前記電力変換器内の直流回路とを接続することによって前記同期調相機を起動する際に、前記同期調相機と機械的に結合された始動用電動機にて起動させた後は、前記電力変換器により前記同期調相機を加速し電力系統に投入し、その後、前記同期調相機を電力系統側から直接駆動できるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電圧歪抑制方法において、前記同期調相機を起動させて電力系統に投入した後は、前記同期調相機を電力系統側から直接駆動できるようにすると共に、前記同期調相機に対しさらに交流リアクトルを追加接続することで電力系統の電圧歪を大きく低減できるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、高価で広い設置場所を必要としたフィルタ装置を使用しなくて済むので、定期交換の必要がなくなり、信頼性も高めることができ、しかもコストの低減と設置スペースの縮小が可能となる電圧歪抑制方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施形態の電圧歪抑制方法の構成図であり、既に説明した図６の従来の電動機駆動システムと異なる構成は、フィルタ装置の代わりに同期調相機６を用い、かつ電力系統とは遮断器７及び切替器８を介して電動機３と接続した点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成要素には同一符号を付して説明する。
【００１３】
本実施形態は電動機用の電力変換器２を用いて同期調相機６を起動し、同期調相機６を加速させて電力系統１に投入する。同期調相機６が電力系統１に接続されることによって、同期調相機６の内部リアクタンスにより電力変換器２から発生する高調波を吸収して電圧歪を抑制させることができる。また同期調相機６を電力系統１に接続した後は、電力変換器２を本来の電動機駆動用に用いる。
【００１４】
図２は本発明の第２実施形態の電圧歪抑制装置の構成図であり、図１の第１実施形態と異なる構成は、同期調相機６に始動用電動機１３とカップリング１５を接続した点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成要素には同一符号を付して説明する。
【００１５】
本実施形態では電力変換器２の電動機側を電力系統１へ切り替えることにより同期調相機６を起動させるが、この同期調相機６を起動する際に同期調相機に機械的に結合された始動用電動機１３で起動する。起動した後は、電力変換器２へ切り替えて加速するように構成されている。
【００１６】
この場合、同期調相機６とカップリング１５にて機械的に結合された起動用電動機１３によりある程度起動した後、電力変換器２に切り替えて同期調相機６を加速し、電力系統１に投入する。その後は、同期調相機６を電力系統側から直接駆動することができる。
【００１７】
本実施形態では、始動用電動機１３にて同期調相機６をある回転数まで起動したところで、始動用電動機１３を停止し、電力変換器側に切り替え、電力変換器２により同期調相機を加速していき、その後、電力系統１に同期投入させるものである。
【００１８】
本実施形態によると、同期調相機の起動において大きな電流を必要としていたが、このように専用の始動用電動機で起動させると、電力系統や電力変換器に与える影響を少なくすることができるので、電動機駆動システムの小型化が可能である。
【００１９】
図３は本発明の第３実施形態の電圧歪み抑制装置の構成図であり、図１の第１実施形態と異なる構成は電力系統１から遮断器９と整流器１０を介して電力変換器２に接続した点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成要素には同一符号を付して説明する。
【００２０】
本実施形態では電力変換器２の電動機側を電動機へ接続した状態で、電力系統の電圧を整流した回路と電力変換器内の直流回路とを接続している。電力変換器２は電力変換素子ブリッジ１１と電力変換素子ブリッジ１２とが直流回路でつながっており、電力変換素子ブリッジ１１の動作を停止し電力変換素子ブリッジ１２を動作させることで、整流器１０の出力をこの電力変換器内の直流回路から同期調相機用の起動電力が確保でき、電力変換器側から同期調相機６を加速し電力系統１に投入し、その後、同期調相機６を電力系統側から直接駆動できる点である。
【００２１】
切替器８を電力系統に接続させる方法は主回路を切り替えることから環境条件によっては切替器８の接触性を考慮せねばならないが、本実施形態によると、主回路は整流器１０を通じて確実に接続できるので信頼性を向上させることが可能となる。
【００２２】
図４は本発明の第４実施形態の電圧歪抑制装置の構成図であり、図３の第３実施形態と異なる構成は図２の始動用電動機１３とカップリング１５を同期調相機６に接続した点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成要素には同一符号を付して説明する。
【００２３】
本実施形態では、同期調相機６にカップリング１５にて機械的に結合された始動用電動機１３を接続しているので、始動用電動機１３で同期調相機を起動した後、この起動用電動機１３を停止し、遮断器９と整流器１０を介した電力変換器２に切り替えて同期調相機６を加速し、電力系統１に投入し、その後、同期調相機６を電力系統側から直接駆動できる構成としたことである。
【００２４】
このように、本実施形態では電力系統の電圧を整流した回路と電力変換器内の直流回路とを接続することによって同期調相機を起動させるが、この同期調相機を起動する際に同期調相機と機械的に結合された始動用電動機にて起動させた後に、電力変換器から同期調相機を加速できるように構成されている。
【００２５】
図５は本発明の第５実施形態の電圧歪抑制装置の構成図であり、図１の第１実施形態と異なる構成は、電力系統１と電力変換器２の中間に交流リアクトル１４を設け、この交流リアクトル１４の中間点と同期調相機６とを接続した点であり、その他の構成要素は同一であるので、同一構成部分には同一符号を付して説明する。
【００２６】
本実施形態では同期調相機６を起動させて電力系統１に投入した後は、同期調相機６を電力系統側から直接駆動可能であるが、同期調相機６に対しさらに交流リアクトル１４を追加接続することで電力系統１の電圧歪を大きく低減することができる。
【００２７】
以上説明した図１から図４の各実施形態において、同期調相機が電力系統から直接駆動されている状況で、さらに図５に示すように交流リアクトルを追加することで、電力変換器への入力電流波形を改善することができるので、結果的に系統の電圧歪を改善することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態の電圧歪抑制装置の構成図。
【図２】本発明の第２実施形態の電圧歪抑制装置の構成図。
【図３】本発明の第３実施形態の電圧歪抑制装置の構成図。
【図４】本発明の第４実施形態の電圧歪抑制装置の構成図。
【図５】本発明の第５実施形態の電圧歪抑制装置の構成図。
【図６】従来の電動機駆動システムの構成図。
【符号の説明】
【００２９】
１…電力系統、２…電力変換器、３…電動機、４…フィルタ装置、５…遮断器、６…同期調相機、７…遮断器、８…切替器、９…遮断器、１０…整流器、１１…電力変換素子ブリッジ、１２…電力変換素子ブリッジ、１３…始動用電動機、１４…交流リアクトル、１５…カップリング。
【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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