(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源と第２の電源との間に挿入される瞬時電圧低下発生装置であって、
前記第１の電源から自瞬時電圧低下発生装置に出力される正弦波電圧の瞬時値波形を測定する電圧波形測定手段と、
前記第１の電源の正弦波電圧に対して前記電圧の波形とは逆位相の波形の正弦波電圧を印加する逆位相電圧印加手段と、
前記逆位相電圧印加手段が逆位相の波形の電圧を印加している場合に、前記第２の電源から自瞬時電圧低下発生装置を通過して前記第１の電源へ流出する突発短絡電流を吸収する突発短絡電流吸収手段と、
を有することを特徴とする瞬時電圧低下発生装置。
【請求項２】
前記突発短絡電流吸収手段は、ＰＷＭコンバータとコンデンサとにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の瞬時電圧低下発生装置。
【請求項３】
第１の電源と第２の電源との間に挿入される瞬時電圧低下発生装置を利用した瞬時電圧低下発生方法であって、
第１の電源が自瞬時電圧低下発生装置に出力する正弦波電圧の瞬時値波形を測定する電圧波形測定過程と、
前記第１の電源の正弦波電圧に対して前記電圧の波形とは逆位相の波形の正弦波電圧を印加する逆位相電圧印加過程と、
前記逆位相電圧印加過程で逆位相の波形の電圧を印加している場合に、第２の電源から自瞬時電圧低下発生装置を通過して前記第１の電源へ流出する突発短絡電流を吸収する突発短絡電流吸収過程と、
を有することを特徴とする瞬時電圧低下発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、瞬時電圧低下発生装置及び瞬時電圧低下発生方法、特に、複数の電源が接続されている回路で使用する瞬時電圧低下発生装置及び瞬時電圧低下発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガスエンジンや燃料電池など、分散型電源を所有する電気需要家が増えている。また、電気需要家が所有する分散型電源を含めた、給電システム全体として、瞬時電圧低下の発生時の動作を確認したいという要望が増えている。これは、瞬時電圧低下の発生時に分散型電源が給電システムから切り離される（解列する）と、電力会社から購入する電力が増加し、電気料金（主に、３０分間平均値により算出される基本料金）の増額が発生するためである。従来から、瞬時電圧低下の発生時の負荷装置の動作を調べる技術として、非特許文献１に記載されている試験システムが知られている。
【０００３】
この試験システムは、図４に示すように、試験装置２０、供試機器３０、電圧計オシロスコープ４０を備えている。試験装置２０は、可変変圧器２１を備えている。端子２４と端子２５との間には、可変変圧器２１により降圧され、端子２２と端子２３との間に電圧が出力される。
供試機器３０は、印加する電圧を変化させた場合の動作を試験する試験対象となる負荷装置である。電圧計オシロスコープ４０は、端子２４及び端子２５の電圧を測定することにより、供試機器３０に印加されている電圧を測定する機器である。端子２２及び端子２３には、商用電源などが接続される。
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｃ  ６１０００−４−１１：２００３、ＩＥＣ  ６１０００−４−１１：２００４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１の試験システムにおいて、分散型電源などを含んだ給電システムを供試機器３０として接続し試験を行うと、前記分散型電源から端子２４と端子２５との間に出力される電圧が、可変変圧器２１により昇圧されて端子２２と端子２３との間に出力されるため、端子２２と端子２３とに接続される電源２６や、併せて接続される試験対象以外の負荷装置２７に高電圧を印加し悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、供試機器内に電源が含まれている場合であっても、供試機器内の電源を切り離すことなく、かつ、接続される電源や負荷装置に悪影響を及ぼすことなく供試機器の瞬時電圧発生時の動作を確認することができる瞬時電圧低下発生装置及び瞬時電圧低下発生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】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、第１の電源と第２の電源との間に挿入される瞬時電圧低下発生装置であって、前記第１の電源から自瞬時電圧低下発生装置に出力される正弦波電圧の瞬時値波形を測定する電圧波形測定手段と、前記第１の電源の正弦波電圧に対して前記電圧の波形とは逆位相の波形の正弦波電圧を印加する逆位相電圧印加手段とを有することを特徴とする瞬時電圧低下発生装置である。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、前記逆位相電圧印加手段が逆位相の波形の電圧を印加している場合に、前記第２の電源から自瞬時電圧低下発生装置を通過して前記第１の電源へ流出する突発短絡電流を吸収する突発短絡電流吸収手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の瞬時電圧低下発生装置である。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、前記電流吸収手段は、ＰＷＭコンバータとコンデンサとにより構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の瞬時電圧低下発生装置である。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、第１の電源と第２の電源との間に挿入される瞬時電圧低下発生装置を利用した瞬時電圧低下発生方法であって、第１の電源が自瞬時電圧低下発生装置に出力する正弦波電圧の瞬時値波形を測定する電圧波形測定過程と、前記第１の電源の正弦波電圧に対して前記電圧の波形とは逆位相の波形の正弦波電圧を印加する逆位相電圧印加過程とを有することを特徴とする瞬時電圧低下発生方法である。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、前記逆位相電圧印加過程で逆位相の波形の電圧を印加している場合に、第２の電源から自瞬時電圧低下発生装置を通過して前記第１の電源へ流出する突発短絡電流を吸収する突発短絡電流吸収過程を更に有することを特徴とする請求項４に記載の瞬時電圧低下発生方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、第１の電源が出力する正弦波電圧の瞬時値波形を電圧波形測定手段により測定し、第１の電源の正弦波電圧に対してその電圧の波形とは逆位相の波形の正弦波電圧を逆位相電圧印加手段により印加するようにした。
これにより、第１の電源から出力される電圧は、逆位相電圧印加手段が出力する逆位相の電圧により打ち消し合うため、第１の電源側に高電圧を印加することなく、第２の電源を含んだ供試機器（給電システム）の瞬時電圧低下発生時の動作を確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態による瞬時電圧低下発生システムの概略構成図である。この瞬時電圧低下発生システムは、商用電源１（第１の電源）、発電機２（第２の電源）、負荷３、負荷４、連系用遮断器５、瞬時電圧低下発生装置１０を有する。
商用電源１は、電力会社から供給される電源である。発電機２は、電気需要家が所有するガスエンジンや燃料電池などの機器（分散型電源）である。なお、電気需要家は、発電機２を利用して自家発電を行うものをいう。
【００１３】
負荷３は、電気需要家が利用する負荷装置や前記電力会社から電気を供給され、かつ同一配電線に接続された電気需要家の負荷装置であり、商用電源１が停電して電力が供給されなくなった場合でも、他の電源から電気を供給する必要のない負荷である。また、負荷４は、電気需要家が利用する負荷であり、商用電源１が停電して電力が供給されなくなった場合に、発電機２などの他の電源からの電力の供給を継続する必要がある重要な負荷である。
連系用遮断器５は、瞬時電圧低下発生装置１０がない場合、一方の端子が商用電源１や負荷３から構成される系統Ｋ１に接続され、他方の端子が発電機２や負荷４から構成される系統Ｋ２に接続され、系統Ｋ１と系統Ｋ２とを電気的に接続させるか切り離すためのスイッチである。
【００１４】
瞬時電圧低下発生装置１０は、変圧器１１、インバータ１２（逆位相電圧印加手段）、整流装置１３（突発短絡電流吸収手段）、電圧波形測定部１４（電圧波形測定手段）、電流測定部１５（電流測定手段）を有し、系統Ｋ１と連系用遮断器５との間に挿入する。
変圧器１１は、一次側の片方が系統Ｋ１に、一次側の他方が連系用遮断器５に接続され、二次側はインバータ１２に接続される。瞬時電圧低下を発生させない待機状態において、変圧器１１は二次側を短絡しておき、端子１６と端子１７との間には、変圧器１１固有のインピーダンス（例えば、巻き線抵抗や漏れリアクタンス）と一次側巻き線とを通過する電流に応じた電圧降下が生じるが、一般的に前記電圧降下は小さく（例えば、商用電源１の線間電圧に対する５％未満）問題にはならない。
【００１５】
電圧波形測定部１４は、変圧器１１の商用電源１が接続されている系統Ｋ１側の正弦波電圧の瞬時値波形を測定し、その電圧の波形の情報をインバータ１２に対して出力する。
インバータ１２は、瞬時電圧低下を発生させない待機状態において、主回路のスイッチをターンオンさせることで、変圧器１１の二次側を短絡状態にする。瞬時電圧低下を発生させる場合、インバータ１２は、電圧波形測定部１４が検出する正弦波電圧の波形の情報を取得し、その正弦波電圧の波形とは逆位相であり、かつ、発生させたい瞬時電圧低下レベルに応じた任意の振幅の正弦波電圧を、変圧器１１に印加する。インバータ１２により印加された電圧は、変圧器１１の巻き線比に応じて変圧され、変圧器１１の端子１６と端子１７との間に発生する。
【００１６】
変圧器１１の端子１６と端子１７との間に発生した電圧は、系統Ｋ１のインピーダンスと系統Ｋ２のインピーダンスとの比率により分担され双方に印加されるが、一般的に系統Ｋ１のインピーダンスは、系統Ｋ２のインピーダンスと比べ無視できるほど小さいため、変圧器１１の端子１６と端子１７との間に発生した電圧は、全て系統Ｋ２側に印加される。
【００１７】
一方、発電機２は、接続箇所１８の電圧が自発電機出力よりも低下するため、発電機２から無効電力を出力する。インバータ１２の出力電圧の振幅が大きく、接続箇所１８での電圧が大きく低下した場合、発電機２の出力では突発短絡が発生した状態になり、発電機２の出力インピーダンスに応じた突発短絡電流が流出する。
【００１８】
整流装置１３は、インバータ１２と連動して動作し、インバータ１２が変圧器１１に対して電圧を印加する際に、発電機２が接続されている系統Ｋ２側から、変圧器１１を通過して系統Ｋ１内の商用電源１に流出する前記突発短絡電流を吸収する。
【００１９】
図２は、本発明の実施形態による整流装置１３の構成の一例を示す図である。図２は、整流装置１３（図１）を、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コンバータ１３１及びコンデンサ１３２により構成した場合を示している。ＰＷＭコンバータ１３１の一方の端子１３３は、商用電源１、負荷３、変圧器１１に接続されている（図１参照）。また、ＰＷＭコンバータ１３１の他方の端子は、コンデンサ１３２の一方の端子に接続されている。
【００２０】
ＰＷＭコンバータ１３１は、インバータ１２が変圧器１１に対して電圧を印加し始めた場合に、信号線１９によりその状態情報を受信し、整流装置としての動作を開始し、端子１３３側から整流装置１３内に突発短絡電流を電流測定部１５により測定される電流値が瞬時電圧低下発生前と瞬時電圧低下発生中とで変化がないようにＰＷＭコンバータ１３１を制御する。
なお、図２におけるＰＷＭコンバータ１３１の代わりに、半導体スイッチ（サイリスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi-conductor Field-Effect Transistors）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）など）を用い、コンデンサの代わりにリアクトルを用いて前記突発短絡電流を吸収してもよい。
【００２１】
図３は、本発明の実施形態による瞬時電圧低下発生装置１０の処理の一例を示すフローチャートである。
常時、ステップＳ１で、商用電源１から瞬時電圧低下発生装置１０に出力されている正弦波電圧の波形を、電圧波形測定部１４により測定する（ステップＳ１）。その後、瞬時電圧低下発生装置１０に瞬時電圧低下を発生させる操作が行われたか否かについて判定する（ステップＳ２）。瞬時電圧低下を発生させる操作が行われていない場合には、ステップＳ２で「ＮＯ」と判定し、指示が入力されるまで待機する。
一方、瞬時電圧低下を発生させる操作が行われた場合には、ステップＳ２で「ＹＥＳ」と判定し、インバータ１２は、電圧波形測定部１４から出力される正弦波電圧波形の情報に基づいて、その正弦波電圧の波形に対して逆位相の波形の電圧を変圧器１１に対して印加する（ステップＳ３）。
整流装置１３は、インバータ１２が変圧器１１に対して電圧を印加し始めた場合に、そのインバータ１２の状態を信号線１９により検出し、整流装置１３を駆動させる（ステップＳ４）。そして、整流装置１３は、発電機２が接続されている系統Ｋ２側から、商用電源１が接続されている系統Ｋ１側へ流れる突発短絡電流を吸収する（ステップＳ５）。
【００２２】
そして、発生した瞬時電圧低下は、予め設定したおいた任意の時間後に終了させるか、強制的に瞬時電圧低下を終了させる操作により終了する（ステップＳ６）。瞬時電圧低下を終了させない場合には、ステップＳ６で「ＮＯ」と判定し、再度、ステップＳ２〜Ｓ５の処理を繰り返す。一方、瞬時電圧低下を終了させる場合には、ステップＳ６で「ＹＥＳ」と判定し、図３に示したフローチャートによる処理を終了する。
【００２３】
瞬時電圧低下発生装置１０を商用電源１と発電機２との間に挿入して使用すれば、商用電源１が出力する電圧とインバータ１２が出力する電圧とが逆位相となり、互いに打ち消し合う。よって、系統Ｋ１側から系統Ｋ２側に対して電力が供給されることを防ぐことができるため、発電機２を系統Ｋ１及びＫ２に接続したままの状態で、瞬時電圧低下発生時の連系用遮断器５と系統Ｋ２の動作の状態を確認することができる。
発電機２から出力される突発短絡電流が、系統Ｋ２側から系統Ｋ１側へ流入し、系統Ｋ１側に電気的に悪影響を及ぼす可能性があるが、本発明の実施形態による瞬時電圧低下発生装置１０では、整流装置１３により突発短絡電流を吸収するようにしたので、このような問題も解消することができる。
【００２４】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態による瞬時電圧低下発生システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態による整流装置１３の構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態による瞬時電圧低下発生装置１０の処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】従来から使用されていた試験システムの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１・・・商用電源（第１の電源）、２・・・発電機（第２の電源）、３・・・負荷、４・・・負荷、５・・・連系用遮断器、１０・・・瞬時電圧低下発生装置、１１・・・変圧器、１２・・・インバータ（逆位相電圧印加手段）、１３・・・整流装置（突発短絡電流吸収手段）、１４・・・電圧波形測定部（電圧波形測定手段）、１５・・・電流測定部（電流測定手段）、２０・・・試験装置、２１・・・可変変圧器、２２〜２５・・・端子、３０・・・供試機器、４０・・・電圧計オシロスコープ、１３１・・・ＰＷＭコンバータ、１３２・・・コンデンサ、１３３・・・端子、１３５・・・スイッチ、１３６・・・リアクトル、１３７、１３８・・・端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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