(57)【要約】【課題】電力系統の電圧低下時に、負荷への電力を電力系統からインバータへ無瞬断で切替えることにある。【解決手段】フィルタコンデンサ５５とフィルタリアクトル５８を備えたインバータ５６と負荷５４との並列接続回路と電力系統５０との間にサイリスタの逆並列接続で構成した交流スイッチ５３を挿入し、インバータで電力系統５０からの入力力率をほぼ１に制御する。交流スイッチ５３を構成する各サイリスタは、電力系統５０の電圧に同期して順方向電圧となる期間のみ点弧し、電力系統５０の電圧低下時には該交流スイッチ５３は自動的に消弧する。このときの電流変化率が、当該交流スイッチ５３を構成するサイリスタに許容される電流変化率を越えるときは、並列接続回路と電力系統５０の間に直列リアクトル６０を挿入する。または、前記直列リアクトル６０の代わりに変圧器を使用する。また、フィルタリアクトル５８の代わりにインバータ用変圧器を使用する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流側にフィルタコンデンサとフィルタリアクトルを備えたインバータと負荷とを並列にした並列接続回路を電力系統に接続し、この電力系統から入力する電力の力率をほぼ１に制御する前記インバータと、
前記電力系統と前記並列接続回路との間に挿入して、前記電力系統の電圧に同期して順方向電圧となる期間のみ点弧となるサイリスタの逆並列接続で構成している交流スイッチと、を備えることを特徴とする電力系統の電圧低下補償装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力系統の電圧低下補償装置において、
前記フィルタリアクトルの代わりにインバータ用変圧器を使用することを特徴とする電力系統の電圧低下補償装置。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２に記載の電力系統の電圧低下補償装置において、
前記交流スイッチが消弧する際の電流変化率を、当該交流スイッチを構成するサイリスタに許容される電流変化率よりも小さくする直列リアクトルを、前記電力系統と前記並列接続回路との間に挿入することを特徴とする電力系統の電圧低下補償装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の電力系統の電圧低下補償装置において、
前記直列リアクトルの代わりに変圧器を使用することを特徴とする電力系統の電圧低下補償装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統の電圧低下時に該電力系統と負荷の間に挿入した交流スイッチを消弧することで、負荷への電力供給を無瞬断でインバータへ切替えができる電力系統の電圧低下補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サイリスタの逆並列接続で構成した交流スイッチを電力系統と負荷との間に挿入し、この電力系統の電圧が低下あるいは停電すれば、前記交流スイッチを消弧させると共に、この交流スイッチと並列に接続しているインバータを始動させ、負荷へは当該インバータが出力する交流電力を供給することで、前記負荷への電力供給を継続できるようにしている瞬時電圧低下補償装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
図４は瞬時電圧低下補償装置の従来例を示した回路図であって、特許文献１に記載の回路であるから、この従来例回路の動作説明は省略する。
図４の従来例回路において、サイリスタバイパススイッチ４は２つのサイリスタの逆並列接続で構成している。交流電源１の電圧が正常であるときは、当該交流電源１と負荷２の間に挿入されているこのサイリスタバイパススイッチ４を点弧して、交流電源１が負荷２へ交流電力を供給する。ここで交流電源１の電圧が低下すれば、前記サイリスタバイパススイッチ４を消弧させると共に、このサイリスタバイパススイッチ４に並列接続している注入トランス１６が負荷２へ交流電力を供給するのであるが、このとき注入トランス１６が発生する電圧が、サイリスタバイパススイッチ４を構成しているサイリスタにとっては逆電圧となって印加されるので、各サイリスタには強制消弧回路を備えなくても消弧させることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３０７７３００号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４に図示の従来例回路の場合は、交流電源１の電圧が低下しても、サイリスタバイパススイッチ４が消弧するまでは負荷２は交流電源１に接続されているから、負荷２の電圧は交流電源１の電圧と共に低下してしまう。すなわち負荷電圧は一時的に低下してしまう不具合を生じる。
そこでこの発明の目的は、電力系統の電圧低下時に、負荷への電力を電力系統からインバータへ無瞬断で切替えることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明の電力系統の電圧低下補償装置は、
交流側にフィルタコンデンサとフィルタリアクトルを備えているインバータと負荷との並列接続回路を電力系統に接続し、この電力系統から入力する電力の力率をほぼ１に制御する前記インバータと、前記電力系統と前記並列接続回路との間に挿入して、前記電力系統の電圧に同期して順方向電圧となる期間のみ点弧となるサイリスタの逆並列接続で構成している交流スイッチとを備える。
前記交流スイッチが消弧する際の電流変化率を、当該交流スイッチを構成するサイリスタに許容される電流変化率よりも小さくする直列リアクトルを、前記電力系統と前記並列接続回路との間に挿入する。
【０００６】
前記フィルタリアクトルの代わりにインバータ用変圧器を使用する。あるいは前記直列リアクトルの代わりに変圧器を使用する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を表した主回路接続図である。この図１において、電力系統５０は交流電源５１とインピーダンス５２で構成している。またフィルタコンデンサ５５とフィルタリアクトル５８を交流側に備えているインバータ５６と負荷５４とが並列になっている並列接続回路があり、この並列接続回路と前記電力系統５０との間には、２つのサイリスタの逆並列接続でなる交流スイッチ５３を挿入している。更に前記インバータ５６の直流側にはバッテリーあるいはコンデンサなどの電力供給源５７を接続している。
電力系統５０の系統電圧ＶＳ  が正常なときは、交流スイッチ５３を構成する各サイリスタは系統電圧ＶＳ  に同期して、順方向となる期間のみ交互に点弧している。なおフィルタコンデンサ５５とフィルタリアクトル５８は、インバータ５６が発生する高調波を抑制する役割を有する。インバータ５６は負荷５４の無効分を補償するように動作することにより、電力系統５０から入力する交流電力の力率をほぼ１にしている。
【０００８】
ここで系統電圧ＶＳ  が低下すると、フィルタコンデンサ５５の電圧は系統電圧ＶＳ  よりも大きくなるから、交流スイッチ５３で点弧しているサイリスタに印加される電圧が逆電圧になるから、そのサイリスタは自動的に消弧する。すなわち交流スイッチ５３は自然に消弧となるから、フィルタコンデンサ５５などを含むインバータ５６と負荷５４との並列接続回路は、電力系統５０から切り離されることになり、電力供給源５７を電源とするインバータ５６が負荷５４へ交流電力を供給することになる。このときのサイリスタの消弧時間は非常に短いから、この期間での負荷５４の電圧低下はごく僅かである。また、サイリスタが消弧するまでの系統電圧ＶＳ  とフィルタ５５の電圧との差電圧はインピーダンス５２が分担するから、電源の切替えを無瞬断で行うことができる。またインピーダンス５２は、交流スイッチ５３が消弧する際の電流変化率が、当該サイリスタに許容される範囲内にあるように抑制する働きを有する。
【０００９】
図２は図１に図示の第１実施例回路の動作を表したタイムチャートであって、図２▲１▼は系統電圧ＶＳ  の変化、図２▲２▼はフィルタコンデンサ５５（または負荷５４）の電圧の変化、図２▲３▼，▲４▼は交流スイッチ５３を構成する各サイリスタの点弧信号の変化、図２▲５▼は入力電流の変化を、それぞれが表している。
この図２において、入力力率は１であるから、系統電圧ＶＳ  と入力電流の位相差は零である。時刻ｔ１  で系統電圧ＶＳ  が低下すると直ちにサイリスタは消弧し、フィルタコンデンサ５５の電圧で逆電圧が印加されることになり、時刻ｔ１  からごく短い時間後の時刻ｔ２  で電流は零になる。
図３は本発明の第２実施例を表した主回路接続図であるが、この第２実施例回路は、図１で既述の第１実施例回路に直列リアクトル６０を追加した構成であるから、ここでは直列リアクトル６０の説明のみを行い、これ以外の説明は省略する。
【００１０】
図１に図示の第１実施例回路で既述のように、系統電圧ＶＳ  の低下などによりサイリスタが消弧する際の電流変化率は、電力系統５０と並列接続回路の間に存在するインピーダンス５２の値により定まるのであるが、この電流変化率がサイリスタに許容される範囲を越える場合は、図示のように直列リアクトル６０を挿入することで、回路の合計インピーダンスを大きくして、サイリスタが消弧する際の電流変化率を許容値以内に抑制すると共に、サイリスタが消弧するまでのフィルタコンデンサ５５の電圧と系統電圧ＶＳ  の差電圧を、この直列リアクトル６０がインピーダンス５２と共に分担する。
なお、図示は省略しているが、直列リアクトル６０の代わりに変圧器を回路に挿入することで、この変圧器のインピーダンスを利用することができるし、同様にフィルタリアクトル５８の代わりにインバータ用変圧器を使用することもできる。
【００１１】
【発明の効果】
従来の電圧低下補償装置は、電力系統の電圧が低下しても、交流スイッチが消弧するまでは、負荷はこの電力系統に接続されたままであるため、負荷に印加される電圧は電力系統の電圧と共に低下してしまう。すなわち負荷電圧が一時的に低下してしまう不具合を生じる。これに対して本発明では、電力系統の電圧が正常なときに、負荷と並列に接続されているインバータにより電力系統からの入力力率を１にするように制御している。また、交流スイッチを構成する各サイリスタは、それぞれが電力系統の電圧に同期して順方向電圧となる期間のみ点弧しているので、電力系統の電圧が低下すれば、この交流スイッチには逆電圧が印加されて自動的に消弧し、前記インバータが負荷へ電力を供給する状態に素早く切り替わる。従って負荷電圧の低下はごく僅かであって、無瞬断での電源切替えができる効果が得られるし、このとき交流スイッチを構成しているサイリスタを消弧させるための強制消弧回路は不要であるから、回路構成を簡素にすることができる。また回路に適切なインピーダンス値を有する直列リアクトルあるいはこれに代わる変圧器を挿入することで、このサイリスタが消弧する際の電流変化率を許容範囲内に抑制することができるし、このリアクトルにより電源切替え時の負荷電圧の変動を抑制する効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を表した主回路接続図
【図２】図１に図示の第１実施例回路の動作を表したタイムチャート
【図３】本発明の第２実施例を表した主回路接続図
【図４】瞬時電圧低下補償装置の従来例を示した回路図
【符号の説明】
１，５１  交流電源
２，５４  負荷
４        サイリスタバイパススイッチ
８，５６  インバータ
１６        注入トランス
５０        電力系統
５２        インピーダンス
５３        交流スイッチ
５５        フィルタコンデンサ
５７        電力供給源
５８        フィルタリアクトル
６０        直列リアクトル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005065367.tif 000006