(57)【要約】【課題】蓄電部の容量を低減でき小型化を図ることができる瞬低・停電補償装置の提供をする。【解決手段】電源２の電圧低下が予め設定した設定値より小さい場合は、制御部８により、スイッチング部４を遮断するとともに、第１の変換部５から出力される直流電力及び蓄電部７の蓄電電力を第２の変換部６で交流電力に変換して負荷３側に出力し、電源２の電圧低下が設定値より大きいか又は停電の場合は、制御部８により、スイッチング部４及び第１の変換部５を遮断するとともに、蓄電部７の蓄電電力を第２の変換部６で交流電力に変換して負荷３側に出力するよう構成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源（２）から交流電力が供給され負荷（３）側に交流電力を出力するスイッチング部（４）と、上記電源（２）から供給される交流電力を直流電力に変換する第１の変換部（５）と、この第１の変換部（５）から出力される直流電力を交流電力に変換して負荷（３）側に出力する第２の変換部（６）と、上記第１の変換部（５）又は第２の変換部（６）からの直流電力で蓄電される蓄電部（７）と、上記スイッチング部（４）、上記第１の変換部（５）及び上記第２の変換部（６）を制御する制御部（８）とを具備し、上記電源（２）の電圧低下が予め設定した設定値より小さい場合は、上記制御部（８）により、上記スイッチング部（４）を遮断するとともに、上記第１の変換部（５）から出力される直流電力及び上記蓄電部（７）の蓄電電力を上記第２の変換部（６）で交流電力に変換して負荷（３）側に出力し、上記電源（２）の電圧低下が上記設定値より大きいか又は停電の場合は、上記制御部（８）により、上記スイッチング部（４）及び上記第１の変換部（５）を遮断するとともに、上記蓄電部（７）の蓄電電力を上記第２の変換部（６）で交流電力に変換して負荷（３）側に出力するよう構成したことを特徴とする瞬低・停電補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、瞬間的に電源電圧が低下又は停電した場合に電圧を補償し負荷への電力供給に影響が出ないようにする瞬低（瞬時電圧低下）・停電補償装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、生産設備等重要な負荷設備において、落雷等により瞬間的に電源電圧が低下又は停電し設備の稼動に障害が出るのを防止するため、瞬低補償装置が導入されている。
【０００３】
瞬低補償装置としては、例えば図２に示す構成のものがある。この瞬低補償装置は、図２に示すように、入力１０（系統電源）と出力１１（負荷）との間に接続された交流スイッチ１２（逆並列接続したサイリスタ）と、インバータとチョッパ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）とをそれぞれ有する第１変換器１３及び第２変換器１４と、蓄電部１５（例えば電気二重層コンデンサ）とを備えている。
【０００４】
そして、定常時においては、交流スイッチ１２を交互に導通（オン）して系統電源１０からの交流電力を負荷１１に供給する。また、落雷等により系統電源１０に瞬間的に電圧低下又は停電が発生すると、交流スイッチ１２を遮断（オフ）し、蓄電部１５の蓄電電圧（直流電圧）をチョッパ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）で昇圧し、さらにインバータで交流電圧に変換して交流電力を負荷１１に供給することにより瞬低時や停電時の電力供給を補償する（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記の瞬低補償装置では、瞬低時において、電圧補償に必要な電力を全て蓄電部１５から供給させるようにしているため、一定時間、負荷設備を駆動させるのに必要な全電力を蓄電部１５のみで賄わなければならず、必然的に蓄電部１５が大型化し、瞬低補償装置の小型化を図ることが困難であった。
【０００７】
そこで、この発明は、上記の課題を解消して、蓄電部の容量を低減でき小型化を図ることができる瞬低・停電補償装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の瞬低・停電補償装置１は、電源２から交流電力が供給され負荷３側に交流電力を出力するスイッチング部４と、上記電源２から供給される交流電力を直流電力に変換する第１の変換部５と、この第１の変換部５から出力される直流電力を交流電力に変換して負荷３側に出力する第２の変換部６と、上記第１の変換部５又は第２の変換部６からの直流電力で蓄電される蓄電部７と、上記スイッチング部４、上記第１の変換部５及び上記第２の変換部６を制御する制御部８とを具備し、上記電源２の電圧低下が予め設定した設定値より小さい場合は、上記制御部８により、上記スイッチング部４を遮断するとともに、上記第１の変換部５から出力される直流電力及び上記蓄電部７の蓄電電力を上記第２の変換部６で交流電力に変換して負荷３側に出力し、上記電源２の電圧低下が上記設定値より大きいか又は停電の場合は、上記制御部８により、上記スイッチング部４及び上記第１の変換部５を遮断するとともに、上記蓄電部７の蓄電電力を上記第２の変換部６で交流電力に変換して負荷３側に出力するよう構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の瞬低・停電補償装置によれば、電源の電圧低下が予め設定した設定値より小さい場合には、制御部により、スイッチング部を遮断するとともに、第１の変換部から出力される直流電力及び蓄電部の蓄電電力を第２の変換部で交流電力に変換して負荷側に出力する、すなわち、従来のように、電圧低下が生じた時点で、電源からの電力供給を断ち、蓄電部のみで負荷に電力供給を行うのではなく、電源に電源電圧低下が生じても、電圧低下が予め設定した設定値より小さい場合には、電源からの電力供給を断つことなく、第１の変換部に電力供給を行い、第１の変換部から出力される直流電力の不足分のみを、蓄電部の蓄電電力によって補う構成としていることから、電圧補償に必要な全電力を蓄電部のみから供給する従来のものに比べて、蓄電部が負担する電力を小さくすることができる。そのため、蓄電部の容量削減を図ることができ、その結果、蓄電部の小型化を図ることができるとともに、蓄電部の小型化に伴って瞬低・停電補償装置の小型化を図ることができる。
【００１０】
また、電源の電圧低下が設定値より大きいか又は停電の場合は、制御部により、スイッチング部及び第１の変換部を遮断するとともに、蓄電部の蓄電電力を第２の変換部で交流電力に変換して負荷側に出力する、すなわち、従来の瞬低補償装置と同様の動作を行うので、負荷設備の稼働に影響を与えることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る瞬低・停電補償装置の実施形態を示す回路図である。
【図２】従来の瞬低補償装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の瞬低・停電補償装置１の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明の瞬低・停電補償装置１は、図１に示すように、系統電源２（以下、交流電源と称す）から交流電力が供給され負荷３側に交流電力を出力するスイッチング部４（逆並列接続したサイリスタ：以下、交流スイッチと称す）と、交流電源２から供給される交流電力を直流電力に変換する第１変換器５（コンバータ）と、この第１変換器５から出力される直流電力を交流電力に変換して負荷３側に出力する第２変換器６（インバータ）と、第１変換器５又は第２変換器６からの直流電力で蓄電される蓄電器７（例えば電気二重層コンデンサ）と、交流スイッチ４、第１変換器５及び第２変換器６を制御する制御部８とから構成されている。
【００１３】
また、交流スイッチ４、第１変換器５、第２変換器６、蓄電器７及び制御部８は、図１に示すように夫々接続されて、瞬低・停電補償装置１を構成している。具体的には、交流スイッチ４は、交流電源２と負荷３との間に接続され、第１変換器５は、交流電源２と交流スイッチ４との間から分岐した電力線に接続され、第２変換器６は、第１変換器５と、交流スイッチ４と負荷３との間から分岐した電力線とに接続され、蓄電器７は、第１変換器５と第２変換器６との間から分岐した電力線に接続されている。また、第１変換器５と第２変換器６との間から分岐した電力線には、蓄電器７に至る間に昇圧を行うチョッパ９が接続されている。また、制御部８は、交流スイッチ４、第１変換器５、第２変換器６及びチョッパ９に夫々接続されている。
【００１４】
瞬低・停電補償装置１は、定常時においては、交流スイッチ４を交互に導通（オン）して交流電源２からの交流電力を負荷３に供給している。
【００１５】
また、この際、第２変換器６をコンバータ運転させることによって、交流スイッチ４から供給された交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を蓄電器７に供給して蓄電を行っている。なお、第１変換器５によって、交流電源２から供給された交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を蓄電器７に供給して蓄電しても良い。
【００１６】
落雷等により交流電源２に電圧低下又は停電が発生すると、一旦、制御部８の制御により、交流スイッチ４及び第１変換器５の両方を遮断するとともに、蓄電器７の蓄電電力を第２変換器６で交流電力に変換して負荷３側に出力するよう動作する停電モードに移行し、さらに、異常発生直後の２周期程度で交流電源２の電圧低下分を検出する。
【００１７】
そして、この電圧低下分が予め設定した設定値より小さい場合、すなわち、交流電源２に相応の電圧が残存している場合、制御部８の制御により、交流スイッチ４を遮断するとともに、第１変換器５を動作状態にして第１変換器５から出力される直流電力及び蓄電器７の蓄電電力を第２変換器６で交流電力に変換して負荷３側に出力する瞬低モードに移行し、瞬低時の電力供給を補償する。なお、電圧低下分の設定値としては、例えば８０％とし、定常時電圧の２０％以上の電圧であれば、第１変換器５を通じて負荷３に電力を供給する。但し、設定値はあくまで例示であり、瞬低・停電補償装置１の使用状況に合わせて、適宜変更可能である。
【００１８】
このように、瞬低又は停電が発生した直後、直ちに停電モードに移行し、負荷３への電力供給を行うので、瞬低又は停電発生から、電圧低下に応じた瞬低モードの又は停電モードを設定するまでの初期期間に、補償の遅れを伴うことなく電力供給を確実に行うことができる。また、電圧低下分が予め設定した設定値より小さい場合は、負荷３に対して電圧低下した交流電源２の電力エネルギーを第１変換器５を介して供給するとともに、電圧低下による不足分のみを蓄電器７から供給する構成としているため、瞬低時における蓄電器７の蓄電エネルギーの消費を抑えることができる。
【００１９】
一方、交流電源２の電圧低下分が設定値より大きいか又は停電の場合は、交流電源２に相応の電圧が残存していないため、制御部８の制御により、上記停電モードの動作を継続する。すなわち、交流スイッチ４及び第１変換器５（変換器を構成するトランジスタ）の両方を遮断するとともに、蓄電器７の蓄電電力を第２変換器６で交流電力に変換して負荷３側に出力し、瞬低時又は停電時の電力供給を補償する。なお、蓄電器７の蓄電電圧は、瞬低モードであるか停電モードであるかに関らず、チョッパ９で適宜昇圧される。
【００２０】
このように、負荷設備稼働に必要な全エネルギーを蓄電器７から第２変換器６を通じて供給するため、負荷３に瞬低や停電の影響を与えることは無い。
【００２１】
なお、交流電源２の交流電圧は、定常時、瞬低モード時、停電モード時に関らず、常に測定されており、その測定結果を元に、モードの切替や定常運転への切替が随時行われる。
【００２２】
そのため、蓄電容量が同一の蓄電器７であれば、蓄電器７の蓄電容量を全て消費する時間、連続して電圧低下分が設定値より大きいか又は停電となった場合を除いて、従来の瞬低補償装置よりも長く負荷設備の稼働を補償することができる、すなわち、同時間、負荷設備の稼働を補償させるようにすれば、蓄電容量を低減することができる。これにより、蓄電器７を小型にすることができ、瞬低・停電補償装置１の小型化及び低コスト化を図ることができるのである。
【００２３】
以上に、この発明の具体的な実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施例においては、蓄電器７として、電気二重層コンデンサが用いられていたが、電解コンデンサ、リチウムイオンキャパシタ、電池等種々のものを用いることができる。
【符号の説明】
【００２４】
２・・交流電源、３・・負荷、４・・交流スイッチ、５・・第１変換器、６・・第２変換器、７・・蓄電器、８・・制御部
【図１】
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【図２】
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