JP2009118695A - 直列型瞬低補償装置の位相同期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】復電時の系統電圧と負荷電圧の同期合わせにかかる時間を短縮するようにした。
【解決手段】負荷電圧設定部４１の設定値と負荷電圧Ｖ_LOADの検出値とを加算器４３に与え、加算器４３の出力にその差分を得る。その差分は、ＰＷＭ指令値作成部４４に与えられ、ＰＷＭ指令値作成部４４の出力にはＰＷＭ指令値が作成される。
作成されたＰＷＭ指令値は、ＰＷＭ指令値作成部４４と比較部４６を結ぶ電路に介挿された可変ゲイン部４７を介して比較部４６に入力される。可変ゲイン部４７は、復電信号検出部４８からの復電検出信号により、ゲインＧが「１」から徐々に「０」へと時間的に変化するように構成されている。このため、復電信号が検出されると、ゲインＧは、「１」から「０」へと徐々に時間的に変化され、それにともなってＰＷＭ指令値も低下していくので、インバータ３３ｂの出力電圧が徐々に「０」になるような、インバータゲート信号が出力されることになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、系統と負荷の間に介挿された直列型瞬低補償装置における位相同期制御装置に関するものである。

図３は、系統３１と負荷３２との間に介挿された直列型瞬低補償装置３３の概要を示す構成説明図で、直列型瞬低補償装置３３は、系統３１と負荷３２の電路に直列変圧器３３ａの一次巻線が設けられ、その二次巻線には、インバータ３３ｂの交流側が接続されている。インバータ３３ｂの直流側には、直流コンデンサ、電池、パワーキャパシタ等の電力蓄積要素３３ｃが接続される。３３ｄはインバータ３３ｂを制御するインバータゲート信号制御部である。

上記直列型瞬低補償装置において、通常、インバータ３３ｂの出力電圧Ｖ_INVは、ゼロで、インバータ３３ｂは待機状態であり、系統電圧Ｖ_SYSと負荷電圧Ｖ_LOADは、一致している。このようなときに、系統３１に瞬低が発生すると、系統電圧Ｖ_SYSの降下分とインバータ３３ｂの出力電圧Ｖ_INVが一致するように、インバータ３３ｂを制御することで瞬低補償を行い、負荷３２に安定した電力を供給する。

そして、復電時は、系統電圧Ｖ_SYSと負荷電圧Ｖ_LOADを位相同期させてからインバータ３３ｂを待機状態に戻す必要がある。この位相同期には、ＰＬＬ制御が用いられている。

図４はインバータ３３ｂを制御するインバータゲート信号制御部の構成説明図で、負荷電圧設定部４１からの基準正弦波の周波数および位相（設定値）は、ＰＬＬ制御回路４２によるＰＬＬ制御によって系統電圧Ｖ_SYSに同期しており、負荷電圧設定部４１の設定値と負荷電圧Ｖ_LOADの検出値とを加算器４３に与えて、加算器４３の出力に、その差分を得る。

その差分は、ＰＷＭ指令値作成部４４に与えられて、その作成部４４の出力にＰＷＭ指令値を作成する。この作成されたＰＷＭ指令値とＰＷＭキャリア発生部４５からのＰＷＭキャリアとを比較器４６で比較することにより、インバータ３３ｂへのゲート信号を得る。このゲート信号がインバータ３３ｂに与えられ、負荷電圧Ｖ_LOADが系統電圧Ｖ_SYSを追従するように、インバータ出力電圧Ｖ_INVが制御される。
特開平１０−３１３５７４号公報 特開２００１−０４５６６３号公報

図３に示す直列型瞬低補償装置において、復電時の系統電圧と負荷電圧の位相同期をＰＬＬ制御によって行った場合、ＰＬＬ制御の動作原理上、同期引き込み時に、図５に示す位相差のオーバーシュートＯＶが発生する。

このため、オーバーシュートＯＶが収束するまで同期完了とならず、図示矢印で示す同期完了の時刻まで、インバータ３３ｂを待機状態に戻すことができない。従って、図５に示すように、ゼロクロス以降もオーバーシュートＯＶが収束するまでに一定の時間がかかり、この時間の間、インバータ３３ｂは運転状態であるから、インバータ３３ｂからは電力が負荷に供給され続けられるために、電力蓄積要素３３ｃの容量を大きくして対処しなければならない問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、復電時の系統電圧と負荷電圧の同期合わせにかかる時間を短縮するようにした直列型瞬低補償装置の位相同期制御装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を達成するために、第１発明は、系統と負荷との電路間に直列変圧器の一次巻線を介挿接続し、この変圧器の二次巻線にインバータを接続し、系統で瞬低が発生した時には、系統電圧の降下分をインバータから出力することで、負荷へ安定した電力供給をするような直列型瞬低補償装置において、
復電時の系統電圧と負荷電圧の同期合わせを、インバータ出力電圧を徐々に小さくしていくような、出力制御要素をインバータゲート信号制御部に設けたことを特徴とするものである。

第２発明は、前記出力制御要素が、復電信号で動作する可変ゲイン部からなることを特徴とするものである。

本発明によれば、直列型瞬低補償装置において、復電時の系統電圧と負荷電圧の同期合わせにかかる時間を短縮することにより、同期合わせ中に電力蓄積要素で消費される電力を削減することができ、以って、電力蓄積要素の小容量化や長寿命化を図り、装置全体の小型化を図るようにした

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するに、図３、図４と同一部分には同一符号を付して説明する。図１は本発明の実施の形態を示すインバータゲート信号制御部の構成説明図である。

図１において、負荷電圧設定部４１の設定値と負荷電圧Ｖ_LOADの検出値とを加算器４３に与えて、加算器４３の出力にその差分を得る。その差分は、ＰＷＭ指令値作成部４４に与えられて、ＰＷＭ指令値作成部４４の出力にはＰＷＭ指令値が作成される。

作成されたＰＷＭ指令値は、ＰＷＭ指令値作成部４４と比較部４６を結ぶ電路に介挿された出力制御要素となる可変ゲイン部４７を介して比較部４６に入力される。可変ゲイン部４７は、復電信号検出部４８からの復電信号により、ゲインＧが「１」から徐々に「０」へと時間的に変化するように構成されている。

このため、復電信号が検出されると、ゲインＧは、「１」から「０」へと徐々に時間的に変化されていくため、それにともなってＰＷＭ指令値も低下して比較部４６に入力され、ＰＷＭキャリアと比較部４６で比較されて、出力にインバータ３３ｂの出力電圧が徐々に「０」になるような、インバータゲート信号が送出されることになる。なお、復電信号は、可変ゲイン部４７のゲインＧを変化させ始めるためのトリガとしてのみ使用され、それ以降は使用されない。

上記のようにインバータ３３ｂの出力電圧を徐々に「０」になるように制御を行って、同期合わせ中のゲインＧに対する系統電圧Ｖ_SYS、インバータ出力電圧Ｖ_INV、負荷電圧Ｖ_LOAD、の各電圧位相ベクトルの変遷を図２（ａ）〜（ｄ）に示す。

図２（ａ）〜（ｄ）の各電圧位相ベクトルから、ゲインＧにしたがって、インバータ出力電圧Ｖ_INVが徐々に小さくなり、系統電圧Ｖ_SYSと負荷電圧Ｖ_LOADの位相が同期していくことが判る。このような制御を行うことにより、負荷にとって位相急変とはならずに、ゲインＧ＝０において、同期が完了する。

上記実施の形態のように制御することにより、図５に示したようなオーバーシュートＯＶは発生しないので、従来のＰＬＬ制御による位相同期に比べて早い段階で同期完了となり、インバータ３３ｂを待機状態に戻すことができる。

本発明の実施の形態を示すインバータゲート信号制御部の構成説明図。 同期合わせ中のゲインＧに対する電圧位相ベクトルの変遷を示すベクトル図。 直列型瞬低補償装置の構成説明図。 従来のインバータゲート信号制御部の構成説明図。 系統電圧と負荷電圧の位相差を示す説明図。

符号の説明

３１…系統
３２…負荷
３３…直列型瞬低補償装置
４１…負荷電圧設定部
４３…加算部
４４…ＰＷＭ指令値作成部
４５…ＰＷＭキャリア発生部
４６…比較器
４７…可変ゲイン部
４８…復電信号検出部

Claims (2)

1. 系統と負荷との電路間に直列変圧器の一次巻線を介挿接続し、この変圧器の二次巻線にインバータを接続し、系統で瞬低が発生した時には、系統電圧の降下分をインバータから出力することで、負荷へ安定した電力供給をするような直列型瞬低補償装置において、
   復電時の系統電圧と負荷電圧の同期合わせを、インバータ出力電圧を徐々に小さくしていくような、出力制御要素をインバータゲート信号制御部に設けたことを特徴とする直列型瞬低補償装置の位相同期制御装置。
2. 前記出力制御要素は、復電信号で動作する可変ゲイン部からなることを特徴とする請求項１記載の直列型瞬低補償装置の位相同期制御装置。

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