(57)【要約】      （修正有）【課題】交流電源の瞬低や停電に対しても比較的シンプルな構成で補償でき、かつ装置の大型化を防止する。【解決手段】電源補償装置１３は、電路開閉器１４と、直列変圧器１５、インバータ１６とエネルギー蓄積要素として使用される直流電源１７からなる補償装置１８と、スイッチ１９とリアクトル２０からなる直列回路体２１とから構成され、かつ、電路開閉器１４と直列変圧器１５の一次巻線を、電源１１と負荷１２とを結ぶ電路に介挿し、電路開閉器１４と直列変圧器１５の二次巻線との共通接続部位に、直列回路体２１を接続して構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と負荷とを結ぶ電路間に電路開閉器を設け、
その電路開閉器と負荷の一端との電路に直列変圧器の一方の巻線を介挿し、
その直列変圧器の一方の巻線と電路開閉器との電路と、負荷の他端との間に、開閉器とリアクトルからなる直列回路体を接続し、
電源の電圧低下時には、電路開閉器を閉成し直列回路体の開閉器を開放して、直列変圧器の他方の巻線に接続される補償装置により電圧低下による不足電圧を補償し、停電時には、電路開閉器を開放するとともに、直列回路体の開閉器を閉成して、前記補償装置により停電を補償するようにしたことを特徴とする電源補償装置。
【請求項２】
補償装置は、少なくとも直列変圧器、インバータと直流電源とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の電源補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、事故等によって電力系統に発生する瞬時電圧低下や停電による負荷への電力供給停止を補償する電源補償装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
瞬時電圧低下電源補償装置として、図３に示すような直列補償方式と、図４に示すような並列補償方式と、両方式を使用した補償装置がある（特許文献１参照。）。
【０００３】
まず、直列補償方式を図３により述べる。図３において、１は交流電源、２は負荷で、交流電源１と負荷２との交流母線３には、直列変圧器４の一次巻線が介挿して接続されている。
【０００４】
直列変圧器４の二次巻線には、インバータ５で得られた電圧が、高調波成分をフィルタ（図示省略）で除去して供給される。６はインバータ５に供給されるエネルギー蓄積要素として使用される直流電源で、この直流電源６には、電解コンデンサ、蓄電池、電気二重層キャパシタ等が使用される。なお、直列変圧器４、インバータ５および直流電源６により直列補償方式による瞬時電圧低下等補償装置７が構成される。
【０００５】
ここで、図３に示す直列補償方式の動作について述べる。交流電源１の正常時には、直列変圧器４を介して負荷２に安定した電力を供給する。このとき、何らかの理由により、例えば、瞬低などで電源の電圧低下を図示しない検出器が検出すると、電源の電圧低下値に見合った電圧をインバータ５が発生して、直列変圧器４の一次巻線に重畳させて、負荷電圧を所定値に保つように瞬時電圧低下等補償装置７が動作する。なお、インバータ５の電源は、直流電源６に蓄えられたエネルギーから供給される。
【０００６】
次に、並列補償方式を図４により述べる。この並列補償方式による瞬時電圧低下等補償装置８は、交流母線３に介挿されたスイッチ９と、インバータ５、直流電源６及びリアクトル１０から構成され、インバータ５の出力電圧がリアクトル１０を介して負荷２に供給される。
【０００７】
ここで、図４に示す並列補償方式の動作について述べる。この並列補償方式においても、上記直列補償方式と同様に、交流電源１の正常時には、ＯＮしているスイッチ９を介して負荷２に安定した電力を供給する。このとき、何らかの理由により、上記と同様に、瞬低などで電源電圧が低下したことを図示しない検出器が検出すると、スイッチ９がＯＦＦし、系統電圧と同位相で、系統の定格電圧をインバータ５から発生させて、負荷電圧を所定値に保つように瞬時電圧低下等補償装置８が動作する。
【特許文献１】特開２００６−３４５６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記直列補償方式による瞬時電圧低下等補償装置７は、瞬低などの電圧低下の補償対策として有効であるが、図５に示す×印の位置で電源開放が発生、すなわち、停電が発生すると、負荷２への電力が供給できなくなって補償が不可能になってしまう問題がある。
【０００９】
一方、並列補償方式による瞬時電圧低下等補償装置８では、図６に示す×印の位置で電源開放が発生し、スイッチ９がＯＦＦしても、インバータ５から系統の定格電圧が負荷２に供給されるために、電源開放になっても電源補償が可能である。なお、並列補償方式おいては、電源補償時に、電源側のスイッチを開放する必要がある。
【００１０】
よって、３０％程度の電圧降下時には、直列補償方式であれば、不足分の３０％を補償すれば良いのに対して、並列補償方式では、常に１００％の補償を行う必要がある。
【００１１】
そこで、上記のような不具合を解消するために、直列補償方式と並列補償方式を併用した特許文献１に示すような補償装置が開発されたが、この補償装置は、第１のＤＣ／ＡＣ変換器（直列補償）と第２のＤＣ／ＡＣ変換器（並列補償）を備えているので、電源の電圧低下時と停電時に対応可能である。しかし、この補償装置は、２つの変換器が必要であるため、装置全体構成や制御が複雑となるとともに、装置が大型化し、かつ、据付面積が広くなってしまう問題があり、しかも装置が高価格になって経済的にも不利となる問題もある。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、交流電源の電圧低下や停電に対しても比較的シンプルな構成で補償でき、かつ装置の大型化を防止する電源補償装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を達成するために、請求項１に係る発明は、電源と負荷とを結ぶ電路間に電路開閉器を設け、その電路開閉器と負荷の一端との電路に直列変圧器の一方の巻線を介挿し、その直列変圧器の一方の巻線と電路開閉器との電路と、負荷の他端との間に、開閉器とリアクトルからなる直列回路体を接続し、電源の電圧低下時には、電路開閉器を閉成し直列回路体の開閉器を開放して、直列変圧器の他方の巻線に接続される補償装置により電圧低下による不足電圧を補償し、停電時には、電路開閉器を開放するとともに、直列回路体の開閉器を閉成して、前記補償装置により停電を補償するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に係る発明は、請求項１において、補償装置は、少なくとも直列変圧器、インバータと直流電源とから構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、交流電源の瞬時電圧低下や電圧変動時には、直列補償方式として機能するため、並列補償方式に比較して補償容量の低減が可能である利点が得られるとともに、通常は、直列補償方式として動作するため、電源電圧の自動電圧調整制御（電圧一定制御：ＡＶＲ制御）を行うことが可能となる利点もある。
【００１６】
また、本発明によれば、従来の直列補償方式では、補償が不能であった電路開放を含む停電時にも一台の補償装置で対応し補償が可能となる利点もあるとともに、交流電源側の電圧低下から停電に至るような場合においても、直列補償方式による電圧一定制御と直列回路体のリアクトル短絡後のインバータ自立運転の制御を協調させることにより、安定度の高い交流電源の供給が可能となる利点もある。
【００１７】
上記の他に、本発明によれば、瞬時電圧低下と停電に対応しつつ、補償装置が一台で済むため、全体装置の小型化、低価格化が図れ、かつ経済的にも有利となるなどの利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１ａは、本発明の実施の形態を示す概略的な回路構成図で、１１は電源、１２は負荷である。１３は、本発明の実施の形態における電源補償装置であり、具体的には、瞬時電圧低下等補償装置である。この瞬時電圧低下等補償装置１３は、電路開閉器１４と、直列変圧器１５、インバータ１６とエネルギー蓄積要素として使用される直流電源１７からなる直列補償方式の補償装置１８と、スイッチ１９とリアクトル２０からなる直列回路体２１とから構成され、かつ、電路開閉器１４と直列変圧器１５の一次巻線を、電源１１と負荷１２とを結ぶ電路に介挿し、電路開閉器１４と直列変圧器１５の二次巻線との共通接続部位に、直列回路体２１を接続して構成されている。
【００２０】
なお、直列回路体２１を構成する電路開閉器１４とリアクトル２０の位置は、図１ｂに示すように入れ替えても良い。
【００２１】
上記のように構成された実施の形態の動作を図２に示す回路構成図により述べる。図２において、電路開閉器１４は、具体的には、連動する電路開閉器１４ａ，１４ｂから構成され、補償装置１８と直列回路体２１も図示のように接続されているものとする。この図２において、瞬低などによる電圧低下時には、図示しない検出器の検出により電路開閉器１４ａ，１４ｂは、「ＯＮ」、直列回路体２１のスイッチ１９は、「ＯＦＦ」にして、補償装置１８の直列変圧器１５の二次巻線に接続されるインバータ１６と直流電源１７により、電源の電圧低下値に見合った電圧を直列変圧器１５の一次巻線に重畳させて、電源の電圧低下補償と電圧一定制御が行われる（直列補償方式）。
【００２２】
次に、停電発生時には、電路開閉器１４ａ，１４ｂを「ＯＦＦ」、直列回路体２１のスイッチ１９を「ＯＮ」にして、直列回路体２１、直列変圧器１５の一次巻線、負荷１２からなる閉回路が構成される。このため、補償装置１８の直列変圧器１５の二次巻線に接続されるインバータ１６と直流電源１７により、電源の停電を補償するために電源の定格電圧または停電前の電源電圧を直列変圧器１５の一次巻線から出力することで、補償電流が閉回路に図示矢印のように流れて停電発生時にも、負荷１２への電源補償が行われる。
【００２３】
上記のように直列補償方式による補償装置とリアクトルとスイッチからなる直列回路体による比較的簡単な回路構成で、瞬低などによる電源の電圧低下時、停電時にも、対応可能となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略的な回路構成図。
【図２】実施の形態の動作を述べるための概略的な回路構成図。
【図３】直列補償方式による電源補償装置の概略的な回路構成図。
【図４】並列補償方式による電源補償装置の概略的な回路構成図。
【図５】直列補償方式による電源補償装置の動作を述べる概略的な回路構成図。
【図６】並列補償方式による電源補償装置の動作を述べる概略的な回路構成図。
【符号の説明】
【００２５】
１１…電源
１２…負荷
１３…瞬時電圧低下等補償装置
１４、１４ａ、１４ｂ…電路開閉器
１５…直列変圧器
１６…インバータ
１７…直流電源
１８…補償装置
１９…スイッチ
２０…リアクトル
２１…直列回路体
【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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【図６】
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