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公開番号2025084177
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2023197855
出願日2023-11-22
発明の名称瞬低補償装置
出願人日新電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02J 3/16 20060101AFI20250527BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力線を開閉するサイリスタスイッチのターンオフに伴い生じる負荷過電圧を抑制する瞬低補償装置を提供する。
【解決手段】電力系統PSと負荷PLとの間に設けられ、瞬低等の異常により生じる電圧低下を補償する瞬低補償装置100であって、サイリスタスイッチ1と、主電力変換器3aと、副電力変換器3bとを備え、電力系統PSの異常時に、サイリスタスイッチ1に消弧電圧を印加してターンオフするとともに、主電力変換器3aから負荷PLに給電して負荷PLの低下電圧分を補償する低下電圧補償モードで動作し、低下電圧補償モードにおいて、サイリスタスイッチ1をターンオフさせる際に、主注入トランス4aを介して主電力変換器3aから消弧電圧を出力する第1消弧動作を行った後、副注入トランス4bを介して副電力変換器3bから消弧電圧を出力する第2消弧動作に切り替える制御を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電力系統ＰＳと負荷との間に設けられ、前記電力系統ＰＳにおける瞬低等の異常により生じる電圧低下を補償するものであって、
前記電力系統ＰＳから前記負荷に給電する電力線を開閉するサイリスタスイッチと、
前記サイリスタスイッチに対して並列となるように、所定の定格二次電圧を有する主注入トランスを介して前記電力線に接続され、蓄電部から出力される直流電力を交流電力に変換して前記電力線に給電する主電力変換器と、
前記サイリスタスイッチに対して並列となるように、前記主注入トランスよりも定格二次電圧が小さい副注入トランスを介して前記電力線に接続され、蓄電部から出力される直流電力を交流電力に変換して前記電力線に給電する副電力変換器とを備え、
前記電力系統ＰＳの異常時に、前記サイリスタスイッチに消弧電圧を印加してターンオフするとともに、前記主電力変換器から前記負荷に給電して前記負荷の低下電圧分を補償する低下電圧補償モードで動作し、
当該低下電圧補償モードにおいて、前記サイリスタスイッチをターンオフさせる際に、前記主注入トランスを介して前記主電力変換器から消弧電圧を出力する第１消弧動作を行った後、前記副注入トランスを介して前記副電力変換器から消弧電圧を出力する第２消弧動作に切り替える瞬低補償装置。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
前記低下電圧補償モードにおいて、前記サイリスタスイッチに流れる電流値が保持電流値まで低下すると、前記第１消弧動作から前記第２消弧動作に切り替える請求項１に記載の瞬低補償装置。
【請求項３】
前記主注入トランスと前記副注入トランスは、定格一次電圧が互いに等しいものである請求項１に記載の瞬低補償装置。
【請求項４】
前記副電力変換器が、前記主電力変換器よりも定格容量が小さいものである請求項１に記載の瞬低補償装置。
【請求項５】
前記主電力変換器と前記副電力変換器が、共通の蓄電部に接続されている請求項１に記載の瞬低補償装置。
【請求項６】
前記低下電圧補償モードにおいて、前記サイリスタスイッチがターンオフした後、前記主電力変換器から前記負荷の低下電圧分を出力させ、かつ前記副電力変換器を零電圧出力とする請求項１に記載の瞬低補償装置。
【請求項７】
前記低下電圧補償モードにおいて、前記サイリスタスイッチがターンオフした後、前記負荷の低下電圧分を、前記主電力変換器と前記副電力変換器から互いの定格容量に応じた比で出力する請求項１に記載の瞬低補償装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統と負荷との間に設けられ、電力系統における瞬時電圧低下により生じる電圧低下を補償する瞬低補償装置に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
この種の瞬低補償装置は、例えば特許文献１に示すように、電力系統と負荷との間に設置され、電力系統から負荷に給電する電力線を開閉するサイリスタスイッチと、補償エネルギーを蓄積する蓄電部と、サイリスタスイッチに対して並列となるように、注入トランスを介して電力線に接続され、蓄電部から出力される直流電力を交流電力に変換して電力線に給電する電力変換器とを備えるものが知られている。この瞬低補償装置は、電力系統の正常時には、サイリスタスイッチをオン状態にして電力系統から負荷に給電する常時商用給電モードで動作し、一方で電力系統の異常時には、サイリスタスイッチをターンオフするとともに、電力変換器から負荷に給電して負荷の低下電圧分を補償する低下電圧補償モードで動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開昭６１－１１６９３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した瞬低補償装置では、瞬低等の電力系統の異常を検知して常時商用給電モードから低下電圧補償モードに移行する際に、サイリスタスイッチに対して電力変換器からパルス状の逆電圧（消弧電圧）を印加して、サイリスタ電流（アノードからカソードに流れる電流）を所定の保持電流以下にして強制消弧させる。この際、サイリスタスイッチを消弧させるパルス状（数百μｓ）の消弧電圧が系統電圧に重畳され、パルス状の過電圧が負荷に印加されることとなる。例えば瞬低による電圧低下幅が小さい場合には、負荷に印加される過電圧（負荷過電圧）のピーク値が過度に大きくなり、接続される負荷の負荷容量によっては、この負荷過電圧の影響で保護動作が働き、停止（トリップ）してしまう恐れがある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電力系統における瞬低等の異常により生じる電圧低下を補償する瞬低補償装置において、電力線を開閉するサイリスタスイッチのターンオフに伴い生じる負荷過電圧を抑制することを主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明に係る瞬低補償装置は、電力系統と負荷との間に設けられ、前記電力系統における瞬低等の異常により生じる電圧低下を補償するものであって、前記電力系統から前記負荷に給電する電力線を開閉するサイリスタスイッチと、前記サイリスタスイッチに対して並列となるように、所定の定格二次電圧を有する主注入トランスを介して前記電力線に接続され、蓄電部から出力される直流電力を交流電力に変換して前記電力線に給電する主電力変換器と、前記サイリスタスイッチに対して並列となるように、前記主注入トランスよりも定格二次電圧が小さい副注入トランスを介して前記電力線に接続され、蓄電部から出力される直流電力を交流電力に変換して前記電力線に給電する副電力変換器とを備え、前記電力系統の異常時に、前記サイリスタスイッチに消弧電圧を印加してターンオフするとともに、前記主電力変換器から前記負荷に給電して前記負荷の低下電圧分を補償する低下電圧補償モードで動作し、当該低下電圧補償モードにおいて、前記サイリスタスイッチをターンオフさせる際に、前記主注入トランスを介して前記主電力変換器から消弧電圧を出力する第１消弧動作を行った後、前記副注入トランスを介して前記副電力変換器から消弧電圧を出力する第２消弧動作に切り替えることを特徴とする。
【０００７】
サイリスタスイッチを完全に消弧させるためには、サイリスタ電流が保持電流以下になった後も、さらに数百μ秒の間、逆電圧を印加し続ける必要がある。この保持電流以下となっている状態で、大きな消弧電圧を印加し続けると、系統電圧に重畳され負荷過電圧のピーク値が過度に大きくなってしまう。
上記構成のようにすれば、サイリスタスイッチをターンオフさせる際に、まず定格二次電圧が比較的大きな主注入トランスを介して主電力変換器から消弧電圧を印加し、定格二次電圧が比較的小さな副注入トランスを介して副電力変換器から消弧電圧を印加するようにしているので、例えば、サイリスタ電流が保持電流以下まで低下した後など、大きな消弧電圧をサイリスタスイッチに印加する必要がない状態では、副電力変換器から比較的小さな消弧電圧を印加することができ、系統電圧に重畳される負荷過電圧のピーク値が過度に大きくなるのを防止できる。
【０００８】
前記瞬低補償装置は、前記低下電圧補償モードにおいて、前記サイリスタスイッチに流れる電流値が保持電流値まで低下すると、前記第１消弧動作から前記第２消弧動作に切り替えるのが好ましい。
このようにすれば、サイリスタスイッチに流れる電流値が保持電流値まで低下したタイミングで第１消弧動作から第２消弧動作に切り替えることで、サイリスタスイッチの電流値を高速で保持電流値まで低下させながら、重畳される負荷過電圧のピーク値を押させることができる。
【０００９】
また前記瞬低補償装置の具体的態様としては、前記主注入トランスと前記副注入トランスとが、定格一次電圧が互いに等しいものが挙げられる。
【００１０】
さらに前記瞬低補償装置は、前記副電力変換器が、前記主電力変換器よりも定格容量が小さいものであることが好ましい。
上記のように、副注入トランスとして定格電圧が主注入トランスよりも小さいものを使用することで、これに接続される副電力変換器も、その定格容量が主電力変換器よりも小さいものを選択できるようになる。これにより、副電力変換器のサイズを抑え、また製造コストを抑えることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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