JPS61116934A - 瞬時電圧低下補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、送電系統への落雷等による電源電圧の瞬時
的な低下が負荷へ悪影響を与えるのを防止するための瞬
時電圧低下補償装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 送電系統への落雷等による電源電圧の瞬時的低下の対策
として、従来いわゆる無停電装置（ハソテリとインバー
タの組合わせによる定周波定電圧装置ＣＶＣＦ）が用い
られている。

この定周波定電圧装置は、常時は交流電圧を直流に変換
し、この直流をインバータ装置によって交流に変換して
負荷に交流電力を供給し、交流電源の故障発生時に、直
流回路に並列に設けられたバッテリからインバータ装置
を介して負荷へ交流電力を供給するようになっている。

このような定周波定電圧装置は、きわめてまれにしか生
じない電源事故に対し、インバータ装置を常時運転し続
けることになり、一般に定格容量の１５〜２０％もの電
力損失の発生を余儀なくされ、運転コストがかさむのが
欠点であった。

発明の目的 この発明は、運転コストがかさむことなく電源電圧の瞬
時的な低下に対する補償を行うことができる瞬時電圧低
下補償装置を提供することを目的とする。

発明の構成 この発明の瞬時電圧低下補償装置は、交流電源から負荷
への給電経路中に２次巻線を直列介挿した結合変圧器と
、バックアップ用電源と、このバンクアップ用電源から
給電されて前記交流電源の電圧と同位相の交流出力を前
記結合変圧器の１次巻線に加えるインバータと、前記交
流電源の電圧の低下分を検出する電圧検出回路と、この
電圧検出回路により検出された低下分に応じて前記イン
バータの出力レベルを変化させることにより前記交流電
源の電圧の低下分を補償させる制御回路を、９　　　　
　　（ＩＩ　Ｌる構成ゝゝ′。ｄ特徴６１・このように
、交流電源の電圧低下分を検出し、この電圧低下分に応
じてインパークの出力電圧をコントロールして電源電圧
の低下分をインバータの出力電圧で結合トランスを介し
て補償することにより、電源電圧の低下を補償するのに
インバータを常時運転する必要がなくなり、平常時の損
失が少なくなり、運転コストをきわめて低減することが
できる。

実施例の説明 この発明の一実施例を第１図ないし第５図に基づいて説
明する。この瞬時電圧低下補償装置は、第１図に示すよ
うに、交流電源１と負荷７との間に結合用の直列変圧器
２の２次巻線を挿入接続し、この直列変圧器２の２次巻
線にバイパス用のスイッチング素子として、例えば、ト
ランジスタ４゜４′を並列接続し、さらに交流電源ｌに
電圧検出用変圧器８の１次巻線を接続している。

また、充電されたコンデンサ６および必要に応じて設け
られるバッテリ５にパルス幅変調型のインバータ３　（
トランジスタ３ａ〜３ｄおよびダイオード３８〜３ｈで
構成される）の直流入力端を接続し、インバータ３より
限凍りアクドル９およびＣＲフィルタ（高調波除去用）
１０を介して直列変圧器２の１次巻線に接続している。

一方、電圧検出用変圧器８の２次巻線の電圧が電圧検出
回路１１に加えられ、この電圧検出回路１１の出力に応
じて制御回路１２がインバータ３のトランジスタ３ａ〜
３ｄおよびトランジスタ４゜４′をスイッチングするよ
うになっている。

動作について説明すると、この瞬時電圧低下補償装置は
、交流電源（商用周波）１の電圧を電圧検出用変圧器８
で検出し、この電圧と正常時の電圧の偏差を電圧検出回
路１１で検出し、この偏差があるしきい値（零近傍の値
）より小さいとき、すなわち平常運転時（電源電圧の正
常時）は制御回路１２がインバータ３のトランジスタ３
３〜３ｄのスイッチングを停止させるとともに、トラン
ジスタ４．４′をオンにする。

電源電圧が低下して上記の偏差があるしきい値を越える
と、制御回路１２が偏差に応じてインバータ３のトラン
ジスタ３３〜３ｄをスイッチングするとともにトランジ
スタ４，４′をオフにする。

この結果、インバータ３から電源電圧の低下分に対応す
るキャリアを含んだ商用周波の正弦波電圧が出力され、
この電圧は限流リアクトル９およびＣＲフィルタ１０に
よって高周波（キャリア）が除去されたのち直列変圧器
２の１次巻線に加えられ、またトランジスタ４．４′が
オフとなることにより、交流電源ｌの電圧低下分に相当
する商用周波電圧が直列変圧器２の２次巻線に現れ、負
荷７には交流電源１の電圧に直列変圧器２の２次電圧を
重畳した電圧が印加され、電源電圧の低下が補償され、
電源電圧の低下が負荷７に悪影響を与えることはない。

電源電圧が回復すると、偏差はしきい値より小さくなっ
てトランジスタ４．４′が導通ずるとともに、制御回路
１２からインバータ３への信号がなくなり、インバータ
３が停止する。

なお、インバータ３が動作を開始するタイミングがトラ
ンジスタ４．４′がオフとなるタイミングより早ければ
、インバータ３の起動直後からトランジスタ４，４′が
オフとなるまでの期間トランジスタ４，４′に過電流が
流れることになるが、この過電流を限流リアクトル９で
抑制している。

以下、各回路について詳細に説明する。電圧検出回路１
１は、第２図に示すように、電圧検出用変圧器８より得
た電圧Ｖ（第３図（Ａ））を掛算器１１．２によって二
乗し、得られた二乗電圧■２（第３図（Ｂ））を積分回
路１１ｂによって半サイクル毎に積分し、得られた積分
電圧（第３図（Ｃ））の半サイクル毎の最終値をサンプ
リングして比較器１１Ｃによって基準電圧（電流電圧の
正常時における積分電圧に一致）と比較することにより
基準電圧と積分電圧の偏差（電源電圧低下分に相当）ｅ
を半サイクル毎に求めて出力するようになっている。

この結果、電源電圧の低下が半サイクル遅れて検出され
ることになる。

制御回路１２は、第４図に示すように、電圧検１　　　
　　出回路１１によって半サイクル毎に得られる偏差ｅ
をレベル弁別器１２ａでレベル弁別し、偏差ｅがあるし
きい値（零近傍の値）より小さいときはトランジスタ４
，４′をオンにし、偏差ｅが上記のしきい値を越えると
オフにするようになっている。また、交流電源ｌの電源
と同位相の変調信号（商用周波の正弦波）を前記電圧検
出回路１１からの偏差ｅによって半サイクルの利得が定
まる可変利得増幅器１２ｂで増幅し、可変利得増幅器１
２ｂの出力とキャリア信号（三角波）とを比較器１２Ｃ
で比較することによりパルス幅変調波を得、このパルス
幅変調波をもとにしてタイミング制御回路１２ｄがイン
バータ３のトランジスタ３ａ〜３ｄをスイッチングして
インバータ３よりパルス幅変調波出力を発生させるよう
になっており、インバータ３の出力電圧の振幅を半サイ
クル毎に調整するようになっている。

第５図はパルス幅変調波動作を示す波形図である。偏差
ｅが小さいときは、可変利得増幅器１２ｂから振幅の小
さい正弦波Ａ１　（第５図（Ａ））が出力され、この正
弦波Ａ１と三角波Ｂ（第５図（Ａ））が比較されること
になり、パルス幅変調　　　　　　。

波Ｃ１（第５図（Ｃ））が得られ、偏差ｅが太きいとき
は、可変利得増幅器１２ｂから振幅の大きい正弦波Ａ２
　（第５図（Ａ））が出力され、この正弦波Ａ２と三角
波Ｂとが比較されることになり、パルス幅変調波Ｃ２（
第５図（Ｂ））が得られる。

このパルス幅変調波Ｃ，，Ｃ２に含まれる商用周波成分
は偏差ｅに比例することになる。

インバータ３は、制御回路１２からの信号にもとづいて
トランジスタ３ａ〜３ｄをスイッチングすることにより
、上記のパルス幅変調波Ｃ，，Ｃ２と相似なパルス幅変
調波出力を発生することになり、このパルス幅変調波出
力が電源電圧の低下分に相当する電圧となり、これが直
列変圧器を介して交流電源１の電圧に重畳され、電源電
圧の低下を補償することになる。

なお、電源電圧の低下補償は、上記したように、電圧検
出回路１１が電＃電圧の低下分を半サイクル毎に検出し
、この検出結果に応じて制御回路１２がつぎの半サイク
ルにおけるインバータ３の出力振幅を決定してインバー
タ３を動作させるようになっているので、半サイクル遅
れるだけである。

またインバータ３の出力調整は変調信号の振幅を偏差ｅ
に応じて変化させることでも実現できる。

この実施例における瞬時電圧低下補償の方法は、瞬時電
圧低下を単に停電というとらえ方で見るのではなく、下
記のような考察の上にて創り出されたものである。すな
わち、第１図の回路は、交流電Ｒ１の電圧異常低下はそ
の発生の大部分が電源供給の系統の広く連系されている
広がりのいずれかで生じた落雷等による地絡、短絡等の
発生によるものであることを前提として、このような瞬
時電圧低下現象を対象とし、負荷７への電圧供給電源が
切離されてしまって停電になるような場合は対象外とし
ている。これは、電源瞬時停止の時間幅を対象として問
題にしているのではなく、電源のインピーダンスの高低
が問題となるのである。

切離されて停電になった時は、電源のインピーダンスが
きわめて高くなるので、補償電圧を加えても、負荷７に
はこの電圧はかからない。上記のような切離されて停電
になるケースは、一段と稀な例である。

このように構成した結果、電源電圧の低下を半サイクル
遅れるだけできわめて応答性よく補償することができ、
したがって、電圧低下補償のためにインバータ３を従来
例のように常時運転する必要はなく、しかも、平常時の
損失は、交流電源Ｉからトランジスタ４．４′を介して
負荷７に給電することによるトランジスタ４，４′の損
失だけであり、運転コストをきわめて低減することがで
きる。

発明の効果 この発明の瞬時電圧低下補償装置は、交流電源の電圧低
下分を検出し、この電圧低下分に応じてインバータの出
力電圧をコントロールして電源電圧の低下分をインバー
タの出力電圧で結合トランスを介して補償するようにし
ているので、電源電圧の低下を補償するのにインバータ
を常時運転する必要がなくなり、平常時の損失が少なく
なり、１　　　　　荘ｖｘｈ″！″″ｂ″′低訂４．：
、ｕｌＪ＜７：＠４・

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の回路図、第２図はその要
部の詳細なブロック図、第３図は第２図の各部の波形図
、第４図は第１図の要部の詳細なブロック図、第５図は
第４図の各部の波形図である。 １・・・交流電源、２・・・直列変圧器（結合変圧器）
、３・・・インバータ、４．４’・・・トランス（スイ
ッチ）、５・・・電池（バックアップ用電源）、６・・
・コンデン、　サ（バンクアップ用電源）、７・・・負
荷、８・・・電圧検出用変圧器、ＩＩ・・・電圧検出回
路、１２・・・制御回路 第１図 第２図 ｊ４４図 Ｉ 第３図 第５図　　　　　　　ｒ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源から負荷への給電経路中に２次巻線を直
   列介挿した結合変圧器と、バックアップ用電源と、この
   バックアップ用電源から給電されて前記交流電源の電圧
   と同位相の交流出力を前記結合変圧器の１次巻線に加え
   るインバータと、前記交流電源の電圧の低下分を検出す
   る電圧検出回路と、この電圧検出回路により検出された
   低下分に応じて前記インバータの出力レベルを変化させ
   ることにより前記交流電源の電圧の低下分を補償させる
   制御回路を備えた瞬時電圧低下補償装置。
2. （２）前記結合トランスの端子間にスイッチを並列接続
   し、前記電圧検出回路により検出された低下分が所定値
   を越えたときに前記制御回路によって前記スイッチを開
   放させるようにした特許請求の範囲第（１）項記載の瞬
   時電圧低下補償装置。