(57)【要約】【課題】  インバータの直流電源の直流電圧の大小に依存することなく、サイリスタスイッチの強制消弧時間のバラツキを可及的に抑制する。【解決手段】  交流電源１と負荷３との間に接続されたサイリスタスイッチ５と、負荷３およびサイリスタスイッチ５に注入トランス６を介して接続され、直流電源７を有するインバータ８とを備え、交流電源１に瞬時電圧低下が発生した時、強制消弧パルス指令値に基づくインバータ出力電圧でもってサイリスタを強制消弧させる瞬時電圧低下・停電対策装置であって、強制消弧パルス指令値を生成する処理部１７を備え、その処理部１７は、直流電源の直流電圧値に応じて強制消弧パルス指令値の振幅を可変とし、その振幅が等価的に一定となるように制御する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と負荷との間に接続されたサイリスタスイッチと、前記負荷およびサイリスタスイッチに注入トランスを介して接続され、直流電源を有するインバータとを備え、前記交流電源に瞬時電圧低下が発生した時、強制消弧パルス指令値に基づくインバータ出力電圧でもってサイリスタを強制消弧させる瞬時電圧低下・停電対策装置であって、
前記強制消弧パルス指令値を生成する処理部を備え、その処理部は、前記直流電源の直流電圧値に応じて強制消弧パルス指令値の振幅を可変とし、その振幅が等価的に一定となるように制御することを特徴とする瞬時電圧低下・停電対策装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記インバータ出力電流が過電流レベルを超えると、前記強制消弧パルス指令値の振幅を０とするように制御する請求項１に記載の瞬時電圧低下・停電対策装置。
【請求項３】
交流電源と負荷との間に接続されたサイリスタスイッチと、前記負荷およびサイリスタスイッチに注入トランスを介して接続され、直流電源を有するインバータとを備え、前記交流電源に瞬時電圧低下が発生した時、強制消弧パルス指令値に基づくインバータ出力電圧でもってサイリスタを強制消弧させる瞬時電圧低下・停電対策装置であって、
前記強制消弧パルス指令値を生成する処理部を備え、その処理部は、サイリスタ電流を０とする補正量を生成し、その補正量を負荷電圧に加えたインバータ出力電圧を強制消弧パルス指令値としたことを特徴とする瞬時電圧低下・停電対策装置。
【請求項４】
交流電源と負荷との間に接続されたサイリスタスイッチと、前記負荷およびサイリスタスイッチに注入トランスを介して接続され、直流電源を有するインバータとを備え、前記交流電源に瞬時電圧低下が発生した時、強制消弧パルス指令値に基づくインバータ出力電圧でもってサイリスタを強制消弧させる瞬時電圧低下・停電対策装置であって、
前記強制消弧パルス指令値を生成する処理部を備え、その処理部は、強制消弧開始から一定時間経過後、その時点でのサイリスタ電流の極性から強制消弧パルス指令値を再設定するように制御することを特徴とする瞬時電圧低下・停電対策装置。
【請求項５】
交流電源と負荷との間に接続されたサイリスタスイッチと、前記負荷およびサイリスタスイッチにＹ−ΔまたはΔ−Ｙ結線の注入トランスを介して接続され、直流電源を有するインバータとを備え、前記交流電源に瞬時電圧低下が発生した時、強制消弧パルス指令値に基づくインバータ出力電圧でもって三相のうちの二相のサイリスタを強制消弧させる瞬時電圧低下・停電対策装置であって、
前記強制消弧パルス指令値を生成する処理部を備え、その処理部は、サイリスタ電流の極性が異なる二相の強制消弧パルス指令値を合成して等価的に三相全てのサイリスタを強制消弧させるように制御することを特徴とする瞬時電圧低下・停電対策装置。
【請求項６】
前記処理部は、いずれか一相のサイリスタ電流が０となった時点で、残り二相の強制消弧パルス指令値を固定するように制御する請求項５に記載の瞬時電圧低下・停電対策装置。
【請求項７】
交流電源と負荷との間に接続されたサイリスタスイッチと、前記負荷およびサイリスタスイッチにΔ−ΔまたはＹ−Ｙ結線の注入トランスを介して接続され、直流電源を有するインバータとを備え、前記交流電源に瞬時電圧低下が発生した時、強制消弧パルス指令値に基づくインバータ出力電圧でもって三相全てのサイリスタを強制消弧させる瞬時電圧低下・停電対策装置であって、
前記強制消弧パルス指令値を生成する処理部を備え、その処理部は、いずれか一相のサイリスタ電流が０となった時点で、その一相の強制消弧パルス指令値を反転させるように制御することを特徴とする瞬時電圧低下・停電対策装置。
【請求項８】
前記注入トランスは、並列接続あるいは直列接続のいずれかで前記交流電源に接続されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下・停電対策装置。
【請求項９】
前記インバータは、三相フルブリッジあるいは三つの単相フルブリッジのいずれかで構成されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下・停電対策装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば商用電源などの交流電源に瞬時電圧低下が発生した時、インバータの直流電源の直流電圧に基づくインバータの交流出力電圧により交流電源の電圧低下分を補償する瞬時電圧低下・停電対策装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＰＵを用いた各種制御装置の普及により、落雷などによる商用電源などの交流電源の瞬時電圧低下による障害が問題となっている。このため、銀行のオンライン、交通管制、コンピュータ制御や産業用製造設備、計測・制御用電源などの重要な負荷設備では、交流電源に発生した瞬時電圧低下を速やかに検出して負荷設備に電源電圧を供給すべく、交流電源の電圧低下分を補償する瞬時電圧低下・停電対策装置が設置されている。
【０００３】
本出願人は、瞬時電圧低下の発生時に交流電源の電圧低下分を補償する種々の瞬時電圧低下・停電対策装置を先に提案している（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
これら瞬時電圧低下・停電対策装置は、交流電源と負荷との間に接続されたサイリスタスイッチと、負荷およびサイリスタスイッチに注入トランスを介して接続され、直流電源を有するインバータとを備え、交流電源に瞬時電圧低下が発生した時、サイリスタスイッチを強制消弧させてオフした後、直流電源の直流電圧に基づくインバータの出力電圧でもって交流電源の電圧低下分を補償する。
【０００５】
この種の瞬時電圧低下・停電対策装置では、交流電源において瞬時電圧低下が発生した時、負荷電流の極性判定を行い、サイリスタスイッチを強制消弧してオフするようにしている。ところが、交流電源において瞬時電圧低下が発生した時、負荷電流の極性の誤判定が生じてサイリスタスイッチを強制消弧せず、インバータに過電流が流れることがある。このように負荷電流の極性の誤判定が原因でインバータに過電流が流れると、過電流保護機能が働いてインバータが強制停止され、電圧補償が行えなくなる（特許文献１参照）。
【０００６】
そこで、特許文献１に開示された瞬時電圧低下対策装置では、交流電源の瞬時電圧低下の発生時、過電流保護機能の誤動作を確実に防止し、サイリスタスイッチを強制消弧してインバータによる電圧補償を確実に行うため、インバータに過電流が流れると、インバータを休止させる休止手段を所定時間動作させ、その休止手段の動作停止後、サイリスタスイッチの強制消弧を実行する。その後もインバータに過電流が流れ続ける場合には、休止手段が再び動作し、サイリスタスイッチの強制消弧を実行する。これが繰り返され、休止手段の動作回数がカウントされ、そのカウント値が所定値に達するまでにインバータの過電流がなくなれば、サイリスタスイッチを強制消弧させることにより、過電流保護機能が誤動作することなく、インバータによる電圧補償が確実に行われる。また、休止手段の動作回数のカウント値が所定値に達すれば、インバータを強制停止し、過電流保護機能を正常に働かせるようにしている。
【０００７】
また、瞬時電圧低下対策装置では、交流電源において瞬時電圧低下が発生した時、負荷電流の大小などに無関係にサイリスタスイッチの強制消弧パルスのパルス幅で定まる一定期間、インバータが消弧駆動されてサイリスタスイッチにインバータの強制消弧出力電圧が印加され続ける。従って、サイリスタスイッチに流れる電流が小さく短時間の電圧印加でサイリスタスイッチがオフする時には、サイリスタスイッチの消弧後もインバータが消弧駆動され、不要な強制消弧出力の電圧印加が継続されてこの電圧が負荷に供給され、負荷電圧が上昇することになる（特許文献２，３参照）。
【０００８】
そこで、特許文献２に開示された瞬時電圧低下対策装置は、交流電源において瞬時電圧低下が発生した時、サイリスタスイッチの強制消弧パルスによるインバータの消弧駆動に基づく強制消弧出力電圧が印加されるサイリスタスイッチの両端電圧を検出し、強制消弧出力電圧に基づく強制消弧によりサイリスタスイッチがオフしてその両端電圧が発生すると、インバータから出力されるパルスが消失する。これにより、サイリスタスイッチが強制消弧されてオフすると同時にインバータの強制消弧出力電圧の印加が停止することから、強制消弧後の不要な強制消弧出力電圧の印加による負荷電圧の上昇を防止している。
【０００９】
また、特許文献３に開示された瞬時電圧低下対策装置は、交流電源において瞬時電圧低下が発生した時、サイリスタスイッチに流れる電流を瞬時値として検出し、サイリスタスイッチの強制消弧パルスの出力期間をその電流瞬時値の大きさに適した長さに可変設定する。このように、パルス信号の出力期間をサイリスタスイッチの強制消弧の必要最小限期間とすることから、不要な強制消弧出力電圧の印加による負荷電圧の上昇を防止するようにしている。
【特許文献１】特許第２７７３２１４号公報
【特許文献２】特開平５−６８３５１号公報
【特許文献３】特開平５−１１５１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１〜３で開示された従来の瞬時電圧低下対策装置は、前述したように、交流電源と負荷との間に接続されたサイリスタスイッチと、負荷およびサイリスタスイッチに注入トランスを介して接続され、直流電源を有するインバータとを備え、交流電源に瞬時電圧低下が発生した時、インバータの直流電源の直流電圧により生成されたサイリスタスイッチの強制消弧パルスをインバータから注入トランスを介してサイリスタスイッチに付与してそのサイリスタスイッチを強制消弧させてオフした後、直流電源の直流電圧に基づくインバータの出力電圧でもって交流電源の電圧低下分を補償するようにしている。
【００１１】
しかしながら、インバータの直流電源の直流電圧は常に一定であるとは限らず、その充電電圧の大小により、サイリスタスイッチの強制消弧パルスの振幅が大きくなったり小さくなったりしてバラツキが生じる。一般的に、この強制消弧パルスの振幅が大きいほど、サイリスタスイッチの強制消弧時間が短くてそのサイリスタスイッチを高速にオフすることができる。従って、前述のように強制消弧パルスの振幅にバラツキがあると、サイリスタスイッチの強制消弧時間にバラツキが発生し、サイリスタスイッチの強制消弧の安定化を図ることが困難となる。
【００１２】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、インバータの直流電源の直流電圧の大小に依存することなく、サイリスタスイッチの強制消弧時間のバラツキを可及的に抑制し得る瞬時電圧低下・停電対策装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、交流電源と負荷との間に接続されたサイリスタスイッチと、負荷およびサイリスタスイッチに注入トランスを介して接続され、直流電源を有するインバータとを備え、交流電源に瞬時電圧低下が発生した時、強制消弧パルス指令値に基づくインバータ出力電圧でもってサイリスタを強制消弧させる瞬時電圧低下・停電対策装置であって、強制消弧パルス指令値を生成する処理部を備え、その処理部は、前記直流電源の直流電圧値に応じて強制消弧パルス指令値の振幅を可変とし、その振幅が等価的に一定となるように制御することを特徴とする。
【００１４】
ここで、「等価的に一定」とは、複数の強制消弧パルスの平均値が、前述の強制消弧パルス指令値の振幅となることを意味する。
【００１５】
本発明において、強制消弧パルス指令値を生成する処理部では、直流電源の直流電圧値に応じて強制消弧パルス指令値の振幅を可変とする。このように強制消弧パルス指令値の振幅を可変とすることにより、直流電源の直流電圧の大小に拘わらず強制消弧パルス指令値の振幅が等価的に一定となるように制御すれば、サイリスタスイッチの強制消弧時間のバラツキを抑制することができ、サイリスタ強制消弧後の負荷電圧の上昇も抑制することができる。
【００１６】
本発明における処理部は、インバータ出力電流が過電流レベルを超えると、強制消弧パルス指令値の振幅を０とするように制御することが望ましい。このようにすれば、インバータを過電流発生に対して保護することができ、インバータの過電流耐量の低減化が図れる。
【００１７】
本発明は、交流電源と負荷との間に接続されたサイリスタスイッチと、負荷およびサイリスタスイッチに注入トランスを介して接続され、直流電源を有するインバータとを備え、交流電源に瞬時電圧低下が発生した時、強制消弧パルス指令値に基づくインバータ出力電圧でもってサイリスタを強制消弧させる瞬時電圧低下・停電対策装置であって、強制消弧パルス指令値を生成する処理部を備え、その処理部は、サイリスタ電流を０とする補正量を生成し、その補正量を負荷電圧に加えたインバータ出力電圧を強制消弧パルス指令値としたことを特徴とする。
【００１８】
本発明における処理部では、サイリスタ電流を０とする補正量を生成し、その補正量を負荷電圧に加えたインバータ出力電圧を強制消弧パルス指令値とすれば、サイリスタスイッチの強制消弧時間のバラツキを抑制することができ、サイリスタ強制消弧後の負荷電圧の上昇も抑制することができる。
【００１９】
本発明は、交流電源と負荷との間に接続されたサイリスタスイッチと、負荷およびサイリスタスイッチに注入トランスを介して接続され、直流電源を有するインバータとを備え、交流電源に瞬時電圧低下が発生した時、強制消弧パルス指令値に基づくインバータ出力電圧でもってサイリスタを強制消弧させる瞬時電圧低下・停電対策装置であって、強制消弧パルス指令値を生成する処理部を備え、その処理部は、強制消弧開始から一定時間経過後、その時点でのサイリスタ電流の極性から強制消弧パルス指令値を再設定するように制御することを特徴とする。
【００２０】
本発明において、強制消弧パルス指令値を生成する処理部では、強制消弧開始から一定時間経過後、その時点でのサイリスタ電流の極性から強制消弧パルス指令値を再設定するように制御すれば、サイリスタの強制消弧における信頼性を向上させることができる。
【００２１】
本発明は、交流電源と負荷との間に接続されたサイリスタスイッチと、負荷およびサイリスタスイッチにＹ−ΔまたはΔ−Ｙ結線の注入トランスを介して接続され、直流電源を有するインバータとを備え、交流電源に瞬時電圧低下が発生した時、強制消弧パルス指令値に基づくインバータ出力電圧でもって三相のうちの二相のサイリスタを強制消弧させる瞬時電圧低下・停電対策装置であって、強制消弧パルス指令値を生成する処理部を備え、その処理部は、サイリスタ電流の極性が異なる二相の強制消弧パルス指令値を合成して等価的に三相全てのサイリスタを強制消弧させるように制御することを特徴とする。
【００２２】
本発明において、強制消弧パルス指令値を生成する処理部では、サイリスタ電流の極性が異なる二相の強制消弧パルス指令値を合成して等価的に三相全てのサイリスタを強制消弧させるように制御すれば、サイリスタスイッチの強制消弧時間のバラツキを抑制することができ、サイリスタ強制消弧後の負荷電圧の上昇も抑制することができる。
【００２３】
なお、この処理部は、いずれか一相のサイリスタ電流が０となった時点で、残り二相の強制消弧パルス指令値を固定するように制御することが望ましい。このようにすれば、サイリスタスイッチの強制消弧時間のバラツキ抑制、およびサイリスタ強制消弧後の負荷電圧の上昇抑制がより一層確実となる。
【００２４】
本発明は、交流電源と負荷との間に接続されたサイリスタスイッチと、負荷およびサイリスタスイッチにΔ−ΔまたはＹ−Ｙ結線の注入トランスを介して接続され、直流電源を有するインバータとを備え、交流電源に瞬時電圧低下が発生した時、強制消弧パルス指令値に基づくインバータ出力電圧でもって三相全てのサイリスタを強制消弧させる瞬時電圧低下・停電対策装置であって、強制消弧パルス指令値を生成する処理部を備え、その処理部は、いずれか一相のサイリスタ電流が０となった時点で、その一相の強制消弧パルス指令値を反転させるように制御することを特徴とする。
【００２５】
本発明において、強制消弧パルス指令値を生成する処理部では、いずれか一相のサイリスタ電流が０となった時点で、その一相の強制消弧パルス指令値を反転させるように制御すれば、サイリスタ強制消弧後の負荷電圧の上昇も抑制することができる。
【００２６】
本発明に係る瞬時電圧低下・停電対策装置は、注入トランスが交流電源に並列接続された並列補償方式、あるいは、注入トランスが交流電源に直列接続された直列補償方式のいずれのタイプにも適用可能である。
【００２７】
本発明の瞬時電圧低下・停電対策装置を構成するインバータは、三相フルブリッジあるいは三つの単相フルブリッジのいずれかで構成することが可能である。三相フルブリッジ構成のインバータは、６個のスイッチング素子で構成され、三つの単相フルブリッジ構成のインバータは、４個のスイッチング素子で構成された単相フルブリッジを三つ組み合わせることから、合計１２個のスイッチング素子で構成される。従って、前述の並列補償方式あるいは直列補償方式のいずれのタイプであっても、三相フルブリッジ構成のインバータを使用した場合、単相フルブリッジ構成のインバータを使用するよりも部品点数の削減化が図れる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、強制消弧パルス指令値の振幅を等価的に一定にしたり、強制消弧パルス指令値に出力電流リミッタ機能を付加したり、強制消弧パルス指令値のパルスパターンを変更したりすることにより、サイリスタスイッチの強制消弧時間のバラツキを抑制することができ、サイリスタスイッチの強制消弧後の負荷電圧の上昇も抑制することができる。その結果、サイリスタスイッチの強制消弧を安定化させて信頼性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明に係る瞬時電圧低下・停電対策装置の実施形態を以下に詳述する。図１および図２は、二つのタイプの瞬時電圧低下・停電対策装置の概略構成を示し、図１は、注入トランスが交流電源に並列接続された並列補償方式の瞬時電圧低下・停電対策装置であり、図２は、注入トランスが交流電源に直列接続された直列補償方式の瞬時電圧低下・停電対策装置である。なお、図１および図２の瞬時電圧低下・停電対策装置において共通する部分については同一参照符号を付す。
【００３０】
図１および図２に示す瞬時電圧低下・停電対策装置は、商用電源などの交流電源１と、負荷変圧器２を介して接続された負荷３との間の負荷給電路４に設置される。
【００３１】
この瞬時電圧低下・停電対策装置は、交流電源１と負荷３との間に接続され、負荷給電路４に逆並列接続された一対のサイリスタ５ａ，５ｂで構成されたサイリスタスイッチ５と、負荷３およびサイリスタスイッチ５に注入トランス６を介して接続され、直流電源７を有するインバータ８と、サイリスタスイッチ５よりも交流電源側に設けられた計器用変圧器９を介して負荷給電路４に接続された基準電圧発生部１０および電源異常検出部１１と、サイリスタスイッチ５よりも負荷側に設けられた計器用変圧器１２を介して負荷給電路４に接続された負荷電圧制御部１３と、インバータ８を消弧駆動あるいは補償駆動するゲートパルス発生部１４とで主要部が構成されている。
【００３２】
インバータ８は、６個のスイッチング素子で回路構成された三相フルブリッジ構成、あるいは、４個のスイッチング素子で構成された単相フルブリッジを三つ組み合わせた構成のいずれかであってもよい。なお、単相フルブリッジ構成の場合、合計１２個のスイッチング素子で構成されることから、並列補償方式あるいは直列補償方式のいずれのタイプであっても、三相フルブリッジ構成とした方が、単相フルブリッジ構成の場合よりも部品点数の削減化が図れる。直流電源７としては、大容量コンデンサなどが使用される。
【００３３】
また、基準電圧発生部１０および電源異常検出部１１は、交流電源１の瞬時電圧低下の有無を監視するもので、交流電源１の電源電圧に基づいて基準正弦波電圧を基準電圧発生部１０で発生させ、交流電源１の電源電圧と基準電圧発生部１０からの基準正弦波電圧とを電源異常検出部１１で比較する。そして、交流電源１の電源電圧が正常の場合、電源異常検出部１１から出力される点弧信号に基づいてサイリスタスイッチ５をオンし、交流電源１の電源電圧をそのサイリスタスイッチ５および負荷変圧器２を介して負荷３に供給する。一方、交流電源１の電源電圧が異常の場合、つまり、交流電源１の瞬時電圧低下が発生した場合、電源異常検出部１１から出力される消弧信号に基づいてサイリスタスイッチ５をオフする。
【００３４】
また、負荷電圧制御部１３は、負荷給電路４から計器用変圧器１２を介して検出された負荷電圧と、前述の基準電圧発生部１０から出力される基準電圧からインバータ８の出力電圧指令値を生成してゲートパルス発生部１４に送出する。ゲートパルス発生部１４では、負荷電圧制御部１３から出力された出力電圧指令値に基づいてゲートパルス信号を生成し、そのゲートパルス信号でインバータ８を駆動する。
【００３５】
この実施形態の瞬時電圧低下・停電対策装置では、前述したサイリスタスイッチ５、インバータ８、基準電圧発生部１０、電源異常検出部１１、負荷電圧制御部１３およびゲートパルス発生部１４からなる主要部に加えて、インバータ８の直流側に接続された直流電圧検出部１５と、インバータ８の交流側に接続された交流電流検出部１６と、サイリスタスイッチ５を強制消弧する強制消弧パルス指令値を生成する処理部１７と、その処理部１７と負荷電圧制御部１３とを切り替える制御切替部１８とを具備する。
【００３６】
この処理部１７では、その入力側が直流電圧検出部１５および交流電流検出部１６に接続され、出力側が制御切替部１８の一方の切替端子１８ａに接続されている。この制御切替部１８の他方の切替端子１８ｂには、前述の負荷電圧制御部１３の出力が接続されている。
【００３７】
以上の構成からなる瞬時電圧低下・停電対策装置では、交流電源１の電源電圧が正常な時、基準電圧発生部１０から出力される基準電圧と電源電圧を電源異常検出部１１で比較して電源電圧が正常であることを判定し、その電源異常検出部１１から出力される点弧信号に基づいてサイリスタスイッチ５をオンする。このサイリスタスイッチ５のオンにより、交流電源１の電源電圧をそのサイリスタスイッチ５および負荷変圧器２を介して負荷３に供給する。
【００３８】
一方、交流電源１において瞬時電圧低下が発生した場合、電源異常検出部１１で基準電圧と電源電圧を比較して電源電圧が異常であることを判定し、その電源異常検出部１１から出力される消弧信号に基づいてサイリスタスイッチ５をオフする。直流電圧検出部１５では、インバータ８の直流電源７の直流電圧を検出し、その直流電源７の直流電圧に基づいて処理部１７でサイリスタスイッチ５を強制消弧するための最適な強制消弧パルス指令値を生成する。
【００３９】
この時、制御切替部１８は、処理部１７が接続された接点１８ａに切り替えられている。このサイリスタスイッチ５を強制消弧するための最適な強制消弧パルス指令値を制御切替部１８を介してゲートパルス発生部１４に出力し、そのゲートパルス発生部１４からの出力によりインバータ８を消弧駆動する。このインバータ８の消弧駆動によりサイリスタスイッチ５をオフする。
【００４０】
このサイリスタスイッチ５のオフ後、制御切替部１８は、負荷電圧制御部１３が接続された接点１８ｂに切り替えられる。これにより、負荷電圧制御部１３では、負荷電圧と基準電圧からインバータ８の出力電圧指令値を生成してゲートパルス発生部１４に出力し、そのゲートパルス発生部１４からの出力によりインバータ８を補償駆動する。
【００４１】
前述したサイリスタスイッチ５の強制消弧によるオフ時、処理部１７では、直流電圧検出部１５から出力される直流電源７の直流電圧値に応じて強制消弧パルス指令値の振幅を可変とし、直流電源７の直流電圧値の大小に拘わらず強制消弧パルス指令値の振幅が等価的に一定となるように制御する。
【００４２】
図３は、前述した制御を実現するための処理部１７のブロック構成を示す。また、図４は、この処理部１７による制御を説明するためのもので、交流電源１の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図であり、図中の最上段から順に、交流電源電圧ａ、負荷電圧ｂ、サイリスタ電流ｃ、負荷電流ｄ、強制消弧パルス指令値ｅを示す。
【００４３】
この処理部１７では、指令値設定部２１で予め設定された電圧指令値を、直流電圧検出部１５から出力される充電電圧値で除算し、その係数ＫV（＝０〜１）を、パルス生成部２３で生成された強制消弧パルス指令値に乗算することによりその強制消弧パルス指令値の振幅を可変とする。これにより、直流電源７の直流電圧値の大小に拘わらず強制消弧パルス指令値の振幅が等価的に一定となるようにしている（図４の最下段、強制消弧パルス指令値ｅを参照）。
【００４４】
このように、処理部１７では、強制消弧パルス指令値の振幅を可変とし、直流電源７の直流電圧の大小に拘わらず強制消弧パルス指令値の振幅が等価的に一定となるように制御することにより、サイリスタスイッチ５の強制消弧時間のバラツキを抑制することができ、サイリスタ強制消弧後の負荷電圧の上昇も抑制することができる。
【００４５】
この処理部１７にインバータ８の過電流保護機能を付加することも可能である。このインバータ８の過電流保護機能は、サイリスタスイッチ５を強制消弧する間にインバータ８に過電流が流れた場合、その過電流によりインバータ８が停止（トリップ）する不具合を防止するためのものである。このインバータ８の過電流検出は、図１および図２に示す交流電流検出部１６で行われ、その交流電流検出部１６の出力に基づいて処理部１７で強制消弧パルス指令値を制御する。
【００４６】
図５は、前述した制御を実現するための処理部１７のブロック構成を示す。また、図６は、この処理部１７による制御を説明するためのもので、交流電源１の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図であり、図中の最上段から順に、交流電源電圧ａ、負荷電圧ｂ、サイリスタ電流ｃ、負荷電流ｄ、強制消弧パルス指令値ｅを示す。
【００４７】
この処理部１７では、前述の交流電流検出部１６で検出されたインバータ出力電流の絶対値を演算部３１で算出し、その絶対値と、上限値設定部３２で予め設定された電流上限値とを判定部３４で比較する。
【００４８】
その判定部３４で比較した結果、絶対値が電流上限値よりも小さければ、電流検出値が過電流レベルでないとして、前述した係数ＫIを１として、パルス生成部３３で生成された強制消弧パルス指令値の振幅をそのままゲートパルス発生部１４に出力する。一方、絶対値が電流上限値よりも大きくなれば、電流検出値が過電流レベルであるとして、前述の係数ＫIを０として、強制消弧パルス指令値の振幅を０とすることにより、その強制消弧パルス指令値の絞込み（強制消弧パルス指令値を５０％デューティのパルスとする）を行ってゲートパルス発生部１４に出力する（図６の最下段、強制消弧パルス指令値ｅを参照）。これにより、インバータ８を過電流発生に対して保護することができ、インバータ８の過電流耐量の低減化が図れる。
【００４９】
強制消弧パルス指令値を生成する処理部１７は、サイリスタ電流を０とする補正量を生成し、その補正量を負荷電圧に加えたインバータ出力電圧を強制消弧パルス指令値とする。
【００５０】
図７は、前述した制御を実現するための処理部１７のブロック構成を示す。また、図８は、この処理部１７による制御を説明するためのもので、交流電源１の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図であり、図中の最上段から順に、交流電源電圧ａ、負荷電圧ｂ、サイリスタ電流ｃ、負荷電流ｄ、強制消弧パルス指令値ｅを示す。
【００５１】
この処理部１７では、指令値設定部４１で予め設定されたサイリスタ電流指令値（＝０）と変流器１９から出力されるサイリスタ電流検出値との差を演算し、その差に基づいてサイリスタ電流を０とする補正量を補正量生成部４２にて生成し、その補正量を負荷電圧に加えた強制消弧パルス指令値をゲートパルス発生部１４に出力する（図８の最下段、強制消弧パルス指令値ｅを参照）。
【００５２】
このように、サイリスタ電流を０とする補正量を生成し、その補正量を負荷電圧に加えたインバータ出力電圧を強制消弧パルス指令値とすることにより、サイリスタスイッチ５の強制消弧時間のバラツキを抑制することができ、サイリスタ強制消弧後の負荷電圧の上昇も抑制することができる。
【００５３】
強制消弧パルス指令値を生成する処理部１７は、強制消弧開始から一定時間経過後、その時点でのサイリスタ電流の極性から強制消弧パルス指令値を再設定するように制御する。
【００５４】
図９は、前述した制御を実現するための処理部１７のブロック構成を示す。また、図１０は、この処理部１７による制御を説明するためのもので、交流電源１の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図であり、図中の最上段から順に、交流電源電圧ａ、負荷電圧ｂ、サイリスタ電流ｃ、負荷電流ｄ、強制消弧パルス指令値ｅを示す。
【００５５】
この処理部１７では、１回目の強制消弧パルス指令値を設定した後、内部タイマ５１により強制消弧開始から一定時間（リトライ時間）が経過すると、サイリスタ電流の極性から強制消弧パルス指令値を変更するか否かを判定部５２で判定し、サイリスタ電流の極性が変わっていなければ、強制消弧パルス指令値をそのままゲートパルス発生部１４に出力し、サイリスタ電流の極性が変わっていれば、２回目の強制消弧パルス指令値を再設定し、パルス生成部５３にて再設定された強制消弧パルス指令値をゲートパルス発生部１４に出力する（図１０の最下段、強制消弧パルス指令値ｅを参照）。なお、リトライ時間は、時間設定部５４にて予め設定されている。
【００５６】
このように、強制消弧開始から一定時間経過後、その時点でのサイリスタ電流の極性から強制消弧パルス指令値を再設定するように制御することにより、サイリスタの強制消弧における信頼性を向上させることができる。
【００５７】
負荷３およびサイリスタスイッチ５とインバータ８との間に介在する注入トランス６（図１および図２参照）がＹ−ΔまたはΔ−Ｙ結線で構成されている場合、強制消弧パルス指令値を生成する処理部１７は、サイリスタ電流の極性が異なる二相の強制消弧パルス指令値を合成して等価的に三相全てのサイリスタを強制消弧させるように制御する。
【００５８】
図１１は、前述した制御を実現するための処理部１７のブロック構成を示す。また、図１２は、この処理部１７による制御を説明するためのもので、交流電源１の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図であり、図中の最上段から順に、交流電源電圧ａ、負荷電圧ｂ、サイリスタ電流ｃ、負荷電流ｄ、強制消弧パルス指令値ｅを示す。
【００５９】
この処理部１７では、サイリスタ電流の極性が異なる二相の強制消弧パルス指令値に対して、振幅がそのままの大きさとし、かつ、パルス発生部６１で発生させた矩形波パルス（デューティ比が５０％）を、パルス生成部６３ａにて生成した一方の強制消弧パルス指令値に乗算すると共に、反転部６４にて反転させた矩形波パルスを、パルス生成部６３ｂにて生成した他方の強制消弧パルス指令値に乗算する。そして、これら二相の強制消弧パルス指令値を加算することにより等価的に三相全てのサイリスタを強制消弧させる強制消弧パルス指令値をゲートパルス発生部１４に出力する（図１２の最下段、強制消弧パルス指令値ｅを参照）。
【００６０】
このように、サイリスタ電流の極性が異なる二相の強制消弧パルス指令値を合成して等価的に三相全てのサイリスタを強制消弧させるように制御することにより、サイリスタスイッチ５の強制消弧時間のバラツキを抑制することができ、サイリスタ強制消弧後の負荷電圧の上昇も抑制することができる。
【００６１】
なお、この処理部１７は、サイリスタ電流の極性が異なる二相の強制消弧パルス指令値を合成して等価的に三相全てのサイリスタを強制消弧させるように制御するに際して、いずれか一相のサイリスタ電流が０となった時点で、残り二相の強制消弧パルス指令値を固定するように制御するようにしてもよい。
【００６２】
図１３は、前述した制御を実現するための処理部１７のブロック構成を示す。また、図１４は、この処理部１７による制御を説明するためのもので、交流電源１の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図であり、図中の最上段から順に、交流電源電圧ａ、負荷電圧ｂ、サイリスタ電流ｃ、負荷電流ｄ、強制消弧パルス指令値ｅを示す。
【００６３】
この処理部１７では、サイリスタ電流の極性が異なる二相の強制消弧パルス指令値に対して、振幅がそのままの大きさとし、かつ、パルス発生部７１で発生させた矩形波パルス（デューティ比が５０％）を、パルス生成部７３ａにて生成した一方の強制消弧パルス指令値に乗算すると共に、反転部７４にて反転させた矩形波パルスを、パルス生成部７３ｂにて生成した他方の強制消弧パルス指令値に乗算する。そして、これら二相の強制消弧パルス指令値を加算することにより等価的に三相全てのサイリスタを強制消弧させる強制消弧パルス指令値をゲートパルス発生部１４に出力する。但し、いずれか一相のサイリスタ電流が０となった時点で、前述のデューティ比を１００％として残り二相の強制消弧パルス指令値を固定する（図１４の最下段、強制消弧パルス指令値ｅを参照）。
【００６４】
このように、サイリスタ電流の極性が異なる二相の強制消弧パルス指令値を合成して等価的に三相全てのサイリスタを強制消弧させるように制御するに際して、いずれか一相のサイリスタ電流が０となった時点で、残り二相の強制消弧パルス指令値を固定するように制御することにより、サイリスタスイッチ５の強制消弧時間のバラツキ抑制、およびサイリスタ強制消弧後の負荷電圧の上昇抑制がより一層確実となる。
【００６５】
負荷３およびサイリスタスイッチ５とインバータ８との間に介在する注入トランス６（図１および図２参照）がΔ−ΔまたはＹ−Ｙ結線で構成されている場合、強制消弧パルス指令値を生成する処理部１７は、いずれか一相のサイリスタ電流が０となった時点で、その一相の強制消弧パルス指令値を反転させるように制御する。
【００６６】
図１５は、前述した制御を実現するための処理部１７のブロック構成を示す。また、図１６は、この処理部１７による制御を説明するためのもので、交流電源１の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図であり、図中の最上段から順に、交流電源電圧ａ、負荷電圧ｂ、サイリスタ電流ｃ、負荷電流ｄ、強制消弧パルス指令値ｅを示す。
【００６７】
この処理部１７では、１回目の強制消弧パルス指令値をパルス生成部８３ａにて設定した後、いずれか一相のサイリスタ電流が０となったことを判定部８１にて判定し、その時点で、スイッチ８２の切り替えにより、その一相の強制消弧パルス指令値を反転させて２回目の強制消弧パルス指令値をパルス生成部８３ｂにて再設定し、その再設定された強制消弧パルス指令値をゲートパルス発生部１４に出力する（図１６の最下段、強制消弧パルス指令値ｅを参照）。
【００６８】
このように、いずれか一相のサイリスタ電流が０となった時点で、その一相の強制消弧パルス指令値を反転させるように制御することにより、サイリスタ強制消弧後の負荷電圧の上昇も抑制することができる。
【００６９】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態で、注入トランスが交流電源に並列接続された並列補償方式の瞬時電圧低下・停電対策装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態で、注入トランスが交流電源に直列接続された直列補償方式の瞬時電圧低下・停電対策装置を示す概略構成図である。
【図３】直流電源の直流電圧値に応じて強制消弧パルス指令値の振幅を可変とし、その振幅が等価的に一定となるように制御する処理部のブロック構成図である。
【図４】図３の処理部による制御を説明するためのもので、交流電源の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図である。
【図５】インバータ出力電流が過電流レベルを超えると、強制消弧パルス指令値の振幅を０とするように制御する処理部のブロック構成図である。
【図６】図５の処理部による制御を説明するためのもので、交流電源の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図である。
【図７】サイリスタ電流を０とする補正量を生成し、その補正量を負荷電圧に加えたインバータ出力電圧を強制消弧パルス指令値とする処理部のブロック構成図である。
【図８】図７の処理部による制御を説明するためのもので、交流電源の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図である。
【図９】強制消弧開始から一定時間経過後、その時点でのサイリスタ電流の極性から強制消弧パルス指令値を再設定するように制御する処理部のブロック構成図である。
【図１０】図９の処理部による制御を説明するためのもので、交流電源の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図である。
【図１１】サイリスタ電流の極性が異なる二相の強制消弧パルス指令値を合成して等価的に三相全てのサイリスタを強制消弧させるように制御する処理部のブロック構成図である。
【図１２】図１１の処理部による制御を説明するためのもので、交流電源の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図である。
【図１３】いずれか一相のサイリスタ電流が０となった時点で、残り二相の強制消弧パルス指令値を固定するように制御する処理部のブロック構成図である。
【図１４】図１３の処理部による制御を説明するためのもので、交流電源の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図である。
【図１５】いずれか一相のサイリスタ電流が０となった時点で、その一相の強制消弧パルス指令値を反転させるように制御する処理部のブロック構成図である。
【図１６】図１５の処理部による制御を説明するためのもので、交流電源の瞬時電圧低下発生時における各部の動作波形図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  交流電源
３  負荷
５  サイリスタスイッチ
６  注入トランス
７  直流電源
８  インバータ
１７  処理部
【図１】
2008271650.tif 000003
【図２】
2008271650.tif 000004
【図３】
2008271650.tif 000005
【図４】
2008271650.tif 000006
【図５】
2008271650.tif 000007
【図６】
2008271650.tif 000008
【図７】
2008271650.tif 000009
【図８】
2008271650.tif 000010
【図９】
2008271650.tif 000011
【図１０】
2008271650.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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