(57)【要約】【課題】瞬時電圧低下補償装置に使用される高速スイッチは、回路電圧が高くなると技術的な困難さが増加し、経済的製作が困難となっている。【解決手段】交流電源と負荷間に第１の直列変圧器を接続する。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インバータの出力側を接続する。瞬時電圧低下時には、インバータから発生した電圧を、第２の直列変圧器、及び第１の直れつ変圧器を介して電源電圧に重畳する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、瞬時電圧低下補償装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
瞬時電圧低下補償装置としては、特許文献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のように構成されている。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は直列変圧器で、その二次巻線は高速スイッチ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はエネルギー蓄積要素、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。
【０００３】
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への電力供給は実線矢印のように高速スイッチ３を介して供給され、電源側で瞬時電圧低下が発生したときは高速スイッチ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を介して発生させることで負荷電圧を一定にしている。
【特許文献１】特開２００６−１９７７９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
瞬時電圧低下補償装置に使用される高速スイッチ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。
【０００５】
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を超える回路への適用では、素子の直列数が増加して実現が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構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子の電流分担が技術的に困難になり、経済的な装置の製作ができない。
【０００６】
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の間に降圧変圧器８を接続し、また、瞬時電圧低下補償装置と負荷２との間に昇圧変圧器９を接続することも提案されている。この補償装置では、降圧変圧器８により一旦電源電圧を降圧し、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。この装置の場合、系統容量と同等の変圧器が２台必要となり、また、無負荷損が発生して経済的な装置の製作ができない。
【０００７】
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な瞬時電圧低下補償装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、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ものである。
【０００９】
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ものである。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
以上のとおり、本発明によれば、直列変圧器の一次側に、電源電圧正常時にはオン状態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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施例を示す単結線表示の構成図で、１０は三相の交流電源、１１は負荷で、この負荷１１と交流電源１０との間に第１の直列変圧器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結線とされ、その各相間にはそれぞれ高速スイッチ１３（１３Ｒ，１３Ｓ，１３Ｔ）が接続されている。高速スイッチ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１４ｐには三相インバータ１５の出力側が接続されている。１６はエネルギー蓄積要素、１７はこのエネルギー蓄積要素１６を充電する充電器である。
【００１３】
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で示すように電力が供給されている。このとき、直列変圧器１２の一次巻線１２ｐに接続された各高速スイッチ１３Ｒ〜１３Ｔは短絡状態となっており、電流は各相間を実線矢印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を介して充電されている。
【００１４】
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をオフすると共に、インバータ１５に対して瞬時電圧低下分に相当する電圧を発生すべく制御する。これにより、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のルートで直列変圧器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から負荷１２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からの電圧発生は停止する。
【００１５】
この実施例によれば、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、７０００Ｖを超える回路に対しても経済的な製作が可能となるものである。なお、直列変圧器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。
【００１６】
図２は第２の実施例を示したもので、図１の回路は三相構成のインバータを用いた場合を示したものであるが、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の直列変圧器と高速スイッチ及び第２の直列変圧器が接続されて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交流電源と負荷間の各相に設置して瞬時電圧低下補償装置が構成される。
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と同様であるのでその説明は省略する。
【００１７】
図３は第３の実施例を示したもので、この実施例は第１の直列変圧器１２’を三巻線変圧器とし、その各相間に高速スイッチ１３Ｒ〜１３Ｔを接続したもので、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省略する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明の他の実施形態を示す構成図。
【図３】本発明の他の実施形態を示す構成図。
【図４】従来の瞬時電圧低下補償装置の構成図。
【図５】従来の他の瞬時電圧低下補償装置の構成図。
【符号の説明】
【００１９】
１０…  交流電源
１１…  負荷
１２…  第１の直列変圧器
１３…  高速スイッチ
１４…  第２の直列変圧器
１５…  インバータ
１６…  エネルギー蓄積要素
１７…  充電器
【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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